Количественная оценка степени безотходного производства – сложная задача. Возможны разные варианты этой оценки.
Основные показателе (критерием) оценки экологического МОТ является коэффициент безотходности (Кбот), который характеризует полноту использования ресурсов. В общем виде он может быть рассчитан по формуле:
(4.1)
где:
f – эмпирический коэффициент пропорциональности;
Км – коэффициент использования материальных ресурсов;
Кэ – коэффициент полноты использования энергетических ресурсов;
Кс – коэффициент соответствия производства энергетическим требованиям.
Ниже приведены наиболее употребительные варианты определения безразмерного коэффициента Кбот, характеризующего без- и малоотходность процесса.
Вариант 1. В идеально безотходных технологиях массообмен основных видов сырья и готовой продукции характеризуется уровнем:
(4.2)
где
Мс – масса основного сырья;
Мпрi – масса i-й готовой продукции;
n – число видов продукции, изготавливаемой из сырья i-го вида.
В реальных условиях полностью ликвидировать отходы и избавиться от влияния на окружающую среду невозможно. Кроме того, что противоречит второму началу термодинамики. Поэтому точнее такие технологии следует называть малоотходными. Они характеризуются получением готовой продукции при минимуме отходов: твердых, жидких, газообразных (выбросов), допускаемого санитарно-гигиеническими нормами, т.е. ПДК, которые поступают в окружающую природную среду или направляются на длительное хранение (или захоронение). При такой нагрузке на окружающую природную среду ее нормальное функционирование не нарушается, экологическое равновесие сохраняется благодаря самоочищающей способности экосистем. Следовательно, малоотходные технологии даже при наличии образующихся отходов не приносят существенного вреда природе.
В малоотходных технологиях массообмен имеет вид:
(4.3)
где Мотх – масса вещества в отходах, выбросах, сбросах (Мотх→min).
В настоящее время в понятие «малоотходная технология» включаются также работы по переработке отходов, их использованию для изготовления новых видов продукции и товаров, необходимых для общества. Следовательно, малоотходные технологии позволяют увеличить объем выпускаемой продукции, сократить расход природных ресурсов, уменьшить загрязнения окружающей среды, способствуя тем самым переходу от открытого вида технологического процесса к закрытому.
Для количественной оценки используемого сырья в технологических процессах используют безразмерный коэффициент, характеризующий безотходность или малоотходность процесса:
(4.4)
Если Кбот = 1, то технологический процесс считается безоотходным; Кбот=0,9÷1 процесс почти безотходный; Кбот=0,5÷0,9 процесс малоотходный; Кбот<0,5 процесс отходный, т.е. рядовой процесс.
Вариант 2. Согласно точке зрения академика Ласкорина, в современных условиях различные технологические системы следует оценивать по количеству отходов, образующихся на единицу продукции. Большое количество сточных вод, термальных сбросов, газовых выбросов и твердых отходов является наиболее объективным показателем несовершенства используемым или проектируемых технологических схем. Таким образом, критерием степени безотходности (Кбот) или экологической чистоты технологического процесса служит количество отходов образующихся при получении единицы готовой продукции (Qготпр). Точный расчет такого критерия требует ввода поправки на токсичность отходов (Кт), т.к. невозможно только по массе сопоставлять эти значения.
(4.5)
В развитие этих идей было предложено ввести критерий безотходности производства как меру оценки его экологической безопасности в виде соотношения: количества рециркулирующих отходов (Qрецотх) к общему их количеству (Qобщотх), с суммирование этих показателей для групп однотипных предприятий:
(4.6)
Для предварительной оценки и сопоставления технологических схем производства одного вида товарной продукции такой критерий вполне может быть использован при выборе варианта проектирования.
Вариант 3. Оценка безотходности производства по степени использования в технологически: процессах сырья и материалов. Этот показатель не является универсальным и для различных отраслей промышленности имеет свое выражение.
В цветной металлургии широко используется коэффициент комплексности - доля компонентов (%), извлекаемых из перерабатываемого сырья, по отношению ко всему его количеству. В ряде производств он достигает 80%.
В химической промышленности также введен коэффициент безотходности. Разработана и введена в действие специальная методика его определения и отнесения соответствующих технологических процессов к категория безотходных, малоотходных и рядовых. Коэффициент безотходности характеризует полноту использования в производстве материальных и энергетических ресурсов, а также интенсивность воздействия этого производства на окружающую среду:
(4.7)
где
Кбот – коэффициент безотходности (безразмерная величина 0≤К≥1);
f – коэффициент пропорциональности, определяемый экономически;
Км — коэффициент использования материальных ресурсов:
Кэ – коэффициент использования энергетических ресурсов;
Кэк – коэффициент соответствия экологическим требованиям.
Учитывая, что неполное использование вовлекаемых в переработку материальных ресурсов является одной из основных причин нанесения ущерба за счет потери ресурсов, с одной стороны, и загрязнения ими окружающей среды, с другой стороны, разработанная методика предназначена для определения коэффициента использования материальных ресурсов. По его величине с учетом производственной мощности производится отнесение предприятий к соответствующей категории.
В соответствии с этой методикой к малоотходным относятся производства, характеризующиеся величиной Км равной не менее 0,8-0,9 (в зависимости от мощности), а к безотходным - не менее 0,9-0,98 (также в зависимости от мощности). Поступление в окружающую среду газовых выбросов, сточных вод и твердых отходов во всех случаях должно соответствовать санитарно-гигиеническим нормативам.
Пристальное внимание к оценке коэффициента безопасности привлечено к горнодобывающей промышленности (в частности, угольной), так как она является приоритетной областью народного хозяйства.
При решении проблемы безотходности горного производства выделяют четыре основных направления, геологическое, горнотехническое, технологическое и экономическое. Геологическое направление включает в себя совершенствование методов разведки и подсчёта запасов полезных ископаемых (в первую очередь в действующих горнопромышленных регионах), широкое изучите вещественного состава полезных минералов и вмещающих пород, разработку научно-обоснованных методов прогноза инженерно-геологических и гидрогеологических условий эксплуатации месторождений. Горнотехническое направление связано с созданием повои и совершенствованием существующей техники и технологии разработки месторождений, обеспечивающих повышение полноты и качества извлечения полезных ископаемых из недр в пределах действующих шахтных полей и с созданием техногенных ландшафтов, не уступающих по своим качествам природным. Для снижения потерь угля ведутся работы по созданию схем бесцеликовой подготовки угольных пластов, ряда технологий выемки угля проходческими комбайнами в коротких очистных забоях, технологий с выемкой угля комплексами, состоящими из элементов механизированных крепей и узкозахватной выемочной техники, а также технологий разработки мощных пластов на всю мощность с применением элементов механизированных крепей в верхнем и нижнем слоях и с общим перекрытием на всю мощность пласта. Эти технологии позволят повысить полноту извлечения угля до уровня 80-90%. Технологическое направление - предусматривает создание новых и совершенствование существующих технологических процессов переработки минерального сырья, позволяющих наиболее эффективно извлекать все содержащиеся в нём полезные компоненты, вовлекать в переработку бедные и забалансовые запасы, утилизировать вмещающие породы и отходы производства и оптимизировать на этой основе потери полезных ископаемых при переработке. Экономическое направление связано с разработкой экономического механизма управления (т.е. Системы мероприятий в области планирования, финансирования и стимулирования) процессами полного и комплексного использования минеральных ресурсов.
Выше подчеркнуто, что оценка степени безотходности производства является очень сложной задачей. Единых критериев безотходности для всех отраслей промышленности по существует. Возможны следующие подходы для оценки степени безотходности горного производства:
• степень использования природных ресурсов;
• количество отходов, образующихся на единицу продукции.
Им присущи определенные недостатки. Так, например, точный расчет степени безотходности производства требует ввода поправки на токсичность отходов. Невозможно сопоставлять отходы различных производств, исходя только из массы продуктов. Однако на стадии проектирования для предварительного сопоставления различных технологических схем, выпускающих продукцию одного и того же вида, этот критерий вполне может быть использован. Для учета энергетических затрат следует объединить энергоемкость продукции с ее коэффициентом безотходности, а также с коэффициентом безотходности производства электроэнергии. Только в этом случае можно по лучин, объективный показатель безотходности производства. Это связано с тем, что масштабы загрязнения окружающей среды при производстве электроэнергии на ТЭЦ могут свести к минимуму те экологические преимущества, которых можно достичь при совершенствовании основного производства.
Немецкими учеными Шубертом М. и Летчем П. предложено общее уравнение материального баланса по сферам производства и потребления на основании закона сохранения массы:
, (4.8)
где 
– расход природных ресурсов, кг/с;
– масса отходов, образующихся в сфере производства и потребления, кг/с;
– средний коэффициент использования отходов, кг/кг;
– масса веществ, накапливающихся в сфере производства и потребления, кг/с.
Анализ данного балансового уравнения показывает, что снижение удельного неиспользуемого количества отходов производства (1- ) и тем самым, удельного расхода природных ресурсов возможно за сет следующих мероприятии:
• уменьшения удельного выхода (А0) отходов производства;
• повышения коэффициента использования отходов ( ).
Выбор одного из вариантов зависит как от технологических возможностей, так и от экологических условий. Рассмотрим наиболее распространенные (в том числе для условий горного производства) показатели полноты использования природных ресурсов, т.е. безотходности производства. Их два:
• показатель рациональности использования природных ресурсов;
• показатель комплексности использования природных ресурсов.
Самым типичным из них является показатель рациональности, который означает отношение количества использованных (утилизированных) ресурсов к их количеству, потребленному производством:
(4.9)
где 
– количество ресурсов, использованных производством;
– количество ресурсов, изъятое из природной среды.
Частным случаем этого показателя является «показатель полноты использования вещества» пределах региона, который представляет собой отношение объёма произведений продукции к объему потреблённого вещества за определённый период времени.
В качестве обобщённого показателя комплексности используют коэффициент, показывающий долю извлечешь из определённого сырья полезных компонентов:
(4.10)
где Цп – ценность продукции, произведённой из минерального сырья фактически;
Цс – суммарная ценность компонентов для сравнения.
Различают три вида коэффициента комплексности: валовый, нормативный и фактический. Валовый коэффициент показывает отношение ценности полезных компонентов, извлекаемых из сырья, к ценности компонентов, содержащихся в нём; нормативный - характеризует экономическую целесообразность извлечения в настоящее время; фактический — выражает достигнутую степень использования компонентов.
Помимо рассмотренных двух показателей использования природных ресурсов, в условиях горнодобывающей промышленности применяются дополнительные коэффициенты по отдельным видам отходов. Это объясняется тем, что горнодобывающая промышленность является одной из природоэксплуатирующих отраслей экономики сараны, хозяйственная деятельность которой сопровождается образованием огромного количества отходов различного агрегатного состояния. К ним относятся:
· твёрдые отходы (вскрышные и вмещающие породы разрезов и шахт; отходы углеобогащения);
· жидкие отходы (шахтные и карьерные воды, сточные воды обогатительных фабрик);
· пылегазообразные выбросы в атмосферу (метан, продукты взрывных работ, пыль, сернистый ангидрид и др.).
В горной промышленности целесообразно внедрять разработанные технологии по полном утилизации отходов как при открытом, так и при подземном способе добычи полезных ископаемых; шире применять геотехнологические методы разработки месторождений полезных ископаемых, стремясь при этом к извлечению на земную поверхность целевых компонентов; использовать безотходные методы обогащения и переработки природного сырья на месте его добычи.
Основными показателями безотходного (малоотходного) производства при подземной добыче угля являются:
· по твёрдым отходам - коэффициент безотходного производства по породе 
, удельный выход породы с учётом её использования 
и коэффициент, характеризующий соотношение отработанных и рекультивированных земель 
. Названные показатели определяются по следующим формулам:
(4.11)
(4.12)
(4.13)
где q1 - количество породы, оставляемой в шахте в качестве закладочного материала или для других целей, т/год;
q2 - количество породы, выданной на-гора и используемой в качестве сырья при изготовлении строительных материалов, для засыпки провалов и т.д., т/год;
Q - общее количество породы, образующееся в результате ведения горных работ, т/год;
D - годовая добыча угля, тыс. т;
Sp - площадь земель, рекультивированных и переданных для использования сельскохозяйственным или другими организациям, га;
- площадь отработанных (подлежащих рекультивации) земель за время эксплуатации шахты, га.
· По жидким отходам - коэффициент безотходного производства по сточным водам 
, уровень использования попутно забираемых вод па производственные нужды 
и степень чистоты сбрасываемых сточных вод 
:
(4.14)
(4.15)
(4.16)
где 
- объём попутно забираемой воды для собственных производственных нужд, тыс. м'/год;
- объём попутно забираемой воды для нужд сельскохозяйственных предприятий, тыс.м3/год;
- объём попутно забираемой воды для нужд смежных предприятий, тыс. м /год;
- объём сброса попутно забираемых вод, соответствующий согласованным нормам качества (объем нормативно очищенных вод) тыс. м3/год;
- общий объём попутно забираемой воды при добыче угля, тыс. м7год;
- общий объём используемой воды на производственные нужды, тыс. м3/год;
i = 1,2,..n - виды вредных веществ (взвешенные вещества, минеральные соли и т.д.) в сбрасываемых сточных волях мг/л;
- фактическое содержание соответственно взвешенных веществ, минеральных солей, других ингредиентов в сбрасываемых сточных водах, мг/л;
ПДК – предельно допустимая концентрация вредных веществ (принимается в соответствии с Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами), мг/л;
· по пылегазообразным выбросам – коэффициент безотходности производства по выбросам в атмосферу 
, и степень чистоты выбросов в атмосферу 
находят но формулам:
(4.17)
(4.16)
где Мут - суммарное количество утилизированных вредных веществ, т/год;
Мот- общее количество отходящих (образующихся) вредных веществ, т/год,
- максимальное количество иго вида вещества в атмосферном воздухе, мг/м3;
i=1, 2,.. п - виды вредных веществ (твердые вещества, сернистый ангидрид, оксид углерода и т.п.);
- предельно допустимое количество его вредного вещества, мг/м3.
Предельно допустимое количество вредных веществ, выбрасываемых и атмосферу, принимается согласно Санитарным нормам проектирования промышленных предприятий (СНиП/ 245-71). Максимальное количество i-го вида вредного вещества в атмосферном воздухе определяется в соответствии с действующими нормативными методическими документа. Отличительные признаки безотходного производства угольных шахт при подземной добыче и переработке угля по технологии при подземной добыче угля перечисленным показателям приведены в табл. 4.1.
Таблица 4.1 - Отличительные признаки безотходной (малоотходной) технологии при подземной добыче угля
| Твердые отходы | Жидкие отходы | Пылегазообразные выбросы |
| =75-100%
| =75-100%
| 
|
| →0
| 
| - |
 =1
| 1≤1;  2≤1; i≤1;
| 
|
Как следует из табл. 4.1, к безотходному (малоотходному) производству в зависимости от вида отходов, относятся предприятия, на которых, во-первых, используют все (безотходная технология) или менее 75% (малоотходная технология) отходов; во-вторых, сбрасываемые в водоёмы или в атмосферу отходы не создают концентраций вредных веществ, превышающих предельно, допустимые; в-третьих, сбрасывающие минимальное количество отходов. Кроме того, площадь нарушаемых земель не должна превышать площадей рекультивации. Коэффициент безотходности в общем виде представляет собой отношение массы утилизированных отходов к массе выделяемых в процессе производства. В различных отраслях применяют различные варианты этого показателя. Для угольной промышленности он определяется:
, (4.19)
где - коэффициент использования породы, образующейся в результате горных работ, %;
— коэффициент использования попутно забираемой воды, %;
- коэффициент использования пылегазовых отходов, %.
Добыча угля является одним из наиболее материалоемких и экологически сложных производств народного хозяйства. Для этой отрасли установлено, что производство будет малоотходным, если 
= 75%. Этот показатель может быть значительно повышен, если наряду с добываемым сырьём используют, например, отвалы, образовавшиеся в предыдущие годы.
В процессе функционирования безотходного производства должна существовать неразрывность операций по максимальному использованию всех компонентов, составляющих полезные ископаемые. Эти операции могут протекать параллельно или последовательно, в последнем случае — с различными интервалами времени, необходимыми на транспортирование, обогащение или подготовку к последующей операции. Однако всегда должны сохраняться единство технолога и её конечной цели, общая стратегия, значение для народного хозяйства в целом
Дата: 2018-12-21, просмотров: 373.
