Ресурсосберегающие и малоотходные технологии

Мероприятия ресурсосбережения на предприятиях направлены на внедрение малоотходных и ресурсосберегающих технологий - создание производства с минимальным количеством отходов, вредные воздействия которых не превышают допустимых норм, а также на обеспечения экономного использования природных ресурсов. Малоотходные технологии - это совокупность технологических производств, при которых выбросы и сбросы загрязняющих веществ сокращены до определенного минимума, позволяющие снижать дополнительные затраты на процессы и аппараты защиты окружающей среды. Но самым эффективным является безотходная технология - совокупность технологических операций, обеспечивающих работу производства по замкнутому циклу и полное использование в процессе производства исходного сырья и побочных продуктов отхода. К основным принципам создания малоотходных и ресурсосберегающих технологий относятся:

- комплексная переработка сырья, т.е. максимальное извлечение продуктов; сокращение энергетических затрат, например, использование каталитических процессов, применение оборудования и технологий с наименьшим энергопотреблением;

- оборотные системы водоснабжения, т.е. минимальное использование природной воды;

- внедрения новых технологических процессов получения материалов с наименьшим воздействием на окружающую среду (например, выплавка стали в электропечи);

- внедрение технологических процессов переработки отходов с целью извлечения ценных продуктов и вторичного использования;

- рациональное размещение промышленных предприятий, например организация ТПК (территориально- производственный комплекс).

Неэффективное использование топлива и энергии обусловлено несовершенством правовых, финансово-экономических и ценовых механизмов, слабо стимулирующих производителей и потребителей энергоресурсов снижать затраты на топливо и энергию. Ограниченное производство и использование энергосберегающей техники, приборов учёта и контроля потребляемых энергоресурсов вызвано недостаточной платёжеспособностью, слабостью информационной базы, неразвитостью инфраструктуры рынка энергосберегающей техники, недостатком оборотных средств у предприятий, сложностью получения на приемлемых условиях кредитов и инвестиций.

Согласно указу Президента РФ от 4.06.08 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики», новая нормативная база должна обеспечить снижение энергоемкости производства на 40% по сравнению с показателем 2007 г. В городские программы по ресурсосбережению должны войти мероприятия по установке узлов учета тепловой энергии, замене и установке счетчиков холодной воды, переход на использование в подъездах домов светильников с энергосберегающими лампами, а во дворах - автоматических устройств по управлению освещением.

Снижению затрат на выработку тепла и электроэнергии в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве можно добиться следующими мероприятиями:

- внедрением современного высокоэкономичного оборудования с использованием парогазовых технологий для комбинированной выработки электроэнергии и тепла;

- установкой на котлах дополнительных поверхностей нагрева с целью использования тепла конденсации водяных паров продуктов сгорания;

- вовлечением в топливный баланс дополнительных ресурсов (древесные, сельскохозяйственные и другие органосодержащие отходы);

- применением современных процессов сжигания твердого топлива;

- уменьшением потерь тепла при его транспортировке и распределении.

- повышением долговечности теплотрасс;

- совершенствованием режимов работы теплоисточников и систем отопления;

- совершенствованием водно-химических режимов котлов и теплосетей;

- продлением и восстановлением ресурса основного тепломеханического оборудования.При организации производственных процессов, обеспечивающих условия малоотходного производства, возникает необходимость количественной оценки. В ряде отраслей промышленности такие количественные показатели приняты. Например, в цветной металлургии применяется коэффициент комплектности, который определяется по формуле,

где М_п - количество полезного вещества, извлекаемого из перерабатываемого сырья, т, М_в - количество всего перерабатываемого сырья, т.д.

Этот показатель колеблется в зависимости от уровня технологических процессов и организации производства. Так, на ряде предприятий отрасли он равен 80% и более.

В угольной промышленности применяется коэффициент безотходности, который определяется по формуле:

где k_б^п— коэффициент использования породы, образующейся при горных выработках; k_б^ж — коэффициент использования попутно забираемой воды при добыче угля (сланца); k_б^г — коэффициент использования пылегазовых отходов.

Установлено, что производство угля будет малоотходным, если к_б -75%. Этот показатель может быть значительно повышен, если наряду с добываемым сырьем используются отвалы, образовавшиеся в предыдущие годы. В первом приближении, если значение коэффициента безотходности или коэффициента комплектности превышает 75%, то производство может быть отнесено к категории малоотходных, а если значений этих коэффициентов больше или равны 95%, производство можно считать безотходным. Такой подход справедлив и для других материалоемких отраслей.

Образование отходов является одним из основных факторов, определяющих масштабы вредного воздействия производства на окружающую среду. Следовательно, в качестве показателя экологичности технологического процесса может использоваться такой критерий, как количество и качества отходов. В ряде отраслей промышленности такая оценка проводится по конкретным видам производства.

Например, оценку экологического совершенства химических процессов и удельного образования отходов целесообразно проводать по методике, разработанной В. Ремезом, А. Шубиным и др., в которой критерий экологичности К_эк предлагается считать по формуле:

где, m_i^ж, m_i^r, m_i^τ — количество i-ro токсичного компонента жидких, газообразных и твердых отходов соответственно; c_i^ж, c_i^r, c_i^τ— концентрация i-го компонента в жидких (мг/дм³), газообразных (мг/м³) и твердых (мг/дм³) отходах; пдк_i^ж, пдк_i^r — предельно допустимая концентрация i -го компонента в воде (мг/дм³) рыбохозяйственных водоемов, в воздухе (мг/м³) населенных мест; для оценки токсичности твердых отходов предполагается использование пдк_i^ж, так как при хранении твердых отходов возможно их растворение в атмосферных осадках, сточных и грунтовых водах.

При этом количество i-ro компонента в отходах:

где Q - количество жидких отходов, м³/ч; п - число рабочих дней в году; Р -количество выпускаемой продукции, т/год; V_j, - объем выбросов в j-м источнике, м /ч; Т — количество твердых отходов, т/год; r_i; — содержание i-ro токсичного компонента (элемента) в твердых отходах, %.

В идеале, т.е. при безотходной технологии, коэффициент К_эк равен нулю.

Предложенный критерий имеет четкую экологическую значимость, так как его значение зависит от количества отходов и от их токсичности, определяющих воздействие технологического процесса на окружающую среду. Следовательно, он может быть использован для сравнения традиционных технологических процессов получения товарной продукции с перспективными безотходными и малоотходными технологиями, что существенно облегчает оценку безотходности. Создание безотходных производств требует решения сложных организационных, технических, технологических, экономических задач. Однако в настоящее время есть предприятия, которые смело можно отнести к безотходным производствам. Например, отдельные глиноземные заводы перерабатывают нефелин в глинозем, соду, поташ и цемент практически по схеме безотходных производств. При этом 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.

Для разработки и внедрения безотходных производств можно выделить ряд взаимосвязанных принципов: системность, учитывающий усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.

- комплексность использования ресурсов, основанный на максимальном использовании сырьевых компонентов и энергетического потенциала. Например, в настоящее время почти все серебро, висмут, платина и платиноиды, а также более 20% золота получают попутно в процессе переработки комплексных руд.

- цикличность материальных потоков - замкнутые водо- и газооборотные циклы, формирование сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии;

- рациональность организации производства, требующий разумного использования всех компонентов сырья, максимального уменьшения энергоемкости производства, поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий.

Таким образом, главные направления создания мало- и безотходных про­изводств можно сформулировать следующим образом:

- комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов;

- усовершенствование существующих и разработка принципиально новых технологических процессов и производств и соответствующего оборудования;

- внедрение водо- и газоотборных циклов на базе эффективных газо- и водоочистных методов;

- кооперация производств с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других и создание безотходных территориально-производственных комплексов.

Ресурсосбережение - это сегодняшний и, что особенно важно, завтрашний день экономики. Путем повсеместного внедрения новых ресурсосберегающих технологий, материалов и оборудования можно добиться снижению отрицательного влияния деятельности человека на окружающую среду и сокращения на этой основе степени загрязнения биосферы.