Возможности использования индустриального симбиоза при переработке промышленных отходов

.Разработка и реализация программ переработки и утилизации токсичных и нетоксичных промышленных отходов разного тоннажа на региональном и национальном уровнях. В этом плане наиболее интересным представляется сочетание концепций экологизации производства и

1.Разработка и реализация программ переработки и утилизации токсичных и нетоксичных промышленных отходов разного тоннажа на региональном и национальном уровнях. В этом плане наиболее интересным представляется сочетание концепций экологизации производства и индустриального симбиоза. При этом появляется возможность максимально использовать наличие в одном регионе производств различной направленности.
         В Приднепровском регионе имеются предприятия металлургической, машиностроительной, химической, строительных материалов, горнодобывающей и других отраслей. Это позволяет значительную часть отходов, которые имеются в регионе, использовать с максимальной отдачей. В этой ситуации концепция индустриального симбиоза реализуется в форме замкнутой связи по материальным и энергетическим потокам.
         Материальные потоки в этом случае замыкаются на различные производства так, что отходы одних производств становятся вторичным сырьем техногенного происхождения для других производств. Однако просто использовать отходы одних производств в качестве сырья для других обычно не удается. Требуется определенный уровень подготовки этих отходов. При этом надо иметь в виду, что необходимо наряду с техническими решениями искать решения в области менеджмента отходов, связанные с тем, что подготовкой отходов в качестве сырья должны заниматься те, кто наиболее в этом заинтересован.

Наиболее заинтересованы в этом те предприятия, где отходы возникают. Поэтому сразу же нужно договориться о том, что вопросы создания установок подготовки отходов в качестве сырья для других производств при индустриальном симбиозе должны быть возложены на предприятия, на которых они образуются, с тем чтобы отходы затем уже именовались техногенным сырьем и имели определенную конечную стоимость. Это очень важный момент. Только в этом случае предприятие может продавать отходы на рынке и заинтересовано в получении максимальных прибылей.

2.Кроме того надо иметь в виду, что вторым этапом является подход, основанный на экологизации производства. При этом количество отходов минимизируется за счет совершенствования самой технологии. То есть, работа проводится не в хвосте процесса, не после процесса, а именно на тех технологических объектах, будь то реактор или мартеновская либо доменная печь, где эти отходы получаются. Тогда появляется возможность использовать целый ряд приемов, которые приводят к уменьшению количества отходов, выпускаемых данным объектом.

3.И лишь только после развития этих двух направлений, когда они полностью исчерпаны и сделано все, что возможно для их реализации, стоит заниматься третьим направлением — созданием локальных или глобальных установок переработки отходов. В мире принято, что третье направление реализуется только тогда, когда нет другого выхода, т.е. выход следует искать на первых двух направлениях.

Предварительный анализ показывает, что практически вся основная масса отходов в нашем регионе может быть этими двумя приемами приведена в соответствие с требованиями сопутствующих производств и использована в качестве техногенного сырья для других производств.

Несколько примеров.

1.У нас в регионе есть целый ряд предприятий, отходы которых имеют растительное происхождение. Примером является маслоэкстракционный завод. Подсолнечная лузга — отход многотоннажный и очень опасный, потому что он склонен к самовозгоранию, очень легкий, занимает огромные территории и в настоящее время его наличие серьезно заботит тех, кто его производит. Реального сбыта для него пока нет. Попытки использовать ее в качестве подстилки и подкормки для скота, на топливо и т.д. были безуспешны, потому что этот материал очень легкий, а в силу склонности к самовозгоранию еще и технологически опасный. Пока реализовано не самое удачное решение - сжигание лузги  для  получения технологического пара. При этом  в  центре города выбрасываются в атмосферу  значительные количества  углекислого газа, соединений тяжелых металлов,  продуктов неполного сгорания.
         В то же время, возможен вариант использования этого отхода методом индустриального симбиоза, если параллельно использовать другой отход — отработанную полимерную пленку, использованную в тепличных хозяйствах. Максимальный срок использования таких покрытий теплиц — не больше 2 лет. Чаще всего за один год эксплуатации пленка претерпевает деструкцию и становится непригодной для использования. Поэтому ее обычно перерабатывали на вторичные полимерные материалы. Технология эта отработана, но это не самое удачное использование такой пленки. Если эту пленку, а также полиэтилентерефталатные, поливинилхлоридные, полиизобутиленовые и т.п. бутылки из-под минводы, порубить на машине на своего рода сечку, эту сечку смешать с подсолнечной лузгой и отпрессовать эту смесь на технологические плиты, или каркасы, или ящики для тех же бутылок либо для яиц, получается превосходный конструкционный материал, где утилизировано сразу два отхода. Помимо этого решается важная народнохозяйственная задача, потому что такого рода материалы делать сегодня не из чего. Получается своего рода целлюлозно-полимерный материал, очень стойкий к микроорганизмам, практически нетоксичный, слабовозгораемый и т.д. Из него можно делать, в частности, хорошие решетки загонов для скота и т.п. В этом случае дерево не подходит как негигиеничный материал, без решеток же скот болеет. Таким образом, сегодня эта проблема может быть решена комплексно, причем получается экологически безопасный метод использования отходов и экономически выгодный продукт, пользующийся большим спросом. Это пример симбиоза пищевой промышленности и сельскохозяйственного производства.

2.Пример, связанный с использованием различных отходов металлургического производства касается замасленной окалины. Этот отход получается в очень больших количествах при прокатке сортовых профилей и труб. Она почти целиком состоит из оксида железа (3) и масла — технологической смазки для прокатки. В ходе прокатки окалина проваливается через решетки вниз, собирается в бункера и затем вывозится на свалку. Несмотря на большое содержание органики, использовать ее для производства металла, т.е. вернуть в металлургический цикл, не удается, потому что в технологической смазке очень много серы и других элементов, недопустимых в металле. Вместо того, чтобы применять масло без серы, вывозят загрязненную окалину. Таким образом, необходима замена смазочного материала на бессернистый состав. Тогда появится возможность очень простыми технологическими приемами организовать оборотный цикл окалины и снять проблему. Попутно будет достигнута и экономия топлива в других металлургических переделах.

3.При травлении металла соляной кислотой получаются хлориды железа. Даже в концентрированном виде они никому не нужны, тем более что содержат загрязнения. Если же прибегнуть к сернокислотному травлению, которое технологически более эффективно, хотя и обходится дороже, то в осадок выпадает сульфат железа Fe2(SO4)3. При использовании хороших сортов серной кислоты он получается довольно чистый. Как показали исследования, можно получать даже химически чистые сульфаты железа. Этот продукт очень дорогой. Кроме того сульфат железа применяется в качестве коагулянта при водоподготовке и в других процессах обработки воды и иных технологических жидкостей. Таким образом, появляется возможность использовать отход в водном хозяйстве, в коммунальном хозяйстве, во многих технологиях, связанных с процессами осаждения, коагуляции и т.д., в том числе для очистки соков, вин и др. Предпосылка этого — переход на другую кислоту достаточно высоких сортов. Некоторое повышение издержек, по нашим расчетам, окупается немедленно, так как в настоящее время в Украине и России не хватает сульфата железа для нужд коагуляции. Симбиоз возникает между черной металлургией и коммунальным хозяйством, пищевой промышленностью и др.

4.Колошниковая пыль, в огромных количествах образующаяся в доменных печах, в настоящее время собирается в бункера и машинами с помощью специальных кюбелей вывозится на свалку и попросту загрязняет окружающую среду. Применения ей нет, хотя основная ее часть — оксиды железа, и не использовать ее — просто преступление. Выясняется, что утилизировать ее напрямую не удается из-за того, что там довольно много цинка. Цинк же, попадая в металл, ухудшает его качество, и количество его в силу постоянной циркуляции в доменной печи неуклонно увеличивается. Без отвода цинка из цикла эту идею реализовать невозможно. Чтобы вывести цинк, необходимо его локализовать — иначе потребовалось бы применять методы вскрытия, что неэффективно. Исследования показали, что цинк, как легкокипящий металл осаждается из газовой фазы на самую мелкую фракцию пыли. Если эту фракцию простым аэродинамическим методом отделить от более крупных, то цинк практически полностью удаляется, и пыль можно безболезненно вернуть в цикл, например через стадию агломерации. Цинк же утилизируется в форме получаемого цинкового концентрата, также пользующегося спросом, поскольку цинка в настоящее время в Украине не хватает. Симбиоз имеет место, с одной стороны,  между доменным и агломерационным участками одного производства, а также между черной и цветной металлургией. Металлургический завод должен быть в этом заинтересован, так как и сырье для агломерации и цинковый концентрат имеют определенную ценность.

5.На очистных сооружениях города в больших количествах образуется отработанный активный ил в результате аэрации промышленных и городских сточных вод. Из-за повышенной загрязненности воды и пищи, потребляемой населением, в активном иле концентрируются большие количества тяжелых металлов, радионуклидов и других загрязнителей в концентрациях, во много раз превышающих допустимые. Из-за этого санэпидслужбы не разрешают вывозить такой ил на поля, хотя при соблюдении норм он равноценен лучшим органическим и органоминеральным удобрениям. Украина, где сейчас остановлены многие производства минеральных удобрений, испытывает их серьезный дефицит, что наносит большой ущерб продуктивности сельского хозяйства. Существует возможность вернуть активный ил как сельскохозяйственное удобрение, если применить принцип аграрно-индустриального симбиоза. Активный ил предусматривается разбрасывать по специально выделенным полям, которые засеваются растениями, дающими большой выход зеленой массы, например люцерной. Это высокоурожайный, высокобелковый корм. В регионе имеется неработающий  завод по переработке люцерны с выделением кормового белка. Завод простаивает из-за нехватки сырья, потому что люцерны сеют мало. При удобрении отработанным активным илом урожайность люцерны возрастает в 2 и более раз. Предлагается  (автор  к.т.н. Лобач Г.А.) перерабатывать эту зеленую массу по разработанному в регионе методу фитодеконтаминации с последующей обработкой в целях концентрирования вредных компонентов во фракции, выход которой всего 0,5 % от исходной массы зеленого сырья. При этом происходит очистка почвы, 99,5 % зеленой массы используется на корм скоту, и утилизируется активный ил. Симбиоз, таким образом, охватывает три предприятия: (1) водоканал, который производит активный ил, перерабатывая сточные воды; (2) сельскохозяйственное предприятие, которое с использованием активного ила выращивает повышенные в 2-3 раза урожаи люцерны; (3) завод по переработке зеленой массы на корма, на белок, на концентрированное удобрение и на фракцию тяжелых металлов и радионуклидов (0,5%), которая подлежит захоронению либо дальнейшей утилизации. Такое количество намного меньше, чем то, которое пришлось бы переработать методом обычной деконтаминации активного ила или зеленой массы. Почти никаких затрат при этом не требуется, в отличие от вариантов, предусматривающих, например, сжигание ила или его смешивания с гипсом либо известняком. Но требуется организационная работа, менеджмент, потому что объекты относятся к разным сферам управления: к сельскому хозяйству, к городскому хозяйству и к частому бизнесу. Технология частично прошла апробацию в Чернобыльской зоне, а также в штате Флорида (США) и показала высокую эффективность на стадии концентрирования вредных компонентов.

6.Есть проблема, общая для Украины и Западной Европы; называется пектинодефицит. Это единственное природное соединение, которое за счет способности к комплексообразованию выводит из организма вредные вещества.  Оно имеется в природе в больших количествах. Люди его применяют интуитивно. Мать, у ребенка которой понос, испечет яблоко и даст ребенку. Во многих случаях ребенок поправляется, потому что в термически обработанном яблоке имеется свободный пектин. Этот пектин связывает токсины, которые выделяются у ребенка при заболевании. Пектин очень нужный продукт, но сегодня мы его не имеем. В Украине нет ни одного действующего завода по его производству. А  этот продукт крайне необходим  населению с учетом  последствий Чернобыля, а сейчас уже трагических событий в Японии. В мире его делают из яблок; такой завод имелся в Украине, но теперь не работает. На западе он делается из апельсиновых корок. В Британии есть фирма "Цитрус Коллоид", которая приобретает корки на заводах по изготовлению соков и делает из них пектин. Однако он получается дорогим, а объемы производства не могут быть большими. Украина, по-видимому, единственная страна в мире, которая располагает запасами пектина в миллионы тонн, которые сегодня сливаются в реки и загрязняют окружающую среду. Жом сахарной свеклы содержит 4 % пектина, но не используется никак, хотя делались безуспешные попытки скармливать его скоту. А сахарных заводов здесь больше 30   (правда сейчас уже многие из них  просто  уничтожены). Есть разработанная  учеными Днепропетровска технология, позволяющая выделять из жома пектин как пищевого, так и медицинского назначения. Она несложна, не требует много стадий и может быть реализована прямо на сахарных заводах. Себестоимость пектина будет такова, что цена сбыта может быть не 18-20 дол./кг (медицинский до 50), а в 2-3 раза дешевле. Это позволит устранить дефицит пектина в Европе. Количество его, необходимое для человека, составляет 2-4 г в сутки. Получать его следует не в виде таблеток, как лекарство, а вместе с пищевыми продуктами, в которые его вводят заранее. Он очень хорошо входит в молочные продукты типа кефира, ряженки и т.д., может вводиться в начинку вафель, в хлеб и т.п. Благодаря дешевизне все население может получать это вещество, которое в виде добавок не слишком удорожит пищевую продукцию.  Здесь мы уже переходим к нашей программе выживания, или адаптации населения  (о которой я уже писал в одной из статей, выложенных в блоге), в которой одним из основных пунктов является пектинотерапия. Предусматривается выявлять, чем человек поражен, сколько в его организме радионуклидов и других вредных веществ, а затем провести очистку организма. Это основные этапы программы адаптации и реабилитации человека в условиях техногенных нагрузок, разработанной днепропетровскими медиками и экологами. Программа эта актуальна и для европейских стран и уже вызвала интерес в Британии, где проявили готовность с нами работать.  Здесь симбиоз сельского хозяйства, пищевой промышленности и медицины.

7.Есть проблемы, которые решить силами одной страны не удастся. Возьмем шлак и золу ПТЭС. Это источник редкоземельных элементов и других ценных компонентов. Ею интересовались испанские фирмы. Сухая зола уноса, улавливаемая за электрофильтрами, не выщелочена и может использоваться как сырье для производства германия, лантаноидов, алюминия, кремния и т.д. Есть технология, внедренная в Донбассе и позволяющая прежде всего флотацией извлекать остаточный уголь для возврата в топки. Затем извлекаются стеклянные микросферы  (ценосферы), нужные для черной металлургии и т.д. Что касается выделения из золы металлических компонентов, имеется предложение одной канадской фирмы, согласно которому такое оборудование очень быстро окупается.  Эта работа могла бы стать пилотным  проектом, который затем взяли бы на вооружение другие тепловые электростанции Украины, да и Европы. Это еще один пример возможностей использования индустриального симбиоза.