Проблемы отходности производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Проблемы отходности производства

Отходы - это одна из основных современных экологических проблем, которая несет в себе потенциальную опасность для здоровья людей, а также опасность для окружающей природной среды. Во многих странах до сих пор существует проблема недопонимания всей серьезности проблемы твердых бытовых отходов, в связи с чем, нет строго регламента, а также необходимых нормативно-правовых актов, регулирующих вопросы, связанные с отходами и мусором. Серьезность проблемы отходов раньше не была столь заметна. Природа до определенного времени справлялась с переработкой отходов сама, но технический прогресс человечества сыграл важную роль в этом моменте. Появились новые материалы, разложение или переработка, которых естественным путем может длиться не одну сотню лет, а такие антропогенные нагрузки природе уже не под силу. Да, и немало важный фактор - это современный объем, производимых отходов. Он просто огромен. Но сегодня отходы и мусор можно рассматривать, как сырье. Их можно перерабатывать и повторно использовать. На каждого городского жителя, примерно, приходится от 500 до 800 кг отходов за год. В некоторых странах до 1000 кг. И это число все время растет. Современные мусоросжигающие и мусороперерабатывающие заводы со всем своим арсеналом - это своего рода целая индустрия переработки и утилизации твердых бытовых отходов городского населения.

2. Принципы безотходных технологии

Термин "безотходная технология" впервые предложен российскими учеными Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым-Соколовым в 1972 г. В ряде стран Западной Европы вместо "мало- и безотходная технология" применяется термин "чистая или более чистая технология".

Безотходная технология есть такая технология, при которой обеспечивается наиболее рациональное использование природных ресурсов и защита окружающей среды.

Теория безотходных технологических процессов в рамках основных законов природопользования базируется на двух предпосылках:

исходные природные ресурсы должны добываться один раз для всех возможных продуктов, а не каждый раз для отдельных;

создаваемые продукты после использования по прямому назначению должны относительно легко превращаться в исходные элементы нового производства.

Понятие безотходной технологии условно. Примерами служат безотходно функционирующие природные экосистемы и домашние хозяйства.

Основные принципы создания безотходных производств заключаются 1) в комплексном использовании сырья, 2) в создании принципиально новых и совершенствовании действующих технологий, 3) в создании замкнутых водо- и газооборотных циклов, 4) в кооперировании предприятий, создании производственно-территориальных комплексов.

3. Создание малоотходных ресурсосберегающих технологий

Технологии ресурсосберегающие - совокупность технологических средств и процессов с минимальным расходом вещества и энергии на всех этапах производственного цикла (от добывающих до сбывающих отраслей) и с наименьшим воздействием на природные экосистемы и человека. Понятие ресурсосбережение включает в себя несколько вариантов экологически позитивной хозяйственной деятельности от непосредственного ресурсосбережения до повторного использования промышленных и бытовых отходов и отработавших свой срок машин, узлов и механизмов. Основой ресурсосбережения является разумное использование (при постоянном сокращении потребления и потерь) энергии и ресурсов, вторичное использование невозобновимых природных ресурсов, недопущение превышения порога экологической устойчивости окружающей среды. При этом для ограничения потерь ресурсов и предотвращения загрязнения необходимо учитывать интенсивность воздействия промышленных и бытовых отходов на окружающую среду на «входе» в нее. Например, значительно проще и дешевле предотвратить попадание токсичного загрязнителя в источник питьевого водоснабжения, чем пытаться очистить уже загрязненную воду. К числу ресурсосберегающих относятся: малоотходная и безотходная технологии. Малоотходная технология позволяет получать технически достижимый минимум твердых, жидких, газообразных и тепловых отходов и выбросов. Добиться полной энергетической безотходности невозможно даже теоретически, поскольку поток энергии однонаправлен и все ее количество в конечном счете переходит в тепло. В глобальной совокупности энергетическая эффективность технологий, видимо, не может быть выше достигнутой биосферой -- около 1% от вовлекаемой (в случае биосферы -- приходящей от Солнца) энергии. Для всех конкретных технологических процессов есть расчетный, теоретически достижимый максимум малоотходности, к сожалению пока не рассчитываемый.

Цель развития малоотходных и ресурсосберегающих технологий -- создание замкнутых циклов с полным использованием поступающего сырья и отходов. Это попытка воспроизвести природные циклы, так как биосфера является закрытой системой, где все элементы взаимосвязаны и обуславливают друг друга. В комплекс мероприятий по сокращению до минимума количества отходов и уменьшения их воздействия на окружающую природную среду входят:

* разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы;

* разработка бессточных технологических систем и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод;

* создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований их повторного использования;

* создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов.

4. Комплексная переработка сырья

Отходы производства - это неиспользованная или недоиспользованная по тем или иным причинам часть сырья. Поэтому проблема комплексного использования сырья имеет большое значение как с точки зрения экологии, так и с точки зрения экономики.

Необходимость комплексного использования природных ресурсов диктуется, с одной стороны, все увеличивающимися темпами роста объемов промышленных производств, загрязняющих окружающую среду, а с другой - необходимостью экономного их расходования, поскольку запасы основного минерального сырья ограничены, а цены на него непрерывно возрастают. С 1992 по 1996гг. цены почти на все сырьевые материалы выросли более чем в 2 раза. В свою очередь, рост цен ускоряет внедрение и разработку малоотходных и безотходных производств, поскольку расширяются пределы их экономической рентабельности.

Рациональное комплексное использование сырья позволяет уменьшить количество недоиспользованных веществ, увеличивать ассортимент готовых продуктов, выпускать новые продукты из этой части сырья, которая раньше уходила в отходы.

Большинство месторождений содержит не одно, а несколько ценных компонентов. Например, в железных рудах присутствует и марганец, хром, титан, медь, цинк и т.д. Извлечение попутных компонентов из месторождений повышает ценность месторождений в 1,5-2 раза. В месторождениях нефти и газа Томской области полезными являются сера, гелий, йод, бром, азот.

Например, на Кимовской обогатительной фабрике помимо каменного угля (топлива) получают сырье для производства серной кислоты и глину как стройматериалы. Если вы живёте в Ростове-на-Дону, покупайте стиральные машины в Интернет магазине МореВариантов.

В Германии широко используется биогаз. Он образуется в очистных установках в процессе разложения растительных и животных отходов без доступа кислорода. Образуется метан и углекислый газ. Затем биогаз используется для приготовления пищи, отопления, в газовых двигателях блоков ТЭЦ, мощность которых от 10 до 100 МВт.

Комплексное использование сырья предполагает исключение потерь его. Потери минеральных ресурсов происходят при добыче, обогащении, транспортировке, переработке. В недрах остаются значительные запасы минерального сырья невыбранными в боковых стенках и целиках. Потери в недрах при добыче угля составляет 23,5 %, калийных солей - 62,5 %. При транспортировке газа теряется каждый седьмой кубометр.

Комплексное и экономное использование сырья - это оздоровление природы, выгода самим производителям. Перерабатывать или "продавать" свой мусор намного выгоднее, чем складировать его в отвалы. Комплексное использование сырья исключает загрязнение окружающей среды. Это путь рационального природопользования. Экономное и комплексное использование сырья требует модернизации действующих предприятий, а также разработки и внедрения в производство новых технологий.

Рис. 1

5. Переработка отходов

Обычно принято делить обработку нестойких отходов на три стадии: 1) предварительная (первичная) обработка -- механическое отсеивание и осаждение твердых веществ (которые сжигают или закапывают) ; 2) неполная (вторичная) обработка -- биологическое восстановление органического вещества; 3) полная, или окончательная (третичная) обработка, которая состоит в химическом удалении фосфатов, нитратов, биогенных и других веществ. Полная трехстепенная обработка жидких отходов, показана на фиг. 217. Как уже отмечалось (гл. 2, разд. 3), неполная обработка осуществляется в биологической системе, в которой микроорганизмы разлагают биологическое вещество таким жеобразом, как они делают это в почвах и донных осадках. Наиболее распространенная установка представляет собой систему с активным илом, которая при помощи насоса, обычно электрического, производит аэрацию и перемешивание. Другая система -- это система с капельным фильтром, в которой жидкость после предварительной обработки течет под действием силы тяжести по камням или сочится по поверхности пластмассового лотка, образующего аэрируемый слой и напоминающего перекат естественной реки. Роль детритоядных беспозвоночных в таких системах микробного разложения обсуждалось на стр. 44. Систему вторичной обработки весьма полезно изучить на практике по экологии; в качестве руководства можно рекомендовать книгу Хокса (1963).

Предварительная и неполная обработка были недавно скомбинированы в очень компактной установке, которая особенно удобна для пригородов и небольших городков. Следует напомнить, что переработка в меньшем пространстве требует увеличения подводимой мощности (энергии) и более высокой квалификации обслуживающего персонала; любая неполадка сопровождается поступлением необработанных сточных вод в окружающую среду. Это вновь служит иллюстрацией принципа, согласно которому повышение сложности и эффективности в использовании пространства требует увеличения затрат энергии на «откачивание неупорядоченности»

6. Биотехнология и переработка отходов

С момента возникновения цивилизованного общества перед ним все время стояла проблема охраны окружающей среды. Из-за промышленной, сельскохозяйственной и бытовой деятельности человека постоянно происходили изменения физических, химических и биологических свойств окружающей среды, причем многие из этих изменений были весьма неблагоприятны.

Биотехнологические приемы являются примером эффективного контроля за состоянием окружающей среды. Особенно остро сейчас стоит проблема распространения в окружающей среде ксенобиотиков и нефтяных загрязнений.

Биологическая переработка отходов преследует три основные цели:

Деградация органических и неорганических токсичных отходов;

Возобновление ресурсов для возврата в круговорот веществ С, N, P, S.

7. Получение ценных видов органического топлива

природопользование топливо безотходный технология

Классический процесс очистки стоков включает в себя следующие этапы:

При первичной обработке удаляются твердые частицы, которые либо отбрасываются, либо направляются в реактор.

На втором этапе происходит разрушение растворенных органических веществ при участии природных аэробных микроорганизмов. Образующийся ил, состоящий главным образом из микробных клеток, либо удаляется, либо перекачивается в реактор. По технологии, использующей активный ил, часть его возвращается в аэрационный танк.

На третьем этапе производится химическое осаждение и разделение фосфора и азота.

Для переработки ила, образующегося на первом и втором этапах, обычно используется процесс анаэробного разложения. при этом уменьшается объем осадка и количество патогенов, устраняется запах, а кроме того, образуется ценное органическое топливо - метан.

Аэробная переработка стоков - это самая обширная область контролируемого использования микроорганизмов в биотехнологии. Она включает следующие стадии:

адсорбция субстрата на клеточной поверхности;

расщепление адсорбированного субстрата внеклеточными ферментами;

поглощение растворенных веществ клетками;

рост и эндогенное дыхание;

высвобождение экскретируемых продуктов;

«выедание» первичной популяции организмов вторичными потребителями.

В идеале это должно приводить к полной минерализации отходов до простых солей, газов и воды. Эффективность переработки пропорциональна количеству биомассы и времени контактирования ее с отходами.

Системы аэробной переработки можно разделить на системы с перколяционными фильтрами и системы с использованием активного ила.

Принцип перколяционного фильтра - разложение отходов при помощи микроорганизмов, находящихся ф фильтрующем элементе. В качестве заполнителя элемента может использоваться песок, гравий или полимерные материалы. Недостаток таких фильтров - избыточный рост биомассы.

Активный ил - сложная смесь микроорганизмов, осуществляющая переработку отходов в биореакторах. Для успешной переработки необходимо подбирать микробный засевной материал под каждый вид стоков.

Анаэробное разложение отходов - используется с 1901 г. Анаэробная ферментация отходов очень перспективна для экономичного получения газообразного топлива при умеренных температурах (30-35оС).

Сообщество метанообразующих микроорганизмов состоит из трех видов бактерий: бактерии, осуществляющие гидролиз и брожение. За счет их деятельности расщепляется целлюлоза, синтезируются жирные кислоты. Далее - бактерии, образующие водород и уксусную кислоту. И, наконец, водородотрофные метанообразующие бактерии.

8. Аэробная переработка отходов в сельском хозяйстве

Применение в животноводстве интенсивных технологий привело к образованию большого количества разнообразных отходов, для использования которых может не хватить земельной площади. На сегодняшний день существует несколько систем контролируемой переработки отходов в сельском хозяйстве.

Для переработки твердых отходов необходимо много времени и средств, поэтому для их удаления широко используется вода, а образующаяся взвесь закачивается в хранилища, либо в системы переработки.

Водоем для окисления. Установка представляет собой емкость глубиной не более 150 см и с площадью поверхности, обеспечивающей аэрацию. На поверхности этого водоема растут фотосинтезирующие водоросли, которые повышают эффективность системы благодаря выделению кислорода. К недостаткам таких установок относятся: потребность во времени; накопление твердых отходов, которые разлагаются в анаэробных условиях; создание условий для размножения насекомых. Достоинства - не требует механизации и обслуживающего персонала.

Аэрируемый водоем отличается от водоема для окисления только наличием аэрационной установки.

Каскадные бассейны - простая немеханизированная система. В эту систему отходы поступают постоянно. Они включают первичный отстойник, в котором осаждаются крупные частицы, а также каскад мелких бассейнов, разделенных перегородками или плотинами, через которые перетекает вода. Переливаясь из бассейна в бассейн, вода аэрируется. Если время удержания подобрано правильно, то глубина переработки оказывается не меньше, чем в водоеме для окисления. Недостатки - плохое перемешивание и подавление микрофлоры из-за недостатка кислорода.

Канава Пасвира - представляет собой непрерывную вытянутую в длину емкость, которую часто располагают под полом животноводческих помещений. Жидкость с толщиной слоя 0,3-0,6 м аэрируют и перемешивают с помощью ротора. По сути является реактором непрерывного действия, в котором формируется специфическая микрофлора.

9. Переработка отходов сельского хозяйства в анаэробных условиях

При переработке органических отходов в анаэробных условиях образуется горючий газ, на 60% состоящий из метана, и твердый остаток, содержащий почти весь азот и все другие питательные вещества, содержащиеся в исходном растительном материале. В природе такой процесс развивается при недостатке кислорода в местах скопления веществ растительного или животного происхождения: в болотах, осадках на дне озер, в желудке травоядных. Температурный оптимум процесса лежит в пределах 30-35оС, и для его поддержания нужен подогрев.

Еще в начале века было выявлено, что из навоза можно получать горючий газ, а отходы использовать как удобрение. Основные части такой биоустановки: герметичный танк, или реактор, в котором осуществляется ферментация, и емкость для газа - накопительный плавающий колокол с емкостью близкой к таковой у реактора.

Метанобразующие бактерии являются строгими анаэробами. На первой стадии процесса ферментации из растительной и фекальной массы образуются летучие жирны кислоты (уксусная, масляная). Важную роль при этом играют клостридии. Кислоты (за исключением уксусной) служат далее субстратом для группы уксуснокислых бактерий. В конечном счете в результате совместного действия этих групп бактерий образуются уксусная кислота, водород и углекислый газ, которые являются подходящим субстратом для метанообразующих бактерий.

Основная проблема, которая возникает на фермах, где содержится много животных, заключается в хранении навоза и использовании его наиболее выгодным образом. Если при этом в качестве побочного продукта будет образовываться метан и затраты на хранение навоза не увеличатся, то для ферм это будет безусловно положительным моментом. Современные конструкции реакторов не окупают себя за счет производства метана. Такие реакторы оказываются рентабельными в развивающихся странах, где используется дешевый ручной труд.

10. Живая экология

«Живая Экология» - это технология, основанная на применении биопрепаратов, в состав которых входят живые микроорганизмы (бактерии), способные к интенсивному биологическому разложению органических загрязнений до простых и безопасных веществ.

Очистка сточных вод

За последние годы пищевая промышленность нашей страны значительно увеличила объёмы производства. Расширение производственных мощностей и ассортимента, строительство новых предприятий привело к увеличению объёмов сточных вод. Запроектированные очистные сооружения уже не в состоянии обеспечить полноценную очистку стоков. А на некоторых предприятиях, которые были построены несколько десятилетий назад, очистные вообще не предусмотрены. Поэтому эти предприятия вынуждены сбрасывать неочищенные стоки, в лучшем случае, в городскую канализацию. Вместе с тем, законом "Об охране окружающей среды" установлена плата за негативное воздействие на окружающую среду, которая выплачивается предприятиями для компенсации нанесённого ущерба в бесспорном порядке.

Таким образом, соблюдение требований и нормативов установленных экологическим законодательством, позволяет избежать наложения штрафных санкций со стороны контролирующих органов. Но строительство новых, как и модернизация существующих очистных сооружений, требуют значительных капитальных затрат.

Поэтому, в первую очередь, предлагаемая технология, будет особенно актуальна для предприятий, на которых нет очистных сооружений или существующие уже не справляются с поступающими объёмами сточных вод.

Применение нашей технологии не требует больших затрат, она доступна для любого производства, позволит уменьшить уровень загрязнений в стоках, и, как следствие, снизить размеры штрафов.

Очистка и защита производственной канализации

Также хотелось бы отметить, что биопрепараты являются эффективным средством очистки и защиты канализационных труб. Благодаря постоянному действию бактерий, предотвращается образование жировых и других органических отложений в трубах, жироуловителях, насосных станциях и т. п. Это позволяет снизить постоянные расходы предприятия на периодическую очистку канализационной системы. По сравнению с традиционными методами очистки, таких как механический и химический, наши препараты обладают рядом неоспоримых преимуществ. Как правило, механическая и химическая обработки обладают разовым эффектом, и применяются непосредственно при возникновении проблемы: засоры, жировые пробки, образование отложений. Регулярное применение биопрепаратов позволяет изначально ликвидировать возможность возникновения загрязнений в трубах. Важно и то, что препараты не оказывают агрессивного и разрушающего воздействия на трубы, и в отличие от химических средств, экологически безвредны, не ухудшают показатели сточных вод, а наоборот способствуют их улучшению.

Размещено на Allbest.ru