МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

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.

Глава 1. Концепция безотходного производства

1.1. 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:

К_б ^п = 0.33 * ( К_б ^т + К_б ^ж + К_б ^г ), где К_б ^т , К_б ^ж , К_б ^г — 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.

1.2. Принципы безотходных технологий.

При создании безотходных производств приходится решать ряд сложнейшихорганизационных, 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 толькопри 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 окружаю­ щую 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 много­ звенным управлением природопользованием.

Общим принципом создания безотходного производства является также ра­циональность его организации. Определяющими здесь являются требование ра­зумного использования всех компонентов сырья, максимального уменьшения энерго-, материале- 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 комплекс­ ное использование сырьевых и энергетических ресурсов; усовершенствование суще­ ствующих и разработки принципиально новых технологических процессов и произ­ водств и соответствующего оборудования; внедрение водо- и газооборотных цик­ лов (на базе эффективных газо- и водоочистных методов); кооперация производ­ ства с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других и создания безотходных ТПК .[3]

1.3. 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.[4]

Глава 2. Основные направления безотходной 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 производства, так как 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 техно­логии в отдельных отраслях промышленности.

2.1. 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 пыле-очистного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов и в других производствах.

2.2. 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.

2.3. 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 со става 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 рас­ ход 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 высоко­ эффективного 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 целях экономии энергии и материалов, а также контроля образования отходов и их сокращения.

2.4.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.

2.5. 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.

2.6. 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.[6]

Глава 3. 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 (BMP), 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. м 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. м , 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.[5]

Глава 4. Государственная программа «Отходы»

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 немогут 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 2010г.

Программой «Отходы» предусматриваются совершенствование экономиче­ского механизма управления отходами; разработка основ эколого-экономической оценки мероприятий, включаемых в программу; совершенствование правового регу­лирования образования, использования и размещения отходов; создание системы мониторинга по отходам; разработка мероприятий по экологически безопасному раз­мещению отходов; разработка предложений по конкретным видам отходов.[1][2]

Заключение

Современное экологическое состояние территории России можно определить как критическое. Продолжается интенсивное загрязнение природной среды. Спад производства не повлек аналогичного снижения загрязнений, поскольку в экономи­чески кризисных условиях предприятия стали экономить и на природоохранных за­тратах. Разрабатываемые с начала перестройки и частично реализуемые экологиче­ские государственные и региональные программы не способствуют улучшению в целом экологической обстановки, и с каждым годом на территории России все больше регионов, городов и поселков становятся опасными для проживания насе­ления.

В Российской Федерации за последние несколько десятилетий в условиях ус­коренной индустриализации и химизации производства подчас внедрялись эколо­гически грязные технологии. При этом недостаточно внимания уделялось условиям, в которых будет жить человек, т. е. каким воздухом он будет дышать, какую воду он будет пить, чем он будет питаться, на какой земле жить. Однако эта проблема бес­покоит не только россиян, она актуальна и для населения других стран мира.

Человечеству необходимо осознать, что ухудшение состояния окружающей среды является большей угрозой для нашего будущего, чем военная агрессия; что за ближайшие несколько десятилетий человечество способно ликвидировать нищету и голод, избавиться от социальных пороков, возродить культуру и восстановить па­мятники архитектуры лишь бы были деньги, а возродить разрушенную природу деньгами невозможно. Потребуются столетия, чтобы приостановить ее дальнейшее разрушение и отодвинуть приближение экологической катастрофы в мире.

В данной работе рассмотрены принципы безотходных технологий, как наибо­лее перспективные направления бережного природопользования и сохранения ок­ружающей среды.

Список литературы

1. Федеральный закон РФ «Об отходах производства и потребления» [текст]

2. Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» [текст]

3. Виноградова Н.Ф Природопользование [текст] Издательство “Знание”, Москва, 1994, с. 23-25

4. Кикава О.Ш. Экология и промышленность России [текст] Издательство “Наука”, 1997, c. 24-31

5. Протасов В.Ф Молчанов А.В Экология, здоровье и природопользование в России [текст] Издательство “Финансы и статистика”, Москва, 1995, с. 156-157

6. С.А.Боголюбов Экология [текст] Издательство “Знание”, Москва,

1997, с. 43-45

содержание   ..  647  648  649   ..