Экологизация промышленных установок. Сообщение 3. Алгоритм экологизации на основе системного подхода.

Строительство на каждом малом и крупном промышленном предприятии цехов по комплексной переработке отходов - это, во-первых, дорого и экономически нецелесообразно, т.к. увеличиваются расходы на содержание обслуживающего персонала и занимаются полезные пл

     Все рассуждения о необходимости экологизации останутся словами, пока не установлены четкие к о л и ч е с т в е н н ы е  характеристики экологических  показателей  систем на различных иерархических уровнях.  Без этого невозможно заниматься оценкой различных методов производства  и техники очистки газов и жидкостей,  невозможно сопоставлять варианты решений,  предлагаемых для  конкретных производственных задач, наконец, невозможно заниматься оптимизацией экологической техники.

     С точки  зрения воздействия на окружающую среду экологический уровень производства можно оценить аналогично эффективности  любых объектов техники коэффициентом экологизации, определяемым как отношение  показателей экологичности  для создаваемого или оптимизируемого производства  к показателям для базового производства: J = (P1 - P2)/ (Pmax - P2),где P1, P2, Pmax - соответственно, конечный, начальный и максимально возможный  показатель экологичности производства. Величина Рi может быть как единым показателем,  количественнохарактеризующим  то  или иное свойство системы (например,  степеньпылеулавливания, коэффициент извлечения и т.п.),  так и комплексным интегральным показателем, учитывающим сразу несколько основных характеристик объекта.  В последнем случае целесообразно использование либо аддитивных, либо мультипликативных показателей экологичности  (формулы приводить не буду, учитывая специфику размещения статьи в блоге).      Имея количественные характеристики экологического уровня производства, можно  сопоставить различные технические решения,  выбрать оптимальные и проектировать новые системы с заранее  заданным уровнем воздействия на окружающую среду.  Это будет способствовать экологизации установок, производств и предприятий.

    Основной  принцип  экологизации - системность положен нами в основу алгоритма  экологизации,  например,  типичного  химического производства. Ниже  приводится  алгоритм с некоторыми пояснениями, опирающимися на изложенные выше соображения.

     1. Анализ исходной информации, включающий обследование производства, ознакомление с данными экологических паспортов  и  другой экологической документацией,  отчетными данными, актами обследований, проектной документацией, регламентами и т.п.  Цель этого  этапа-  получить необходимые данные, провести  декомпозицию производства по типовым уровням иерархии  (например,   производство- цех- установка- аппарат- контактная ступень- молекулярный  уровень) и   выявить  лимитирующие с точки зрения загрязнения окружающей среды уровни иерархии.

        2.Выбор методов воздействия на систему на лимитирующем  уровне,  соответствующих по режимным и геометрическим параметрам масштабу лимитирующего уровня.  Предполагается использование  сформулированного нами принципа соответствия, согласно которому необходимо подбирать методы воздействия, соответствующие,  например,  по  амплитудно-частотным  характеристикам амплитудно-частотным характеристикам объекта на лимитирующем уровне.

     Этот этап является одним из  наиболее  трудоемких,  требующих профессионализма. Кроме производственников,  работников природоохранных служб и т.п.  для его выполнения необходимо привлекать экспертов, специалистов  научно-исследовательских и проектных организаций, освоивших методы оптимизации и экологизации на основе  системного подхода.

       3.Технико-экономический анализ выбранных направлений и  методов экологизации  с  составлением расчетов,  учитывающих не только затраты на экологизацию и ее результаты в сфере производства, но и платежи  за ресурсы,  платежи за сверхнормативные выбросы и другие эколого-экономические показатели.  Этот этап  выполняется  совместно специалистами предприятия и экспертами, способными  комплексно оценить все результаты экологизации.  Цель расчетов- определить приоритеты в области инвестиций в экологизацию на всех этапах жизненного цикла объекта и на всех иерархических уровнях объекта.  К примеру,  что выгоднее, вкладывать ресурсы на стадии потребления продукции и обеспечить защиту (лечение, компенсацию ущерба здоровью) населения или на стадии производства, обеспечив экологичность за счет рециркуляции, гетерогенизации, избытка нетоксичного реагента и т.п.

        4.Выбор эколого-экономически оправданного варианта экологизации экспертами.

       5.Составление исходных данных на проектирование (технического задания) по выбранному экспертами варианту экологизации.

        6.Составление бизнес-плана по реализации намеченной программы экологизации с решением вопросов инвестирования,  размещения заказов на проектирование, поставку оборудования, строительство и т.д.

     Предложенный алгоритм экологизации  может  быть использован не только для химических производств, но для любых производств, связанных с переработкой  сырья. Однако, известны и другие отраслевые методики. К  примеру, в  НПО "Энергосталь" (г.Харьков) разработан  организационно-технологический принцип, соблюдение которого обеспечивает всестороннюю подготовку к утилизации некондиционных продуктов в  минимально необходимом объеме, не выходя за рамки отраслевой задачи. В общем виде его научно-техническими результатами являются:

         - определение рационального направления утилизации,

         - разработка и внедрение технологии подготовки или  переработки с учетом технологических требований потребителя,

     -организационно-экономическое  и  нормативно-техническое обеспечение,  включая обосновывающие материалы, заключения специализированных организаций,  технические условия и оптовые  цены  на побочную продукцию.

         При выполнении этих мероприятий  применительно к условиям металлургического производства необходимо учитывать, что реализация технических и конструкторских решений должна:

         - осуществляться  в  закрытых  агрегатах,  с максимальной степенью уплотнения и герметизации,

         - обеспечить  минимальное образование пыли при перегрузке и транспортировке сыпучих материалов,

         - используя  агрегаты непрерывного действия с минимальным количеством вспомогательных устройств и  механизмов  для  загрузки материалов и металла, ведение процесса выгрузки готовой продукции,

         - обеспечить надежное сочленение вспомогательных устройств и механизмов с металлургическими агрегатами,

         -   использовать надежную конструкцию дымоотводящих трактов и  максимально  возможное  укрупнение металлургических агрегатов с увеличением их мощности,

         - сократить просыпи,  утечки и проливы при транспортировке, загрузке и выгрузке,

         - обеспечить наиболее прогрессивные методы контроля оптимальных технологических параметров.

          Реализуя указанный подход, необходимо понимать, что условием  утилизации любого вида отходов является их соответствие требованиям потенциального потребителя.

         Важное место  в  проблеме занимает разработка технических требований,  предъявляемых потребителям технологии подготовки к утилизации. В ряде случаев на один и тот же продукт разными организациями и предприятиями создаются технические условия, не отвечающие требованиям стандартизации.  Характерным примером является  целый  ряд  технических условий на железосодержащие продукты водогазоочистки для цементной промышленности.

         Вторым условием  является систематизация данных о соотношениях всех характеристик продуктов.  К примеру, качественная характеристика  и объем образующихся продуктов водогазоочистки могут не соответствовать технологическим требованиям  металлургических переделов,  обеспечивающих их утилизацию в качестве вторичного сырья.  В этом случае возникает необходимость в передаче продуктов в смежные отрасли промышленности после переработки или без нее путем комбинирования металлургического производства с  выпуском  побочной продукции, необходимой для народного хозяйства. Такому комбинированию может способствовать  кооперирование  металлургических предприятий со смежными отраслями промышленности. Примером решения аналогичной задачи может служить утилизация шлаков, из которых получают разнообразные материалы. В шлакообработке сложилась собственная технология со специализированным оборудованием.  Этот опыт может быть распространен и на продукты газоочистки.

         Особое место  в решении проблемы утилизации занимают продукты водогазоочистки,  содержащиеся в  отработанных  накопителях. Если продукты текущего выхода представляют собой сравнительно  усредненный и стабильный материал,  то в общей массе накопителей они в значительной степени неоднородны вследствие смешивания с другими видами отходов. Решение задачи по утилизации таких продуктов может быть осуществлено только при условии организации и выполнении  работ,  направленных на всестороннюю качественную,  количественную исанитарно-токсикологическую оценку.

         Рассмотрим возможности применение системного подхода на примере  составления плана экологизации гальванического производства.Типичная цепочка уровней иерархии этого производства по горизонтали имеет   вид: 1.гальванические   ванны   - 2. ванны   промывки -3.станция  нейтрализации  -4.приемник  шламов  -5.шламонакопитель -6.природа.  Анализ исходной информации показывает,  что данные производства являются чрезвычайно экологически опасными в связи с загрязнением природы тяжелыми металлами. В регионе отсутствует, по крайней мере официально,  площадка-полигон для захоронения токсичных отходов, предприятие для переработки гальванических  отходов  с  целью хотя бы  частичной  рекуперации и получения нетоксичной продукции. Это приводит к неконтролируемому сбросу токсичных шламов в  балки, овраги, сливу в Днепр и другие водоемы, захоронению в неприспособленных местах без необходимой гидроизоляции и другой защиты.  Шламонакопители типа того, что в пос.Краснополье, являются источниками загрязнения питьевой воды, сельхозпродукции и уже сейчас вызвали высокую  заболеваемость,  резкое  снижение уровня экологической комфортности в целом ряде регионов Приднепровья.

     Это приводит к огромным расходам на уровне 6 (природа) в виде расходов на медицину, соцобеспечение, строительство индивидуальных водопроводов в загрязненные места (например, в Таромское, Сухачевку), на углубленный мониторинг различных вариантов,  на проведение различных изысканий  и  "потемкинских мероприятий" типа сооружения гидроизоляции вокруг краснопольского источника загрязнений. Если учесть  затраты на освещение всех этих проблем в печати, по радио и телевидению, потери времени должностными лицами, то потери будут космическими.

     Анализ показывает,  что гораздо выгоднее заняться комплексной экологизацией самих гальванических производств.  Прежде всего, это замена токсичных реагентов безопасными,  нетоксичными.  К примеру, использование безцианистых электролитов цинкования. Затем режимные методы увеличения срока службы электролита и полноты его использования. Далее регенерация металла из электролита.  Кроме того, возможна регенерация металла из промывных вод,  организация их рециркуляции из 2 в 1 и из 3 в 2,  электрохимическая утилизация металла из промывных вод на установке локальной очистки (без смешения промывных вод  и электролитов из различных гальванических установок), вторая ступень локальной очистки с использованием современных  методов (биотехнология, электро- и гальванокоагуляция, химобработка), первичная обработка (концентрирование,  сушка, герметичная упаковка) и  транспортировка  шлама  на переработку в специализированное предприятие или сдача во ВТОРЦВЕТМЕТ (если удалось не смешать различные металлы). Расчеты показывают, что путем экологизации производства в данном направлении удастся более чем в  20  раз  снизить количество гальванических  шламов  и вообще  и с к л ю ч и т ь  загрязнение окружающей среды,  так как устраняются все возможные  источники этого  загрязнения и отпадает необходимость в шламонакопителях, полигонах, могильниках и т.п.

     Согласно алгоритму  экологизации,  приведенному выше, программа экологизации  типового  гальванического  производства может иметь следующий вид.

        1.Провести экспертизу конкретного производства.

   2.Выбрать режимно-конструктивные методы  экологизации, учитывающих специфику объекта, и выдать данные для составления ТЭО экологизации, бизнес-плана и техдокументации.

       3.Разработать регламент и  техдокументацию  для  экологизации объекта.

        4.Разработать техдокументацию установки модульного  типа  для первичной обработки  и транспортировки отходов гальванических про-

изводств.

         5.Стадия реализации, включая создание регионального предприятия для переработки промышленных отходов.

     Данная программа может быть реализована в Приднепровском  регионе только  на  базе имеющегося научного и производственного потенциала. Написанное выше основывается на  разработках  таких  известных ученых, как Лошкарев, Гладышев, Кошель, Мережко, Мельников, Ермаков, Журавлев и на потенциале таких организаций и предприятий, как Южмаш, Днепровский машзавод, НИИТМ, КБ Южное, УДХТУ  и др.

      Еще один пример решения  проблем, подобных  проблемам утилизации отходов гальванических производств, можно привести  по созданию передвижных модульных установок для первичной технологической переработки промышленных отходов.

      Строительство на каждом малом и крупном промышленном предприятии  цехов по комплексной переработке отходов - это, во-первых, дорого и экономически нецелесообразно, т.к.  увеличиваются расходы на содержание  обслуживающего персонала и занимаются полезные площадипредприятий,во-вторых,дискретность работы этих  цехов  приведет  к увеличению  стоимости  основной продукции за счет накладных расходов. В этой ситуации видится перспективное направление  -  создание автономного  блочно-модульного  участка по комплексной переработке отходов производства на базе прицепов к автомобилю. В  этом  случае достаточно приемлемых затрат предприятий региона и четко спланированного графика переработки отходов и никакой реконструкции самих предприятий  и  их  территории, никаких  дополнительных капитальных вложений не понадобится.

     Конструктивно участок выполнен на базе прицепа к автомобилю. В его состав входят следующие основные блоки и модули:  автомобильный прицеп закрытого типа на резиновом ходу с подъемно- поворотным устройством гидравлического типа.  Энергопитание осуществляется как от сети предприятия, так и от автономного источника, расположенного на шасси прицепа отдельно  от основного мощностью 10-20 кВт.  К подьемно - поворотному устройству на гибкой подвеске  закреплен осевой насос, предназначенный для подачи питающего раствора на участок переработки, где расположено основное оборудование: горизонтальная  шнековая  центрифуга ОГШ, накопительная емкость, центробежный насос, фильтр-пресс автоматический камерный ФПАКМ, электрохимический  аппарат, теплообменник  смесительный, выпарной  аппарат  сАПГ, конденсатор, контактная вальцовая сушилка, фасовочно-упаковочный автомат, пульт управления БМУ.

    Не буду описывать в статье принцип работы БМУ и  технологическую схему установки, тем более, что пока - это  только  идеи, не нашедшие  практической реализации. Жаль, так как предложенная украинскими специалистами конструкция передвижной  блочно-модульной  установки, по  мнению авторов, является наиболее перспективным направлением переработки сточных вод промышленных  предприятий. Ее компактность  и возможность перемещения в любой район региона позволяют перерабатывать сточные воды предприятий  без  строительства на  каждом из них цехов по переработке промышленных стоков.