Малоотходные и ресурсосберегающие технологии

ВВЕДЕНИЕ

 

Научно-технический прогресс - это непрерывный процесс открытия новых знаний и применения их в общественном производстве, позволяющий по-новому соединять и комбинировать имеющиеся ресурсы в интересах увеличения выпуска высококачественных конечных продуктов при наименьших затратах.

 

В широком смысле на любом уровне - от фирмы до национальной экономики - под научно-техническим прогрессом подразумевается создание и внедрение новой техники, технологии, материалов, испозование новых видов энергии, а также появление ранее неизвестных методов организации и управления производством.

 

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.

 

На многих фирмах, особенно на крупных заводах (к примеру, по производству железобетона), идут огромные ресурсные затраты, в связи с чем им необходима для повышения рентабельности и уменьшения затрат, экономия топлива, энергии, необходимых материалов. На таких предприятиях одной из задач должно быть внедрение ресурсосберегающих технологий.

 

Малоотходная технология

 

Принципиально новых подход к развитию любого производства - создание малоотходной и безотходной технологии.

 

Понятие безотходной технологии, в соответствии с Декларацией Европейской экономической комиссии ООН (1979) означает практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и защитить окружающую среду.

 

В 1984г. эта же комиссия ООН проняла более конкретное определение данного понятия: «Безотходная технология представляет собой такой способ 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, оно противоречит второму началу термодинамики (вторам началом термодинамики считается полученное опытным путем утверждение о невозможности построения периодически действующего устройства, которое совершает работу за счет охлаждения одного источника теплоты, т.е. вечного двигателя второго рода). 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. На современном этапе развития научно-технического прогресса она является наиболее реальной.

 

Принципами для становления малоотходного или безотходного производства должны являться:

 

1. принцип системности - самый  основной. 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.

 

2. 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.

 

3. 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.

 

4. 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.

 

5. 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.

 

6. рациональность организации  малоотходных и безотходных технологий. 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.

 

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.

 

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.

 

Имеются некоторые 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 промышленнпо полной утилизации отходов, как при открытом, так и при подземном способе добычи полезных ископаемых; шире применять геотехнологические методы разработки месторождений полезных ископаемых; 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; · 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; · разработка и широкое внедрение на металлургических предприятиях высокоэффективного очистного оборудования, а также аппаратов контроля разных параметров загрязненности окружающей среды; 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.

 

7. На транспорте:

 

Необходимо внедрение экологически чистых видов топлива (газа, неэтилованных бензинов), устройство каталитического дожигания и улавливания вредных веществ, широкое внедрение электромобилей.

 

8. В холодильной технике  и технике кондиционирования  переходить от хладагентов на  базе хлорсодержащих углеводородов (фреонов), разрушающих озоновый  слой, к озоно-безопасным смеям, состоящим только из фторуглеводорода.

 

Ресурсосберегающие технологии

 

Данная технология, как понятно из её названия, призвана сохранять - сберегать - ресурсы.

 

Ресурсосбережение - производство и реализация конечных продуктов с минимальным расходом вещества и энергии на всех этапах производственного цикла и с наименьшим воздействием на человека и природные экосистемы.

 

Существуют некоторые рекомендации по организации ресурсосберегающих технологий, а именно:

 

- все производственные  процессы должны осуществляться  при минимальном числе технологических  этапов, поскольку на каждом из  них образуются отходы и теряется сырьё.

 

- технологические процессы  должны быть непрерывными, что  позволит наиболее эффективно  использовать сырьё.

 

- единичная мощность технологического  оборудования должна быть оптимальной, что соответствует максимальному  коэффициенту полезного действия  и минимальным потерям.

 

- при разработке нового  технологического оборудования  необходимо предусматривать широкое  использование автоматических систем  на базе компьютерной техники, обеспечивающих оптимальное ведение  технологических процессов.

 

- выделяющаяся в различных  технологических процессах теплота  должна быть полезно использована, что позволит сэкономить энергоресурсы  и сырьё.

 

Ресурсосберегающие технологии крайне важны, скажем, в черной и цветной металлургии. Они позволят увеличить интенсивность процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоносителей, снизить объём отходящих газов и вредную нагрузку на окружающую среду.

 

Проблема экономии энергоресурсов возникла во второй половине нашего столетия.В последние годы к ее решению начали подходить на научной основе - комплексно и всеобъемлюще.Бездумное расходование природных ресурсов:угля,нефти,газа,вырубка лесов(испозование древисины как сырье для промышленности),постоянно возрастающее потребление энергии - все это население планеты расходует на свои бытовые нужды,а бурно развивающаяся промышленность - на технические.

 

Обострению этой проблемы способствовало поднятие цен на нефть и газ международными нефтяными концернами,что позволило им резко увеличить свои прибыли. Рзаразился так называемый энергетический кризис. Сегодня как никогда встает вопрос об экономии энергоресурсов и рациональном их использовании во всех областях человеческой жизни.

 

Строительство - это также одна из крупнейших отраслей, относящаяся к крупным потребителям материальных ресурсов, и в первую очередь цемента, металла, лесоматериалов, топлива и элекроэнергии. Одной из важнейщиъ задач является экономное их расходование при производстве строительных материалов и конструкций.