Экологизация экономики

метки: Производство, Очистка, Технология, Среда, Химический, Энергетик, Хозяйство, Излучение

домпинг —

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.

экологическая конверсия

1. Принципы и технологии экологизации 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

кооперирование разных производств с

смена производственных технологий

создание и выпуск новых видов продукции с

совершенствование очистки

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).

Экологические проблемы мировой экономики

... деятельности на экологию. Задачи курсовой работы: Рассмотреть экологические проблемы и их взаимосвязь с экономической деятельностью Выявить негативные тенденции взаимодействия окружающей среды ресурсов и экономики; Попытаться найти возможные варианты решения экологических проблем Для написания курсовой работы мной ...

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) ocraeftся 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.

2. Модели производственных процессов с точки зрения экологии.

Оптимизация использования транспортных средств в технологическом ...

... следующие задачи: рассмотрены теоретические аспекты транспортной логистики; проанализирована логистическая деятельность ФГУП «Почта России»; разработаны способы оптимизации использования транспортных средств в процессе доставки почтовых отправлений. ... ресурс и требуют замены. В настоящее время более 85% операций на почте, к сожалению, по­прежнему выполняется вручную, а из­за нехватки транспорта ...

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.

незамкнутых

Рис. 1. Принципиальные модели технологических процессов:, А — незамкнутый; Б — замкнутый; В — изолированный

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.

метода сырьевых балансов,

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

Р — поток готовой продукции.

Незамкнутому

R = Р + W = (R –W _y ) + W. (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

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.

Анализ внешней и внутренней среды предприятия ОАО «Электроисточник»

... решений на основе мировых достижений и собственных разработок: инженерам-технологам удается находить уникальные технические решения и использовать их в процессе производства аккумуляторных батарей различных типов; квалифицированный управленческий, инженерно-технический и производственный ...

Рис. 2. Материальные потоки в производственных процессах различной степени замкнутости

10.2. Проблемы отходности производства

Экологизация и снижение природоемкости производства предполагают сокращение валового внесения в природную среду техногенных эмиссии. Сделать производство полностью безотходным невозможно. Задача вовсе не сводится к тому, чтобы устранить абсолютно все экологически отрицательные последствия производственных процессов. Ставить такую задачу равносильно намерению изобрести вечный двигатель второго рода — безэнтропийный. Условно безотходными могут быть только отдельные стадии технологического цикла производства. Тем не менее, существуют теории безотходных процессов (Зайцев, 1987; Кухарь, 1989) и отдельные положения, касающиеся этой проблемы.

Так, согласно определению, принятому на семинаре Европейской экономической комиссии ООН по малоотходной технологии (Ташкент, 1984), «безотходная технология — это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле «сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные сырьевые ресурсы* таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования».

Иногда, особенно в зарубежной литературе, употребляется термин «чистое производство», под которым понимают технологическую стратегию, предотвращающую загрязнение окружающей среды и понижающую до минимума риск для людей и окружающей среды. Применительно к процессам — это рациональное использование сырья и энергии, исключение применения токсичных сырьевых материалов, уменьшение количества и степени токсичности всех выбросов и отходов, образующихся в процессе производства. С точки зрения продукции чистое производство означает уменьшение ее воздействия на окружающую среду в течение всего жизненного цикла продукта от добычи сырья до утилизации (или обезвреживания) после использования. Чистое производство достигается путем улучшения технологии, применением ноу-хау и/или улучшением организации производства (Зайцев, 1987).

Отметим, что эти определения не подразумевают возможности полной безотходности производства.

Создание малоотходных ресурсосберегающих технологий выдвигает ряд общих требований, направленных на качественное изменение производства. Это:

• комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов;
• интенсификация производственных процессов на основе их автоматизации, электронизации и роботизации;
• внедрение наукоемких, высокотехнологичных автоматизированных систем;

• цикличность и замкнутость материальных потоков при минимизации производственных отходов;
• уменьшение разделения технологического процесса на отдельные операции, сокращение числа промежуточных стадий перехода от сырья к конечному продукту;
• применение непрерывных процессов и сокращение времени технологических циклов;

• сокращение удельного потребления природных ресурсов и энергии, максимальная замена первичных ресурсов вторичными, рециркуляция побочных продуктов и отходов в основной процесс, регенерация избыточной энергии;
• применение комбинированных энерготехнологических процессов, обеспечивающих максимальное использование всего потенциала энергоресурсов;
• внедрение экологических биотехнологий на базе физико-химических и биологических процессов, обеспечивающих возможность использования или обезвреживания отходов путем доведения их до природного состояния;
• создание интегрированных технологий, охватывающих сферы природопользования, производства и потребления. Системный анализ производственных процессов с этих позиций позволяет определить пути создания технологий нового поколения.

Комплексная переработка сырья направлена не только на бережное расходование природных ресурсов, но и на уменьшение поступления отходов в окружающую среду и тем самым на предохранение ее от техногенных загрязнений. Предположим, что в добываемой руде содержатся полезные компоненты двух видов: Л и В. Если добывающее и перерабатывающее предприятия нацелены на извлечение только компонента Л, то компонент В попадает в отвалы и станет загрязнителем окружающей среды. В соответствии с традиционной технологией «конца трубы» (Голуб, Струкова, 1995) мы имеем две возможности (рис. 3, А): захоронить отвалы либо их переработать. По этой схеме компонент В не используется совсем либо процесс его извлечения выпадает из основного производства. Альтернативой служит комплексная переработка сырья, требующая кардинального изменения технологии (рис. 3, Б).

Система вывоза твердых бытовых отходов из жилищного фонда

... проблема управления твердыми бытовыми отходами (ТБО) является одной из приоритетнейших, занимая в системе городского хозяйства ... или влажные отходы». Отходы производства – это остатки сырья, материалов, веществ, изделий, предметов, образовавшиеся в процессе производства продукции, выполнения ... 11 часов в день. Вывоз мусора осуществляется 365 дней в год. Эффективный фонд рабочего времени персонала ( ...

После извлечения всех полезных компонентов пустая порода также может быть использована, например, в строительстве.

Примером комплексного использования сырья в химической промышленности может служить переработка апатитонефелиновой руды Кольского месторождения. Она содержит 13% апатита, 30-40% нефелина, известняк и другие минералы. Добытая руда методом флотации разделяется на апатитовый и нефелиновый концентраты. Из апатита получают фосфорную кислоту и фосфорные удобрения, фториды, фосфогипс и другие вещества, а из нефелинового концентрата и известняка — глинозем, соду, поташ и портландцемент. Данная технология не имеет аналогов в мировой практике, в других странах глинозем для производства алюминия получают только из бокситов.

Рис. 3. Альтернативные варианты переработки комплексных руд:, А — традиционная технология; Б — малоотходная технология

Малоотходные технологии в перерабатывающей промышленности основываются на производственных циклах, в которых сокращено число технологических переходов от сырья к готовой продукции, повышена замкнутость материальных потоков и, соответственно, уменьшен коэффициент вредного действия.

Антропогенные факторы и их влияние на человека и окружающую среду

... антропогенных факторов и их влияние на человека и окружающую среду. Рассмотрим виды, источники и уровни антропогенных факторов, их влияние на атмосферу, гидросферу, литосферу и ... и т.д. Все это с неизбежностью предполагает образование различного рода отходов, которые поступают в окружающую среду. Теоретически, в условиях города, возможно, избежать загрязнения окружающей ... для производства такого ...

технологиям первого рода

технологий второго рода —

технологиям третьего рода

Наиболее насущные потребности связаны с внедрением технологий рециркуляции и переработки отходов (технологий второго и третьего рода).

Одновременно с этим необходимо определить стратегию технологического перевооружения производственных комплексов и возможности перехода к технологиям первого рода.

черной металлургии

Одним из характерных примеров малоотходных технологических процессов служит порошковая металлургия, которая позволяет создавать материалы и изделия с особыми, уникальными свойствами, иногда вообще недостижимыми при других технологиях. Если при металлообработке литья и проката уходит в стружку до 60-70% металла, то при изготовлении деталей из пресс-порошков потери материалов не превышают 5-7%. Преимущества порошковой металлургии выражаются не только в экономии черных металлов и других дефицитных материалов, но и в снижении загрязнения атмосферы и воды, характерного для обычных металлургических процессов.

процессы обработки металлов без снятия стружки.

Оценки отходности технологий.

К _б = 0,33(К_т + К_ж + К_г ) (3)

где К _т , К_ж ,, К_г — коэффициенты использования соответственно породы, образующейся при горных работах, забираемой при добыче угля воды и пылегазовых отходов.

В химической промышленности применяют такую оценку (Зайцев, 1987):

К _б = f*К_м *К_эн *К_эк (4)

где К _б — коэффициент безотходности (0 < К_б < 1);

• f — коэффициент пропорциональности;

К _v — коэффициент использования материальных ресурсов;

К _эн — коэффициент использования энергетических ресурсов;

К _эк — коэффициент соответствия экологическим требованиям. В соответствии с данной методикой и в зависимости от мощности предприятий производства относят к категории малоотходных, если К_б не менее 0,8-0,9, и к безотходным, когда К_б более 0,95-0,98. Кроме количественной оценки отходов необходимо учитывать также их токсичность и опасность для окружающей среды.

Для оценки экологичности химических процессов используют и так называемый обобщенный сырьевой фактор:

(5)

где Q _i — теоретический расход i-го компонента, рассчитанный по уравнению химической реакции;

Q’ _i — фактический расход этого же компонента.

Показатели К _б и f имеют смысл коэффициентов полезного действия (КПД).

С позиций экологизации производства для энергетики, промышленности и транспорта необходим еще один критерий — коэффициент вредного действия (КВД), вычисляемый как отношение ущерба, наносимого окружающей среде и реципиентам, к общему результату деятельности. КВД вносит существенную экологическую поправку к КПД:

Разработка технических решений, направленных на повышение качества ...

... сточные воды от фильтров мокрой очистки воздуха поступают в зумпфы для приготовления пульпы (смесь сухих отходов металлургического производства со шламовыми сточными водами) ... очистки сточных вод ЦАЛ ОАО «АВТОВАЗ» во избежание уплаты штрафов и для повторного использования очищенной воды. Цель работы –Снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду, за счет повышения качества очистки сточных воды ...

КПД _н = КПД_б (1-КВД) (6)

где КПД _н — «чистый», нетто-КПД; КПД_б — брутто-КПД.

Принципиальное отличие КВД от КПД заключается в том, что последний всегда меньше единицы, тогда как КВД может быть и больше единицы. Это означает, что затраты на эксплуатацию приносят больше вреда, чем пользы. Если правильно считать, это бывает часто. Использование «чистого» КПД изменяет многие оценки эффективности. Например, эффективность энергетических устройств — целых ТЭЦ, котлов, турбоагрегатов, двигателей — всегда определяется отношением выхода продукции (тепла, электроэнергии, механической работы) к расходу топлива. Но давно уже пришло время оперировать более сложной схемой, включающей природоемкость. Если экономисты-энергетики кроме расхода топлива станут считать расход кислорода, чистой воды и занимаемой под шлакоотвалы земли, а из продукции тепла и электроэнергии вычитать продукцию углекислого газа, вредных веществ, загрязняющих воздух, воду и землю, и ущерб, наносимый здоровью людей, то КПД, а с ним и показатели рентабельности существенно уменьшатся. КВД может стать важным критерием природоемкости, а его снижение — критерием экологизации производства.

Переработка отходов.

вторичные материальные ресурсы

BMP — одно из главных направлений повышения эффективности производства является одновременно важнейшим условием уменьшения промышленного загрязнения окружающей среды.

твердых бытовых отходов

Основной метод переработки ТБО в мире — сжигание их в топках, близких по конструкции к топкам энергетических установок. При таком варианте низкотемпературного сжигания с отходящими газами выносится много неразложившихся вредных соединений и продуктов их взаимодействия. Поэтому мусоросжигательные заводы становятся дополнительными источниками загрязнения атмосферы, а количество отходов, требующих захоронения, достигает 25% от массы исходных ТБО.

Большую перспективу имеют комбинированные технологии, в которых утилизация отходов происходит попутно. Так, в Московском институте стали и сплавов и институте «Стальпроект» разработана технология высокотемпературного сжигания отходов на базе металлургического агрегата жидкофазного восстановления железа. Преследовалась, прежде всего, цель создать печь, которая позволит, минуя промежуточные технологические стадии, получать чугун без использования дорогостоящего кокса из недефицитных сырьевых материалов. В процессе испытания агрегата оказалось, что он может работать на любом углеводородном топливе и с успехом использоваться для сжигания твердых органических бытовых и промышленных отходов. При этом выбросы в атмосферу содержат в несколько раз меньше загрязнителей, чем на мусоросжигательных заводах, использующих зарубежные технологии. Такие предприятия нового поколения, работающие по малоотходной технологии, не только избавляют город от мусора, но и могут вырабатывать промышленный пар и горячую воду для теплоснабжения или получения электроэнергии (за счет утилизации тепла дымовых газов), а также получать металл, стройматериалы и другие BMP.

Отходы промышленного производства весьма разнообразны. Их можно разбить на две группы — основные и побочные. К основным относятся отходы материалов, используемых непосредственно для изготовления деталей, машин, приборов и другой продукции: металлические и металлосодержащие отходы (стружка, окалина, шламы, шлак), твердые органические отходы (дерево, пластмасса, резина).

Побочные отходы образуются в ходе технологических процессов. Они могут быть твердыми (абразивы, зола, пыль), жидкими (минеральные масла и нефтепродукты, эмульсии, осадки сточных вод) и газообразными (отходящие газы).

Кроме того, многие техпроцессы сопровождаются выделениями тепла, т.е. энергетическими отходами.

рекуперации

кислотно-каталитический метод,

Mn ²⁺

2SO ₂ + О₂ + 2H₂ О ¾¾¾® 2H₂ SО₄

H ₂ SO₄

В результате получается разбавленная серная кислота, используемая в производственном цикле предприятия. При внедрении технологии поглощения диоксида серы из остаточных газов производство серной кислоты становится не только малоотходным, но и получает дополнительный источник сырья.

вторичных топливно-энергетических ресурсов.

полигоны.

ресурсовозобновляющих технологий

Проблемы антропогенных отходов относятся к числу важнейших проблем глобальной экологии. В «Повестке дня на XXI век», принятой Конференцией ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро, поставлена задача к 2000 году снизить количество опасных отходов на 30%. Однако, судя по материалам конференции «Рио-92 + 5» (1997 г.), эта задача вряд ли будет выполнена: в поступившей от 26 стран информации снижение суммарного количества накопленных высокотоксичных отходов составило за 4 года только 5,5%.

Минприроды России разработана государственная программа «Отходы» («Государственный доклад…», 1996).

Основная цель этой программы — стабилизация, а в дальнейшем и сокращение загрязнения окружающей среды и экономия природных ресурсов за счет максимально возможного вторичного вовлечения отходов в хозяйственный оборот. Программа предусматривает решение всех освещенных в этом параграфе проблем, а также целенаправленное распределение финансовых и иных средств, необходимых для утилизации и удаления отходов, вовлечения вторичных ресурсов в хозяйственный оборот.

До последнего времени мало внимания уделялось отходам как объекту информационного, технологического и экономического описания. Для информационного обеспечения программы должна быть разработана государственная система учета отходов, включающая формирование банков данных по хранилищам отходов, технологиям их переработки, сведениям об отечественном и зарубежном научно-техническом потенциале в этой области, о конъюнктуре рынка отходов и пр. Программой предусматриваются также формирование эффективного экономического механизма и правового регулирования управления отходами, организация системы мониторинга отходов, разработка мер по экологически безопасному их размещению.

3. Биотехнологии

биологических технологий —

Между тем экологизация производства требует, чтобы естественные биологические процессы не подавлялись и не вытеснялись техногенезом, а наоборот, занимали все большее место в разных областях хозяйства, в том числе и в промышленном производстве. Создание сбалансированных природно-технических систем невозможно без производственных циклов, органично вписывающихся в природу. Естественные биологические процессы по сравнению с техногенными не только более экологичны, но и более экономичны. Эволюция природы давно нашла оптимальные варианты в метаболизме живых существ, обеспечив высокую экономичность их функций.

Возможности биотехнологий намного шире, чем принято думать. Они огромны по возобновляющимся ресурсам, по резервам природного биологического сырья и организмов-продуцентов, по разнообразию процессов и получаемой продукции. Промышленные биотехнологии вносят существенный вклад в увеличение производства продуктов питания и кормов для животных, в повышение плодородия почвы, в борьбу с вредителями сельского хозяйства. Сочетания биотехнологии с культуральными формами выращивания некоторых растений и животных, синтез ценных биопрепаратов, витаминов и лекарств, производство тканевых биозаменителей, создание иммобилизованных ферментов-суперкатализаторов, применение их в тонкой органической химии и микрометаллургии, борьба с коррозией и остатками синтетических ксенобиотиков, вклад в экологичную энергетику и в очистку промышленных эмиссии — вот далеко не полный перечень возможных применений биотехнологий. Этот диапазон быстро расширяется благодаря научным достижениям в микробиологии, биохимии, генной инженерии. Биологизация открывает новые возможности для качественного роста промышленного производства и сельского хозяйства.

Все большее развитие получают биотехнологии, непосредственно связанные с защитой окружающей среды.

Экологическая биотехнология —

К сфере экологической биотехнологии относятся следующие основные направления:

• биологическая очистка сточных вод;
• биообработка твердых отходов (утилизация ила сточных вод, переработка ТБО, обезвреживание и ликвидация опасных промышленных отходов);
• биологическая очистка воздуха от ароматических веществ;
• биодеградация ксенобиотиков в окружающей среде;
• биологическая рекультивация почв, загрязненных отходами органической химии и нефтью;
• обеспечение возобновляемыми источниками энергии и сырья на основе органических отходов и биомассы (получение биогаза и других видов вторичного топлива, трансформация органических удобрений и др.);
• создание безопасных и эффективных средств биологической борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур, альтернативных химическим пестицидам.

биоразлагаемых.

Следует помнить, что каковы бы ни были усилия и старания человека защитить окружающую среду от собственной грязи с помощью технических средств, они ничтожны по сравнению со средорегулирующей и средоочищающей функцией биосферы. Человек должен не подавлять эти механизмы, а максимально заимствовать их принципы и «технологии» в своей практической деятельности.

Рис. 4. Классификация методов и средств защиты окружающей среды

4.Средозащитная техника

Классификация средств экологической защиты.

Активные методы, Пассивные методы и средства

Мероприятия по рациональному размещению источников загрязнения решаются на различном уровне (общегосударственном, региональном, местном) в зависимости от масштабов, отраслевой структуры производства и экологической техноемкости территории с учетом всех факторов экологической обстановки.

Для ослабления действия техногенных эмиссии и вредных физических факторов применяют частичную локализацию и изоляцию как источников загрязнения, так и технических объектов и реципиентов возможного влияния (ведение технологического процесса в специальных камерах, герметизация вспомогательного оборудования, звукоизоляция, экранизация и т.п.).

Очистка эмиссии включает различные механические, гидромеханические, термические, физические, физико-химические, химические и биологические средства и методы. Для оценки систем очистки воздуха и воды используют коэффициент очистки, производительность, экономичность.

Средства защиты атмосферы.

сухих пылеулавливающих аппаратов

Способы очистки газовых потоков характеризуются составом используемого оборудования, необходимыми ресурсами для его работы, параметрами входного и выходного потоков, влиянием на основной рабочий процесс. На выбор метода влияют состав, физико-химические свойства и концентрация извлекаемых компонентов, температура газа, наличие сорбентов, требуемая степень очистки, возможность рекуперации уловленных веществ.

Рис. 5. Классификация методов и аппаратов для очистки промышленных выбросов

С экологической точки зрения, основным показателем работы очистного оборудования является эффективность очистки:

(7)

где С _вх и С_вых — массовые концентрации примесей в газе до и после очистки.

Важной характеристикой аппарата очистки служит величина аэродинамического сопротивления, которое определяется как разность давлений газового потока на входе и выходе. От этой величины зависят качество очистки, мощность побудителя движения газов, необходимые энергозатраты, а, следовательно, и расходы по эксплуатации газоочистного агрегата.

очистки от пыли

Рис. 6. Пылеулавливающие аппараты сухой очистки:

А — пылеосадительная камера: 1 — корпус, 2 — бункер, 3 — перегородка; Б — инерционный пылеуловитель: 1 — корпус, 2 — перегородка; В — жалюзийный пылеуловитель: 1 — корпус, 2 — решетки; Г — циклон: 1 — корпус, 2 — входной патрубок, 3 — выходная труба, 4- бункер

Для тонкой очистки газовых выбросов широко используют различные типы фильтров. Фильтрующими элементами могут быть гибкие и жесткие пористые перегородки из разнообразных материалов — от тонких тканей до перфорированных металлических стенок и керамики. Наибольшее распространение получили рукавные фильтры из тканевых материалов. В процессе эксплуатации рукава периодически встряхиваются и продуваются для восстановления фильтрующей способности. Эффективность очистки от пыли в рукавных фильтрах достигает 99%.

Аппараты мокрой очистки

Рис. 7. Пылеуловители мокрой очистки:

А — полный форсуночный газопромывагель: 1 — корпус, 2 — форсунки; Б — скруббер Вентури: 1 — труба-распылитель, 2 — циклоп-пылеуловитель

Электрическая очистка -, Улавливание туманов.

газо- и парообразных загрязнителей

Адсорбционные методы, Каталитические методы, Термические методы, Многоступенчатая очистка.

Эффективность систем газоочистки определяется не только степенью очистки технологических и вентиляционных выбросов от вредных примесей, но и возможностью использования или нейтрализации и изоляции уловленных продуктов.

Средства защиты воды.

• применение безводных и маловодных технологий и замкнутых циклов водоснабжения;
• предотвращение или снижение загрязнения воды, забираемой из природных источников;
• очистку сточных вод.

прямоточном

оборотных

Для предотвращения коррозии, биологического обрастания трубопроводов и аппаратуры часть оборотной воды выводят из системы, добавляя свежую воду из водоема или очищенные сточные воды (продувочная вода).

Кроме того, некоторая часть воды теряется на охладительных установках — градирнях (испарение с поверхности, разбрызгивание).

Для компенсации безвозвратных потерь воды осуществляют подпитку системы из открытых водоемов и подземных источников водоснабжения. Количество добавляемой воды, как правило, не превышает 5-10% от ее количества, циркулирующего в системе. Применение оборотного водоснабжения позволяет уменьшить потребление свежей воды в промышленных производствах в 10-50 раз.

Рис. 8. Классификация методов очистки промышленных сточных вод

замкнутой

Замкнутая система водоснабжения обеспечивает экономию свежей воды во всех производствах, максимальную рекуперацию сточных вод и практически исключает загрязнение окружающей среды.

Механическая очистка

Рис. 9. Аппараты механической очистки сточных вод:

А — горизонтальный отстойник: 1 — входной поток, 2 — отстойная камера, 3 — выходной поток, 4 — приемник; Б — напорный гидроциклон

Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодисперсных примесей твердых или жидких веществ. Распространены два основных типа фильтров: зернистые и микрофильтры. В зернистых фильтрах воду пропускают через насадки из несвязных пористых материалов (антрацит, песок, мраморная крошка и др.).

Фильтрующие элементы микрофильтров изготавливают из сеток с ячейками размером от 40 до 70 мкм и из сплошных пористых материалов. Для очистки сточных вод от маслопродуктов широко используют пенополиуретан, который обладает большой маслопоглотительной способностью.

Химическую очистку, Окисление, Биологическая очистка

аэробных процессах

Биологическая очистка сточных вод может проходить в естественных условиях (на полях орошения, полях фильтрации, биологических прудах) и в искусственных сооружениях — аэротенках и биофильтрах разной конструкции. Биологическую очистку производственных сточных вод проводят обычно в искусственных условиях, где процессы очистки протекают с большей скоростью.

Аэротенк представляет собой разделенный перегородками на отдельные коридоры железобетонный резервуар, который оборудован устройствами для принудительной аэрации. Процесс очистки в аэротенке идет по мере пропускания через него аэририруемой смеси сточной воды и активного ила, состоящего из живых организмов и твердого субстрата (отмершей части водорослей и различных твердых остатков).

За несколько часов основная масса органики перерабатывается. Из аэротенка смесь обработанной сточной воды и активного ила поступает во вторичный отстойник. Осевший на дно активный ил отводится в резервуар насосной станции, а очищенная сточная вода поступает либо на дальнейшую доочистку, либо дезинфицируется. В процессе биологического окисления происходит прирост биомассы активного ила. Избыток его направляется в сооружения по обработке осадка, а основная часть в виде циркуляционного активного ила снова возвращается в аэротенк.

биофильтрах

В процессе биологической очистки сточных вод образуется большая масса осадков, которые необходимо утилизировать либо обезвредить и изолировать. С этой целью применяют уплотнение активного ила, обезвоживание, термическую обработку и другие операции. После обезвреживания осадки можно использовать в качестве органоминеральных удобрений или компонента некоторых материалов. При внесении обработанного ила на поля существуют количественные ограничения, обусловленные присутствием в иле токсичных ионов металлов и следовых количеств токсичных органических соединений. Разработаны технологии рекуперации активного ила, с помощью которых получают белково-витаминные продукты, кормовые дрожжи и технические витамины для комбикормовой промышленности.

Эффективная очистка промышленных и коммунально-бытовых сточных вод представляет одну из наиболее актуальных инженерно-экологических проблем. Она усложняется использованием общих систем канализации для бытовых и промышленных стоков, широким применением гидросмыва экскрементов человека и животных, смешиванием продуктов их жизнедеятельности с растворами стиральных порошков, шампуней и других СПАВ. Даже при очистке сточных вод биологическим методом из них извлекается не более 90% органических веществ и всего лишь 10-40% неорганических соединений.

Существующие процессы биологической очистки сточных вод позволяют разрушать только относительно простые органические соединения, степень очистки от неорганических и сложных органических веществ гораздо ниже. Это приводит к необходимости получения новых штаммов микроорганизмов, пригодных для очистки специальных промышленных стоков. Уже есть множество примеров использования селекционированных штаммов для улучшения очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, фенолы, цианиды и другие токсичные загрязнители.

Физико-химические методы

электрохимические методы

При проектировании очистных сооружений промышленных предприятий необходимо выбрать эффективные методы и схемы очистки сточных вод. Наиболее рациональным считается сочетание оборотных систем водоснабжения, методов локальной и общей очистки. Локальная очистка позволяет извлечь из стоков разных производств наиболее ценные компоненты, а также вещества, затрудняющие общую очистку. Воды, очищенные от характерных для данного производства примесей, проходят вторую ступень очистки в общезаводских очистных сооружениях. В общем стоке можно использовать нейтрализующие, коагулирующие и другие свойства компонентов локальных стоков.

коллекторные усреднители.

межотраслевых водохозяйственных систем,

Рис. 10. Общая схема обработки, утилизации и сброса отводимых вод для основных отраслей хозяйства:

ВО — водный объект; КХ — коммунальное хозяйство; ПП — промышленное производство; ЭЭ — электроэнергетика; ОРЗ — орошаемое земледелие; СОП — система оборотного и повторного использования вод; ЛОС — локальные очистные сооружения; ЦОС — централизованные очистные сооружения; ОСП — очистные сооружения предприятий; ОДПС — система обработки дренажного и поверхностного стока

Средства защиты от вредных физических воздействия. , Защита от шума.

Для проектируемых объектов выбор средств защиты от шума производится на основании акустического расчета, включающего выявление расчетных точек пространства вокруг источника шума, определение ожидаемого уровня звукового давления в этих точках, сравнение его с допустимым и определение требуемого уровня снижения шума. Ожидаемый уровень звукового давления L , дБ, в расчетной точке определяется по формуле

L = L _p + 10lgF + 10lgW + 20lgr — DL_p (8)

где L ₂ — уровень звуковой мощности источника излучения;

• F — фактор направленности излучения шума;
• W — пространственный угол излучения;
• г — расстояние от источника шума;

DL _p — потери уровня звуковой мощности на пути распространения шума. При отсутствии препятствий на пути распространения и небольших (до 50 м) расстояниях DL_p » 0.

Из выражения (10.8) следует, что для снижения шума нужно:

• а) уменьшить уровень звуковой мощности источника шума;
• б) уменьшить направленность излучения шума;
• в) увеличить угол излучения и расстояние от источника;
• г) ослабить шум на пути его распространения к расчетной точке.

Первое достигается заменой источников на акустически менее мощные; следующие требования (б, в) — правильным планировочным расположением объектов шумового воздействия по отношению к источникам; последнее (г) — различными средствами звукоизоляции и виброизоляции, применением звукопоглощающих материалов и конструкций, установкой глушителей шума.

К средствам звукоизоляции относятся звукоизолирующие ограждения (стены, перегородки), звукоизолирующие кожухи и акустические экраны. Роль последних могут выполнять размещенные вдоль магистралей ленточных конструкций из двухэтажных зданий нежилого назначения, перепады рельефа, насаждения деревьев и кустарников и т.п. Глушители шума устанавливают в воздуховодах вентиляторов, компрессоров, в системах выпуска отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и других источников шума аэродинамического происхождения. Акустическая обработка шумных производственных помещений звукопоглощающими материалами не только снижает шум внутри помещений, но и уменьшает интенсивность его излучения шума в окружающую среду.

Защита от инфразвуковых колебаний, Защита от вредного воздействия вибраций, Виброизоляция, Защита от электромагнитных колебаний

• уменьшение параметров излучения в источнике ЭМП, что достигается использованием согласованных нагрузок и поглотителей мощности, правильным выбором генерирующего оборудования;
• экранирование источников излучения;
• увеличение расстояния до источников излучения.

При экранировании заземленные металлические экраны могут быть замкнутыми (полностью окружающими излучающее устройство) или незамкнутыми. Основной способ защиты — удаление от источника. При размещении РТО планировочные решения выбираются с учетом характеристик источников излучения, рельефа местности, этажности застройки. На территории РТО не допускается строительство жилых и общественных зданий. В целях защиты населения от воздействия электрического поля ЛЭП вдоль их трассы устанавливаются санитарно-защитные зоны (табл. 10.1).

Таблица 1

Границы санитарно-защитных зон вдоль трассы ЛЭП на населенной местности

Напряжение ЛЭП. кВ	Расстояние от проекции на землю крайних фаз проводов, м
1150	300 (55*)
750	250 (40)
500	150 (30)
330	75 (20)
220	25
110	20
35	15
До 20	10

4. Технологии постиндустриальной цивилизации

Выше уже рассмотрены основные этапы техногенеза и важнейших технологических достижений человечества. Современный этап прогресса знаменуется переходом к постиндустриальной цивилизации, многие черты которой формируются под влиянием экологического императива. Индустриальный мир, построенный за счет разрушения природы планеты, достиг своей вершины и находится в состоянии климакса.

Постиндустриальный тип технологического облика цивилизации зародился и быстро развивается в передовых индустриальных странах, преодолевая инерцию и традиции социально-экономической организации общества. Здесь на первое место выходит производство услуг, а преобладающими факторами производства становятся знания. Ведущую роль приобретает труд, направленный на получение, обработку и хранение информации. Природогубительное влияние индустрии еще сохраняется и продолжает расти, но уже становится более контролируемым. И появляется все больше примеров переориентации производства и смены технологий на менее природоемкие. Ситуация экологического кризиса требует значительного ускорения этого процесса.

Для наступающей постиндустриальной эпохи характерно не только повсеместное использование достижений науки и техники во всех областях человеческой деятельности, но и целенаправленное усовершенствование самой техники. На наших глазах заканчивается эра господства механической обработки материалов. Сегодня для этого используется огромный арсенал физических, химических и биохимических процессов, в которых воздействие на преобразуемый предмет осуществляется с помощью электромагнитных полей, лазерного излучения, плазмы, отдельных молекул, элементарных частиц, живых организмов. В распоряжении человечества появился целый ряд новых технологий, связанных с микроэлектроникой и информатикой (робототехника, гибкое автоматизированное производство); создано большое число новых синтетических материалов с заранее заданными свойствами (керамики, высокопрочные пластмассы, сверхтвердые композиционные материалы, стекловолокно, биоматериалы и др.); расширяется применение лазеров в разных технологических процессах; разработаны новые методы получения силиконовых слоев и техника нанесения их на кристаллы полупроводников при сверхвысоком вакууме; развиваются новые биотехнологии.

микроминиатюризация,

В последнее время совершен новый колоссальный прорыв в области миниатюризации. Учеными компании «Хьюлетт-Паккард» и Калифорнийского университета показана реальная возможность создания компьютерного элемента молекулярного размера, в котором квантовые переходы в атомах используются в качестве вычислительных операций. Это — первый шаг на пути создания процессоров с тактовой частотой в сотни гигагерц, сверхмощных молекулярных компьютеров и вступления в эру молетроники — молекулярной электроники. Ф.Кьюкес из «Хьюлетт-Паккард» предсказывает фантастические путешествия микросенсоров по кровеносным сосудам людей, которые будут подавать «сигналы бедствия в случае неполадок в организме».

нанотехнологии

Электроника последних десятилетий XX в. наполнила мир персональными компьютерами, модемами, сотовыми телефонами, факсимильными аппаратами, видеокассетными камерами и множеством других вещей, полезность которых относительно их материале- и энергоемкости намного больше, чем у других промышленных изделий. На наших глазах создаются, растут и охватывают весь мир телекоммутационные сети широкого профиля с огромной несущей способностью, в каждой ячейке которых монитор, телефон, модем и компьютер удобно взаимодействуют или образуют единый телескрин и позволяют любому пользователю установить связь с любым другим пользователем и получить любую информацию из огромных массивов, включенных в систему. Новые информационные технологии становятся основой прогресса. Интернет стал не только новым способом получения любой информации и человеческого общения — «горизонтального», не знающего государственных границ, но и прообразом всемирной демократии.

Практически неограниченная возможность любых контактов и обмена информацией имеет огромное социально-экономическое значение. Именно телевидение, как ничто иное, способствовало разрушению мифа о «преимуществах социализма». П.Хыобер, автор статьи под названием «Чем больше у людей компьютеров, тем свободнее общество» по этому поводу пишет: «Политические и культурные последствия этого поистине огромны. Фрагментация и децентрализация возвестили конец монополии — будь то монополия западного капитализма или восточного коммунизма. Децентрализация означает наступление конкуренции и свободы». К этому следует добавить, что изменяется и сама природа конкуренции и различных противостояний, так как многие коммерческие, государственные и военные тайны перестают быть тайнами.

Рынок информации, компьютеров и программного продукта быстро догоняет рынок нефти и стали. Относительно небольшая компания «Майкрософт», в которой работает всего 22 тысячи сотрудников, по рыночной стоимости занимает второе место в мире. А глава ее — самый богатый человек планеты Билл Гейтс вкладывает большие деньги в проект по запуску 300 спутников для высокоскоростного доступа в Интернет.

информационное общество,

Рис. 11. Схема, поясняющая взаимозависимость между потоками или «потенциалами» вещества (В), энергии (Э) и информации (И) в двух хозяйственных структурах:

А — информационный тип хозяйства с относительно низкой материалеемкостью и энергоемкостью;, Б — материалоемкий тип хозяйства с пониженным информационным потенциалом

Очевидно, однако, что и в условиях всеобщей информатизации общество не сможет полностью отказаться от индустриальной сферы, так как потребление информации не может заменить потребление энергии и продуктов производства. Какое же тогда отношение имеет массовое развитие информационных технологий к общей экологизации производства? Дело не только в том, что благодаря миниатюризации снижается материалоемкость и энергоемкость соответствующих изделий. Индустриальная сфера под влиянием компьютеризации совершенствуется кардинальным образом.

Возрастание информационного потенциала общества влияет на материалоемкость и энергоемкость всей экономики, так как во всех материальных системах, способных к эволюции, существуют замещающие взаимоотношения между веществом, энергией и информацией. Это можно проиллюстрировать простой схемой (рис. 11), где представлены два варианта конфигурации триады «вещество — энергия — информация» для национального хозяйства разных стран. Это могут быть, например, Япония (А) и Россия (Б).

Хозяйственная структура «информационного общества» более экологична, потому что менее природоемка: В-Э («вещество-энергия») — сектор наибольшей природоемкости.

В связи с быстрой информатизацией общества все более реальными становятся концепции «экономики культурного слоя» и «информационной деревни». Первая из них предполагает возникновение и рост слоя высоко образованных людей, для которых неограниченная доступность информации и связанная с ней работа интеллекта существенно изменяет структуру материальных потребностей, что не может не отразиться на структуре производства. Вторая также имеет в виду изменение образа жизни значительного слоя людей, которые, находясь все время дома или в избранной комфортной окружающей среде («деревне»), могут выполнять все обыденные функции и операции — учиться, служить, управлять, участвовать в международных форумах, читать лекции студентам, получать деньги, совершать покупки, общаться с друзьями и т.д. Подобные качественные изменения тесно связаны с трансформациями в экономике и производстве.

Прямая связь структурных изменений и качественного роста с экологизацией производства проявляется не только на уровне прямого снижения материалоемкости и энергоемкости промышленной продукции, но и при замене самих материалов и изделий на более экологичные по химической природе, технологии производства и потребительским качествам (например, замена металлов керамиками, пестицидов — биосинтетическими препаратами, оружия и автомобилей — компьютерами и т.п.), но особенно на уровне рационализации получения, расходования и экономии энергии, так как энергетика — наиболее природоемкая отрасль хозяйства. Информатизация энергетики связана с оптимизацией топливной структуры и заметным относительным ростом электропотребления. В этом нет ничего парадоксального, ведь только компьютеры, автоматы и роботы способны предельно точно дозировать расходы энергетических и материальных ресурсов, могут обеспечить реальное энергосбережение. При этом одновременно достигается высокое качество продукции и конкурентоспособность ее на мировом рынке. В свою очередь высокое качество и долговечность продукции — важнейший источник экономии материалов и энергии. Вместе с этим уже сейчас существуют все принципиальные и технические возможности для такого совершенного контроля в ядерной энергетике, который обеспечил бы ее высочайшую радиационно-химическую чистоту и безопасность.

Существенную роль в решении экологических проблем могут играть космические средства и технологии. Правда, ракетно-космическая техника также вносит ряд отрицательных последствий в окружающую среду (разрушение озонового слоя, замусоривание ближнего космоса и др.).

Тем не менее, благодаря этой технике, человек смог выйти за пределы планеты и в определенной мере она уже сегодня выступает как предвестник новой экологизированной индустрии, использующей замкнутые экологические циклы.

Все шире космические средства привлекаются для проведения экологического мониторинга. Не исключено использование космической энергетики для решения проблемы энергетического кризиса без усугубления опасности парникового эффекта. Предлагаются различные методы восполнения убыли озонового слоя с применением космических средств. Ученые высказывают предположение, что в отдаленном будущем возможен постепенный выход промышленного производства в экологизированном варианте за пределы планеты, что существенно ослабит антропогенный пресс на биосферу. Вместе с тем широкомасштабная индустриализация космоса без обстоятельного рассмотрения экологической стороны проблемы может обернуться катастрофой.

Список литературы:

1.Акимова Т.А., Кузьмин A.П., Хаскин В.В. Экология. Природа — Человек — Техника: Учебник для вузов. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. — 343 с.

2.Ситаров В. А., Пустовойтов В. В Социальная экология: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. — М.: Издательский центр

«Академия», 2000. — 280 с.

4.Тихонов А.И. Экология. Курс лекций. Иваново: ИГЭУ, 2002.

5.Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов/ Д.А. Кривошеин, Л.А.Муравей, Н.Н. Роева и др.; Под ред. Л.А. Муравья. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. — 447 с.