Безвідходні і маловідходні технології

метки: Виробництво, Безвідходного, Продукції, Сучасні, Технології, Технологія, Речовин, Принцип

Безвідходні і маловідходні технології

ЗМІСТ

Рис. 1. Моделі суспільства одноразового споживання, яке створює відходи (тип А), і пристосованого суспільства (тип Б)

Наприклад, значно простіше і дешевше запобігти попаданню токсикантів в підземний водозабір господарсько-питного водопостачання за намагання очистити вже забруднену підземну воду (в деяких випадках, вигідніше вести роботи по спорудженню нового водозабору, ніж по його відновленню).

Традиційними «атрибутами» екологізації суспільного виробництва прийнято вважати очисні споруди, маловідходні технології, пристрої з переробки відходів і т.д., найбільш справедливим принципом формування еколого-економічних стимулів — принцип «забруднювач сплачує», а ефективною формою його реалізації — платежі за забруднення навколишнього природного середовища та використання природних ресурсів і т.д.

Європейською економічною комісією сформульовано визначення поняття «безвідходна технологія». Безвідходна технологія — це практичне застосування знань, методів і коштів для того, щоб забезпечити в межах людських потреб якнайраціональніше використання природних ресурсів і енергії та захист навколишнього середовища. Під маловідходною технологією розуміють спосіб виробництва продукції, за якого частина сировини і матеріалів переходить у відходи, однак шкідливий вплив на навколишнє середовище не перевищує санітарних норм. У широкому розумінні поняття «безвідходна технологія» охоплює й сферу споживання. Ця технологія передбачає, щоб виготовлені вироби служили довго, легко могли бути відновлені (відремонтовані), а після закінчення терміну служби поверталися в антропогенний ресурсний цикл після відповідної переробки або знешкоджувалися та захоронялися як неутилізовані відходи.

За законом розвитку довкілля, будь-яка природна система розвивається лише за рахунок використання матеріально-енергетичних та інформаційних можливостей навколишнього середовища. Абсолютно ізольований саморозвиток неможливий — це висновок із законів термодинаміки. Із цього закону випливає наслідок: абсолютно безвідходне виробництво неможливе.

Тому поняття «безвідходна технологія» є умовним і наповнюється змістом залежно від розвитку техніки на певному історичному етапі. У 1976 р. в Дрездені на Міжнародному симпозіумі з маловідходних та безвідходних технологій було виділено чотири основні напрями, за якими розвиваються безвідходні технології:

Соціальні технології

... це визначає зміст і обсяг поняття «соціальні технології», яке дедалі стійкіше характеризується як сукупність ... і безперервно поповнюватися протягом всієї його діяльності. Поняття «технологія» (від гр. tekhne ? мистецтво, майстерність, уміння) ... і оцінюється актуальне середовище впровадження соціальної технології. 4. Визначаються функції ? властивості соціальної технології, що забезпечують досягнення ...

1) розроблення різних видів безстічних технологічних схем і водооборотних циклів;

2) створення і впровадження систем перероблення відходів виробництва та їх споживання як вторинних матеріальних ресурсів;

3) розроблення і впровадження принципово нових процесів добування речовин зі зменшеним обсягом відходів;

4) створення територіально-виробничих комплексів (ТВК) із замкненою структурою матеріальних потоків сировини та відходів у середині комплексу, включаючи комплексну переробку сировини [5, 219].

До вищеназваних чотирьох напрямів варто додати п’ятий: раціональне використання енергоресурсів та енергозбереження.

2.1 Критерії безвідходності

Відповідно до діючого в Україні законодавства підприємства, що порушують санітарні і екологічні норми, не мають права на існування і повинні бути реконструйовані або закриті, тобто всі сучасні підприємства повинні бути маловідходними і безвідходними.

Проте виникає питання, яка допустима частина сировини і матеріалів при маловідходному виробництві може прямувати на тривале зберігання або захоронення? В зв’язку з цим у ряді галузей промисловості вже є кількісні показники оцінки безвідходності. Так, у кольоровій металургії широко використовується коефіцієнт комплексності, визначуваний часткою корисних речовин (у %), що видобуваються з сировини, яка переробляється, по відношенню до всієї його кількості. У ряді випадків він вже перевищує 80%.

У вугільній промисловості введений коефіцієнт безвідходності виробництва

Kбв = 0,33 ( Кбт + Кбр + Кбг)

де Кбт, Кбр, Кбг — коефіцієнти використання відповідно породи, що утворюється при гірничих роботах, води, що попутно забирається при видобутку вугілля (сланцю) і використання пило-газових відходів [15].

Як відомо, видобуток вугілля є одним із самих матеріаломістких і екологічно складних в народному господарстві процесів. Для цієї галузі встановлено, що виробництво є безвідходним (правильніше — маловідходним), якщо коефіцієнт безвідходності перевищує 75%. У разі використання разом із породою, що щойно утворюється, відвалів минулих років, коефіцієнт безвідходності може бути більше 100%.

Ймовірно, в першому наближенні для практичних цілей значення коефіцієнта безвідходності (або коефіцієнта комплексності), рівне 75% і вище, можна прийняти як кількісний критерій маловідходного, а 95% — безвідходного виробництва і в ряді інших матеріаломістких галузей народного господарства. При цьому, безумовно, повинна враховуватися токсичність відходів.

Безвідходна технологія — це ідеальна модель виробництва, яка в більшості випадків в даний час реалізується не повною мірою, а лише частково (звідси стає ясним і термін «маловідходна технологія»).

Проте вже зараз є приклади повністю безвідходних виробництв. Так, протягом багатьох років Волховський і Пікалевський глиноземні заводи Росії переробляють нефелін на глинозем, соду, поташ і цемент по практично безвідходних технологічних схемах. Причому експлуатаційні витрати на виробництво глинозему, соди, поташу і цементу, що отримується з нефелінової сировини, на 10-15% нижчі витрат при отриманні цих продуктів іншими промисловими способами.

Технологія виробництва вина

... додатків. Предметом дослідження даної дипломної роботи – є технологія виробництва вин. Об’єктом дослідження дипломної роботи є підприємство по виробництву вина. Ціль дослідження – створення високоефективних технологічних систем. 1. Аналітичний розділ 1.1 Характеристика ...

2.2 Принципи безвідходних технологій

При створенні безвідходних виробництв доводиться вирішувати ряд складних організаційних, технічних, технологічних, економічних, психологічних і інших завдань. Для розробки і впровадження безвідходних виробництв можна виділити ряд взаємозв’язаних принципів.

Основним є принцип системності. Відповідно до нього кожен окремий процес або виробництво розглядається як елемент динамічної системи — всього промислового виробництва в регіоні (ТПК) і на вищому рівні як елемент еколого-економічної системи в цілому, що включає окрім матеріального виробництва та іншої господарсько-економічної діяльності людини, природне середовище (популяції живих організмів, атмосферу, гідросферу, літосферу, біогеоценози, ландшафти), а також людину і середовище, що її оточує. Таким чином, принцип системності, що лежить в основі створення безвідходних виробництв, повинен ураховувати існуючий взаємозв’язок і взаємозалежність виробничих, соціальних і природних процесів.

Іншим найважливішим принципом створення безвідходного виробництва є комплексність використання ресурсів. Цей принцип вимагає максимального використання всіх компонентів сировини і потенціалу енергоресурсів. Як відомо, практично вся сировина є комплексною, і в середньому більше третини її кількості складають супутні елементи, які можуть бути витягнуті тільки при комплексній її переробці. Так, вже в даний час майже все срібло, вісмут, платина і платиноїди, а також більше 20% золота отримують попутно при переробці комплексних руд.

Принцип комплексного економного використання сировини зведений у ранг державного завдання і чітко сформульований у ряді постанов уряду. Конкретні форми його реалізації в першу чергу залежатимуть від рівня організації безвідходного виробництва на стадії процесу, окремого виробництва, виробничого комплексу й еколого-економічної системи. Одним із загальних принципів створення безвідходного виробництва є циклічність матеріальних потоків. До простих прикладів циклічних матеріальних потоків можна віднести замкнуті водо- і газооборотні цикли. Зрештою послідовне застосування цього принципу повинно привести до формування спочатку в окремих регіонах, а згодом і у всій техносфері свідомо організованого і регульованого техногенного кругообігу речовини і пов’язаних із ним перетворень енергії. В якості ефективних шляхів формування циклічних матеріальних потоків і раціонального використання енергії можна вказати на комбінування і кооперацію виробництв, створення ТПК, а також розробку і випуск нового вигляду продукції з урахуванням вимог повторного її використання [5].

До не менш важливих принципів створення безвідходного виробництва необхідно віднести вимогу обмеження дії виробництва на навколишнє природне і соціальне середовище з урахуванням планомірного і цілеспрямованого зростання його об’ємів і екологічної досконалості. Цей принцип у першу чергу пов’язаний із збереженням таких природних і соціальних ресурсів, як атмосферне повітря, вода, поверхня землі, рекреаційні ресурси, здоров’я населення. Слід підкреслити, що реалізація цього принципу здійсненна лише в поєднанні з ефективним моніторингом, розвиненим екологічним нормуванням і багатоланковим управлінням природокористуванням.

Технологія виробництва яловичини у молочному скотарстві

... на одиницю продукції. Використання концентрованих кормів у вигляді незбалансованих сумішок знижує їхню ефективність на 15 – 20 %. У господарства по виробництву яловичини необхідно застосовувати типи ... організації праці, застосування високого рівня механізації та автоматизації виробничих процесів. Удосконалення існуючих і створення нових порід. Селекційна робота з породами всіх напрямів продуктивності ...

Загальним принципом створення безвідходного виробництва є також раціональність його організації.

Визначальною тут є вимога розумного використання всіх компонентів сировини, максимального зменшення енерго-, матеріало- і трудомісткості виробництва і пошук нових екологічно обґрунтованих сировинних і енергетичних технологій, із чим багато в чому пов’язане зниження негативної дії на навколишнє середовище і нанесення їй збитку, включаючи суміжні галузі народного господарства. Кінцевою метою в даному випадку слід вважати оптимізацію виробництва одночасно по енерго-технологічних, економічних і екологічних параметрах. Основним шляхом досягнення цієї мети є розробка нових і вдосконалення існуючих технологічних процесів і виробництв. Одним із прикладів такого підходу до організації безвідходного виробництва є утилізація піритових огарків — відходу виробництва сірчаної кислоти. В даний час піритові огарки повністю йдуть на виробництво цементу. Проте цінні компоненти піритових огарків — мідь, срібло, золото, не говорячи вже про залізо, не використовуються. В той же час вже запропонована економічно вигідна технологія переробки піритових огарків (наприклад, хлоридна) з отриманням міді, благородних металів і подальшим використанням заліза.

У всій сукупності робіт, пов’язаних з охороною навколишнього середовища і раціональним освоєнням природних ресурсів, необхідно виділити головні напрямки створення мало- і безвідходних виробництв. До них відносяться комплексне використання сировинних і енергетичних ресурсів; удосконалення існуючих і розробки принципово нових технологічних процесів і виробництв і відповідного устаткування; впровадження водо- і газооборотних циклів (на базі ефективних газо- і водоочисних методів); кооперація виробництва з використанням відходів одних виробництв в якості сировини для інших і створення безвідходних ТПК.

2.3 Вимоги до безвідходного виробництва

На шляху вдосконалення існуючих і розробки принципово нових технологічних процесів необхідне дотримання ряду загальних вимог:

здійснення виробничих процесів при мінімально можливому числі технологічних стадій (апаратів), оскільки на кожній з них утворюються відходи, і втрачається сировина;

застосування безперервних процесів, що дозволяють найефективніше використовувати сировину і енергію;

збільшення (до оптимуму) одиничної потужності агрегатів;

інтенсифікація виробничих процесів, їх оптимізація і автоматизація;

створення енерготехнологічних процесів. Поєднання енергетики з технологією дозволяє повніше використовувати енергію хімічних перетворень, економити енергоресурси, сировину і матеріали і збільшувати продуктивність агрегатів. Прикладом такого виробництва служить великотоннажне виробництво аміаку за енерготехнологічною схемою.

3.1 Енергетика

В енергетиці необхідно ширше використовувати нові способи спалювання палива, наприклад, такі, як спалювання в киплячому шарі, яке сприяє зниженню вмісту забруднюючих речовин у газах, що відходять, впровадження розробок по очищенню від оксидів сірки і азоту газових викидів; добиватися експлуатації пилоочисного устаткування з максимально можливим ККД, золу, що при цьому утворюється, ефективно використовувати як сировину при виробництві будівельних матеріалів і в інших виробництвах.

3.2 Гірська промисловість

У гірській промисловості необхідно: впроваджувати розроблені технології по повній утилізації відходів, як при відкритому, так і при підземному способі видобутку корисних копалин; ширше застосовувати геотехнологічні методи розробки родовищ корисних копалини, прагнучи при цьому до видобування на земну поверхню тільки цільових компонентів; використовувати безвідходні методи збагачення і переробки природної сировини на місці його видобутку; ширше застосовувати гідрометалургійні методи переробки руд.

3.3 Металургія

В чорній і кольоровій металургії при створенні нових підприємств і реконструкції діючих виробництв необхідне впровадження безвідходних і маловідходних технологічних процесів, що забезпечують економне, раціональне використання рудної сировини:

залучення в переробку газоподібних, рідких і твердих відходів виробництва, зниження викидів і скидів шкідливих речовин з газами, що відходять, і стічними водами;

при видобутку і переробці руд чорних і кольорових металів — широке впровадження використання багатотоннажних відвальних твердих відходів гірничого і збагачувального виробництва в якості будівельних матеріалів, закладення виробленого простору шахт, дорожніх покриттів, стінних блоків і т.д. замість мінеральних ресурсів, що спеціально добуваються;

переробка в повному об’ємі всіх доменних і феросплавних шлаків, а також істотне збільшення масштабів переробки сталеплавильних шлаків і шлаків кольорової металургії;

різке скорочення витрат свіжої води і зменшення стічних вод шляхом подальшого розвитку і впровадження безводних технологічних процесів і безстічних систем водопостачання;

підвищення ефективності існуючих і новостворюваних процесів уловлювання побічних компонентів з газів, що відходять, і стічних вод;

широке впровадження сухих способів очищення газів від пилу для всіх видів металургійних виробництв і дослідження більш досконалих способів очищення газів, що відходять;

утилізація слабких (менше 3,5% сірки) сірковмісних газів змінного складу шляхом упровадження на підприємствах кольорової металургії ефективного способу — окислення сірчистого ангідриду в нестаціонарному режимі подвійного контакту;

на підприємствах кольорової металургії прискорення впровадження ресурсозберігаючих автогенних процесів і зокрема плавлення в рідкій ванні, що дозволить не тільки інтенсифікувати процес переробки сировини, зменшити витрату енергоресурсів, але й значно оздоровити повітряний басейн у районі дії підприємств за рахунок різкого скорочення об’єму газів, що відходять, і отримати висококонцентровані сірковмісні гази, використовувані у виробництві сірчаної кислоти й елементарної сірки;

розробка і широке впровадження на металургійних підприємствах високоефективного очисного устаткування, а також апаратів контролю різних параметрів забрудненості навколишнього середовища;

якнайшвидша розробка і впровадження нових прогресивних маловідходних і безвідходних процесів, маючи на увазі бездоменний і безкоксовий процеси отримання сталі, порошкову металургію, автогенні процеси в кольоровій металургії та інші перспективні технологічні процеси, направлені на зменшення викидів в навколишнє середовище;

розширення застосування мікроелектроніки, АСУ, АСУ ТП в металургії в цілях економії енергії і матеріалів, а також контролю утворення відходів і їх скорочення.

3.4 Хімічна і нафтопереробна промисловість

У хімічній і нафтопереробній промисловості в більших масштабах необхідно використовувати в технологічних процесах: окислення і відновлення із застосуванням кисню, азоту і повітря; електрохімічні методи, мембранну технологію розділення газових і рідинних сумішей; біотехнологію, включаючи виробництво біогазу із залишків органічних продуктів, а також методи радіаційної, ультрафіолетової, електроімпульсної і плазмової інтенсифікації хімічних реакцій.

3.5 Машинобудування

В машинобудуванні в області гальванічного виробництва слід направляти науково-дослідну діяльність і розробки на водоочищення, переходити до замкнутих процесів рециркуляції води і видобуванню металів із стічних вод; в області обробки металів ширше впроваджувати отримання деталей з прес-порошків.

3.6 Паперова промисловість

У паперовій промисловості необхідно в першу чергу впроваджувати розробки по скороченню на одиницю продукції витрат свіжої води, віддаючи перевагу створенню замкнутих і безстічних систем промислового водопостачання; максимально використовувати екстрагуючі сполуки, що містяться в деревній сировині для отримання цільових продуктів; удосконалювати процеси по відбілюванню целюлози за допомогою кисню й озону; покращувати переробку відходів лісозаготівель біотехнологічними методами в цільові продукти; забезпечувати створення потужностей по переробці паперових відходів, зокрема макулатури.

Таблиця 1.Нормативи витрат мінеральних добрив у розрахунку на одиницю сільськогосподарської продукції [21, 159]

Сільськогосподарська культура	Витрата мінеральних добрив, кг NPK д. р. на 1 т основної продукції	Приріст урожайності, кг/кг
	Врожайність	Приріст урожайності
Пшениця озима	91	243	4,1
Жито озиме	133	374	2,7
Пшениця яра	101	274	3,6
Ячмінь	84	257	3,9
Овес	105	260	3.8
Гречка	106	447	2,2
Горох	69	318	3,1
Вика + овес	102	466	2,1
Льон-довгунець	356	921	1,08
Коноплі	266	517	1,93
Цукровий буряк	23,2	49,4	20,2
Картопля	16,4	44,0	22,7
Кукурудза на силос	7,1	15,8	63,3
Кормовий буряк	7,9	13,2	75,5
Однорічні трави	43	92	10,9
Багаторічні трави	33,5	69	14,4

Запобігання забрудненню орних ґрунтів важкими металами та іншими токсичними речовинами, які містяться як домішка в мінеральних добривах, слід застосовувати комплекс агротехнічних, агролісомеліоративних і гідротехнічних прийомів у поєднанні з інтенсифікацією природних механізмів очищення агросфери від шкідливих речовин. До таких прийомів насамперед належать полезахисна агротехніка із застосуванням природних і штучних структуроутворювачів ґрунту, полезахисні травопільні сівозміни і сівозміни зі смуговим розміщенням культур упоперек схилів, мінімальний обробіток ґрунту, вдосконалення засобів хімізації, зокрема застосування сповільнювачів розчинення мінеральних добрив і капсульовальних речовин, мало- і мікрооб’ємне внесення мінеральних добрив із насінням і локально, оптимізація термінів і доз внесення добрив.

Відходність в агрономії різко знижують органічні добрива. Надлишок важких металів у ґрунті добре зв’язують цеоліти і вапнякові добрива, які переводять їх у недоступну для рослин форму. Підвищені дози вапнякових добрив рекомендовані також при забрудненні ґрунтів радіонуклідами.

Оскільки основна кількість нітратів (близько 79 %).

в організм людини потрапляє з овочами, важливе значення має розробка технологій зниження вмісту нітратів в овочевій продукції. Головну роль тут відіграє сорт. Сучасна селекція пропонує вже для всіх основних груп овочевих культур сорти й гібриди, що мають знижену здатність вбирати й акумулювати нітрати. При вирощуванні овочів важливе значення має листкова діагностика рівня їхнього мінерального живлення, яка дає змогу оперативно коригувати систему добрив. Для овочів важливо використовувати насамперед нові види добрив: хелатів і повільнодіючих. Азот у таких добривах часто перебуває у формі триазону. Багато фірм розвинених країн добавляють у такі добрива спеціальні полімерні порошки (до 1 % об’єму), які здатні утворювати гелеподібні речовини, з яких азот корені рослини витягують дуже поступово. Всі види добрив під овочі вносять локально.

Під час розробляння системи удобрення для районів, неблагополучних стосовно радіонуклідів, потрібно використовувати спеціальну агротехніку, яка передбачає:

• а) вапнування кислих ґрунтів;
• б) внесення підвищених доз фосфорних і калійних добрив;
• в) обмеження використання азотних добрив із внесенням їх лише за даними листкової діагностики;
• г) обов’язкове застосування мікродобрив.

Ці рекомендації ґрунтуються на тому, що фосфорно-калійні комплекси ґрунту зв’язують радіонукліди, а азот, навпаки, підвищує доступність стронцію і цезію для коренів рослини. Особливо небезпечний у цьому плані, амонійний азот, іони якого витискують цезій із кристалічних ґраток мінералів. Тому не варто перевищувати гранично допустимі дози азотних добрив під овочі (табл. 2).

Таблиця 2. Максимальні дози азотних добрив, рекомендовані при вирощуванні овочевих культур [21, 160]

Культура	Органічні добрива. т/га	Азотні добрива, кг/га д. р.
Капуста	70	150
Морква	—	90
Томати	40	120
Огірки	120	90
Столовий буряк	40	120
Цибуля	40	90
Зелені овочі	40	80

Відходність, пов’язану з пестицидами, також можна різко зменшити. Однак повне різке відмовляння від застосування пестицидів у сучасному землеробстві неможливе — це призвело б до втрати майже 40 % світового врожаю. Необхідне агрономічне правильне застосування пестицидів.