Предприятия «замкнутого цикла» как точка стратегического развития отрасли. Смотреть страницы где упоминается термин циклы экологические

Современное состояние экологической системы Земли приводит к различного рода усовершенствованиям и изменениям. Решение проблемы сохранения природных ресурсов, в том числе и водных, заключаетмся в создании и использовании безотходных сисетм производства. В основе безотходных технологий лежит принцип комплексного использования сырья и энергии. Также к моделям безотходного производства относят малоотходные принципы функционирования предприятий. Малоотходной называется такая технология, в которой по каким-то причинам не может быть реализована идеальная модель безотходного способа.

Основные отходы большинства предприятий - это отработанные воды с разной степенью загрязнения. Очистные сооружения предполагают изначально сбор, перевозку и затем очищение вод. Обычно при транспортировке и сборе отработанных вод происходит неизбежное смешение близких по своим свойствам и совершенно различных соединений, и это приводит к усложнению выделения нужных составляющих и очистки воды до нужного состояния. Иногда решение этой задачи остается невыполненным.

Сточные воды заводов химической промышленности изобилуют веществами одного лимитирующего признака вредности, которые проявляют мощное аддитивное действие. Поэтому действие очистных сооружений должно быть максимально направлено на то, чтобы снизить остаточное содержание отходов до нижнего порога допустимых концентраций. Это связано с серьезными капитальными и эксплуатационными затратами очистных сооружений.

Очистные сооружения, действующие по принципам механической, химической и биологической очистки сточных вод, не гарантируют уменьшения солесодержания в стоках, а иногда, в результате некорректной подготовки механизмов, эти концентрации существенно повышаются.

Создание замкнутых систем водоснабжения приводит к тому, что удельный расход испольсования свежей воды значительно снижается. На заводах химических волокон этот процесс проходит в два этапа. Первый этап заключается в мероприятиях, ведущих к снижению водопотребления без капитальных затрат. Второй же этап основывается на осуществлении этих мероприятий с помощью разнообразных очистных сооружений.

Создание замкнутых систем и соответствующих им очистных сооружений обусловлено тремя причинами: недостатком воды, снижением ассимилирующей способности у объектов, которые предназначены для приема промстоков и экономическими выгодами перед прямоточными системами водообеспечения.

Использование этих систем и соответствующих очистных сооружений позволяет выстраивать химические предприятия в районах с минимальными водными ресурсами, но приемлимыми с точки зрения экономико-географическими показателями.

Что с этим делать? Внедрять и развивать в городах экономику замкнутых циклов, уверены исследователи из Технологического института Блекинге в шведском городе Карлскроне. Они выпустили отчет «Циклическая экономика: опыт городов по всему миру» , в котором проанализировали различные городские проекты, связанные с циклической экономической моделью. В поле зрения экспертов попал 21 город в США, Англии, Нидерландах, Швеции и других странах. Исследователи описали проекты, которые были финансово поддержаны муниципалитетами, и то, какие выгоды эти инициативы принесли городу.

Экономика замкнутых циклов — это подход, при котором в производство возвращается все то, что раньше считалось ненужным и отправлялось на захоронение в рамках следования линейной экономической модели «произвел — потребил — выбросил». Специалисты Технологического института Блекинге отметили, какие департаменты городской администрации были задействованы в реализации инициатив, и какую пользу, в конечном счете, подобные проекты приносят городам и их жителям.

Из отходов — в нужные вещи

Городские власти способны регулировать ситуацию с отходами в городе и использовать рынок для их полезного применения. Так, например, исследователи отметили в отчете успешный проект торгового центра ReTuna в Швеции, где вся продукция в магазинах — это использованные вещи и остаточные материалы. Жители оставляют в торговом центре различные предметы, бывшие в употреблении. Сотрудники центра по необходимости их ремонтируют и сортируют по отделам. Каждый магазин принадлежит независимым предпринимателям. В 2016 году ReTuna обеспечил работой 47 жителей Эскильстун.

Технологии — всему голова

Примером внедрения новых технологических решений для перехода с линейных экономических моделей к замкнутым циклам может послужить проект по извлечению из органических отходов биогаза и удобрений в Осло. Для этого муниципалитет инвестировал средства в строительство городского биогазового завода. Выработанный газ применяется для заправки мусоровозов и общественных автобусов. А побочные продукты производства муниципалитет передает местным фермерам в качестве биоудобрений.

Вдохновить устойчивостью

В качестве примера взаимодействия городских властей и бизнеса в отчете приведен бизнес-парк «20|20» в Харлеммермере — на западе Нидерландов. Парк построен в соответствии со стандартами Cradle to Cradle (C2C), что в переводе с английского означает «От колыбели до колыбели». Эта концепция основана на идее циклических безотходных систем производства, которые не наносят вред окружающей среде. Парк занимает 92 тысячи квадратных метров площади, на которой расположены офисы, супермаркеты, фитнес-центр и несколько ресторанов. Все проекты реализованы с акцентом на снижение выбросов CO2 и внедрения принципов циклической экономики.

Поделись сырьем своим

Авторы исследования отмечают, что муниципалитеты способны играть роль помощников в экологических взаимодействиях между городскими компаниями. Так, например, городской совет Питерборо профинансировал создание онлайн-платформы Share Peterborough, где фирмы могут торговать и обмениваться различными ресурсами между собой. Причем не только материалами, но также помещениями для конференций и даже навыками. Главное условие — максимально все использовать, чтобы слово «ненужный мусор» пропадало из обихода ведения бизнеса в городе. В основе такой инициативы — продвижение идей «business to business» или B2B, что означает «бизнес для бизнеса». B2B подразумевает, что компания работает не только на конечного рядового потребителя, но также на другие компании.

В российской действительности инициативы в сторону замкнутых циклов производства зачастую продвигаются снизу вверх — от бизнес-инициатив к муниципалитетам. Например, чтобы содействовать развитию циклической экономики в России, компания-поставщик упаковки, канцтоваров и хозтоваров для бизнеса «ОптиКом» запустила проект по вывозу бумажных отходов «Бумаговорот». В центре проекта — столичные офисы, где бумага чаще всего превращается в бесполезный мусор. Однако сбор макулатуры — это и забота о лесах (переработка одной тонны бумаги сохраняет 24 дерева), и сокращение выбросов в атмосферу СО2, а также существенная экономия воды и энергии. Идея «ОптиКома» в чем-то пересекается с инициативой в городе Питерборо, преследуя принципы максимально эффективного использования ресурсов и принципов услуги B2B.

«„Бумаговорот“ соответствует нашей миссии способствовать построению циклической экономики в России. Мы собираем макулатуру, из которой затем производят бумажную упаковку, таким образом, мы замыкаем цикл. Это не только предотвращает рост свалок, но и позволяет сохранять природные ресурсы», — рассказывает генеральный директор компании Максим Рогожко. Пока проект реализуется только в Москве и предполагает закупку компанией-партнером расходных материалов у «ОптиКом».

При этом «зеленым» офисам компания предлагает линейку экологичных товаров: от бумажно-гигиенической продукции из вторичного волокна до биоразлагаемых моющих средств. Чтобы сотрудники офисов быстрее приноровились к сбору макулатуры, компания бесплатно проводит тренинги для персонала компаний-участников проекта. Во время инструктажа работники получают информацию о том, как и зачем собирать макулатуру отдельно от бытового мусора, какие виды бумаги «ОптиКом» принимает на переработку и почему картонные стаканчики в контейнер для макулатуры помещать нельзя (подсказка: такие стаканчики в России пока не перерабатываются).

Проведен системный анализ возможностей и границ повторного использования материалов в рамках промышленной экологии. Дана классификация невозобновляемых материалов. Отражены направления использования отдельных классов невозобновляемых материалов. Рассмотрены критерии эффективности повторного использования материалов. Приведены структурные признаки замкнутого цикла. Охарактеризованы возможные формы замкнутого цикла. Показано значение замкнутого цикла для обеспечения устойчивого развития. Рассмотрена роль энергии в обеспечении замкнутого цикла. Исследовано сжигание как возможный процесс утилизации отходов. Показана двойственная (позитивная и негативная) роль технологий для обеспечения устойчивого развития. Определено значение инновационных технологий для успешного перехода к промышленной экологии. Сделан вывод о необходимости расширенного использования существующей и испытанной устойчивой техники; инноваций и разработки новой устойчивой техники.

промышленная экология

устойчивое развитие

замкнутый цикл

1. Дорохина Е.Ю., Огольцов К.Ю. К вопросу о концептуальном понимании промышленной экологии // Путеводитель предпринимателя. – 2012. – № 16. – С. 95–103.

2. Дорохина Е.Ю., Огольцов К.Ю. О возможных стратегиях устойчивого развития и промышленной экологии // Путеводитель предпринимателя. – 2013. – № 17. – С. 100–108.

3. Дорохина Е.Ю., Пантелеев С.С. К вопросу о трех столпах устойчивого развития // Научные труды SWorld. – 2012. – Т. 33, № 4. – С. 16–21.

4. Allen D.T. An Industrial Ecology: Material flows and engineering design. Department of Chemical Engineering, Universitiy of Texas – Discussion Paper Austin, 2003.

5. Cohen-Rosenthal E. Making sense out of industrial ecology: a framework for analysis and action// Journal of Cleaner Production, 12. Jg. (2004), H. 8-10, P. 1111–1123.

Закрытие оборота материалов путем возврата в производство или потребления остатков производственных процессов или отслуживших срок старых продуктов и утильсырья называется замкнутым циклом. Замкнутый цикл как экономическая деятельность имеет длительные исторические традиции.

Цель нашего исследования - системный взгляд на возможности и границы возвращения материалов в рамках перехода к промышленной экологии (ПрЭ). Это - значимая и пока не решенная по ряду причин проблема. Процессы замкнутого цикла сложно охватить одним взглядом, в частности, трудно разграничить замкнутый цикл и управление отходами. Хотя известны основные структурные признаки замкнутого цикла, понятие это настолько многогранно, что даже в ПрЭ оно определяется разными способами. Для ПрЭ важны все формы замкнутого цикла - повторное использование, другое применение - во всех их проявлениях, причем переходы между названными формами часто размыты. Собственно говоря, возможность повторного использования материалов в хозяйственном обороте является одной из основных необходимых предпосылок функционирования ПрЭ. Подсмотренное у природы свойство - способность разбирать сложные материалы на их исходные компоненты для нового использования последних . При этом необходимо выяснить, какие формы замкнутого цикла играют существенную роль, и какие встречаются приложения. Различают 3 класса невозобновляемых материалов (см. таблица).

Классификация невозобновляемых материалов

Эта классификация относительна, так как технические возможности и экономические условия постоянно меняются, и участникам процессов не всегда известно, к какому классу относится материал.

Переход к ПрЭ требует, во-первых, увеличения использования в промышленных производственных процессах материалов из классов I и II, во-вторых, избегания материалов из класса III, в-третьих, нахождения путей компенсации незаменимых материалов из класса III с помощью инноваций в классах I и II. Разумеется, в классе III речь идет, прежде всего, о сильно диссипативных материалах, которые при применении рассеиваются в окружающей среде. Границы их повторного использования определяются лишь законами термодинамики, но с увеличением их применения необходимые издержки стремятся к бесконечности.

Экономическую границу замкнутого цикла разных материалов обуславливает отношение доли привлекательного сырья в природных материалах к его доле во вторичных материалах. Чем меньше эта величина, тем выгоднее обратное получение. При отношении существенно большем единицы замкнутый цикл представляет собой экономически невыгодную форму получения сырья . В конечном счете, все зависит от плотности сырья в первоначальном материале, которая имеет тенденцию к сокращению. С другой стороны, считается, что с уменьшением концентрации вновь обретаемого сырья во вторичных материалах экспоненциально растут затраты энергии для обратного получения.

Эмпирически доказано, что еще не израсходован экономический потенциал повторного использования тяжелых металлов, представляющих собой опасные отходы (hazardous waste). Однако ему противостоят диссипативные потери экотоксических субстанций, концентрация которых в экосфере во многих случаях повышается. Так как использование тяжелых металлов в ходе индустриализации непрерывно росло, то диссипативные потери постепенно приобретали все большее значение. Хотя не все экотоксические последствия и критические концентрации известны, но, начиная с их определенных уровней, можно ожидать значительных нарушений в окружающей среде.

Мы видим большой потенциал в освещении приложений ПрЭ, так как недостаток информации и правовых норм ограничивают инициативы даже по их экономически выгодному применению. Против использования невозобновляемых материалов III класса есть две причины: безвозвратное использование и истощение соответствующих материалов; токсические последствия для экосистем.

Вместе с тем может быть только один путь, реализуемый последовательно всеми заинтересованными лицами. Это путь, ведущий в направлении ПрЭ, т. е. к тому, чтобы все высоко диссипативные материалы соответствовали бы критерию непротиворечивости окружающей среде . Ждать до тех пор, когда технический прогресс позволит замкнуть оборот материалов, когда ресурсы станут настолько дорогими, что не будет никакого иного пути, было бы выражением неуместной инертности имеющихся промышленных систем. Каждая ступень и каждый элемент ПрЭ требует активного подхода. Можно выделить следующие ступени замкнутого цикла:

Непосредственный замкнутый цикл (в пределах того же самого производственного процесса);

Опосредованный замкнутый цикл (в пределах того же самого производственного процесса при временнoм или пространственном переносе);

Интегрированный замкнутый цикл (комбинация из обоих вышеназванных образований при дополнительном включении конструктивных элементов или блоков производственного процесса);

Системно-интегрированный замкнутый цикл (комбинация интегрированных в процесс внутренних положений замкнутого цикла с внешними, реализуемыми на другом предприятии производственными процессами).

При этом необходимо обеспечить, чтобы вторичные продукты использовались как можно раньше и в ближайшем регионе. Это даст экономические преимущества, связанные с уменьшением транспортных расходов и расходов по хранению. Чем выше стоимость вновь используемых благ, тем сильнее становится последний аспект.

Для ПрЭ требуется концепция, которая обобщает все формы замкнутого цикла в холархическую систему. Кроме того, нужны новые технологии возвращения материалов, продолжающие дело надежных и давно известных замкнутых циклов металлов, стекла и бумаги. При этом речь идет о материалах, для которых, вследствие их относительно простой химической и механической разделимости, уже теоретически возможен замкнутый цикл. Разумеется, даже в уже реализуемых кругооборотах материалов еще имеются нерешенные проблемы с примесями и недостаточной чистотой вторичных материалов, препятствующие более полному повторному использованию материалов. Например, в случае металлов, приобретающих специфические свойства при легировании, смешивание в ходе замкнутого цикла приводит к регулярному снижению качества вторичных материалов. Заметим, что металлы, как раз, характеризуются хорошей приспособляемостью к замкнутому циклу. Регулярно появляющиеся примеси при каждом кругообороте накапливаются во вторичном сырье и уменьшают его чистоту, что фактически соответствует даунциклингу. В рамках ПрЭ можно расширить границы управления циркуляцией, так как постепенно разрабатываются новые технические и организационные процессы очистки для тех циркуляций материалов, в которых этот феномен раньше не встречался. В перспективе это станет возможным в существенно большем объеме, так как и природное сырье характеризуется смесями материалов, которые затем разделяются посредством технологических процессов. Тем не менее, для функционирования ПрЭ неизбежна ориентация на замыкание циклов используемых в производстве материалов. При этом будет играть существенную роль «проектирование окружающей среды» (Design for Environment). При ПрЭ доля замкнутого цикла в производстве стремится к 1, так как это - целевое значение, устанавливаемое природой как «образцом». В любом случае это значение может быть достигнуто только в долгосрочной перспективе, так как многие материалы при нынешних замкнутых циклах теряют в качестве, и применимое сырье можно получить только при добавлении новых материалов.

Замкнутый цикл и энергия

Значение замкнутого цикла для устойчивой экономики можно оценить, анализируя следующие основные принципы, предлагаемые экологией:

а) все применимые невозобновляемые ресурсы должны повторно использоваться, пока это возможно;

б) отношение энергии, используемой для производства и потребления продуктов, и энергии, расходуемой для повторного предоставления сырья, должно быть изменено в пользу замкнутого цикла (т.е. доля энергии в замкнутом цикле в общеэкономическом потреблении энергии существенно увеличится);

в) невозобновляемые ресурсы могут быть введены в циркуляцию только в таком объеме, в каком для этого имеется регенеративная энергия, непригодная для других форм использования;

г) экономика потребления должна признаваться экономически равноценной экономике производства, так как создание там добавленной стоимости представляет собой существенную основу для производства.

Предпосылкой выполнения этих правил является то, что в долгосрочном периоде в распоряжении будут находиться исключительно возобновляемые энергоносители и в единицу времени - лишь ограниченное количество энергии. Вытекающие отсюда ограничения по использованию энергии в индустриальном обществе должны быть операционализированы с помощью критериев устойчивости . Пункты б) и в) показывают, что это вызывает проблему распределения. Если ограниченный ресурс «энергия» не теряется, как это было до сих пор, при нежелательной диссипации веществ в процессах производства и потребления, а направляется на возвращение сырья, то становится очевидным, что прежние способы производства эксплуатировали основы своего собственного существования с двух сторон: сырьевой и энергетической. Если обе стороны теперь рассматривать с энергетической точки зрения и их использование подчинить естественным ограничениям, то доступность энергии станет в конечном итоге самым узким местом промышленных процессов. Если привлекаться в хозяйственный оборот или связываться в продуктах должно большее количество материалов, то должно использоваться больше дефицитной энергии. Как утверждает экология, с возрастанием использования биомассы увеличивается расход энергии по техническому обслуживанию и ремонту. То есть, переход к ПрЭ не может пройти безрезультатно для объема и качества, как промышленного производства, так и массового потребления. Хотя эффективность и состоятельность (непротиворечивость) необходимы для жизнеспособной экономики, но без выполнения условий существования они не являются целевыми характеристиками. Технология, порождающая материальные и энергетические потоки, будет играть решающую роль при переходе к устойчивому развитию. Таким образом, неизбежно, что уже при планировании и конструировании продуктов следует принимать во внимание способность применяемых материалов к замкнутому циклу, и, кроме того, возможность применения бoльшего количества вторичных материалов. Это означает не что иное, как полное обновление способов производства при постоянном учете требований ПрЭ. Если речь идет о возвращения материалов в экономическую циркуляцию, то необходимо решение многокритериальной задачи, учитывающей, с одной стороны, соотношение между экономическими издержками и экологическими последствиями, а, с другой стороны, качество вновь обретаемых материалов и их экономическую эффективность. Термодинамика указывает на то, что энергетические затраты (и соответственно издержки) растут с уменьшением доли обратного получения и снижением качества вторичного сырья. Связь выражается следующим образом. Чем меньше плотность материала, предназначенного для повторного использования, тем дороже его концентрирование до приемлемой меры, поскольку это влечет за собой непропорциональное использование энергии. Тем не менее, этот процесс требует подробного анализа. Если на экологическом уровне рассматривать условия повторного и дальнейшего применения материалов, то на 5 ступенях трофики от первоначального производителя к первичному, вторичному и третичному потребителям, а также деструентам, можно видеть относительно возрастающую потерю энергии в форме излучаемого, т.е. неполезного тепла. Для перехода к ПрЭ потери энергии от одной до другой ступени потребления нужно описывать нормативными методами, учитывающими природно-экологические принципы. Сейчас сложно определить, какие именно процессы замкнутого цикла из-за чрезмерного использования энергии будут оказывать отрицательное влияние на устойчивое развитие, т.е. на «прочность» экосистемы. В обозримом будущем энергия солнца все-таки будет излучаться в экосистему Земли, поэтому узкими местами будут сохранение невозобновляемых материалов и устранение из природного кругооборота веществ, чуждых природе. Отрицательная экологическая «стоимость» потери материала не может превосходить стоимости экологических последствий предоставления энергии. Или, иначе выражаясь, в отношении устойчивости оптимальными являются такие антропогенные процессы замкнутых циклов, при которых предотвращенная отрицательная стоимость (окончательной) потери материала сопоставима со стоимостью предоставления необходимой для процесса (регенеративной) энергии. Проблема «оценки» на основе этого простого правила еще не решена.

Сжигание как стратегия утилизации отходов

Сжигание материалов, неинтегрируемых более в хозяйственный оборот, некоторыми специалистами называется «тепловым применением» и также считается формой замкнутого цикла. С точки зрения термодинамики, этого не может быть, так как сожженные материалы содержат негэнтропию (отрицательную энтропию), но при сгорании или производят энтропию в форме диссипации или, в лучшем случае, полезное тепло . Полученная тепловая энергия (которая, с точки зрения энтропии, представляет собой обесцененный вид энергии) сопоставляется с энергией, заключенной в сожженных (и диссипируемых) материалах. Последняя по своей значимости многократно превышает извлеченное тепло. Сжигание ранее применяемых, но по разным причинам утративших свою полезность, материалов согласно термодинамике является убыточным делом, поэтому не может относиться к методам замкнутого цикла и в рамках ПрЭ должно быть исключением. Оно представляет собой вынужденную меру при отсутствии фантазии и творческого подхода. Только в единичных случаях, которые следует тщательно проверять, сжигание может стать устойчивым решением, оставаясь в целом исключением. Процессы замкнутого цикла требуют адекватной технологии, учитывающей экономические, экологические и социальные интересы. В частности, при нынешних условиях экономические и экологические оптимумы технологических процессов находятся далеко друг от друга и, несомненно, требуют сближения. Известно, что создание мощностей по сжиганию требует высоких капитальных вложений, поэтому некоторые слои общества могут быть заинтересованы в их строительстве. При этом многие зависимости (экологические, социальные) недооцениваются. Отвергаются пути использования, которые могли бы составить конкуренцию сжиганию.

Значение инновационных технологий для обеспечения устойчивого развития

Технология как продукт культурной эволюции человечества при переходе к ПрЭ приобретает большое, если не решающее, значение. Технология играет ключевую роль для преобразования социально-экономических процессов в рамках ПрЭ. Технические инновации явились ядром индустриализации и следующего за ней экономического развития. При этом роль их двояка. Каждая новая технология только тогда становится успешной, когда присоединяемая к ней человеческая составляющая положительно корреспондирует с техникой, т. е. они способны к соединению. В этом случае новая технология может широко распространиться. Такой процесс называется диффузией технологии.

Технология, напротив, может стать и препятствием для перехода к ПрЭ, так как при высоких инвестициях возникают теневые зависимости.

Исторически культурную и технологическую эволюцию можно разделить на 3 крупных фазы: общество охотников и собирателей, аграрное общество и индустриальное общество. В ходе культурно-технологической эволюции из-за использования новых технологий непрерывно увеличивалось антропогенно вызванное потребление энергии и сырья. Идеализированное мнение многих экологов состоит в том, что устойчивой опцией будущего является отказ от технологии (в общем смысле), так как технология представляет собой главное звено, обусловливающее экологический кризис.

Заключение

На наш взгляд, динамика технологического развития является решающим элементом при переходе к ПрЭ. Антропогенное преобразование природных систем уже настолько продвинулось, что технологии и их действие на окружающую среду стали неотъемлемой частью планеты Земля. Жизнь как феномен возникла и поддерживается путем интеграции материи и энергии. Антропогенно-культурное развитие неотъемлемо связано с экологическим развитием. Первое возможно только путем преобразования материи на основе использования энергии. И окончательное решение этой задачи взяла на себя технология, которая должна приспосабливаться к вновь возникающим требованиям устойчивого развития. Вид и форма использование старой и, прежде всего, новой техники зависит от креативности участвующих лиц и общих экономических условий. В конечном счете, внедрение технических изобретений определяется экономическим эффектом, который они обеспечивают инвесторам. Инвесторы опять-таки зависят от системы стимулирования. Новая культурная организация материи всегда будет связана с технологией, так как только технология запускает феноменальные материальные и энергетические потоки. Таким образом, технологии соответствуют две стратегических опции: возрастающее использование существующей и испытанной устойчивой техники; инновации и разработка новой устойчивой техники.

Библиографическая ссылка

ЦИКЛ ЗАМКНУТЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ - многократное использование материального ресурса (воды, воздуха и т. п.) в производстве с предварительным охлаждением, очисткой и т. п. процессами, возвращающими ресурсу необходимое для заданной технологии качество. Ц. з. п. может охватить ряд производств; при этом ресурс из последнего в цепи производства поступает в первый.[ ...]

Производство фосфора и его переработка связаны с расходом значительных количеств воды. В процессе производства эта вода загрязняется многочисленными примесями, среди которых наиболее токсичными являются: желтый фосфор, фтористые, цианистые и сернистые соли, фенолы, фосфин. Организация работы фосфорного завода без выпуска стоков в водоемы и сброса шламов является наиболее целесообразной, как для защиты окружающей природной среды и рационального использования водных ресурсов, так и с точки зрения экономики производства. Такая организация использования воды основана на наличии взаимосвязанных замкнутых циклов, с промежуточной очисткой воды до установленных норм. Главным звеном в этой организации является цех очистки сточных вод. Принимая химически загрязненную воду завода, он должен переработать ее и выдать воду установленного регламентом качества для снабжения технологических процессов, систем мокрой пыле-газоочистки и других потребителей, а также переработать и подготовить к утилизации шламы, получаемые при очистке сточных вод.[ ...]

С этой целью решаются сложные проблемы создания бессточных производств, использования воды в замкнутых циклах, совершенствуется технология обезвреживания различных видов стоков и максимальная утилизация отходов. И именно здесь оказываются особо эффективными современные приемы опреснения воды - приемы, в основе которых лежат процессы отделения воды от содержащихся в ней примесей.[ ...]

С целью развития малоотходных производств с замкнутым циклом разрабатываются реестры отходов промышленных предприятий, схемы и комплексные планы по проблеме межотраслевого использования отходов и исходного сырья.[ ...]

В связи с этим в современном обществе резко возрастают роль и задачи инженерной (технической) экологии, призванной на основе оценки степени вреда, приносимого природе индустриализацией производства, разрабатывать и совершенствовать инженерно-технические средства защиты окружающей срёды, всемерно развивать основы создания замкнутых и безотходных технологических циклов и производств.[ ...]

В связи с большой водоемкостью фосфорных производств и острым дефицитом воды в основных регионах их размещения, получили распространение способы повторного использования воды в замкнутых оборотных циклах. Обычно на этих предприятиях используют два вида циркуляционного водоснабжения - повторное использование химически загрязненных стоков и оборотное - для охлаждения теплообменного оборудования. В настоящее время эти системы обеспечивают более 98% потребности в воде фосфорных производств. Сброс воды из оборотных систем составляет 7-8 ООО м /сут, и часть ее после осветления в прудах-накопителях используется для подпитки этих систем.[ ...]

Инженер производства должен понимать, что порочный круг можно преодолеть, и это всецело находится в руках вооруженного знаниями человека. В настоящее время усилия ученых направлены на то, чтобы сделать ресурсный цикл замкнутым, т. е. с одной стороны, разрабатываются и совершенствуются процессы, связанные с извлечением и переработкой необходимых ресурсов, а с другой - обусловливается возвращение их в трансформированном (измененном) виде в производство для повторного и неоднократного использования.[ ...]

Переход к замкнутой системе - непрерывному кругообороту веществ в процессе производства, где переработка отходов - конечное звено одного цикла и начальное следующего, есть непременное требование современного экономического развития. В соответствии с этим вопрос сбора и переработки отходов пластических масс требует решения уже в условиях производства, потребляющего полимерные материалы.[ ...]

Организация замкнутого цикла промышленного водоснабжения предприятия путем возврата очищенных сточных вод в общем случае не может ограничиваться направлением этих стоков в оборотные теплообменные системы. Потребность в воде таких систем во многих отраслях промышленности меньше объема всех промышленных и бытовых биологически очищенных сточных вод промышленного узла, поэтому основная масса воды расходуется для технологических или энергетических процессов. К качеству этой воды требования обычно выше, чем к воде оборотных систем водоснабжения, а в ряде химических, целлюлозно-бумажных производств и в теплоэнергетике расходуется в значительном количестве вода с содержанием солей менее 10-15 г/м3, жесткостью, не превышающей 0,01 г-экв/м3 и окис-ляемостью до 2 г 02/м3.[ ...]

При создании замкнутых систем водного хозяйства проектирование систем водоснабжения и канализации промышленных предприятий должны проводить одновременно с проектированием основного производства. При этом необходимо выделить три самостоятельных цикла водоснабжения: охлаждающий, технологический и транспортный.[ ...]

По сравнению с твердыми отходами жидкости обладают повышенной степенью вредного воздействия на организм человека и окружающую среду. При работе с ними особенно необходимо обеспечить гигиенические и безопасные условия труда. В задачу современной технологии входят не только устранение вредностей и опасностей производства, но и разработка новых схем технологических процессов и конструирование аппаратов, которые с самого начала были бы лишены этих недостатков. В числе мероприятий по созданию безопасной и безотходной технологии должны быть следующие: разработка систем замкнутого цикла, обеспечение возврата используемых реагентов и воды, полная утилизация вторичных продуктов. Из всей совокупности производственных отходов жидкие отходы занимают наибольший удельный вес, и утилизация их сопряжена с наибольшими материальными и энергетическими затратами. Это необходимо учитывать при разработке мероприятий по дальнейшему развитию принципов безотходной технологии.[ ...]

По сравнению с используемыми методами радиационная очистка ликвидирует необходимость больших площадей, интенсифицируя тем самым производство и ускоряя процесс выработки продукции - чистой воды. Особенно выгодным, очевидно, явится использование этого способа очистки при условии создания замкнутого цикла - кругооборота используемой воды, поскольку это позволит снизить необходимые объемы потребляемой воды. Продемонстрируем это на следующем конкретном примере.[ ...]

Для современного производства, как правило, требуется многоступенчатая очистка, особенно если номенклатура примесей многообразна. Так, при производстве электронной аппаратуры количество вредных веществ доходит до 20-30 наименований: от углекислого газа и пыли до соединений меди и свинца, формальдегида и эпихлоргидри-на. Поэтому необходимы сухие и мокрые аппараты, адсорбенты и абсорбенты наряду с электрофильтрами. Но и для этого производства основная задача - уменьшение объема и перечня отходов, их рециклизация, создание замкнутых циклов.[ ...]

Развитие малоотходных производств с замкнутым циклом находится пока в начальной стадии. Успех этого большого дела зависит в значительной степени от технологов, занимающихся разработкой новых и совершенствованием действующих технологических процессов. Однако трудности во внедрении безотходных производств с замкнутым циклом создает узкоотраслевой подход к развитию отдельных отраслей промышленности. Необходимо, чтобы предприятия, отходы которых используются вторично, были заинтересованы в изменении связанных с этим технологических процессов. К примеру, отходы тепловых электростанций, состоящие из золы и шлаков от сжигаемого топлива, как правило, идут в отвал в смешанном виде. Между тем при производстве строительных материалов их используют раздельно, в связи с чем необходимы некоторые изменения в устройстве и эксплуатации ГРЭС. Новочеркасским политехническим институтом разработано соответствующее предложение по этому вопросу для Новочеркасской ГРЭС.[ ...]

Собственно экологизацией производства следует считать уподобление производственных (технологических) процессов, т. е. ресурсных циклов, естественным «замкнутым» круговоротам подвижной части химических элементов в биосфере. Понятно, что биогеохимические циклы также не являются абсолютно замкнутыми: часть вещества исключается из круговорота на очень длительный срок (переходит из малого круговорота в большой). Принципиальное отличие заключается в том, что выходящее из цикла в природе вещество не является ксенобиотиком, не представляет собой загрязнения и уходит не в отход, а в запас. Понятно также, что полностью уподобить ресурсный цикл естественному биогеохимическому циклу невозможно. Закон сохранения вещества с очевидностью показывает, что безотходная технология в принципе невозможна, и в общем случае под ней следует понимать идеальное и теоретически недостижимое сочетание технологических процессов, в которых масса полученных продуктов равна массе израсходованных сырьевых и прочих материалов.[ ...]

Производственные процессы с замкнутым циклом и комплексным использованием исходного сырья уже практически реализованы на Лисичанском содовом заводе имени Ленина, Невинномысском производственном объединении «Азот». Успешно используются отходы Ростовского химического завода в качестве добавок в производстве строительных материалов.[ ...]

Первоначально безотходным производством называли такой способ производства некоторой группы продуктов потребления, при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле «сырьевые ресурсы - производство - вторичные сырьевые ресурсы - отходы производства и потребления», и все воздействие на ОС, сопровождающее названный цикл, не нарушает ее (среды) нормального функционирования, т. е. под безотходным производством понималась замкнутая система, организованная по аналогии с природными экологическими системами.[ ...]

При проектировании химического производства практический интерес представляет сравнение безотходной технологической схемы с традиционной схемой получения данного продукта. Для проведения такого анализа составляются эталонные проекты, предназначенные для выработки и планирования технической политики в области создания безотходной технологии. Понятие “эталонный проект” подразумевает такую совокупность технологических стадий в цикле “ресурсы - производство - потребление - ресурсы”, при которой обеспечивается замкнутое движение материальных и энергетических потоков.[ ...]

Конкретные мероприятия по борьбе с загрязнением водоемов общеизвестны.[ ...]

Создание экономически рациональных замкнутых систем водного хозяйства является трудной, но разрешимой задачей. Сложный физико-химический состав сточных вод, разнообразие содержащихся в них соединений и их взаимодействие делают невозможным подбор универсальной структуры замкнутых систем, пригодных для применения в различных отраслях народного хозяйства. Создание таких систем зависит от особенностей технологии предприятия, его технической оснащенности, требований к качеству получаемой продукции и используемой воды и др. Вопросы рационального использования воды по замкнутому циклу специалисты должны решать в самой тесной связи с разработкой технологии основного производства. Сейчас в стране уже действует более 200 промышленных предприятий и отдельных крупных производств, на которых созданы замкнутые системы технического водоснабжения.[ ...]

Электрокоагуляцию можно применять в производствах с замкнутым циклом водообеспечения. Но использование этого метода в каждом конкретном случае требует предварительной отработки и определения оптимальных условий очистки сточных вод.[ ...]

В перспективе будут более широко создавать производства с замкнутыми технологическими циклами. В них воздух используется многократно, а все отходы утилизируются.[ ...]

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.[ ...]

Эталонный проект - совокупность технологических стадий с цикле сырьевые ресурсы - производство - потребление - ьторичные сырьевые ресурсы, обеспечивающих замкнутое движение материальных н энергетических потоков. При составлении эталонного проекта для отдельных видов химической продукции используют наиболее совершенные технологические схемы получения этой продукции и переработки отходов, при которых не образуются вторичные отходы.[ ...]

В Соединенных Штатах Америки проектируются схемы хлорных производств с однократным использованием воды в замкнутых системах. Наиболее прогрессивными являются следующие решения: хлоргаз и водород охлаждают в поверхностных холодильниках, образующиеся конденсаты направляются в цикл подпиточных вод, используемых в основном для приготовления рассола и для подземного растворения соли.[ ...]

Совершенствование технологии промышленного и сельскохозяйственного производства ставит целью сведение до минимума выбросов и отходов, загрязняющих природную среду. Идеальной моделью такого производства является безотходная технология с замкнутыми циклами водопотребления. Большие средства вкладываются в строительство очистных сооружений - фильтров, пылеулавливателей, отстойников и т. п. В сельском хозяйстве переход на более прогрессивный метод орошения - дождевание - значительно снижает расходы воды и потери земель вследствие вторичного засоления и заболачивания.[ ...]

Данный фрагмент схемы технологического процесса отражает только часть производства с замкнутым циклом использования воды.[ ...]

Ведущим направлением в разрешении проблемы защиты водоемов от загрязнений отходами промышленных производств является создание такой технологии, которая сводила бы к минимуму образование сточных вод в основном процессе производства, и разработка методов переработки отходов производства на вторичное сырье. Среди производств, для которых данная проблема уже решена, можно назвать производство фенола с замкнутым циклом сточных вод, анилина и других ароматических аминов, получаемых контактными методами, фталевого ангидрида и ряд других.[ ...]

Основным направлением защиты атмосферы от загрязнений является создание малоотходных технологий с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья. Но это в идеале, в настоящее время очистка газов от загрязнений является пока единственным эффективным методом обезвреживания атмосферы. Существующие методы очистки можно разделить на две группы: некаталитические (абсорбционные и адсорбционные) и каталитические. Рассмотрим ряд методов химической очистки от наиболее распространенных загрязнителей.[ ...]

Основным направлением защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами является создание новых малоотходных технологий с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья. К технологическим защитным мероприятиям также относятся: рекуперация растворителей, герметизация оборудования, сокращение неорганизованных выбросов, замена сухих процессов мокрыми, применение малодымного и малосернистого топлива, строительство высоких (до 300 м) труб для удаления зоны максимального загрязнения и снижению концентрации в приземном слое. К техническим мерам борьбы с выбросами автотранспорта относится регулировка двигателя с выбором оптимального состава горючей смеси и режима зажигания.[ ...]

Вероятно, самопроизвольный процесс взаимной нейтрализации требует еще дополнительного изучения. Однако эта идея при невозможности организации производства с замкнутым циклом заслуживает внимания. Авторы проведенного исследования считают, что добавка к случайно сложившемуся процессу составляющие и их соотношение) специальных присадок позволила бы получить вещества с заранее заданными свойствами. Это приводит к мысли дополнять складывающиеся в каком-либо регионе промышленные комплексы еще одним предприятием - своеобразным физико-химико-био-логическим комбинатом, дорабатывающим все то, что остается на основных предприятиях, и превращающим их отходы в безвредные.[ ...]

В практическом достижении этой цели пользуются и другими терминами: развитие ресурсосберегающей и энергосберегающей технологии; использование вторичных энергетических ресурсов; применение производств с замкнутым циклом, безотходное и малоотходное производство. В последнем случае предполагается, что все отходы, в том числе загрязняющие воздух и воду, почти полностью отсутствуют или используются в других технологических циклах данного производства, смежных Отраслей промышленности или в сельском хозяйстве. Производства, работающие с использованием отходов потребления, являются также безотходными (малоотходными). Производства, не отвечающие этим требованиям, называют рядовыми.[ ...]

Физико-химические методы очистки атмосферы от газообразных загрязнителей. Основное направление защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами - создание новой безотходной технологии с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья.[ ...]

В ряде случаев отдельно взятое мероприятие, направленное на защиту окружающей среды, в полном объеме ее не решает. Наиболее эффективными являются комплексные решения, включающие весь арсенал средств и методов охраны окружающей среды с организацией производства по замкнутому циклу и переходу к безотходным технологиям.[ ...]

По данным института экономики Академии наук СССР, целлюлозно-бумажная промышленность является одним из основных загрязнителей окружающей среды, выбрасывая до 75 % всех отходов в виде взвешенных частиц. Нужны перспективные решения, при реализации которых резко сократятся выбросы в атмосферу и водоемы. Поэтому в бумажном производстве необходимо сократить расход свежей воды на 1 т готовой продукции с применением при этом максимально замкнутых циклов использования оборотной воды, что одновременно должно привести к уменьшению себестоимости изготовляемой бумаги. Кроме экономии воды, волокон и наполнителей при замкнутом цикле использования оборотной воды достигается также и более рациональное использование тепла, что в ряде случаев, например в производстве газетной бумаги, очень важно. Действительно, максимальное использование тепла, заключенного в потоке древесной массы (основного компонента газетной бумаги), способствует повышению температуры массы, поступающей на сетку бумагоделательной машины. Это облегчает процесс обезвоживания массы и повышает температуру оборотной воды, что приводит к повышению температуры массы, поступающей на сетку бумагоделательной машины.[ ...]

Промстоки (производственные сточные воды) и фекальные стоки от объектов соцкультбыта характеризуются рядом параметров: количеством (в кг или в л), физико-химическими свойствами от растворенных, эмульгированных или взвешенных веществ, степенью их токсичности, канцерогенно-сти, мутагенности, щелочностью или кислотностью, органолептическими характеристиками - запахом, цветом, вкусом. Промстоки подразделяются на условно чистые (от охлаждения технологического оборудования) и грязные (от прочих цехов, участков, стройплощадок и др.). Условно чистые стоки подвергают охлаждению в отстойниках или градирнях, очищают от взвесей и масел, а затем возвращают в производство с ограниченной добавкой холодной воды (потери на испарения). Такой процесс называют замкнутым циклом водопотребления, с точки зрения охраны природы он наиболее безвреден. Грязные промстоки отводят к очистным сооружениям по канализационным коллекторам, удаляют из них твердые фракции, отфильтровывают нефтепродукты, затем обеззараживают и направляют в устройства глубокой очистки или отстойники.

Создание замкнутых производственных циклов связано с со­вершенствованием методов очистки техногенных выбросов и воз­можностью их повторного использования.

Разработка эффективных методов очистки газов решается по нескольким направлениям, основные из которых следующие:

совершенствование и разработка новых технологий и методов очистки;

применение современных коррозионно- и термостойких ма­териалов и агрегатов в системах газоочистки.

Пыль является одним из токсичных компонентов, присутству­ющих в газовых выбросах. Для тонкой очистки газов от пыли в различных отраслях промышленности применяют электрофильт­ры, которые характеризуются высоким потреблением электриче­ской энергии.

В настоящее время разрабатываются и внедряются экономич­ные тканевые фильтры. В них используют современные тканевые материалы на коррозионно- и термостойкой основе. Такие аппа­раты могут заменить электрофильтры и работать при температуре до 750 °С. Новые конструкции тканевых рукавных фильтров на­шли применение в цветной металлургии.

В различных отраслях промышленности широко используется абсорбционная очистка газов, но при этом образуется большое количество шламов, которые не находят применения и транс­портируются на промышленные свалки или в шламонакопители.

В качестве альтернативы в настоящее время разрабатывают ме­тоды адсорбционной очистки с применением твердых сорбирую­щих материалов и последующей регенерацией адсорбента, что позволяет значительно сократить количество шламов.

Разрабатываются и применяются технологические процессы с замкнутым циклом рециркуляции газов. По этой технологии отходя­щие газы промышленных производств проходят очистку, осво­бождаются от пыли и токсичных примесей, а затем их вновь пода­ют на технологическую стадию.

Таким образом, уже сейчас имеются достаточно эффективные методы газоочистки и технологические процессы, позволяющие значительно снизить или ликвидировать выброс токсичных газов в атмосферу.

Вопросы уменьшения жидких техногенных выбросов решаются путем совершенствования методов очистки промышленных сточных вод и организации замкнутых водооборотных циклов.

Состав сточных вод весьма различен, что делает невозможным подбор универсальных методов очистки. Одним из наиболее рас­пространенных и эффективных способов является биологическая очистка. Использование уникальных свойств микробных клеток позволяет значительно ускорить процессы самоочищения загряз­ненной воды за счет создания искусственных условий, благопри­ятных для роста микробов.

Наиболее признанным и эффективным технологическим при­емом является организация замкнутых водооборотных циклов. При этом сокращается водопотребление и уменьшается сброс промыш­ленных вод в природные водоемы благодаря многократному ис­пользованию воды.

Реализация водооборотных схем зависит от технологий очист­ки загрязненной воды, обеспечивающих возможность ее возврата в цикл. Обычно устанавливают локальные устройства для очистки сточных вод до норм, позволяющих использовать воды повторно. В этом случае свежая вода расходуется только для восполнения потерь.

Замкнутые водооборотные циклы реализованы на многих про­изводствах. Например, в химической промышленности при произ­водстве экстракционной фосфорной кислоты, при получении сер­ной кислоты и аммиака. В сочетании с реализацией новых аппаратурно-технических решений при производстве фосфорной кисло­ты это дало возможность уменьшить потребление воды в 20 раз.