Безотходные технологии: проблемы и перспективы

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет»

Кафедра «Экономика  и  стратегическое управление»

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «Управление  твердыми  муниципальными отходами»

на тему: «Безотходные технологии: проблемы и перспективы»

                                                                                        Выполнила: 

                                                                                  студентка гр. ЗЭУГуд-109

                                                                                  специальности 0805022

                                                                                   Киликова И.И..                        

                                                                                        Проверил:

                                                                                    Овчинников Л.Д.

Владимир, 2011

Содержание

I.              ВВЕДЕНИЕ.

II.              КОНЦЕПЦИЯ БЕЗОТХОДНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

1.              Критерии безотходности.

2.              Принципы безотходных технологий.

3.              Требования к безотходному производству.

III.              ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ БЕЗОТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

1.              Энергетика.

2.              Горная промышленность.

3.              Металлургия.

4.              Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность.

5.              Машиностроение.

6.              Бумажная промышленность.

IV.              ПЕРЕРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ.

V.              ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОГРАММА «ОТХОДЫ».

1.              Общие положения.

2.              Информационное обеспечение.

3.              Научно-методическое обеспечение системы.

4.              Научно-техническое обеспечение.

5.              Совершенствование системы управления отходами.

VI.              ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Список литературы.

I.      ВВЕДЕНИЕ.

По мере развития современного производства с его масштаб­ностью и темпами роста все большую актуальность приобре­тают проблемы разработки и внедрения безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

«Безотходная технология представляет собой такой метод производства продукции, при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вто­ричные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования». Эта формули­ровка не должна восприниматься абсолютно, т. е. не надо ду­мать, что производство возможно без отходов. Представить себе абсолютно безотходное производство просто невозможно, та­кого и в природе нет. Однако отходы не должны нарушать нормальное функционирование природных систем. Другими сло­вами, мы должны выработать критерии ненарушенного состояния природы. Создание безотходных производств относится к весьма слож­ному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под малоотходным про­изводством следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимо­го санитарно-гигиеническими нормами, т. е. ПДК. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим при­чинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение.

II.  КОНЦЕПЦИЯ БЕЗОТХОДНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

1.      Критерии безотходности.

В соответствии с действующим в России законодательством предприятия, нарушающие санитарные и экологические нормы, не имеют права на существование и должны быть реконструи­рованы или закрыты, т. е. все современные предприятия должны быть малоотходными и безотходными.

Однако возникает вопрос, какая допустимая часть сырья и материалов при малоотходном производстве может направлять­ся на длительное хранение или захоронение? В этой связи в ряде отраслей промышленности России уже имеются количественные показатели оценки безотходности. Так, в цветной металлургии широко используется коэффициент комплексности, определяе­мые долей полезных веществ (в %), извлекаемых из перерабаты­ваемого сырья по отношению ко всему его количеству. В ряде случаев он уже превышает 80%.

В угольной промышленности введен коэффициент безотход­ности производства: Kбп = 0.33 * ( Кбт + Кбж + Кбг), где Кбт, Кбж, Кбг — коэффициенты использования соответственно породы, образу­ющейся при горных работах, попутно забираемой воды при добыче угля (сланца) и использования пылегазовых отходов.

Как известно, добыча угля является одним из самых материалоемких и экологически сложных в народном хозяйстве процес­сов. Для этой отрасли установлено, что производство является безотходным (правильнее — малоотходным), если коэффициент безотходности превышает 75%. В случае использования наряду с вновь образующейся породой отвалов прошлых лет, коэффи­циент безотходности может быть более 100%.

Вероятно, в первом приближении для практических целей значение коэффициента безотходности (или коэффициента комп­лексности), равное 75% и выше, можно принять в качестве коли­чественного критерия малоотходного, а 95% — безотходного производства и в ряде других материалоемких отраслей народ­ного хозяйства. При этом, безусловно, должна учитываться ток­сичность отходов.

Безотходная технология — это идеальная модель производст­ва, которая в большинстве случаев в настоящее время реализует­ся не в полной мере, а лишь частично (отсюда становится ясным и термин «малоотходная технология»). Однако уже сейчас имеются примеры полностью безотходных производств. Так, в течение многих лет Волховский и Пикалевский глиноземные за­воды перерабатывают нефелин на глинозем, соду, поташ и це­мент по практически безотходным технологическим схемам. Причем эксплуатационные затраты на производство глинозема, соды, поташа и цемента, получаемых из нефелинового сырья, на 10-15% ниже затрат при получении этих продуктов другими промышленными способами.

2.      Принципы безотходных технологий.

При создании безотходных производств приходится решать ряд сложнейших организационных, технических, технологичес­ких, экономических, психологических и других задач. Для разработки и внедрения безотходных производств мож­но выделить ряд взаимосвязанных принципов.

Основным является принцип системности. В соответствии с ним каждый отдельный процесс или производство рассматри­вается как элемент динамичной системы — всего промышлен­ного производства в регионе (ТПК) и на более высоком уровне как элемент эколого-экономической системы в целом, включаю­щей кроме материального производства и другой хозяйственно-экономической деятельности человека, природную среду (популя­ции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, био­геоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания. Таким образом, принцип системности, лежащий в основе созда­ния безотходных производств, должен учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производст­венных, социальных и природных процессов.

Другим важнейшим принципом создания безотходного про­изводства является комплексность использования ресурсов. Этот принцип требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является комплексным, и в среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной его переработке. Так, уже в настоящее время почти все серебро, висмут, платина и платиноиды, а также более 20% золота получают попутно при переработке комплексных руд.

Принцип комплексного экономного использования сырья в России возведен в ранг государственной задачи и четко сфор­мулирован в ряде постановлений правительства. Конкретные формы его реализации в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадии про­цесса, отдельного производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы. Одним из общих принципов создания безотходного производ­ства является цикличность материальных потоков. К простейшим примерам цикличных материальных потоков можно отнести за­мкнутые водо- и газооборотные циклы. В конечном итоге после­довательное применение этого принципа должно привести к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превраще­ний энергии. В качестве эффективных путей формирования цик­личных материальных потоков и рационального использования энергии можно указать на комбинирование и кооперацию произ­водств, создание ТПК, а также разработку и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования.

К не менее важным принципам создания безотходного произ­водства необходимо отнести требование ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду с учетом планомерного и целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства. Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреацион­ные ресурсы, здоровье населения. Следует подчеркнуть, что реа­лизация этого принципа осуществима лишь в сочетании с эффек­тивным мониторингом, развитым экологическим нормирова­нием и многозвенным управлением природопользованием.

Общим принципом создания безотходного производства яв­ляется также рациональность его организации. Определяющими здесь являются требование разумного использования всех ком­понентов сырья, максимального уменьшения энерго-, материало- и трудоемкости производства и поиск новых экологически обо­снованных сырьевых и энергетических технологий, с чем во мно­гом связано снижение отрицательного воздействия на окружаю­щую среду и нанесение ей ущерба, включая смежные отрасли народного хозяйства. Конечной целью в данном случае следует считать оптимизацию производства одновременно по энерготех­нологическим, экономическим и экологическим параметрам. Ос­новным путем достижения этой цели являются разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов и производств. Одним из примеров такого подхода к организа­ции безотходного производства является утилизация пиритных огарков — отхода производства серной кислоты. В настоящее время пиритные огарки полностью идут на производство цемен­та. Однако ценнейшие компоненты пиритных огарков — медь, серебро, золото, не говоря уже о железе, не используются. В то же время уже предложена экономически выгодная технология переработки пиритных огарков (например, хлоридная) с получением меди, благородных металлов и последующим использова­нием железа.

Во всей совокупности работ, связанных с охраной окружаю­щей среды и рациональным освоением природных ресурсов, не­обходимо выделить главные направления создания мало- и без­отходных производств. К ним относятся комплексное исполь­зование сырьевых и энергетических ресурсов; усовершенствова­ние существующих и разработки принципиально новых техноло­гических процессов и производств и соответствующего оборудо­вания; внедрение водо- и газооборотных циклов (на базе эффек­тивных газо- и водоочистных методов); кооперация производства с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других и создания безотходных ТПК.

3.      Требования к безотходному производству.

На пути совершенствования существующих и разработки принципиально новых технологических процессов необходимо соблюдение ряда общих требований:

      осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы, и теряется сырье;

      применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно использовать сырье и энергию;

      увеличение (до оптимума) единичной мощности агрегатов;

      интенсификация производственных процессов, их оптимиза­ция и автоматизация;

      создание энерготехнологических процессов. Сочетание энер­гетики с технологией позволяет полнее использовать энергию химических превращений, экономить энергоресурсы, сырье и ма­териалы и увеличивать производительность агрегатов. Приме­ром такого производства служит крупнотоннажное производство аммиака по энерготехнологической схеме.

III. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ БЕЗОТХОДНОЙ И МАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

При современном уровне развития науки и техники без потерь практически обойтись невозможно. По мере того как будет со­вершенствоваться технология селективного разделения и взаимо­превращения различных веществ, потери будут постоянно умень­шаться.

Промышленное производство без материальных, бесполезно накапливаемых потерь и отходов уже существует в целых отрас­лях, однако доля его пока мала. О каких новых технологиях можно вести разговор, если с 1985 г. — начала перестройки и до нынешнего времени экономическое развитие при переходе к рынку идет на ощупь; доля износа основных производственных фондов все больше увеличивается, в от­дельных производствах составляет 80—85%. Техническое перево­оружение производств приостановилось.

Вместе с тем, мы обязаны заниматься проблемой безотход­ного и малоотходного производства, ибо при нарастающих тем­пах накопления отходов население может оказаться завалено свалками промышленных и бытовых отходов и остаться без питьевой воды, достаточно чистого воздуха и плодородных зе­мель. Топливно-промышленные комплексы Норильска, Североникеля, Нижнего Тагила и многих других городов могут рас­шириться дальше и превратить Россию в малоприспособленную к жизни территорию.

Все-таки, современная технология достаточно развита, чтобы в целом ряде производств и отраслей промышленности приостановить рост отходов. И в этом процессе государство должно взять на себя роль руководителя и в плановом порядке разработать и реализовать комплексную госу­дарственную программу внедрения безотходных производств и переработки скопившихся в Российской Федерации отходов.

Назовем основные имеющиеся направления и разработки безотходной и малоотходной технологии в отдельных отраслях промышлен­ности.

1.Энергетика.

В энергетике необходимо шире использовать новые способы сжигания топлива, например, такие, как сжигание в кипящем слое, которое способствует снижению содержания загрязняющих веществ в отходящих газах, внедрение разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться эксплуата­ции пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов и в других производствах.

2.      Горная промышленность.

В горной промышленности необходимо: внедрять разработан­ные технологии по полной утилизации отходов, как при откры­том, так и при подземном способе добычи полезных ископаемых; шире применять геотехнологические методы разработки место­рождений полезных ископаемых, стремясь при этом к извлече­нию на земную поверхность только целевых компонентов; использовать безотходные методы обогащения и переработки при­родного сырья на месте его добычи; шире применять гидрометаллургические методы переработки руд.

3.      Металлургия.

В черной и цветной металлургии при создании новых предприя­тий и реконструкции действующих производств необходимо вне­дрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное, рациональное использование руд­ного сырья:

      вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов производства, снижение выбросов и сбросов вредных веществ с отходящими газами и сточными водами;

      при добыче и переработке руд черных и цветных металлов — широкое внедрение использования многотоннажных отвальных твердых отходов горного и обогатительного производства в качестве строительных материалов, закладки выработанного пространства шахт, дорожных покрытий, стеновых блоков и т. д. вместо специально добываемых минеральных ресурсов;

      переработка в полном объеме всех доменных и ферросплавных шлаков, а также существенное увеличение масштабов переработки сталеплавильных шлаков и шлаков цветной металлургии;

      резкое сокращение расходов свежей воды и уменьшение сто­чных вод путем дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и бессточных систем водоснабжения;

      повышение эффективности существующих и вновь создавае­мых процессов улавливания побочных компонентов из отходя­щих газов и сточных вод;

      широкое внедрение сухих способов очистки газов от пыли для всех видов металлургических производств и изыскание более совершенных способов очистки отходящих газов;

      утилизация слабых (менее 3,5% серы) серосодержащих газов переменного состава путем внедрения на предприятиях цветной металлургии эффективного способа — окисления сернистого ан­гидрида в нестационарном режиме двойного контактирования;

      на предприятиях цветной металлургии ускорение внедрения ресурсосберегающих автогенных процессов и в том числе плавки в жидкой ванне, что позволит не только интенсифицировать процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоресурсов, но и значи­тельно оздоровить воздушный бассейн в районе действия предпри­ятий за счет резкого сокращения объема отходящих газов и получ­ить высококонцентрированные серосодержащие газы, используе­мые в производстве серной кислоты и элементарной серы;

      разработка и широкое внедрение на металлургических пред­приятиях высокоэффективного очистного оборудования, а также аппаратов контроля разных параметров загрязненности окру­жающей среды;

      быстрейшая разработка и внедрение новых прогрессивных малоотходных и безотходных процессов, имея в виду бездомен­ный и бескоксовый процессы получения стали, порошковую ме­таллургию, автогенные процессы в цветной металлургии и дру­гие перспективные технологические процессы, направленные на уменьшение выбросов в окружающую среду;

      расширение применения микроэлектроники, АСУ, АСУ ТП в металлургии в целях экономии энергии и материалов, а также контроля образования отходов и их сокращения.

4.      Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность.

В химической и нефтеперерабатывающей промышленности в более крупных масштабах необходимо использовать в техноло­гических процессах: окисление и восстановление с применением кислорода, азота и воздуха; электрохимические методы, мемб­ранную технологию разделения газовых и жидкостных смесей; биотехнологию, включая производство биогаза из остатков ор­ганических продуктов, а также методы радиационной, ультра­фиолетовой, электроимпульсной и плазменной интенсификации химических реакций.

5.      Машиностроение.

В машиностроении в области гальванического производства следует направлять научно-исследовательскую деятельность и разработки на водоочистку, переходить к замкнутым процессам рециркуляции воды и извлечению металлов из сточных вод; в области обработки металлов шире внедрять получение деталей из пресс-порошков.

6.      Бумажная промышленность.

В бумажной промышленности необходимо в первую очередь внедрять разработки по сокращению на единицу продукции рас­хода свежей воды, отдавая предпочтение созданию замкнутых и бессточных систем промышленного водоснабжения; максималь­но использовать экстрагирующие соединения: содержащиеся в древесном сырье для получения целевых продуктов; совершен­ствовать процессы по отбеливанию целлюлозы с помощью кис­лорода и озона; улучшать переработку отходов лесозаготовок биотехнологическими методами в целевые продукты; обеспечи­вать создание мощностей по переработке бумажных отходов, в том числе макулатуры.

IV.ПЕРЕРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ.

Отходы производства — это остатки сырья, материалов, по­луфабрикатов, химических соединений, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ (услуг) и утра­тившие полностью или частично исходные потребительские свой­ства. Отходы потребления — изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа.

Отходы производства и потребления являются вторичными материальными ресурсами (ВМР), которые в настоящее время могут вторично использоваться в народном хозяйстве.

Отходы бывают токсичные и опасные. Токсичные и опасные отходы — содержащие или загрязненные материалами такого рода, в таких количествах или в таких концентрациях, что они представляют потенциальную опасность для здоровья человека или окружающей среды.

В Российской Федерации ежегодно образуется около 7 млрд. тонн отходов, при этом вторично используются только 2 млрд. тонн, т. е. около 28%. Из общего объема используемых отходов около 80% — вскрышные породы и отходы обогащения — направляется для закладки выработанного пространства шахт и карьеров; 2% — находят применение в качестве топлива и минеральных удобре­ний, и лишь 18% (360 млн. т.) используются в качестве вторич­ного сырья, из них 200 млн. т. в стройиндустрии.

На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд. т. твердых отходов, при этом изымаются из хозяйственного оборота сотни тысяч гектаров земель; сконцент­рированные в отвалах, хвостохранилищах и свалках отходы яв­ляются источниками загрязнения поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха, почв и растений.

Особую тревогу вызывает накопление в отвалах и свалках токсичных и экологически опасных отходов, общее количество которых достигло 1,6 млрд. т., что может привести к необратимо­му загрязнению окружающей среды. В России ежегодно образуется около 75 млн. т. высокотоксичных отходов, из них перерабатывается и обезврежи­вается лишь 18%.

Общая площадь организованных хранилищ для токсичных отходов составляет 11 тыс. га, при этом не учитываются неор­ганизованные хранилища и свалки, на которые, по некоторым данным, вывозится около 4 млн. т. высокотоксичных отходов.

Следует также выделить проблемы, связанные с образова­нием твердых бытовых отходов (ТБО) и осадков сточных вод. Ежегодно в Российской Федерации образуются 140 млн. м3 ТБО. Около 10 тыс. га дефицитных пригородных земель отчуждены для размещения полигонов ТБО, не считая множества «диких» свалок. Проблема переработки ТБО в России практически не решается, общая мощность мусороперерабатывающих и мусоросжигающих заводов составляет около 5 млн. м3/год, т. е. всего 3,5% общего объема образующихся ТБО.

Суммарное годовое количество осадков сточных вод состав­ляет 30—35 млн. м3, или в пересчете на сухое вещество — 3-3,5 млн. т.; они разнообразны по качественному составу и свойст­вам и содержат значительные количества ионов тяжелых метал­лов, токсичных органических и минеральных соединений, нефте­продуктов. На подавляющем большинстве очистных сооружений не решены вопросы удаления и переработки образующихся осад­ков, что приводит к бесконтрольному сбросу жидких токсичных отходов в водные объекты.

Большая доля загрязнения окружающей среды — неорганизо­ванные свалки вокруг садовых кооперативов и дачных участков. Во многих городах в каждом дворе, вокруг каждого дома образовались огромные «залежи» не убираемых и гниющих месяцами бытовых отходов. В ряде городов случайно были обнаружены подземные озера масел, дизельного топлива. Около Курской нефтяной базы на глубине 7 м обнаружено «месторождение» дизельного топлива и бензина объемом около 100 тыс. т, занимающее площадь до 10 га. Аналогичные «месторождения» найдены в Туле, Орле, Ростове и на Камчатке.

От неучтенных сбросов гибнут малые реки, особенно в Кал­мыкии, Башкирии, Белгородской, Воронежской, Саратовской, Челябинской, Вологодской областях.

Все эти примеры можно отнести к неучтенным загрязнениям окружающей среды — это хроническая экологическая бесхозяйст­венность. Если условно принять за 100% общий экологический беспорядок, то значительная его часть — 30-40% приходится на последствия местной бесхозяйственности. Это огромный резерв улучшения сферы обитания человека.

Проблема переработки скапливающихся отходов становится в современных условиях одной из первоочередных проблем, ко­торые необходимо решать немедленно для сохранения окружаю­щей среды и своего собственного здоровья.

V. 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 эконо­мии природных ресурсов за счет максимально возможного вто­ричного вовлечения отходов в хозяйственный оборот.

Программа предусматривает решение следующих задач:

      снижение объемов образования отходов на основе внедрения малоотходных и безотходных технологий;

      сокращение на основе применения новых технологических решений видов и объемов токсичных и опасных отходов;

      повышение уровня использования отходов;

      эффективное использование сырьевого и энергетического по­тенциала вторичных материальных ресурсов;

      экологически безопасное размещение отходов;

      целенаправленное распределение финансовых и иных ресурсов на удаление отходов и их вовлечение в хозяйственный оборот.

Программа должна предусмотреть единую научно обоснован­ную систему формирования и реализации федеральной, регио­нальных и отраслевых программ, охватывающих комплексное решение проблемы на различных уровнях управления. По отходам, переработка которых требует создания регио­нальных специализированных предприятий или объемы образо­вания которых таковы, что предприятия 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 по обез­вреживанию отходов на предприятиях этих отраслей, а также соответствующие научно-технические и экологические програм­мы и участвуют в разработке и реализации федеральной и реги­ональных программ.

Реализация Государственной программы «Отходы» предус­матривается до 2010 г.