Малоотходные и безотходные технологии - Экология - Скачать бесплатно
Дисциплина: Природопользование.
По теме: Малоотходные и безотходные технологии.
Содержание.
I. ВВЕДЕНИЕ. 2
II. КОНЦЕПЦИЯ БЕЗОТХОДНОГО ПРОИЗВОДСТВА. 3
1. Критерии безотходности. 3
2. Принципы безотходных технологий. 4
3. Требования к безотходному производству. 7
III. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ БЕЗОТХОДНОЙ И МАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ. 8
1. Энергетика. 9
2. Горная промышленность. 9
3. Металлургия. 9
4. Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. 11
5. Машиностроение. 11
6. Бумажная промышленность. 12
IV. ПЕРЕРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ. 12
V. ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОГРАММА «ОТХОДЫ». 14
1. Общие положения. 14
2. Информационное обеспечение. 16
3. Научно-методическое обеспечение системы. 17
4. Научно-техническое обеспечение. 18
5. Совершенствование системы управления отходами. 20
VI. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 23
Список литературы. 24
ВВЕДЕНИЕ.
По мере развития современного производства с его масштабностью и
темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и
внедрения мало- и безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран
рассматривается как стратегическое направление рационального использования
природных ресурсов и охраны окружающей среды.
«Безотходная технология представляет собой такой метод производства
продукции, при котором все сырье и энергия используются наиболее
рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы — производство —
потребление — вторичные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не
нарушают ее нормального функционирования». Эта формулировка не должна
восприниматься абсолютно, т. е. не надо думать, что производство возможно
без отходов. Представить себе абсолютно безотходное производство просто
невозможно, такого и в природе нет. Однако отходы не должны нарушать
нормальное функционирование природных систем. Другими словами, мы должны
выработать критерии ненарушенного состояния природы. Создание безотходных
производств относится к весьма сложному и длительному процессу,
промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под
малоотходным производством следует понимать такое производство, результаты
которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня,
допустимого санитарно-гигиеническими нормами, т. е. ПДК. При этом по
техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья
и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное
хранение или захоронение.
КОНЦЕПЦИЯ БЕЗОТХОДНОГО ПРОИЗВОДСТВА.
1 Критерии безотходности.
В соответствии с действующим в России законодательством предприятия,
нарушающие санитарные и экологические нормы, не имеют права на
существование и должны быть реконструированы или закрыты, т. е. все
современные предприятия должны быть малоотходными и безотходными.
Однако возникает вопрос, какая допустимая часть сырья и материалов при
малоотходном производстве может направляться на длительное хранение или
захоронение? В этой связи в ряде отраслей промышленности России уже имеются
количественные показатели оценки безотходности. Так, в цветной металлургии
широко используется коэффициент комплексности, определяемые долей полезных
веществ (в %), извлекаемых из перерабатываемого сырья по отношению ко всему
его количеству. В ряде случаев он уже превышает 80%.
В угольной промышленности введен коэффициент безотходности
производства: Kбп = 0.33 * ( Кбт + Кбж + Кбг), где Кбт, Кбж, Кбг —
коэффициенты использования соответственно породы, образующейся при горных
работах, попутно забираемой воды при добыче угля (сланца) и использования
пылегазовых отходов.
Как известно, добыча угля является одним из самых материалоемких и
экологически сложных в народном хозяйстве процессов. Для этой отрасли
установлено, что производство является безотходным (правильнее —
малоотходным), если коэффициент безотходности превышает 75%. В случае
использования наряду с вновь образующейся породой отвалов прошлых лет,
коэффициент безотходности может быть более 100%.
Вероятно, в первом приближении для практических целей значение
коэффициента безотходности (или коэффициента комплексности), равное 75% и
выше, можно принять в качестве количественного критерия малоотходного, а
95% — безотходного производства и в ряде других материалоемких отраслей
народного хозяйства. При этом, безусловно, должна учитываться токсичность
отходов.
Безотходная технология — это идеальная модель производства, которая в
большинстве случаев в настоящее время реализуется не в полной мере, а лишь
частично (отсюда становится ясным и термин «малоотходная технология»).
Однако уже сейчас имеются примеры полностью безотходных производств. Так, в
течение многих лет Волховский и Пикалевский глиноземные заводы
перерабатывают нефелин на глинозем, соду, поташ и цемент по практически
безотходным технологическим схемам. Причем эксплуатационные затраты на
производство глинозема, соды, поташа и цемента, получаемых из нефелинового
сырья, на 10-15% ниже затрат при получении этих продуктов другими
промышленными способами.
2 Принципы безотходных технологий.
При создании безотходных производств приходится решать ряд сложнейших
организационных, технических, технологических, экономических,
психологических и других задач. Для разработки и внедрения безотходных
производств можно выделить ряд взаимосвязанных принципов.
Основным является принцип системности. В соответствии с ним каждый
отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамичной
системы — всего промышленного производства в регионе (ТПК) и на более
высоком уровне как элемент эколого-экономической системы в целом,
включающей кроме материального производства и другой хозяйственно-
экономической деятельности человека, природную среду (популяции живых
организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы, ландшафты), а
также человека и среду его обитания. Таким образом, принцип системности,
лежащий в основе создания безотходных производств, должен учитывать
существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость
производственных, социальных и природных процессов.
Другим важнейшим принципом создания безотходного производства является
комплексность использования ресурсов. Этот принцип требует максимального
использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как
известно, практически все сырье является комплексным, и в среднем более
трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть
извлечены только при комплексной его переработке. Так, уже в настоящее
время почти все серебро, висмут, платина и платиноиды, а также более 20%
золота получают попутно при переработке комплексных руд.
Принцип комплексного экономного использования сырья в России возведен
в ранг государственной задачи и четко сформулирован в ряде постановлений
правительства. Конкретные формы его реализации в первую очередь будут
зависеть от уровня организации безотходного производства на стадии
процесса, отдельного производства, производственного комплекса и эколого-
экономической системы. Одним из общих принципов создания безотходного
производства является цикличность материальных потоков. К простейшим
примерам цикличных материальных потоков можно отнести замкнутые водо- и
газооборотные циклы. В конечном итоге последовательное применение этого
принципа должно привести к формированию сначала в отдельных регионах, а
впоследствии и во всей техносфере сознательно организованного и
регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним
превращений энергии. В качестве эффективных путей формирования цикличных
материальных потоков и рационального использования энергии можно указать на
комбинирование и кооперацию производств, создание ТПК, а также разработку и
выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее
использования.
К не менее важным принципам создания безотходного производства
необходимо отнести требование ограничения воздействия производства на
окружающую природную и социальную среду с учетом планомерного и
целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства. Этот
принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных
ресурсов, как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреационные
ресурсы, здоровье населения. Следует подчеркнуть, что реализация этого
принципа осуществима лишь в сочетании с эффективным мониторингом, развитым
экологическим нормированием и многозвенным управлением природопользованием.
Общим принципом создания безотходного производства является также
рациональность его организации. Определяющими здесь являются требование
разумного использования всех компонентов сырья, максимального уменьшения
энерго-, материало- и трудоемкости производства и поиск новых экологически
обоснованных сырьевых и энергетических технологий, с чем во многом связано
снижение отрицательного воздействия на окружающую среду и нанесение ей
ущерба, включая смежные отрасли народного хозяйства. Конечной целью в
данном случае следует считать оптимизацию производства одновременно по
энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам. Основным
путем достижения этой цели являются разработка новых и усовершенствование
существующих технологических процессов и производств. Одним из примеров
такого подхода к организации безотходного производства является утилизация
пиритных огарков — отхода производства серной кислоты. В настоящее время
пиритные огарки полностью идут на производство цемента. Однако ценнейшие
компоненты пиритных огарков — медь, серебро, золото, не говоря уже о
железе, не используются. В то же время уже предложена экономически выгодная
технология переработки пиритных огарков (например, хлоридная) с получением
меди, благородных металлов и последующим использованием железа.
Во всей совокупности работ, связанных с охраной окружающей среды и
рациональным освоением природных ресурсов, необходимо выделить главные
направления создания мало- и безотходных производств. К ним относятся
комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов;
усовершенствование существующих и разработки принципиально новых
технологических процессов и производств и соответствующего оборудования;
внедрение водо- и газооборотных циклов (на базе эффективных газо- и
водоочистных методов); кооперация производства с использованием отходов
одних производств в качестве сырья для других и создания безотходных ТПК.
3 Требования к безотходному производству.
На пути совершенствования существующих и разработки принципиально
новых технологических процессов необходимо соблюдение ряда общих
требований:
. осуществление производственных процессов при минимально возможном
числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них
образуются отходы, и теряется сырье;
. применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно
использовать сырье и энергию;
. увеличение (до оптимума) единичной мощности агрегатов;
. интенсификация производственных процессов, их оптимизация и
автоматизация;
. создание энерготехнологических процессов. Сочетание энергетики с
технологией позволяет полнее использовать энергию химических
превращений, экономить энергоресурсы, сырье и материалы и увеличивать
производительность агрегатов. Примером такого производства служит
крупнотоннажное производство аммиака по энерготехнологической схеме.
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ БЕЗОТХОДНОЙ И МАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ.
При современном уровне развития науки и техники без потерь практически
обойтись невозможно. По мере того как будет совершенствоваться технология
селективного разделения и взаимопревращения различных веществ, потери будут
постоянно уменьшаться.
Промышленное производство без материальных, бесполезно накапливаемых
потерь и отходов уже существует в целых отраслях, однако доля его пока
мала. О каких новых технологиях можно вести разговор, если с 1985 г. —
начала перестройки и до нынешнего времени экономическое развитие при
переходе к рынку идет на ощупь; доля износа основных производственных
фондов все больше увеличивается, в отдельных производствах составляет
80—85%. Техническое перевооружение производств приостановилось.
Вместе с тем, мы обязаны заниматься проблемой безотходного и
малоотходного производства, ибо при нарастающих темпах накопления отходов
население может оказаться завалено свалками промышленных и бытовых отходов
и остаться без питьевой воды, достаточно чистого воздуха и плодородных
земель. Топливно-промышленные комплексы Норильска, Североникеля, Нижнего
Тагила и многих других городов могут расшириться дальше и превратить Россию
в малоприспособленную к жизни территорию.
Все-таки, современная технология достаточно развита, чтобы в целом
ряде производств и отраслей промышленности приостановить рост отходов. И в
этом процессе государство должно взять на себя роль руководителя и в
плановом порядке разработать и реализовать комплексную государственную
программу внедрения безотходных производств и переработки скопившихся в
Российской Федерации отходов.
Назовем основные имеющиеся направления и разработки безотходной и
малоотходной технологии в отдельных отраслях промышленности.
1 Энергетика.
В энергетике необходимо шире использовать новые способы сжигания
топлива, например, такие, как сжигание в кипящем слое, которое способствует
снижению содержания загрязняющих веществ в отходящих газах, внедрение
разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться
эксплуатации пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при
этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при
производстве строительных материалов и в других производствах.
2 Горная промышленность.
В горной промышленности необходимо: внедрять разработанные технологии
по полной утилизации отходов, как при открытом, так и при подземном способе
добычи полезных ископаемых; шире применять геотехнологические методы
разработки месторождений полезных ископаемых, стремясь при этом к
извлечению на земную поверхность только целевых компонентов; использовать
безотходные методы обогащения и переработки природного сырья на месте его
добычи; шире применять гидрометаллургические методы переработки руд.
3 Металлургия.
В черной и цветной металлургии при создании новых предприятий и
реконструкции действующих производств необходимо внедрение безотходных и
малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное,
рациональное использование рудного сырья:
. вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов
производства, снижение выбросов и сбросов вредных веществ с отходящими
газами и сточными водами;
. при добыче и переработке руд черных и цветных металлов — широкое
внедрение использования многотоннажных отвальных твердых отходов
горного и обогатительного производства в качестве строительных
материалов, закладки выработанного пространства шахт, дорожных
покрытий, стеновых блоков и т. д. вместо специально добываемых
минеральных ресурсов;
. переработка в полном объеме всех доменных и ферросплавных шлаков, а
также существенное увеличение масштабов переработки сталеплавильных
шлаков и шлаков цветной металлургии;
. резкое сокращение расходов свежей воды и уменьшение сточных вод путем
дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и
бессточных систем водоснабжения;
. повышение эффективности существующих и вновь создаваемых процессов
улавливания побочных компонентов из отходящих газов и сточных вод;
. широкое внедрение сухих способов очистки газов от пыли для всех видов
металлургических производств и изыскание более совершенных способов
очистки отходящих газов;
. утилизация слабых (менее 3,5% серы) серосодержащих газов переменного
состава путем внедрения на предприятиях цветной металлургии
эффективного способа — окисления сернистого ангидрида в нестационарном
режиме двойного контактирования;
. на предприятиях цветной металлургии ускорение внедрения
ресурсосберегающих автогенных процессов и в том числе плавки в жидкой
ванне, что позволит не только интенсифицировать процесс переработки
сырья, уменьшить расход энергоресурсов, но и значительно оздоровить
воздушный бассейн в районе действия предприятий за счет резкого
сокращения объема отходящих газов и получить высококонцентрированные
серосодержащие газы, используемые в производстве серной кислоты и
элементарной серы;
. разработка и широкое внедрение на металлургических предприятиях
высокоэффективного очистного оборудования, а также аппаратов контроля
разных параметров загрязненности окружающей среды;
. быстрейшая разработка и внедрение новых прогрессивных малоотходных и
безотходных процессов, имея в виду бездоменный и бескоксовый процессы
получения стали, порошковую металлургию, автогенные процессы в цветной
металлургии и другие перспективные технологические процессы,
направленные на уменьшение выбросов в окружающую среду;
. расширение применения микроэлектроники, АСУ, АСУ ТП в металлургии в
целях экономии энергии и материалов, а также контроля образования
отходов и их сокращения.
4 Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность.
В химической и нефтеперерабатывающей промышленности в более крупных
масштабах необходимо использовать в технологических процессах: окисление и
восстановление с применением кислорода, азота и воздуха; электрохимические
методы, мембранную технологию разделения газовых и жидкостных смесей;
биотехнологию, включая производство биогаза из остатков органических
продуктов, а также методы радиационной, ультрафиолетовой, электроимпульсной
и плазменной интенсификации химических реакций.
5 Машиностроение.
В машиностроении в области гальванического производства следует
направлять научно-исследовательскую деятельность и разработки на
водоочистку, переходить к замкнутым процессам рециркуляции воды и
извлечению металлов из сточных вод; в области обработки металлов шире
внедрять получение деталей из пресс-порошков.
6 Бумажная промышленность.
В бумажной промышленности необходимо в первую очередь внедрять
разработки по сокращению на единицу продукции расхода свежей воды, отдавая
предпочтение созданию замкнутых и бессточных систем промышленного
водоснабжения; максимально использовать экстрагирующие соединения:
содержащиеся в древесном сырье для получения целевых продуктов;
совершенствовать процессы по отбеливанию целлюлозы с помощью кислорода и
озона; улучшать переработку отходов лесозаготовок биотехнологическими
методами в целевые продукты; обеспечивать создание мощностей по переработке
бумажных отходов, в том числе макулатуры.
ПЕРЕРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ.
Отходы производства — это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов,
химических соединений, образовавшиеся при производстве продукции или
выполнении работ (услуг) и утратившие полностью или частично исходные
потребительские свойства. Отходы потребления — изделия и материалы,
утратившие свои потребительские свойства в результате физического или
морального износа.
Отходы производства и потребления являются вторичными материальными
ресурсами (ВМР), которые в настоящее время могут вторично использоваться в
народном хозяйстве.
Отходы бывают токсичные и опасные. Токсичные и опасные отходы —
содержащие или загрязненные материалами такого рода, в таких количествах
или в таких концентрациях, что они представляют потенциальную опасность для
здоровья человека или окружающей среды.
В Российской Федерации ежегодно образуется около 7 млрд. тонн отходов,
при этом вторично используются только 2 млрд. тонн, т. е. около 28%. Из
общего объема используемых отходов около 80% — вскрышные породы и отходы
обогащения — направляется для закладки выработанного пространства шахт и
карьеров; 2% — находят применение в качестве топлива и минеральных
удобрений, и лишь 18% (360 млн. т.) используются в качестве вторичного
сырья, из них 200 млн. т. в стройиндустрии.
На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд.
т. твердых отходов, при этом изымаются из хозяйственного оборота сотни
тысяч гектаров земель; сконцентрированные в отвалах, хвостохранилищах и
свалках отходы являются источниками загрязнения поверхностных и подземных
вод, атмосферного воздуха, почв и растений.
Особую тревогу вызывает накопление в отвалах и свалках токсичных и
экологически опасных отходов, общее количество которых достигло 1,6 млрд.
т., что может привести к необратимому загрязнению окружающей среды. В
России ежегодно образуется около 75 млн. т. высокотоксичных отходов, из них
перерабатывается и обезвреживается лишь 18%.
Общая площадь организованных хранилищ для токсичных отходов составляет
11 тыс. га, при этом не учитываются неорганизованные хранилища и свалки, на
которые, по некоторым данным, вывозится около 4 млн. т. высокотоксичных
отходов.
Следует также выделить проблемы, связанные с образованием твердых
бытовых отходов (ТБО) и осадков сточных вод. Ежегодно в Российской
Федерации образуются 140 млн. м3 ТБО. Около 10 тыс. га дефицитных
пригородных земель отчуждены для размещения полигонов ТБО, не считая
множества «диких» свалок. Проблема переработки ТБО в России практически не
решается, общая мощность мусороперерабатывающих и мусоросжигающих заводов
составляет около 5 млн. м3/год, т. е. всего 3,5% общего объема образующихся
ТБО.
Суммарное годовое количество осадков сточных вод составляет 30—35 млн.
м3, или в пересчете на сухое вещество — 3-3,5 млн. т.; они разнообразны по
качественному составу и свойствам и содержат значительные количества ионов
тяжелых металлов, токсичных органических и минеральных соединений,
нефтепродуктов. На подавляющем большинстве очистных сооружений не решены
вопросы удаления и переработки образующихся осадков, что приводит к
бесконтрольному сбросу жидких токсичных отходов в водные объекты.
Большая доля загрязнения окружающей среды — неорганизованные свалки
вокруг садовых кооперативов и дачных участков. Во многих городах в каждом
дворе, вокруг каждого дома образовались огромные «залежи» не убираемых и
гниющих месяцами бытовых отходов. В ряде городов случайно были обнаружены
подземные озера масел, дизельного топлива. Около Курской нефтяной базы на
глубине 7 м обнаружено «месторождение» дизельного топлива и бензина объемом
около 100 тыс. т, занимающее площадь до 10 га. Аналогичные «месторождения»
найдены в Туле, Орле, Ростове и на Камчатке.
От неучтенных сбросов гибнут малые реки, особенно в Калмыкии,
Башкирии, Белгородской, Воронежской, Саратовской, Челябинской, Вологодской
областях.
Все эти примеры можно отнести к неучтенным загрязнениям окружающей
среды — это хроническая экологическая бесхозяйственность. Если условно
принять за 100% общий экологический беспорядок, то значительная его часть —
30-40% приходится на последствия местной бесхозяйственности. Это огромный
резерв улучшения сферы обитания человека.
Проблема переработки скапливающихся отходов становится в современных
условиях одной из первоочередных проблем, которые необходимо решать
немедленно для сохранения окружающей среды и своего собственного здоровья.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОГРАММА «ОТХОДЫ».
1 Общие положения.
В целях реализации норм и положений Закона «Об охране окружающей
природной среды» Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов
разрабатывается Российская Государственная программа «Отходы». Основная
цель этой программы состоит в обеспечении одного из условий экологически
безопасного развития страны: стабилизации, а в дальнейшем сокращении
загрязнения окружающей среды отходами и экономии природных ресурсов за счет
максимально возможного вторичного вовлечения отходов в хозяйственный
оборот.
Программа предусматривает решение следующих задач:
. снижение объемов образования отходов на основе внедрения малоотходных
и безотходных технологий;
. сокращение на основе применения новых технологических решений видов и
объемов токсичных и опасных отходов;
. повышение уровня использования отходов;
. эффективное использование сырьевого и энергетического потенциала
вторичных материальных ресурсов;
. экологически безопасное размещение отходов;
. целенаправленное распределение финансовых и иных ресурсов на удаление
отходов и их вовлечение в хозяйственный оборот.
Программа должна предусмотреть единую научно обоснованную систему
формирования и реализации федеральной, региональных и отраслевых программ,
охватывающих комплексное решение проблемы на различных уровнях управления.
По отходам, переработка которых требует создания региональных
специализированных предприятий или объемы образования которых таковы, что
предприятия не могут самостоятельно решить проблему использования отходов,
разрабатываются региональные программы.
Отраслевые министерства и ведомства разрабатывают научно-техническую
политику в области снижения объемов образования отходов и повышения уровня
их использования по обезвреживанию отходов на предприятиях этих отраслей, а
также соответствующие научно-технические и экологические программы и
участвуют в разработке и реализации федеральной и региональных программ.
Реализация Государственной программы «Отходы» предусматривается до
2010 г.
В концепции определены цели, задачи и структура программы, а также
задания, необходимые для ее разработки и реализации.
2 Информационное обеспечение.
Своевременное информационное обеспечение программы — это одно из
важнейших условий ее успешной разработки и реализации.
В Российской Федерации отсутствует единая информационная система по
отходам. Такая информация частично содержится в статистической отчетности,
а также в экологических паспортах предприятий. Однако зачастую эти паспорта
не заполняются и не всегда отражают истинное экологическое состояние
предприятий. В некоторых отраслях промышленности и в регионах разработаны и
функционируют автоматизированные банки данных по отдельным видам отходов.
Однако отсутствие единой системы накопления информации и обмена ею, а
|
