Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Технологические аспекты охраны окружающей среды

ВВЕДЕНИЕ.

Охрана природы и рациональное использование природных ресурсов- важнейшая социальная и экономическая проблема современности. Перспективы развития человеческого общества, само существование человека на Земле в большой степени зависят от того, насколько разумным будет воздействие человека на природу, насколько рационально и экономно будут использоваться сырьевые и энергетические ресурсы. По мере развития современного производства с его масштабами и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало - и безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

На современной стадии развития промышленности невозможно идти по пути сохранения технологии неизменной и решения экологических проблем только за счет простого увеличения объемов очистных сооружений, строительства новых хвосто-хранилищ. Такое увеличение затрат на очистку без изменения технологии означает значительное ухудшение использования природных ресурсов, увеличение эксплуатационных и капитальных затрат.

На современном этапе надо иначе организовывать производство, создавать новые процессы и эксплуатировать действующие предприятия в оптимальных режимах, обладающих высокой степенью инженерно-эколого-экономического совершенства. Главной задачей становится создание безотходных или мало отходных технологий, отличающихся образованием малого количества отходов и выбросов вследствие совершенства и особенностей самого процесса.

Общие принципы создания безотходных технологий

Рассмотрим основные критерии совершенства технологических процессов.

Инженерные критерии

Доступность сырья. По этому показателю, например, производство формованного кокса обладает преимуществами перед слоевым коксованием, а газификация - перед гидрогенизацией.

Малая зависимость технологического процесса от качества сырья. Так, преимуществом газификации по методу Копперс - Тотцек является возможность газифицировать практически любое сырье, включая твердое и жидкое топливо, при неизменном качестве продукции - генераторного газа, тогда как при слоевой газификации небольшие отклонения в свойствах угля могут нарушить технологический процесс.

Получение ограниченного ассортимента продукции стабильного качества. Это обстоятельство важно потому, что в этом случае проще отладить технологический процесс и управление качеством продукции, четко формулируется система оптимального управления производством.

Возможность создания установок большой единичной мощности. Это требование особенно важно при создании новых производств с малым числом параллельных линий, которые должны обслуживаться ограниченным по численности персоналом. Так, сложно увеличить единичную мощность нафталинового пресса, но практически нет ограничений для увеличения единичной мощности установки ректификационного получения нафталина. Малая объемная производительность катализаторов углеводородного синтеза по Фишеру - Тропшу ограничивает на современной стадии увеличение единичных мощностей этих производств, тогда как нет принципиальных ограничений единичной мощности цехов синтеза метанола.

Простота управления и регулирования и возможность - автоматизированного управления технологическим процессом. Чем совершеннее инженерное решение, тем легче управлять процессом, тем более гибко регулирование, тем легче получить продукцию заданного качества. Именно поэтому трубчатые печи - несравненно более совершенные агрегаты, чем инерционные и трудно управляемые перегонные кубы.

Надежность и безаварийность эксплуатации. Каким бы совершенным ни был агрегат, как легко бы он ни управлялся, но если из-за недостаточной надежности неизбежны частые остановки и переналадки, то все эти достоинства потеряют свое значение. К тому же частые внеплановые ремонты связаны с большими затратами ручного труда и делают эксплуатацию установок особенно тяжелой.

Высокий выход целевых продуктов и высокая селективность. Чем выше селективность, тем меньше затраты на разделение, проще управление технологическим узлом и легче получить продукты высокого качества. По этому критерию получение водяного газа при газификации и приготовление на его основе метанола - гораздо более совершенный процесс, чем гидрогенизация угля или полукоксование.

Коррозионная безопасность - необходимое условие надежности и безаварийности технологии.

Высокий уровень механизации основных и вспомогательных операций является важнейшим условием современной технологии, в особенности при больших единичных мощностях производства.

Простота ремонтов, запуска и остановки приобретает особое значение при создании любых технологических процессов. Установка должна быть снабжена всем необходимым для быстрого запуска и вывода ее на оптимальный режим, она должна стабильно работать и на переходных режимах. Самый совершенный процесс будет бесперспективным, если отступления от оптимального режима глубоко и надолго нарушают технологию. Наименее устойчивые узлы должны быть доступными для ремонта, и должны существовать условия, необходимые для проведения поузлового ремонта.

Наличие резервов интенсификации. Любой процесс не может быть абсолютно совершенным. В ходе эксплуатации появляются предложения, улучшающие процесс. Использование опыта смежных отраслей и новые разработки открывают путь к значительному улучшению процесса при реконструкции и техническом перевооружении производства. Поэтому и технология, и конструкция аппаратов, и их компоновка должны быть рассчитаны с учетом возможных изменений. Избыточная специализация может исключить возможность улучшения установки, делает ее моральное и физическое старение необратимым.

Возможность утилизации вторичных энергоресурсов позволяет значительно улучшить параметры технологического процесса и сократить его энергоемкость.

Малооперационность. При прочих равных условиях преимущества малостадийного процесса очевидны: резко увеличивается надежность, упрощается управление процессом.

Привлекательность для обслуживающего персонала. Этот критерий оказывает решающее влияние на возможность комплектации персонала установки, стабильность коллектива и, следовательно, на качество эксплуатации агрегата.

Экологические критерии

1. Ограниченный ущерб природным ресурсам при получении исходного сырья, полуфабрикатов и при изготовлении оборудования.

Ограниченное количество или отсутствие твердых отходов.

Возможность квалифицированного использования твердых отходов.

Отсутствие больших количеств трудно рекуперируемых жидких или газообразных отходов.

Возможность замыкания в технологических циклах жидкостных и газовых потоков.

Ограниченное потребление воды и энергии и использование вторичных энергоресурсов и водных ресурсов. Применение воздушного охлаждения позволяет принципиально сократить потребление предприятием остродефицитной воды. Возвращение конденсата пара в производство дает возможность значительно сократить объем стоков и одновременно ограничить потребление свежей воды и затраты материалов и энергии в отделении подготовки воды тепловых электростанций.

Высокая селективность процессов и отсутствие трудноразделимых многокомпонентных продуктов реакции. Если это требование не соблюдается и в результате образуются сложные смеси, то возрастает вероятность того, что ряд компонентов или технологических продуктов не найдет применения и окажется в числе неутилизируемых отходов. Именно это тормозит развитие процессов полукоксования и его варианта - энерготехнологической переработки топлив.

Возможность комплексной переработки сырья предполагает также организацию переработки, в результате которой в едином технологическом процессе будет получен набор продуктов, находящих квалифицированное применение. Примерами такого процесса являются современное высокотемпературное коксование углей и переработка нефти.

Возможность комбинирования технологических процессов является показателем рационального использования сырьевых и энергетических ресурсов. Сочетание в одном аппарате процессов прокаливания и сухого тушения пекового кокса позволяет не только улучшить качество продукта, но и в масштабе народного хозяйства сэкономить значительные материальные и энергетические ресурсы. В этом случае потребителю пекового кокса не нужно строить специальную установку для прокаливания кокса.

Кроме того, на такой специальной установке пришлось бы нагревать до 1300-1400°С ранее охлажденный кокс, тогда как на комбинированной установке раскаленный кокс следует нагревать до этой температуры, начиная от 1100-1200 °С. При этом экономится большое количество тепла.

Надежность и безаварийность в работе. При частых внеплановых остановках возможны залповые выбросы больших количеств токсичных веществ, концентрация которых намного превышает допустимые. Поэтому установка должна быть надежной в работе. Она должна быть «оборудована резервными емкостями и системами, достаточными для принятия любого аварийного выброса.

Наличие резервов интенсификации. Опыт эксплуатации многих предприятий в любых отраслях показывает, что уровень их экологического совершенства может быть заметно повышен при реконструкциях и оптимизации процессов. Эта возможность отсутствует на производствах с негибкими технологическими и компоновочными решениями.

Малооперационность, как правило, сокращает количество и ассортимент выбросов и отходов производства.

Высокое качество и отсутствие токсичности сырья создают нормальные условия работы обслуживающего персонала и позволяют отказаться от использования дополнительных ресурсов на защиту персонала от вредного воздействия сырья. Так, использование неканцерогенного и более лабильного нефтяного пека в электродной и алюминиевой промышленности

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОГРАММА «ОТХОДЫ».

1. Общие положения.

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 экономией 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 потенциал 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, региональной и отраслевых программ, охватывающих комплексное решение проблемы на различных уровнях управления. По отходам, переработка которых требует создания региональных специализированных предприятий или объемы образование которых таковы, что предприятия не могут 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 на предприятиях, а также соответствующие научно-технические и экологические программы и участвуют в разработке и реализации федеральной и региональной программ.

Реализация госпрограммы «Отходы» предусмотрена до 2012 г.

В концепции определены цели, задачи и структура программы, а также задания, необходимые для ее разработки и реализации.

2. Информационное обеспечение.

Своевременное информационное обеспечение программы - это одно из важнейших условий ее успешной разработки и реализации. В Российской Федерации отсутствует единая информационная система по отходам.

Такая информация частично содержится в статистической отчетности, а также в экологических паспортах предприятий. Однако зачастую эти паспорта не заполняются и не всегда отражают истинное экологическое состояние предприятия. В некоторых отраслях промышленности и в регионах разработаны и функционируют автоматизированные банки данных по отдельным видам отходов. Однако отсутствие единой системы накопления информации и обмена ею, а также координации деятельности указанных банков снижает их информационную ценность, приводит к дублированию информационных документов и не позволяет обеспечить полное информационное обслуживание.

В целях повышения эффективности информационного обеспечения программы, должны быть разработаны система единого государственного информационного банка «Отходы» и ее структур, включающая создание информационных систем на уровне предприятия, региона, отрасли и Российской Федерации в целом. Информационный банк должен содержать сведения об отходах, технологиях, оборудовании и эффективности перераспределения, сведения об отечественном и зарубежном научно-техническом потенциале, о проводимых и внедренных НИР и ОКР, о конъюнктуре отечественного и зарубежного рынка вторичного сырья и пр. Создание единой информационной системы предполагается осуществлять по следующим основным направлениям: научно-методическое обеспечение системы, формирование специализированных банков и справочно-информационное обеспечение потребителей.

3. Научно-методическое обеспечение системы.

Заключается в раз документов, определяющих организационно-функцио структуру системы, основные принципы и направления ее развития, а также комплекса нормативно-технических и методически документов, обеспечивающих техническую и языковую совместимость и взаимодействие подсистем.

В состав специализированных банков должны входить:

банк сведений по полигонам, хранилищам, отвалам и другим местам хранения и захоронения отходов;
банк внедренных технологий и оборудования по переработке отходов;
банк отечественных и зарубежных НИР и ОКР;
банк патентно-информационных документов;
банк сведений об отечественных и зарубежных фирмах, предприятиях и организациях, занятых вопросами сбора, переработки и реализации отходов;
банк сведений о конъюнктуре отечественного и международного рынков отходов.

Банк отходов должен содержать сведения об объемах отходов и источниках их образования, об объемах и направлениях их использования, лимитах размещения и размерах платежей, о физико-химических свойствах и классах токсичности, сведения о полигонах, шламо- и хвостохранилищах, свалках, уничтожения отходов на уровне предприятий, регионов и в целом по России.

Основой формирования информационного банка отходов могут служить данные действующих форм статистической отчетности, данные экологических паспортов предприятий, а также данные инвентаризации токсичных отходов предприятий. Банк внедренных технологий и оборудования по переработке отходов должен содержать данные об основных технико-экономичских показателях производств, сведения об организациях-разработчиках и предприятиях, внедривших разработки, с указанием их адресных данных и года внедрения разработки. Банк отечественных и зарубежных НИР и ОКР должен содержать сведения об организациях-разработчиках и сроках выполнения работ, о проектных технико-экономических показателях и стадиях разработок. Банк патентно-информационных документов, характеризующих научный потенциал в области удаления отходов, должен содержать сведения об авторах разработки, ее сущности, новизне и источнике информации. Банк сведений об отечественных и зарубежных фирмах, предприятиях и организациях должен содержать сведения о направлении их деятельности, научном и финансовом потенциалах, а также данные, характеризующие выпускаемую ими продукцию, адресные данные и пр. Банк сведений о конъюнктуре отечественного и международного рынков отходов должен содержать сведения о спросе и предложении на конкретные виды отходов, сведения о купленных и проданных лицензиях и ценах на продукцию, об оборудовании и технологиях по переработке отходов и пр.

4. Научно-техническое обеспечение.

В настоящее время в Россий Федерации научные исследования и разработки в области удаления отходов осуществляются практически во всех отраслях народного хозяйства, на региональном уровне, на отдельных предприятиях, в созданных в последние годы ассоциациях и т. п. Однако разрабатываемые ими проекты касаются, как правило, только тех видов отходов, переработка которых оправдывает себя с экономической точки зрения. При наличии множества выполненных НИР и ОКР значительная их часть остается нереализованной из-за отсутствия материальных и финансовых средств на развитие производственных мощностей по переработке отходов. К тому же от подход к переработке многих видов многокомпонентных отходов не позволяет осуществить их комплексную переработку. Учитывая, что научно-технический прогресс является одним из важнейших путей успешной реализации программы, необходимо предусмотреть выполнение следующих мероприятий:

создание единого координирующего органа по формированию технической политики в области удаления отходов;
определение видов отходов, имеющих большое значение в качестве сырьевых ресурсов, а также отходов, вызывающих наибольшее загрязнение окружающей среды и обеспечение научных исследований в направлении их использования и размещения;
обеспечение материально-технической базы научных и производственны организаций и предприятий, деятельность которых связана с удалением отходов;
определение источников финансирования научных исследований из федерального и регионального бюджетов, а также из экологических фондов, привлечение средств отечественных комерческих структур и зарубежных инвестиций и других источников. При этом следует иметь в виду, что должны финансироваться не только проекты по переработке отходов, но и проекты, предотвращающие образование отходов;
разработку системы финансовых и налоговых льгот для предприятий и организаций, осуществляющих научные исследования и разработки в области удаления отходов.

При этом научные исследования, помимо разработки технологических процессов и оборудования, должны включать фундаментальные исследования в области предотвращения образования отходов, исследования по совершенствованию экономического, правового, норма-методического механизмов управления отходами, работы по информационному обеспечению все видов деятельности в области удаления отходов. Проблемные научно-технические разработки имеют большое значение для предприятий различных регионов и отраслей экономики, однако реализация их связана с определенным экономическим риском, а проведение таких разработок требует привлечения высококвалифицированных специалистов. Исходя из этого, подобные разработки должны финансироваться из центральных источников. К числу таких разработок относятся переработка и обезвреживание трудноперерабатываемых отходов, отходов межотраслевого характера, особо токсичных и пр.

5. Совершенствование системы управления отходами.

В условиях радикальной экономической реформы в России вопросы использования отходов по существу выпали из сферы централизованного государственного управления. Разработка программы потребовала формирования структуры и определения функции управления и координации деятельности в области образования, использования и размещения отходов. Это, в свою очередь, вызвало необходимость создания в Минприроды России или при нем специального подразделения, которое осуществляло бы государственную политику в области отходов. Аналогичная задача стоит и перед территориальными комитетами по экологии и природным ресурсам.

Поскольку проблема отходов масштабна, то в ее решении должны принимать участие и другие государственные органы управления: Минэкономики России, Минфин России, отраслевые министерства, Минздравмедпром России и его территориальные департаменты, а также санитарные службы, Госкомстат России с подразделениями на местах и Госстандарт России.

Важную роль в решении поставленных задач должны играть органы законодательной и исполнительной власти республик в составе Российской Федерации, краев, областей, городов. При разработке системы государственного управления следует исходить из того, что объектами управления являются как все источники образования отходов, так и их потребители, а управляющее воздействие должно осуществляться по трем стратегическим направлениям:

1) создание условий для снижения количества отходов;

2) обеспечение роста объемов использования отходов;

3) создание экологически безопасных условий хранения и захоронения отходов.

В условиях рыночной экономики приоритет в государственном регулировании должен принадлежать правовым, нормативным и экономическим методам управления. При этом должны использоваться не только меры экономического стимулирования, но и меры экономического воздействия (платежи за загрязнение окружающе среды, штрафы и санкции за нарушение экологического законодательства и т. п.)

К административным методам управления относятся проведение государственной экспертизы деятельности предприятий, раз и осуществление государственных программ в области образования и использования отходов, а также координация как департаментов государственных органов управления, так и коммерческих структур.

Одним из важных направлений управления является организация подготовки кадров - специалистов различных отраслей производства и сферы услуг, связанных с проблемами образования, обезвреживания и использования отходов.

Программа должна предусматривать различные формы обучения специалистов государственных и коммерческих структур, а также подготовку студентов вузов и техникумов. В настоящее время сбором, заготовкой, переработкой, обезвреживанием и размещением отходов занимаются как государственные организации и предприятия, так и новые коммерческие структуры, такие, как оптово-посредническая производственно-заготовительная фирма «Вторресурсы», концерны «Вторчермет», «Вторцветмет», «Вторнефтепродукт», биржи и т. д. Программой «Отходы» предусматриваются совершенствование экономического механизма управления отходами; разработка основной 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.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Современное экологическое состояние территории России можно определить как критическое. Продолжается интенсивное загрязнение природной среды. Спад производства не повлек 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 буду, чем военная агрессия; что за ближайшие несколько десяти человечество способно ликвидировать нищету и голод, избавиться от социальных пороков, возродить культуру и восстановит памятники архитектуры лишь бы были деньги, а возвратить разрушенную природу деньгами невозможно. Потребуются столетия, чтобы приостановить ее дальнейшее разрушение и отодвинуть приближение экологической катастрофы в мире.