Замкнутый цикл как форма хозяйствования в рамках промышленной экологии. Предприятия «замкнутого цикла» как точка стратегического развития отрасли

Главаx. Экологизация производства

10.1.Принципы и технологии экологизации производства

Основные направления. Начиная с 60-х годов экологическая ситуация и возрастание (в основном через экономику и законодательство) экологических требований к ведению хозяйства привели в разных странах к ряду изменений в промышленном производстве, энергетике, транспорте в направлении усиления природоохранных и средозащитных функций. Прежде часто беспечное и беспорядочное отношение к отходам производства, не подлежащим утилизации или вторичной переработке, сменилось более организованным их складированием и захоронением, созданием специализированных полигонов и хранилищ. Во многих случаях эта деятельность носила стихийный характер и была связана со стремлением скрыть опасные загрязнения. Примером может служить домпинг - «утопление» в водоемах, морях вредных химических и радиоактивных отходов в емкостях или просто «навалом».

По существу концентрированно и перемещение вредных веществ в пространстве или, наоборот, их разбавление в больших объемах транспортирующих сред - воздуха и воды - до сих пор остаются главными способами «охраны окружающей среды», хотя с экологической точки зрения представляют собой «заметание сора под лавку». В последние десятилетия это направление дополнилось довольно циничной «экологической геополитикой», при которой опасные агенты экспортируются в слаборазвитые страны - как в виде строительства там высокоотходных предприятий, так и в форме натурных загрязнителей.

Более прогрессивное направление - очистка выбросов и стоков от загрязнителей - по мере совершенствования соответствующих технологий постепенно переходит к улавливанию отходов уже в виде вторичного сырья, полезных материалов. Циклы реутилизации вторичного сырья включают производство различных изделий, сжигание органических отходов с получением полезной энергии, переработку мусора в компост, получение биогаза, обеспечение биотехнологий и др. Переориентация различных производств на малоотходные циклы основана на создании совершенного очистного и средозащитного оборудования, «экологизированной» техники, мусороперерабатывающих агрегатов и предприятий. В ряде развитых стран такая «экологическая промышленность» оказывается в ряду лидирующих производств, заметно расширяет сферу занятости и приносит немалую прибыль. Возникает ситуация, при которой экологические требования не противоречат экономическим интересам, когда капитал приобретается не за счет ухудшения состояния среды, а благодаря решению экологических проблем. Другими словами, происходит экологическая конверсия производства.

Экологизация промышленного производства нацелена на одновременное повышение эффективности и снижение его природоемкости. Она предполагает формирование прогрессивной структуры общественного производства, ориентированной на увеличение доли продукции конечного потребления при снижении ресурсоемкости и отходности производственных процессов. Существует несколько принципиальных направлений снижения природоемкости:

изменение отраслевой структуры производства с уменьшением относительного и абсолютного количества природоемких высокоотходных производств и исключением выпуска антиэкологичной продукции;

кооперирование разных производств с целью максимального использования отходов в качестве вторичных ресурсов; создание производственных объединений с высокой замкнутостью материальных потоков сырья, продукции и отходов;

смена производственных технологий и применение новых, более совершенных ресурсосберегающих и малоотходных технологий;

создание и выпуск новых видов продукции с длительным сроком жизни, пригодных для возвращения в производственный цикл после физического и морального износа; сокращение выпуска расходных материалов;

совершенствование очистки производственных эмиссии и транспортирующих сред от техногенных примесей с одновременной детоксикацией и иммобилизацией конечных отходов; разработка и внедрение эффективных систем улавливания и утилизации отходов.

Каждое из этих направлений в отдельности способно решить лишь локальную задачу. Для снижения природоемкости производства в целом необходимо объединение всех этих способов. При этом центральное место занимают проблемы технологического перевооружения, внедрения малоотходных технологий, экономического и технического контроля экологизации.

Экологизация энергетики помимо требований, относящихся к промышленному производству, предполагает осуществление разнообразных мер, которые направлены на:

постепенное сокращение всех способов получения энергии на основе химических источников, т.е. с помощью экзотермических химических реакций, в том числе окислительных и электрохимических, и в первую очередь - сжигания любого топлива;

максимальную замену химических источников природными возобновимыми источниками энергии, среди которых ведущая роль должна принадлежать солнечной энергии.

О соответствующих ресурсах и технических возможностях уже говорилось (гл.5). В идеале единственным действительно экологичным химическим топливом может стать только водород, полученный на основе ге-лиоэнергетического фотолиза воды. Что касается ядерной, в том числе и будущей термоядерной энергетики (на основе того же водорода, но в существенно меньшем количестве), то даже при абсолютном устранении всех форм радиационного загрязнения (что весьма проблематично) ocraeft ся неустранимое тепловое загрязнение экосферы.

Экологизация энергетики в рамках преобразования ее топливных ресурсов содержит множество резервов и принципиальных технических решений - от общего сокращения объема энергетики на основе всех форм экономии энергии до изменения структуры использования топлив и технологий преобразования энергии. Сейчас уже и энергетикам становится ясно, что главным мотивом вынужденной экологизации энергетики является не столько близость исчерпания топливных ресурсов, сколько требования глобальной экологии.

Экологизация транспорта предполагает:

включение экологических требований в организацию транспортных потоков с целью уменьшения транспортного загрязнения за счет сокращения холостых пробегов и рационализации маршрутов;

подавление тенденции индивидуализации транспортных средств и содействие развитию комфортного и экономичного общественного транспорта с целью уменьшения общего числа транспортных единиц:

создание новых транспортных средств и замена одних средств транспорта другими, более экологичными, а также создание новых, более экологичных двигателей для имеющихся транспортных средств;

разработка и применение более безопасных топлив или других энергоисточников; замена вредных топливных присадок каталитическими средствами оптимизации сжигания; дожигание и очистка выхлопов двигателей внутреннего сгорания;

пассивная и активная защита от шума.

Все эти меры очень важны, так как без них общая природоемкость транспорта в скором времени может превзойти природоемкость стационарной энергетики и промышленного производства.

Экологизация сельского хозяйства еще в недавнем прошлом казалась бы излишним требованием, так как неиндустриализированное земледелие и животноводство были по существу самой экологичной областью хозяйственной деятельности человека. Однако в XX веке произошло быстрое превращение сельского хозяйства в агропромышленное производство со всеми последствиями механизации и химизации. Индустриализация агрокомплексов и ферм, широкое применение минеральных удобрений и ядохимикатов повысили удельную продуктивность агроценозов, но снизили их экологичность и экологические качества сельскохозяйственной продукции. Для преодоления этой тенденции необходим комплекс мер, который помимо требований экологизации, характерных для промышленности, включает также:

ограничение использования солевых форм минеральных удобрений и замена их специально трансформированными органическими удобрениями и колловдированными органоминеральными смесями (эту технологию иногда обозначают как «биологическое» или «органическое» земледелие);

минимизацию применения пестицидов и максимальную замену их биологическими средствами борьбы с вредителями;

исключение гормональных стимуляторов и химических добавок при кормлении животных;

предельную осторожность в использовании трансгенных форм сельскохозяйственных растений и других продуктов генной инженерии;

применение наиболее щадящих методов обработки земли. Дальнейшее изложение касается в основном средств экологизации промышленного производства.

Модели производственных процессов с точки зрения экологии. Любой производственный процесс представляет собой некоторую систему, органически связанную с внешней средой. Такая производственная система получает из окружающей среды исходное сырье, материалы, энергию, а отдает в нее готовую продукцию и всевозможные отходы. Функционирование системы осуществляется благодаря потоку энергии, подводимой извне (электрической, солнечной и т.п.) либо генерируемой внутри системы за счет физико-химических процессов. К отходам относятся все вещества и материалы, тепловые выбросы, физические и биологические агенты, которые попадают во внешнюю среду и в дальнейшем уже не участвуют в получении продукции или энергии.

Рис. 10.1. Принципиальные модели технологических процессов:

А - незамкнутый; Б - замкнутый; В - изолированный

Если пользоваться представлениями термодинамики, то, как и все системы, технологические процессы в принципе подразделяются на три категории: незамкнутые (открытые), замкнутые и изолированные. Они представлены на рис. 10.1 в виде блоковых моделей. Абсолютное большинство реальных технологических процессов относятся к категории незамкнутых (рис. 10.1, А). Замкнутыми считаются такие системы, у которых отсутствует обмен с внешней средой веществом, но возможен обмен

энергией. Технологическим аналогом замкнутой системы может служить такой процесс, в котором полностью отсутствуют отходы химических веществ - твердые, жидкие и газообразные выбросы (рис. 10.1, Б). Например, конечная сборка изделия из готовых деталей. При этом обмен с внешней средой исходным сырьем и готовой продукцией во внимание не принимается, хотя продукцию также можно рассматривать как отложенный отход. Теоретически возможны и изолированные процессы, которые не дают ни материальных, ни энергетических отходов (рис. 10.1, В).

В общем случае все технологические процессы можно рассматривать с точки зрения их экологического соответствия. Относительно экологичными можно считать такие технологические процессы и производства, воздействие которых на окружающую среду в рамках определенных количественных соотношений не нарушает нормального функционирования природных экосистем. Неэкологичные техпроцессы создают повышенную техногенную нагрузку и оказывает негативное воздействие на состояние окружающей природной среды.

Неэкологичным может быть любой технологический процесс. Так, замкнутый техпроцесс, не имеющий отвода химических веществ в окружающую среду, нельзя считать экологичным, если он сопровождается вредными физическими воздействиями: тепловыми выбросами, шумами, электромагнитными полями и т.п.

Экологичность производственных процессов можно оценить с помощью метода сырьевых балансов, который основан на законах сохранения: масса всех используемых ресурсов (сырья, топлива, воды и т.п.) в конечном итоге равна массе готовых продуктов и промышленных отходов. Рассмотрим схемы материальных потоков в производствах разной степени замкнутости (рис. 10.2). Приняты следующие обозначения:

R - поток ресурсов (исходное сырье, основные и вспомогательные материалы, полуфабрикаты);

W - поток отходов (химические вещества и энергия), загрязняющий среду и уносящий определенную часть полезных ресурсов;

W y - поток уловленных отходов;

Р - поток готовой продукции.

Незамкнутому производственному процессу (рис. 10.2, А) соответствует следующее уравнение материально-технического баланса:

R = Р + W = (R – W y) + W. (10.1)

Скобки в уравнении указывают на единство потока (ресурсов и отходов). «Отходность производства» можно оценить по коэффициенту К отх = W/R. Соответственно коэффициент безотходности К б = Р/ R. Производственный процесс, предусматривающий очистку загрязняющих потоков, представлен схемой 10.2, Б, а при использовании уловленных веществ W y в качестве вторичного сырья - схемой 10.2, В. В последнем случае материально-технический баланс описывается системой уравнений:

(R + W y) = (R + W y - W)+W;

W = (W - W y) + W y .

В замкнутом производственном цикле (рис. 10.2, Г) происходит полная переработка и утилизация потока отходов W y , который вновь возвращается в сферу производства. Здесь потоки W и W y количественно равны, а поток готовой продукции Р соответствует потоку R.

В ряде работ рассматриваются математические модели экологичности техпроцессов с различными схемами входных, промежуточных и выходных потоков. В качестве характеристик потоков принимаются не только массовые расходы вещества, но и его концентрации, температура, давление, расход тепла и другие физические параметры, связанные между собой балансовыми уравнениями. Методы моделирования производственных процессов оказываются полезными при решении задач оптимизации технологий по экологическим критериям.

Рис. 10.2. Материальные потоки в производственных процессах различной степени замкнутости

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.

Д.х.н. Н.Д. Чичирова, профессор, директор «Института теплоэнергетики», зав. кафедрой «Тепловые электрические станции»,
д.х.н. А.А. Чичиров, профессор, зав. кафедрой «Химия»,
С.С. Паймин, аспирант кафедры «Тепловые электрические станции», ФГБОУ ВПО «КГЭУ», г. Казань;
к.т.н. А.Г. Королёв, начальник Производственно-технического отдела, ОАО «ТГК-16», г. Казань;
к.т.н. Т.Ф. Вафин, инженер, ОАО «Генерирующая компания», г. Казань

Введение

К числу наиболее значимых направлений стратегического развития большинства отечественных ТЭС относятся разработки, позволяющие минимизировать количество сбросов сточных вод, образующихся в технологическом процессе производства тепловой и электрической энергии, за счет создания малоотходных и безотходных схем водопользования, а также усовершенствования многих существующих технико-экономических решений по обработке воды.

Реализация концепции создания экологически безопасной ТЭС возможна по двум направлениям.

Первое направление основано на разработке и внедрении экономичных и экологически совершенных технологий подготовки добавочной воды парогенераторов и подпиточной воды теплосети. В этом аспекте разработка эффективных технологических схем водоподготовки на ТЭС с сохранением базисного оборудования является наиболее перспективным направлением, отвечающим поставленным требованиям, в особенности там, где речь идет о расширении и реконструкции функционирующих установок.

Второе направление связано с разработкой и внедрением технологий максимально полной переработки и утилизации образующихся сточных вод с получением и повторным использованием в цикле станции исходных химических реагентов .

Рассмотрим результаты, которые удалось достигнуть за счет проведения комплекса мероприятий по совершенствованию технологии во- доподготовки Казанской ТЭЦ-3 .

Реконструкция установки химического обессоливания

Построена по проекту 1960-х гг., который не предусматривал бессточных или малосточных и экологически безопасных схем. При ежегодном потреблении от 9,5 до 11,5 млн т технической воды, согласно проекту, происходил сброс до 4-5 млн т минерализованных сточных вод после их нейтрализации через систему промышленно-ливневой канализации в р. Казанка и далее в Волгу.

Принципиальная схема водоподготовки, реализованная на Казанской ТЭЦ-3, представлена на рис. 1.

В систему подготовки воды поступают компоненты, содержащиеся в продувочной воде системы оборотного охлаждения, а также реагентах: сернокислом железе, извести, серной кислоте, едком натре и хлориде натрия. В процессе известкования и коагуляции воды в осветлителях из системы выводится часть этих компонентов в виде шлама, содержащего карбонат кальция, гидроксиды магния и железа, кремнекислые и органические соединения. Кроме того, часть компонентов выводится с подпиточной водой теплосети.

Основной задачей проводимых на станции мероприятий явилось максимальное сокращение количества используемых реагентов, обработка и утилизация сточных вод.

В 2001 г. на Казанской ТЭЦ-3 внедрена новая экологически чистая и ресурсосберегающая технология химического обессоливания воды. Данная технология была разработана в Азербайджанском инженерно-строительном университете применительно к условиям Казанской ТЭЦ-3, с учетом требований, предъявляемых к охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов .

Согласно новой технологии изменился режим химического обессоливания известково- коагулированной воды на установке, а также технологии регенерации как в Н-, так и ОН-ионитных фильтрах (рис. 2).

Рис. 2. Цепочка фильтров химического обессоливания:

НОВ - насосы очищенной воды; Н пред, Н осн - предварительный и основной Н-катионитный фильтр; А 1 , А 2 - анионитовые фильтры первой и второй ступени; Н 2 - Н-катионитный фильтр второй ступени; Д - декарбонизатор; БДВ - бак декарбонизованной воды.

Изменение режима химического обессоливания предусматривало предварительное умягчение обессоливаемой воды в предвключенном Н-катионитном фильтре. Для перевода катионита в этом фильтре на Na-форму использовались концентрированные порции отработанного регенерационного раствора Н- и ОН-фильтров.

Улучшение экономических и экологических показателей ионирования было достигнуто применением двухпоточно-противоточной технологии регенерации ионитных фильтров.

Для реализации данной технологии была произведена реконструкция схемы регенерации цепочки химического обессоливания № 5 с установкой в Н осн -, Н 2 - и А 2 - фильтрах среднего распределительного устройства.

Суть регенерации анионитовых фильтров «цепочки» заключается в следующем. Подаваемый в анионитовый фильтр второй ступени регенерационный раствор щелочи разделяется на два потока. Один из потоков подается сверху, другой снизу. Отработанный раствор щелочи после анионитового фильтра первой ступени собирается в бак щелочных вод для повторного использования в последующих регенерациях.

Регенерация Н осн - и Н 2 - фильтров «цепочки» осуществляется раздельно, независимо друг от друга по двухпоточно-противоточной технологии. Регенерационный раствор кислоты полностью пропускается через нижние части этих фильтров по направлению снизу вверх. Регенерация верхней части катионитной загрузки, расположенной выше среднего распределительного устройства, в этих фильтрах осуществляется отработанным раствором кислоты из бака кислых вод.

Экономическая эффективность достигается за счет экономии химических реагентов, используемых для регенерации фильтров, снижения расхода воды на собственные нужды химводоочистки, снижения затрат на приготовление известково-коагулированной воды, снижения потребления сырой волжской воды и объема сбросных сточных вод.

В результате внедрения новой технологии химического обессоливания воды были получены следующие данные:

■ расход воды на собственные нужды снизился с 36,3 до 26,4%;

■ удельный расходы кислоты на регенерацию Н-фильтров снизился на 3,5 г/г-экв и составил 123,4 г/г-экв;

■ удельный расход щелочи на регенерацию ОН-фильтров снизился на 10,6 г/г-экв и составил 63,2 г/г-экв;

■ снижение расхода извести и коагулянта в осветлителе в результате уменьшения расхода обессоленной воды на собственные нужды составило 64,2 и 25,7 т, соответственно.

При этом выработка обессоленной воды существенно не менялась, оставаясь в среднем на уровне 2,8-3 млн т/год.

Внедрение метода термического обессоливания

Параллельно с проводимыми работами по реконструкции установки химического обессоливания внедрялась технология приготовления обессоленной воды методом термического обессоливания .

В соответствии с проектом, выполненным в 1980-х гг, на станции сооружены две шестиступенчатые испарительные установки, укомплектованные испарителями типа И-600. Проектная производительность каждой установки по 100 т/ч. В конце 1990-х гг эти установки были пущены в эксплуатацию. Однако проектная производительность не была достигнута из-за избыточного пара последних ступеней установки, который не мог быть полностью использован в технологической схеме, т.к. сама установка была смонтирована в отдельно стоящем здании, удаленном от основного технологического оборудования, использующего пар таких параметров. В результате, в летний и переходный периоды времени испарители останавливали или переводили в режим работы со сбросом избыточного пара (до 10 т/ч) в атмосферу. Такая работа установок негативно отражалась на технико-экономических показателях испарителей, и в 2000 г. было принято решение о сооружении на базе действующей испарительной установки термообессоливающего комплекса производительностью 300-350 т/ч. Комплекс включает в себя две существующие шестиступенчатые испарительные установки, два испарителя мгновенного вскипания типа ИМВ-50 с глубоковакуумными многокамерными деаэраторами.

В ИМВ используется избыточный пар испарительных установок (до 6 т/ч на каждый испаритель), при этом суммарно дополнительно вырабатывается до 100 т/ч дистиллята с двух ИМВ. Разработанные ИМВ полностью адаптированы к условиям комплекса.

Указанные решения позволили обеспечить оптимальное использование пара разного давления в тепловой схеме комплекса. Например, исходный пар производственного отбора давлением 13 ата используется в качестве греющего для первого испарителя И-600, избыточный пар многоступенчатой испарительной установки давлением 1,2 ата - для ИМВ, а пар последней ступени ИМВ давлением 0,12 ата - в вакуумном деаэраторе.

При совершенствовании комплекса, направленном на повышение его экономичности и надежности за счет совершенствования системы регенерации тепла испарительных установок, в существующую схему были дополнительно включены пароводяные и струйно-барботажные подогреватели. Это позволило увеличить температуру дистиллята и, как следствие, снизить удельный расход тепловой энергии на его производство (рис. 3). Данный показатель является важнейшей характеристикой экономичности установки термического обессоливания.

В настоящее время выработка дистиллята покрывает практически 50% потребности станции в обессоленной воде.

Обеспечивая требуемые нормы качества воды, применяемой для подпитки котлов с давление перегретого пара 140 ата, технология термического обессоливания имеет значительно более низкие значения расходов воды на собственные нужды по сравнению с химическими методами (9 и 28% соответственно).

Экономическая эффективность при замещении традиционного химического способа водоподготовки термическим достигается также за счет сокращения расхода химических реагентов.

Следует отметить, что в рассматриваемый период по аналогии с реконструкцией цепочки химического обессоливания № 5 были проведены работы по улучшению технико-экономических показателей цепочек № 6 и № 7.

За счет проведения реконструкции цепочек № 6 и № 7 и автоматизации технологического процесса удалось дополнительно снизить в целом по ТЭЦ значения удельных расходов кислоты (со 110,6 до 91,9 г/г-экв) и щелочи (с 62,7 до

60,4 г/г-экв).

Утилизация сточных вод водоподготовительной установки

Опыт создания малоотходных водоподготовительных комплексов показывает, что основная часть кальция и магния, содержащихся в стоках, может быть выведена в виде твердых осадков, пригодных для последующего использования, либо длительного безопасного хранения. В результате в сточных водах остаются в основном соединения натрия, в первую очередь, его сульфаты и хлориды . В этой связи при разработке схемы утилизации сточных вод водоподготовительной установки Казанской ТЭЦ-3 принята концепция максимального использования солей натрия, содержащихся в сточных водах, что позволило снизить затраты на привозной хлорид натрия.

Следует также учитывать, что количество и состав сточных вод водоподготовительной установки зависит от ее производительности, состава исходной воды и удельных расходов реагентов на регенерацию. Именно при химическом обессоливании в систему водоподготовительной установки вводится основное количество натрия в виде NaOH и сульфатов в виде серной кислоты. При этом основную проблему представляет едкий натр. В этой связи при оптимизации режима эксплуатации установки химического обессоливания максимальное внимание уделяется сокращению расхода едкого натра. Избыток серной кислоты менее опасен, т.к. при нейтрализации известью основная часть сульфатов выводится в осадок в виде гипса.

При работе установки утилизации сточных вод в зимний период образуется около 6,1 т/сут. гипсового шлама (при 30%-й влажности). В летний период количество влажного шлама уменьшается до 2,7 т/сут. За год образуется около 1600 т влажного или 1200 т сухого шлама. Основным компонентом шлама является гипс - 90-95%. Содержание гидроксида магния составляет 4-5%, карбоната кальция - 1,52%. Этот шлам может быть использован для получения гипсового вяжущего высокого качества и других целей.

При определении экономического эффекта от внедрения установки утилизации сточных вод учитывалось снижение платы за количество используемой исходной воды и сброс сточных вод.

При неизменном производстве внедренные на станции технологии позволили добиться существенного снижения потребления технической воды с 11330 тыс. м 3 в 2003 г. до 6958 тыс. м 3 в 2009 г. Немаловажен тот факт, что в рассматриваемый период стоимость исходной воды возросла в 11 раз.

Наряду со снижением водопотребления удалось добиться снижения сброса промышленных сточных вод (рис. 4), основную долю которых составляют сточные воды химического цеха. Применение современных способов водоподготовки позволило существенно снизить и массу загрязняющих веществ в сточных водах (рис. 5). За счет снижения сброса загрязняющих веществ плата за этот сброс также снизилась (рис. 6).

Технологии на основе электромембранных аппаратов

В продувочной воде испарительной установки содержится весь натрий, поступивший с исходной водой и введенный с едким натром при регенерации фильтров химобессоливающей установки, хлориды, введенные с исходной водой, а также небольшая часть сульфатов, введенных с исходной водой, коагулянтом и серной кислотой при регенерации фильтров.

Следует обратить внимание на высокое содержание щелочи и щелочных компонентов (карбонат натрия) в продувке. Щелочь и сода - дорогостоящие продукты, которые широко используются на водоподготовительных установках ТЭС. Отметим также практически полное отсутствие ионов жесткости. В связи с чем была сформулирована идея разделения продувочной воды на щелочной и умягченный растворы и их использования в цикле станции .

Для утилизации избытка продувочной воды испарителей разработана технология с использованием в качестве основного элемента элект- ромембранных аппаратов (ЭМА) (рис. 7) .

На первой ступени происходит частичное отделение щелочи от исходного раствора в ЭМА с катион- и анионообменными мембранами. Поскольку селективность процесса невысока, в качестве продукта возможно получение щелочного раствора, содержащего соли исходного раствора.

На ЭМА первой ступени получается концентрированный щелочной раствор и дилюат-1. Последний представляет собой более разбавленный раствор исходных солей и оставшейся щелочи. Дилюат-1 является исходным раствором для ЭМА второй ступени.

ЭМА второй ступени собран с биполярными мембранами и служит для разделения раствора солей на щелочной и кислый растворы. В качестве продуктов на второй ступени образуется дилюат-2, представляющий собой более разбавленный раствор исходных солей, неконцентрированные растворы щелочи и смеси кислот.

Дилюат-2 направляется на ЭМА третьей ступени, щелочной раствор - на концентрирование в первую ступень или в ЭМА-концентратор щелочи. Кислый раствор, содержащий смесь серной, соляной и азотной кислот, направляется потребителю.

На ЭМА третьей ступени осуществляется процесс концентрирования-обессоливания дилюата-2 с получением частично обессоленной воды с концентрацией солей примерно 0,3 г/л (дилюат-3) и концентрата.

В схеме (рис. 7) используются три аппарата с суммарным потреблением электроэнергии 100 кВт.ч на 1 тонну обрабатываемого раствора. В результате обработки образуется 0,4 т щелочного раствора (5% щелочи, 1% солей) и 0,6 т кислого раствора (1,2% кислот, 1% солей). Представленная схема достаточно гибкая. Возможно последовательное сокращение ступеней, начиная с последней.

Если убрать третью ступень ЭМА, частично обессоленную воду для второй ступени можно забирать с ВПУ ТЭС. Эквивалентное количество воды в виде дилюата-2 (раствор натриевых солей) направляется на подпитку теплосети. Таким образом происходит обмен водой между водоподготовительной и электромембранной установками.

При сокращении третьей и второй ступеней одновременно, на ЭМА первой ступени возможно получение щелочного раствора и дилюата-1. Щелочной раствор отправляется на концентрирование или непосредственно потребителю. Дилюат-1 (солевой раствор) можно использовать на регенерацию Na-катионитных фильтров, на подпитку теплосети или подпитку испарителей.

В схеме на рис. 8 используются два ЭМА с суммарным потреблением электроэнергии 13 кВтч на 1 тонну обрабатываемого раствора . Продуктами переработки продувочной воды испарителей в этом случае являются 0,1 т щелочного раствора (4% щелочи, 2% солей) и 1 т солевого раствора (2,5% исходных солей).

Сравнительно невысокие эксплуатационные затраты делают наиболее целесообразным использование схемы, указанной на рис. 8, для утилизации продувочной воды испарителей с получением концентрированного щелочного и умягченного солевого растворов, которые используются в технологическом цикле станции .

Выводы

1. На Казанской ТЭЦ-3 внедрена новая технология переработки жидких отходов водоподготовительной установки с получением и повторным использованием в цикле станции умягченного солевого и щелочного растворов.

2. Создан замкнутый цикл, обеспечивающий бессточность технологии водоподготовки ТЭС.

3. Результаты исследований, а также разработанные схемы могут быть использованы при создании малоотходных комплексов водопользования как на существующих ТЭС и других производствах в процессе их реконструкции, так и при сооружении новых.

Литература

1. Абрамов А.И., Елизаров Д.П., Ремезов А.Н. и др. Повышение экологической безопасности тепловых электростанций: Учеб. пособие для вузов / Под ред. А.С. Седлова. М.: Издательство МЭИ, 2001. 378 с.

2. Ларин Б.М., Бушуев Е.Н., Бушуева Н.В. Технологическое и экологическое совершенствование водоподготовительных установок на ТЭС // Теплоэнергетика. 2001. №8. С. 23-27.

3. Чичирова Н.Д., Чичиров А.А., Королёв А.Г., Вафин Т.Ф. Экологическая и экономическая эффективность внедрения ресурсосберегающих технологий на тепловых электрических станциях // Труды Академэнерго. 2010. № 3. С. 65-71.

4. Седлов А.С., Шищенко В.В., Федосеев Б.С., Потапкина Е.Н. Выбор оптимального метода водоподготовки для тепловых электростанций // Теплоэнергетика. 2005. №

5. Седлов А.С., Шищенко В.В., Фардиев И.Ш., Закиров И.А. Комплексная малоотходная ресурсосберегающая технология подготовки воды на Казанской ТЭЦ-3 // Теплоэнергетика. 2004. № 12. С. 19-22.

6. Фардиев И.Ш., Закиров И.А., Силов И.Ю., Галиев И.И., Королёв А.Г., Шищенко В.В., Седлов А.С., Ильина И.П., Сидорова С.В., Хазиахметова Ф.Р. Опыт создания комплексной малоотходной системы водопользования на Казанской ТЭЦ-3 // Новое в Российской электроэнергетике. 2009. № 3. С. 30-37.

7. Фейзиев Г. К. Высокоэффективные методы умягчения, опреснения и обессоливания воды. М.: Энергоиздат, 1988.

8. Фейзиев Г.К., Кулиев А.М., Джалилов М.Ф., Сафиев Э.А. Пути создания высокоэффективных схем бессточного обессоливания воды химическими методами // Химия и технология воды. 1984. № 1. С. 68-71.

9. Седлов А.С., Шищенко В.В., Ильина И.П., Потапкина Е.Н., Сидорова С.В. Промышленное освоение и унификация малоотходной технологии термохимического умягчения и обессоливания воды // Теплоэнергетика. 2001. № 8. С. 28-33.

10. Хазиахметова Д.Р., Шищенко В.В. Обработка и утилизация минерализованных сточных вод химобессоливаю- щихустановок//Теплоэнергетика. 2004. № 11. С. 66-70.

11. Седлов А.С., Шищенко В.В., Сидорова С.В., Ильина И.П., Ларюшкин Н.И., Егоров С.А. Опыт освоения малоотходной технологии водоподготовки на Саранской ТЭЦ-2// Электрические станции. 2000. № 4. С. 33-37.

12. Чичирова Н.Д., Чичиров А.А., Ляпин А.И., Королёв А.Г., Вафин Т.Ф. Разработка и создание ТЭС с высокими экологическими показателями // Труды Академэнерго. 2010. № 1. С. 34-44.

13. Чичирова Н.Д. Электромембранные технологии в энергетике: монография/Н.Д. Чичирова, А.А. Чичиров, Т.Ф. Вафин. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2012. 260 с.

14. Вафин Т.Ф., Королёв А.Г., Чичирова Н.Д., Чичиров А.А. Внедрение электромембранной технологии для очистки стоков Казанской ТЭЦ-3 // Материалы докладов VII Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН В.Е. Алемасова. Казань. 2010. С. 434-436.

15. Патент на полезную модель РФ № 121500. Установка для переработки промышленных сточных вод и получения концентрированного щелочного раствора и умягченного солевого раствора / Т.Ф. Вафин, А.А. Чичиров. Опубл. 27.10.2012, Бюл. № 30.

16. Вафин Т.Ф., Королёв А.Г. Электродиализная установка для утилизации сточных вод ВПУ ТЭС и генерации щелочи // Материалы докладов V Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения». Казань, КГЭУ. 2010. Т.2. С. 167-168.

17. Чичирова Н.Д., Чичиров А.А., Вафин Т.Ф., Ляпин А.И. Технико-экономическая оценка эффективности использования электромембранных технологий на отечественных ТЭС // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. № 3-4. С. 14-25.

Вопросы практического тура для 11 класса:

Известно, что в основе пирамиды биомассы Мирового океана лежат не растения, а животные, общий вес которых в 20 раз превышает вес растений. Почему?

С целью выяснения способа регуляции роста численности популяции проделали следующий опыт. В два одинаковых по объёму аквариума поместили разное количество головастиков. В первом аквариуме, где головастиков насчитывалось в два раза больше, они росли медленнее. Из первого сосуда немного воды перелили во второй, не меняя в нём количество головастиков. В результате их рост и развитие, ранее интенсивное, явно замедлилось. Сделайте вывод по этому опыту.

В тропических открытых районах океана, где много тепла и света, жизнь очень бедна. Эти районы называют «океаническими пустынями». С чем это связано?

В 30-х – 60-х годах нашего столетия в сельскохозяйственной практике в качестве инсектицида широко применялся ДДТ. Одним из последствий применения этого инсектицида стала гибель хищников. Объясните причины этого явления.

Составьте экологическую цепочку – мышь – сыр.

Почему естественное загрязнение атмосферы не нарушает происходящих в ней процессов?

В чём заключается положительные последствия «парникового эффекта»?

Какие вещества наиболее опасны при загрязнении водоемов и почему?

Поясните, в чём преимущество использования замкнутых производственных циклов перед строительством очистных сооружений?

Почему тепловые электростанции вносят большой вклад в процесс потепления климата? Объясните, что такое парниковый эффект.

Даже в пределах одного распространённого вида, птицы, живущие в более высоких широтах, производят больше потомков, чем живущие в низких широтах. Как вы считаете, чем это вызвано?

Хищники – кошка и собака – питаются по-разному. Кошка отвергает несвежую пищу, ест основательно и не спеша, редко переедает. Собака же, наоборот, не брезгует падалью, ест, торопясь, почти не разжёвывая и, как говорится, не знает меры. Есть ли этому какое-либо биологическое и экологическое объяснение?

Участок степного травостоя, который способен прокормить лишь 10 овец – животных скромных размеров, обеспечивает питание 19 громадин – верблюдов общим весом в 8,5 тонны. Объясните почему?

Близкородственные виды живут бок о бок, хотя, согласно бытующему среди дарвинистов мнению, между ними существует наиболее сильная конкуренция. Почему же один из видов не вытесняет другой?

Как можно объяснить различия зависимости размеров сердца и активности у млекопитающих и насекомых, если у последних размеры сердца (спинного сосуда) не зависит от их активности?

Ответы практического тура для 11 класса:

Основу растительной биомассы мирового океана составляют одноклеточные водоросли, продолжительность жизни которых мала. Но одновременно эти водоросли обладают высокой скоростью размножения и воспроизводства. Вследствие этого биомасса планктонных животных, питающихся фитопланктоном и имеющая большую продолжительность жизни, оказывается гораздо выше, чем биомасса фитопланктона. Кроме того, зоопланктон сам служит пищевой базой для различных плактонофагов (моллюсков, рыб, млекопитающих), что ещё более увеличивает указанную выше разницу.

Особи перенаселённой популяции головастиков (в первом аквариуме) выделили в воду особые вещества, замедляющие рост и развитие особей внутри популяции.

Недостаток элементов минерального питания, в основном азота и фосфора, необходимых для развития фитопланктона, от которого в свою очередь зависят животные. Из-за больших глубин соли азота и фосфора концентрируясь в илах на дне, не достигают поверхностных слоёв океана.

ДДТ является кумулятивным ядом, и, передаваясь по трофическим цепям, он накапливается в хищниках – конечных звеньях таких цепей. Это и стало причиной их повышенной смертности.

Мышь – шмели – клевер – овцы – молоко – сыр.

Вещества, поступающие в атмосферу, при естественном загрязнении всегда были и есть в природе, они быстро включаются в естественные круговороты, промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу вещества, которые обычно не встречаются в природе: фреоны, пыль тяжёлых металлов, радиоактивные вещества. Эти вещества могут нарушить естественные природные процессы.

Повышение температуры приведёт к сокращению полярных областей и продвижению в них теплолюбивых видов растительности, повышение влажности приведёт к сокращению площади пустынь, повышение концентрации углекислоты приведёт к повышению продуктивности растений.

Соли тяжёлых металлов, фосфорорганические и хлорорганические соединения – эти вещества накапливаются в организме и передаются по звеньям пищевой цепи, приводя к возникновению кумулятивных токсикозов. Также опасны вещества – детергенты, входящие в состав современных моющих средств (стиральных порошков). Они образуют на поверхности воды тонкую плёнку, препятствующую обогащению воды кислородом. Подобную плёнку они образуют и на жабрах водных обитателей, вызывая их гибель. Аналогичное воздействие вызывают и нефтепродукты, попадающие в воду.

Замкнутые производственные циклы позволяют более рационально использовать сырьё, что делает их более экономичными; это безотходные производства, не загрязняющие природную среду. Очистные сооружения не дают возможности полной очистки отходов, так как при повышении степени очистки многократно возрастает стоимость этого процесса, и производство основного продукта становится нерентабельным. Таким образом, очистные сооружения способны лишь уменьшить загрязнение окружающей среды, но не предотвратить его.

Рост концентрации углекислого газа в атмосфере является одной из причин начавшегося потепления климата на Земле. Это связано, прежде всего, с нарушением природного равновесия между количеством углекислого газа, выделяемого в атмосферу в результате разложения органических веществ и поглощаемого в процессе фотосинтеза. Концентрация углекислого газа наряду с другими элементами – метаном, фреонами – приводит к образованию так называемого парникового эффекта. Суть этого явления заключается в том, что происходит накопление углекислого газа и других веществ, увеличиваются температура и влажность (тот же эффект можно наблюдать в теплице, покрытой плёнкой или стеклом).

Гипотеза продолжительности светового дня – в весеннее и летнее время в высоких широтах продолжительность светового дня больше и птицы имеют больше времени для сбора пищи и способны больше прокормить птенцов. Гипотеза весеннего изобилия – весной в средних широтах наблюдается резкое увеличение первичной продукции и быстрое возрастание численности насекомых. Численность же популяций самих птиц весной очень не велика из-за массовой гибели в зимний период. Поэтому прилетающие весной особи оказываются в условиях изобилия пищи и сравнительно слабой конкуренции. Таким образом, птицы высоких широт могут в единицу времени собрать больше корма и способны прокормить больше потомков. Гипотеза влияния хищников – в тропиках больше хищников и они уничтожают чаще крупные кладки, так как родители вынуждены чаще покидать их для поиска корма, чем мелкие.

Кошка – хищник-одиночка. Поэтому, поймав добычу и уединившись, она спокойно поглощает её, не беспокоясь – у неё нет конкурентов. Собака – хищник стайный. Пойманной добычи едва хватает на всех членов группы. При разделе пищи, не церемонятся, времени на выбор более лакомых кусков просто нет.

Овцы поедают в основном полынь и сочные побеги травянистых растений, избегая колючие растения и сухие стебли злаков. Кроме того, небольшие по площади и заострённые копытца овец сильно разрушают почву, что приводит к быстрой деградации пастбищ и резкому снижению биомассы вегетирующих растений. Верблюды же имеют более широкий пищевой спектр, поедая и сухие, и колючие растения. Кроме того, верблюды, относясь к мозоленогим животным, имеют очень широкую стопу и оказывают, несмотря на свой большой вес, на поверхность почвы лишь незначительное давление. Благодаря этому растительные сообщества на верблюжьих пастбищах не подвергаются деградации.

Близкородственные виды, обитающие рядом, обычно занимают разные экологические ниши и поэтому обладают различным пищевым спектром, что исключает конкуренцию за жизненные ресурсы.

У насекомых в функцию кровеносной системы не входит обеспечение органов и тканей кислородом, вследствие чего у них и отсутствует зависимость между активностью и размерами сердца. У млекопитающих активность напрямую зависит от притока крови, гемоглобин которой является носителем кислорода, а сердце – тем органом, который отвечает за перемещение крови по кровеносным сосудам.

Вконтакте

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.