7. Основные понятия о безотходной технологии производственных процессов

В современных экономических условиях все более ощутимым и значимым становится истощение природных полезных ископаемых, что неизбежно приводит к обострению конкурентной борьбы за источниками сырья не только между отдельными производителями, но и целыми государствами.

Термин «безотходная технология» был впервые предложен академиками Н.Н.Семеновым и И.В.Петряновым-Соколовым. В ряде стран Европы вместо терминов «безотходная технология» и «малоотходная технология» применяются термины «чистая технология» или «более чистая технология», что по существу одно и то же[1].

В настоящее время в соответствии с решением ЕЭК ООН и Декларацией о малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов сформулировано понятие безотходной технологии (БОТ).

Безотходная технология - это практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую среду.

Часто встречается и другое название - безотходная технологическая система (БТС).

Безотходная технологическая система - это такое отдельное производство или совокупность производств, в результате практической деятельности которых не происходит отрицательного воздействия на окружающую среду.

Понятие безотходной технологии затрагивает не только производственный процесс, но и конечную продукцию, которая должна характеризоваться:

1) долгим сроком службы изделий;

2) возможностью многократного использования;

3) простотой ремонта;

4) легкостью возвращения в производственный цикл или переведения в экологически безвредную форму после выхода из строя.

Схема безотходного производства имеет вид: «спрос - готовый продукт - сырье». Каждый этап этой схемы требует затрат энергии, а ее производство связано с потреблением природных ресурсов вне замкнутой системы. Другим препятствием для организации безотходного производства является износ материалов, их рассеивание в окружающей среде.

Понятие безотходной технологии носит условный характер. Под ним понимается теоретический предел, совершенная модель производства, которая в большинстве случаев может быть реализована не в полной мере, а лишь частично. Отсюда и появилось понятие малоотходной технологии. Но по мере развития научно-технического прогресса технология будет совершенствоваться и все более приближаться к идеальной модели[2].

Имеется немало критиков самой концепции безотходного производства. Некоторые из них утверждают, ссылаясь на второй закон термодинамики, что как энергию нельзя полностью преобразовать в работу, так и сырье невозможно полностью переработать в продукты производства и потребления. С этим никак нельзя согласиться, поскольку речь идет прежде всего о материи и об открытой системе. А материю (продукцию), в соответствии с законом сохранения вещества, всегда можно преобразовать снова в соответствующую продукцию. Наглядными примерами служат безотходно функционирующие природные экосистемы. Имеется и другая крайность, когда все работы, связанные с охраной окружающей среды от промышленных загрязнений относят к безотходному и малоотходному производству.

Оценка степени безотходности производства является очень сложной задачей. Единых критериев безотходности для всех отраслей промышленности не существует.

Возможны следующие подходы для оценки степени безотходности производства:

а) степень использования природных ресурсов;

б) отношение выхода конечной продукции к массе поступившего сырья и полуфабрикатов;

в) количество отходов, образующихся на единицу продукции.

Точный расчет степени безотходности производства требует ввода поправки на токсичность отходов. Невозможно, например, сопоставлять отходы содового производства (CaCl₂) и отходы гальванических цехов, исходя только из массы отходов. Однако на стадии проектирования для предварительного сопоставления различных технологических схем, выпускающих продукцию одного и того же вида, этот критерий вполне может быть использован.

Для учета энергетических затрат следует объединить энергоемкость продукции с ее коэффициентом безотходности, а также с коэффициентом безотходности производства электроэнергии. Только в этом случае можно получить объективный показатель безотходности производства. Это связано с тем, что масштабы загрязнения окружающей среды при производстве электроэнергии на ТЭЦ могут свести к минимуму те экологические преимущества, которых можно достичь при совершенствовании основного производства[3].

13. Условия выброса загрязнений в атмосферу. ПДК, ПДВ и их значения

В воздухе, которым мы дышим, находится огромное количество вредных веществ: частицы сажи, асбеста, свинца, пыли, взвешенные жидкие капли углеводородов и серной кислоты, а также оксиды углерода, оксиды азота, оксиды серы и т.д. Все эти загрязняющие вещества, находящиеся в воздухе, оказывают токсическое воздействие на организм человека: затрудняется дыхание, развиваются сердечно-сосудистые заболевания и т.д. В результате воздействия некоторых содержащихся в воздухе веществ подвергаются коррозии различные строительные материалы, в том числе известняк и металлы. Может изменяться и облик местности, поскольку растения очень чувствительны к загрязнению воздуха.

Условия выброса загрязнений в атмосферу создаются, в основном, антропогенным влиянием, а именно: выбросы промышленности, автомобильные выхлопные газы, катастрофы антропогенного и техногенного характера.

В процессах производства целлюлозы, бумаги, продуктов лесохимии, деревообработки и многих других от источников загрязнений в окружающий воздух в той или иной мере поступают различные газы, пары, частицы твердых и жидких веществ, которые неблагоприятно влияют на живые организмы и растения.

Во избежание токсического и других неблагоприятных воздействий вредных веществ на организм человека допустимое их содержание в воздухе нормируется.

На содержание вредных веществ в воздухе установлены два вида ПДК: в воздухе рабочей зоны и в атмосферном воздухе населенных пунктов.

Однако, уровень загрязнения воздуха зависит не только от концентрации вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, но и от выбрасываемого в единицу времени объема газовоздушной смеси, в которой содержится вредное вещество. При контроле за выбросами нужно определять фактическое количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени.

 Предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных веществ в атмосферу устанавливают для контроля за выбросами вредных веществ в атмосферу непосредственно на их источниках. Норма ПДВ представляет собой количество вредного вещества, которое не разрешается превышать при выбросе в атмосферу в единицу времени.

Предельно допустимой концентрацией (ПДК) называется такая концентрация, которая при ежедневной работе в течение 8 ч. на протяжении всего рабочего стажа не может вызвать у работающих заболеваний или отклонения в состоянии здоровья.

ПДК устанавливается в мг/м³  на основе исследований и утверждается Минздравом РФ (ГОСТ 12.1.005). Например, ПДК и класс опасности некоторых веществ[4]:

-       аммиак - 20 мг/м³ и 4 класс;

-       ацетон - 200 мг/м³ и 4 класс;

-       ртуть - 0,01 мг/м³ и 1 класс;

-       хлор - 0,1 мг/м³ и 1 класс.

В соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.3.02 для каждого источника загрязнения атмосферы устанавливается предельно допустимый выброс вредных веществ (ПДВ) - это объем загрязнения в выбросах в мг/м³, который на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного воздействия и вредные последствия на окружающую среду. СНиП 2.04.05 регламентирует содержание пыли в выбросах вентиляционного воздуха промышленных предприятий. Нормирование содержания CO в отработанных газах двигателей внутреннего сгорания ведется согласно ГОСТ 17.2.2.03.

17. Принципы водопользования и нормы водопотребления

Потребности же в чистой воде с каждым годом растут. Проблема недостатка пресной воды возникла по следующим основным причинам:

·        Интенсивное увеличение потребностей в воде в связи с быстрым ростом народонаселения планеты и развитием отраслей деятельности, требующих огромных затрат водных ресурсов.

·        Потери пресной воды вследствие сокращения водоностности рек и других причин.

·        Загрязнение водоемов промышленными и бытовыми стоками.

Крупнейшим водопотребителем является сельское хозяйство. Так, для получения одной тонны пшеницы требуется 1500, хлопка – 10000 кубических метров воды. За вегетационный период гектар кукурузы расходует 3000, риса – 15000 кубических метров воды.

Изменение объемов водопотребления в мире в течении двадцатого столетия показано в таблице 1(в км³) – в скобках указано безвозвратное водопотребление[5].

Таблица 1.

В связи с этим остро стает вопрос о нормировании водопотребления.

При подсчетах объемов сточных вод населенных пунктов пользуются нормами водоотведения и коэффициентами суточной неравномерности, приведенными в таблице 2.

Расходы производственных сточных вод зависят от назначения предприятия, установленного технологического оборудования и мощности по выпуску продукции.

Задача №8

Определить допустимую концентрацию вредного вещества в сточных водах, выпускаемых в открытые водоемы.

Решение:

η=1, φ=1,2.

Кпдк = 0,21.

Коэффициент турбулентности E=V*H/200 = 0.27*1.7/200 = 0,002295.

Найдем коэффициент, учитывающий влияние гидравлических факторов смешения сточных вод по формуле:

α=η*φ=1*1.2* = 0,3.

Найдем коэффициент смешения сточных вод с водой водоема:

μ=(1-β)/(1 + Q/q*β) = (1-0.000185)/(1+14*0.000185/0.035) = 1,001.

Определим допустимую концентрацию вредного вещества в сточной воде с учетом ее смешения с водой водоема, мг/л:

Кд = μ*Q/q*(Кпдк – К) + Кпдк = 1.001*14*(0.21–0.02)/0.035 + 0.21= 135.2.

Таким образом, допустимая концентрация вредного вещества в сточных водах с учетом их смешения с водой водоема составит 135.2 мг/л/

Найденное значение является достаточно большим по сравнению со скоростью поступления вредного вещества в водоем с рассматриваемого предприятия.

Список литературы

1.     Алепьев А.Д. Охрана окружающей среды. – М.: Транспорт, 2003.

2.     Кирпатовский И.П. Охрана природы: Справочник для работников нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. – М.: Химия, 1980.

3.     Кирсанов А.Г., Миташова Н.И. Охрана окружающей среды на предприятиях бытового обслуживания: Справочное пособие. – М.: Легпромбытиздат, 1987.

4.     Очистка и рекуперация промышленных выбросов/Максимов В.Ф.  и др.: Учебник для вузов. – М: Лесная промышленность, 1980.

5.     Руководство по расчету и проектированию средств защиты октужающей среды / НИИ строит. Физики Госстроя СССР. – М.: Стройиздат, 2002.

[1] Цит. по Алепьев А.Д. Охрана окружающей среды. – М.: Транспорт, 2003. – с. 178.

[2] Очистка и рекуперация промышленных выбросов/Максимов В.Ф.  и др.: Учебник для вузов. – М: Лесная промышленность, 1980. – с. 164.

[3] Алепьев А.Д. Охрана окружающей среды. – М.: Транспорт, 2003. – с. 201.

[4] Кирпатовский И.П. Охрана природы: Справочник для работников нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. – М.: Химия, 1980. – с. 155.

[5] Руководство по расчету и проектированию средств защиты октужающей среды / НИИ строит. Физики Госстроя СССР. – М.: Стройиздат, 2002. – с. 78.