А.Е. Аствацатуров
Инженерная экология
Учеб. пособие. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ. 2006

Глава 9. Инженерные средства и методы защиты окружающей среды

9.5. Безотходная и малоотходная технологии

9.5.1. Ресурсосберегающие производства

Термин "безотходная технология" был предложен академиками Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым и в настоящее время распространен во всех индустриально развитых странах. В соответствии с Декларацией о малоотходной и безотходной технологии ЕЭК ООН: "Безотходная технология есть практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую среду". Малоотходная технология как промежуточный этап в создании безотходного производства обеспечивает соблюдение предельно допустимых концентраций. При этом уровне часть сырья и материалов переходит в категорию отходов и направляется на складирование и длительное хранение на полигонах или же захороняется. Безотходная технология понимается как принцип организации и эксплуатации промышленно-производственных комплексов.

В условиях постоянно нарастающего дефицита природных ресурсов особое значение обретает рациональное, комплексное и экономичное их использование. Из этого вытекает необходимость создания промышленных предприятий без выбросов отходов.

Создание промышленных предприятий без выбросов отходов предусматривает систему технологических процессов, обеспечивающих комплексное использование сырья и энергии, при котором будет возможно рационально расходовать природные ресурсы и энергию и защитить окружающую среду от загрязнения и деградации. В основу проектирования производственных предприятий такого типа заложена технология комплексной обработки сырья, предусматривающая отделение и переработку всех отходов в готовую продукцию. Создание подобных малоотходных и безотходных технологических процессов и экологичных производств осуществляется по следующим направлениям:

1) комплексная переработка сырья;

2) разработка принципиально новых технологий, технических средств и схем получения известных видов продукции;

3) проектирование и внедрение бессточных и замкнутых систем водопотребления;

4) рекуперация промышленных отходов;

5) разработка и создание регионально-промышленных комплексов с замкнутой структурой динамичных потоков сырья и отходов.

Комплексная обработка сырья включает в себя две основные задачи: бережное расходование богатств природы и уменьшение выбросов отходов в окружающую среду.

Создаются новые эффективные технологические процессы, отличающиеся возможно меньшим числом технологических стадий и оборудования, а также совмещением операций. В черной металлургии успешно используется метод получения железа путем восстановления рудных концентратов водородом или синтез-газом, представляющим смесь Н₂ и СО. При этом исключаются стадии доменного передела, производства кокса и агломерата. В цветной металлургии разработана новая технология, в том числе - кислородная взвешенная циклонная электротермическая плавка. Суть ее в совмещении основных переделов: обжига, плавки, конвертирования штейнов в одном металлургическом агрегате. В химической промышленности внедряются энерготехнологические процессы, создаются агрегаты большой мощности, использующиеся при производстве аммиака. Производительность техники для синтеза аммиака возросла с 60 до 1360 т/сут, разрабатываются новые агрегаты с производительностью до 3000 т/сут с одновременным снижением расхода энергии с 1200 до 40 кВт ч на единицу связанного азота, а расход воды уменьшается с 32 до 8 м³/т. В Японии вместо традиционной регенерации аммиака производят хлористый аммоний, который используется, в частности, как удобрение. В России предложено регенерировать аммиак гидроксидом магния вместо используемого ранее известкового молока. Получаемый хлорид магния можно перерабатывать в металлический магний, окись магния и соляную кислоту. Разработанные технологии получения соды из сульфата натрия и замена аммиака гексаметиленимином значительно повысили коэффициент использования натрия.

Промышленные отходы делят на твердые и жидкие. К твердым относятся отходы металлов, дерева, пластмасс, минеральные и органические осадки в очистных сооружениях; к жидким - осадки сточных вод после их очистки, шламы в очистных устройствах. Древесные и пластмассовые отходы включаются в состав промышленного мусора и выбрасываются на свалки. Металлический лом и отходы обычно подвергаются обработке и повторному использованию, поскольку представляют собой вторичные материальные ресурсы.

Что относят к вторичным материальным ресурсам? Это продукты, которые могут быть использованы после дополнительной обработки в качестве материалов и сырья. К ним относят: остатки сырья и материалов, образующихся в процессе производства; продукты, получающиеся во время добычи и обогащения полезных ископаемых; материалы, которые получаются в результате физико-химической переработки сырья. Отходы потребления состоят из производственных отходов, включающих металлолом, битое стекло, кожу, изношенные шины и пластмассовые изделия и т.п. И отходов бытового потребления, т.е. выбрасываемых пищевых отходов, макулатуры, изношенных промтоваров и т.п. Ликвидация и переработка твердых промышленных отходов (кроме металла) осуществляется путем вывоза и захоронения на полигонах, сжигания и захоронения на свободной территории. Бытовые отходы вывозились и сжигались на открытых площадках. Затем для сжигания мусора использовались печи, которые так же, как дымящие свалки, становились основными источниками загрязнения воздушного бассейна. Напомним об одном из новых, многообещающих направлений в науке и практике, ведущем к решению указанной задачи. В начале 80-х годов в Стенфордском научно-исследовательском институте (США) совместно с местным университетом были выведены особые микробы, способные уничтожить ядовитые отходы. Предполагается, что в перспективе такие микробы, помещенные в специальные замкнутые "биореакторы", будут уничтожать в качестве своей пищи вредные отходы, подаваемые в эти емкости. Возможно, такими микробами будут засевать особо загрязненные объекты почвы и водоемы.

В настоящее время существует множество способов вторичной переработки различных видов мусора. Наиболее распространенные технологии таковы: макулатуру повторно измельчают в пульку, т.е. бумажную массу, из которой изготовляют различную бумажную продукцию; стекло размельчают, расплавляют и льют новую тару или используют после дробления в качестве гравия или песка при изготовлении бетона и асфальта; пластмассу переплавляют и изготовляют из нее искусственную древесину, устойчивую к биодеградации и обладающую хорошими прочностными качествами для использования в строительстве.