Безотходные технологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Развитие малоотходных и ресурсосберегающих технологий

2. Основные направления безотходной и малоотходной технологии

3. Безотходные технологии переработки зерновых культур РК

Заключение

Список использованной литературы

Введение

По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

«Безотходная технология представляет собой такой метод производства продукции, при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы -- производство -- потребление -- вторичные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования». Эта формулировка не должна восприниматься абсолютно, т. е. не надо думать, что производство возможно без отходов. Представить себе абсолютно безотходное производство просто невозможно, такого и в природе нет. Однако отходы не должны нарушать нормальное функционирование природных систем. Другими словами, мы должны выработать критерии ненарушенного состояния природы. Создание безотходных производств относится к весьма сложному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под малоотходным производством следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормам. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение.

1. Развитие малоотходных и ресурсосберегающих технологий

В материалах Европейской экономической комиссии ООН и Декларации о малоотходной и безотходной технологии, принятой в 1979 году малоотходная (безотходная) технология определяется как практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и защитить окружающую среду.

Из определения следует, что малоотходная технология решает двуединую задачу: эффективного использования природного сырья и продуктов его переработки, с одной стороны, и охраны окружающей среды от различного рода загрязнений, отходов - с другой.

Под безотходной технологией понимается идеальная модель производства, которая в большинстве случаев не может быть реализована в полной мере, но с развитием технического прогресса все больше приближается к идеальной. Более конкретно под безотходной технологической системой следует понимать такое производство, в результате деятельности которого не происходит выбросов в окружающую среду. Безотходное производство представляет совокупность организационно-технических мероприятий, технологических процессов, оборудования, материалов, обеспечивающих максимальное и комплексное использование сырья и позволяющих свести к минимуму отрицательное воздействие отходов на окружающую среду.

Безотходное производство можно характеризовать всемерно возможной утилизацией образовавшихся в прямых технологических процессах отходов. Малоотходная технология представляет собой промежуточную ступень безотходной и отличается от нее тем, что обеспечивает получение готового продукта с не полностью утилизируемыми отходами.

Задачи о реализации безотходных технологий вытекают из следующих положений:

наибольшая часть загрязнений окружающей среды является следствием недостаточного развития промышленной технологии;

неиспользованные отходы производства - это потери природных ресурсов;

получение и использование вторичного сырья (отходов) с увеличением потребности в естественных материалах может стать важным источником повышения производительности общественного труда;

предпосылкой для рационализации промышленных технологий является выработка технико-экономических решений по «замкнутым» технологиям (кругооборот материалов);

единый и экономический путь решения основных проблем в области обмена веществ между человеком и природой должен осуществляться в масштабах государства.

Анализ отечественных и зарубежных материалов показывает, что безотходная технология может развиваться в четырех основных направлениях:

Создание различных видов бессточных технологических систем на базе существующих, внедряемых и перспективных способов очистки. При этом достигается резкое уменьшение потребления воды, но, как правило, образуется вторичное загрязнение в виде твердых осадков или насыщенных растворов.

Разработка и внедрение систем переработки отходов производства и потребления, которую следует рассматривать не как экологическую нагрузку, а как вторичные материальные ресурсы. Необходимо учитывать, что при эксплуатации современных систем водоочистки и газоочистки образуются твердые отходы, представляющие собой сложную концентрированную смесь загрязняющих веществ.

Организация принципиально новых процессов получения традиционных видов продукции, позволяющих исключить или сократить этапы переработки или технологические стадии, на которых образуется основное количество отходов.

Цель развития малоотходных и ресурсосберегающих технологий -- создание замкнутых циклов с полным использованием поступающего сырья и отходов.

Это попытка воспроизвести природные циклы, так как биосфера является закрытой системой, где все элементы взаимосвязаны и обуславливают друг друга. В комплекс мероприятий по сокращению до минимума количества отходов и уменьшения их воздействия на окружающую природную среду входят:

разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы;

разработка бессточных технологических систем и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод;

создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований их повторного использования;

создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов.

В «бедных странах» всегда собирали и использовали вторичное сырье, поскольку там источников первичного сырья всегда было мало. «Богатые страны» сейчас учатся переработке и использованию вторичного сырья из-за истощения первичных ресурсов. Сбор и переработка вторсырья постепенно превращается в капитало- и энергоемкую сферу деятельности. Снижение использования первичного сырья означает, что необходимо выполнить ту же задачу, что и раньше, но с использованием меньшего количества материалов.

Производители мобильных телефонов соревнуются между собой за право называться «наиболее экологически ответственной компанией». В компаниях «Motorola» и «Samsung» гордятся тем, что выпускают корпуса телефонов из переработанных пластиковых отходов. Компания «Samsung» анонсировала телефон «Голубая планета» с сенсорным экраном. Подзаряжать его можно как от солнца, так и от электрической сети, но в последнем случае на экране не появится приветствие вам с похвалой за сохранение лесов и атмосферы.

Часть производителей выпускают продукцию такой, чтобы после использования ее можно было разобрать и утилизировать. Например, новые модели «BMW» оснащены пластиковым внутренним корпусом, который полностью поддается переработке. Германия и Япония начали вводить требования, согласно которым автомобили, бытовая и офисная техника должны конструироваться так, чтобы в дальнейшем их можно было легко разобрать и утилизировать. Например, компьютеры, которые благодаря развитию технологий устаревают через два года. Первостепенная задача экоэкономики -- создание компьютеров, поддающихся быстрой разборке и переработке. С 15 декабря 2008 года допуск автомобиля на рынки Евросоюза разрешен только в том случае, если 80% его массы пригодны для вторичной переработки. С 2015 года доля потенциального вторсырья возрастет еще на 5%. Современные технологии позволяют восстанавливать детали машин до номинальных параметров, себестоимостью не более 30% от себестоимости новых, изготовленных из первичных природных ресурсов. Реновация технических изделий позволяет многократно снизить загрязнение окружающей среды. При этом расходуется в 10-100 раз меньше по сравнению с первичным производством материалов и электроэнергии. Сегодня это самое чистое и ресурсосберегающее производство.

Значительно снизить расходы материалов может также принятие запретов на использование одноразовых товаров (различная тара, упаковочные материалы, посуда, зажигалки, авторучки, большое число электронных изделий). Они составляют большую часть мусора, который мы ежедневно выбрасываем. Так, 100% бумажных салфеток и полотенец идут в мусор, таков же показатель для одноразовой посуды. Возможно самый отвратительный в этом смысле товар -- одноразовые пакеты из супермаркетов.

Необходимо также модернизировать производственные процессы с целью ликвидировать выбросы токсичных веществ. Многие из применяемых сегодня технологий появились в то время, когда объем промышленного производства был относительно мал и вредные отходы не представляли опасности для экосистем. Сегодня все больше компаний осознают, что такое положение не может продолжаться вечно.

Отходу от сырьевой экономики способствует внедрение новых технологий, которые требуют меньших затрат материалов. Так, прочный, долговечный, экологически чистый и недорогой дом предлагает команда инженеров и архитекторов из Германии и Швейцарии. А создан этот дом из макулатуры. Старые газеты, журналы и картон перемолоты, а полученная масса смешана со смолой и спечена при высоких давлении и температуре.

2. Основные направления безотходной и малоотходной технологии

При современном уровне развития науки и техники без потерь практически обойтись невозможно. По мере того как будет совершенствоваться технология селективного разделения и взаимопревращения различных веществ, потери будут постоянно уменьшаться.

Промышленное производство без материальных, бесполезно накапливаемых потерь и отходов уже существует в целых отраслях, однако доля его пока мало.

Вместе предприятии обязаны заниматься проблемой безотходного и малоотходного производства, ибо при нарастающих темпах накопления отходов население может оказаться завалено свалками промышленных и бытовых отходов и остаться без питьевой воды, достаточно чистого воздуха и плодородных земель.

Энергетика

В энергетике необходимо шире использовать новые способы сжигания топлива, например, такие, как сжигание в кипящем слое, которое способствует снижению содержания загрязняющих веществ в отходящих газах, внедрение разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться эксплуатации пылеочистного оборудования, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов и в других производствах.

Горная промышленность

В горной промышленности необходимо: внедрять разработанные технологии по полной 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 только целевых компонентов; использовать безотходные методы обогащения и переработки природного сырья на месте его добычи; шире применять гидрометаллургические методы переработки руд.

Металлургия

В черной и цветной металлургии при создании новых предприятий и реконструкции действующих производств необходимо внедрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное, рациональное использование рудного сырья:

- вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов производства, снижение выбросов и сбросов вредных веществ с отходящими газами и сточными водами;

- при добыче и переработке руд черных и цветных металлов - широкое внедрение использования многотоннажных отвальных твердых отходов горного и обогатительного производства в качестве строительных материалов, закладки выработанного пространства шахт, дорожных покрытий, стеновых блоков и т. д. вместо специально добываемых минеральных ресурсов;

- переработка в полном объеме всех доменных и ферросплавных шлаков, а также существенное увеличение масштабов переработки сталеплавильных шлаков и шлаков цветной металлургии;

- резкое сокращение расходов свежей воды и уменьшение сточных вод путем дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и бессточных систем водоснабжения;

- повышение эффективности существующих и вновь создаваемых процессов улавливания побочных компонентов из отходящих газов и сточных вод;

- широкое внедрение сухих способов очистки газов от пыли для всех видов металлургических производств и изыскание более совершенных способов очистки отходящих газов;

- утилизация слабых (менее 3,5% серы) серосодержащих газов переменного состава путем внедрения на предприятиях цветной металлургии эффективного способа - окисления сернистого ангидрида в нестационарном режиме двойного контактирования;

- на предприятиях цветной металлургии ускорение внедрения ресурсосберегающих автогенных процессов и в том числе плавки в жидкой ванне, что позволит не только интенсифицировать процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоресурсов, но и значительно оздоровить воздушный бассейн в районе действия предприятий за счет резкого сокращения объема отходящих газов и получить высококонцентрированные серосодержащие газы, используемые в производстве серной кислоты и элементарной серы;

- разработка и широкое внедрение на металлургических предприятиях высокоэффективного очистного оборудования, а также аппаратов контроля разных параметров загрязненности окружающей среды;

- быстрейшая разработка и внедрение новых прогрессивных малоотходных и безотходных процессов, имея в виду бездоменный и бескоксовый процесс получения стали, порошковую металлургию, автогенные процессы в цветной металлургии и другие перспективные технологические процессы, направленные на уменьшение выбросов в окружающую среду;

- расширение применения микроэлектроники, в металлургии в целях экономии энергии и материалов, а также контроля образования отходов и их сокращения.

Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность

В химической и нефтеперерабатывающей промышленности в более крупных масштабах необходимо использовать в технологических процессах: окисление и восстановление с применением кислорода, азота и воздуха; электрохимические методы, мембранную технологию разделения газовых и жидкостных смесей; биотехнологию, включая производство биогаза из остатков органических продуктов, а также методы радиационной, ультрафиолетовой, электроимпульсной и плазменной интенсификации химических реакций.

Машиностроение

В машиностроении в области гальванического производства следует направлять научно-исследовательскую деятельность и разработки на водоочистку, переходить к замкнутым процессам рециркуляции воды и извлечению металлов из сточных вод; в области обработки металлов шире внедрять получение деталей из пресс-порошков.

Бумажная промышленность

В бумажной промышленности необходимо в первую очередь внедрять разработки по сокращению на единицу продукции расхода свежей воды, отдавая предпочтение созданию замкнутых и бессточных систем промышленного водоснабжения; максимально использовать экстрагирующие соединения: содержащиеся в древесном сырье для получения целевых продуктов; совершенствовать процессы по отбеливанию целлюлозы с помощью кислорода и озона; улучшать переработку отходов лесозаготовок биотехнологическими методами в целевые продукты; обеспечивать создание мощностей по переработке бумажных отходов, в том числе макулатуры.

Требования к безотходному производству

На пути совершенствования существующих и разработки принципиально новых технологических процессов необходимо соблюдение ряда общих требований:

- осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы, и теряется сырье;

- применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно использовать сырье и энергию;

- увеличение (до оптимума) единичной мощности агрегатов;

- интенсификация производственных процессов, их оптимизация и автоматизация;

- создание энерготехнологических процессов. Сочетание энергетики с технологией позволяет полнее использовать энергию химических превращений, экономить энергоресурсы, сырье и материалы и увеличивать производительность агрегатов. Примером такого производства служит крупнотоннажное производство аммиака по энерготехнологической схеме.

3. Безотходные технологии переработки зерновых культур РК

Глава государства Н.А.Назарбаев в своем выступлении на расширенном совещании с членами Правительства Республики Казахстан обратил внимание на проблему роста цен, в том числе на продовольствие. По данным Международной продовольственной организации ООН, в мире растут потребление продовольствия и цены. Но Казахстан может извлечь выгоду из этого в виде инвестиций на увеличение продукции и ее переработки. Казахстан - одна из немногих стран, которая может и обеспечить себя, и развивать экспорт сельхозпродукции. Поэтому аграрный рынок 2020 - один из самых перспективных приоритетов Программы индустриализации.

В современных условиях одним из путей интенсификации пищевой промышленности является внедрение новых безотходных технологий. Это предполагает повышение степени и полноты переработки сельскохозяйственного сырья с более полным извлечением из него полезных компонентов, а также вовлечение в народнохозяйственный оборот отходов производства.

В последние годы в странах СНГ и дальнего зарубежья в целях экономии сырьевых и энергетических ресурсов уделяется большое внимание научным разработкам по малоотходным и безотходным технологиям практически во всех отраслях промышленности (химическая, горно-металлургическая, пищевая и т.д.).

Ежегодно при послеуборочной обработке и переработке зерна в Казахстане образуется порядка 3-4 млн. тонн отходов. Большинство отходов, образующихся при переработке зерна, являются вторичными сырьевыми ресурсами, их переработка позволяет получить огромное количество ценнейших продуктов без вовлечения новых источников сырья. Основные виды вторичных сырьевых ресурсов зерноперерабатывающей промышленности - зерновые отходы, мучка, лузга, зародыш и отруби.

В настоящее время вторичные сырьевые ресурсы идут на кормовые цели, и только небольшая часть от общего количества пшеничных отрубей используются в хлебопечении и как диетический продукт. К перспективным разработкам новых ресурсосберегающих технологий, экологически безвредных и безотходных технологических процессов для переработки вторичных сырьевых ресурсов в мукомольном производстве относится использование пшеничных отрубей и зародышевых хлопьев для лечебного питания в нативном состоянии.

Пшеничные диетические отруби содержат пищевых волокон до 43-45%, белка - до 16%, витамины группы В, Е. Установлено, что многие болезни, в том числе и пищеварительной системы человека, вызваны использованием в питании рафинированных продуктов, обедненных пищевыми волокнами. В качестве натуральных источников пищевых волокон перспективно использование специально обработанных оболочек зерна пшеницы. Как следует из анализа, уровень использования вторичных ресурсов зерноперерабатывающей промышленности, несмотря на проводимую работу, недостаточно высок.

Такое же положение дел в крупяном производстве, которое также характеризуется низкой степенью использования вторичных сырьевых ресурсов.

Так, при переработке овса в крупу образуется в качестве побочного продукта - 15% мучки и 27% лузги, при переработке ячменя в ячневую крупу - 18% мучки и 7% лузги, при переработке ячменя в перловую крупу - 40% мучки и 7% лузги, при переработке кукурузы в крупу - 34% мучки и 7% зародыша.

Однако в научно-технической и патентной литературе отсутствуют научно обоснованные решения по разработке безотходных технологий переработки вторичных сырьевых ресурсов, сведений об их химическом составе и биохимических свойствах. Поэтому на сегодня практически отсутствуют предприятия с безотходным технологическим циклом производства продуктов и других сопутствующих товаров на основе зернового сырья.

Имеющиеся на рынке разработки не всегда адаптированы для определенного вида сырья, к тому же отсутствуют нормативно-методические материалы. Представленные способы и оборудование разрознены и не связаны в единую технологическую линию.

Для решения выше обозначенных проблем в ТОО «Казахский научно-исследовательский институт переработки сельскохозяйственной продукции» разрабатывается технология комплексной переработки зернового сырья с изучением влияния различных способов подготовки и обработки на качество полуфабрикатов быстрого приготовления, комбикормов и топливных брикетов.

На предыдущем этапе разработана безотходная технология и проект рекомендаций переработки зерна ячменя с получением экструдированной крупы. В ходе проведения работ для предварительной обработки было предложено использовать шелушитель ударно-истирающего действия, позволяющий повысить выход ячменной крупы до 87%, при этом выход целого ядра составил 54 %, дробленного 33 %. Также при использовании шелушителя ударно-истирающего действия повышается содержание минеральных веществ и витаминов в ячменной крупе, в сравнении с традиционным способом, на 20% и 90% соответственно. На данное устройство подана заявка на получение инновационного патента РК в РГКП «НИИС» РК.

На основании проведенных экспериментальных исследований установлены оптимальные режимы обработки и получены два вида крупы быстрого приготовления с применением экструзии и микронизации. Наиболее высоко была оценена экструдированная ячменная крупа. Выявлено изменение содержание углеводов, белка и жира в зависимости от частоты вращения шнека экструдера. Содержание основных нутриентов в экструдированной ячменной крупе составило - углеводов 67,8 г/100 г, белка 13,6 г/100г и жира 0,84 г/100 г.

Составлены научно обоснованные рецепты и технология производства кормовых добавок (кормосмесей) для сельскохозяйственных животных на основе побочных продуктов (лузги, мучки и зерноотходов), полученных при производстве ячменной крупы. Технологической схемой предусмотрены линии: подготовки мучки, отрубей (наполнителя), лузги, сырья белкового и минерального происхождения, дозирования и смешивания компонентов, затаривания рассыпной кормовой добавки, гранулирования и отпуска готовой продукции.

Получены топливные брикеты из лузги ячменя. Теплотворная способность сравнима с древесными отходами и составляет 12 МДж/кг. В основе технологии производства топливных брикетов лежит принцип шнекового прессования.

На сегодня исследования направлены на разработку технологий комплексной переработки зерна овса и кукурузы. В частности, ведется разработка технологии получения полуфабрикатов быстрого приготовления из зерна овса и кукурузы, обосновываются рецептуры и технологии производства кормовых добавок, комбикормов и топливных брикетов из отходов переработки зерна овса и кукурузы.

Результаты данной работы позволят повысить степень и глубину переработки зернового сырья, комплексное его использование, более полное извлечение из него ценных компонентов.

Заключение

технология переработка малоотходный бессточный

Таким образом, негативные воздействия на окружающую среду в результате человеческой деятельности не являются необходимыми. Их вполне можно избежать. Загрязнение становится теперь не признаком прогресса, а признаком неэффективности и халатности. Промышленность это уже осознала и ищет пути уменьшения выбросов и экономии ресурсов, пересматривая производственные процессы. Человечество переходит к чистому производству (создавая такие виды продукции и такими способами, чтобы минимизировать выбросы загрязнений и использование ресурсов) и к промышленной экологии (когда потоки на выходе из одного производства используются в качестве сырья для другого).

Решающее значение для подобной технологической трансформации имеет научно-технический прогресс. Только на основе его достижений можно обеспечить переход от традиционных ресурсоемких технологий к ресурсосберегающим малоотходным и безотходным технологиям.

Постепенный переход к комплексам малоотходного и ресурсосберегающего производства, «комплексирование производства» позволяет значительно снизить нагрузку на окружающую среду, особенно на региональном уровне. Современные технологии, заменяя устаревшие и природоемкие, дают возможность существенно уменьшить количество разрабатываемых месторождений, сохранить для будущих поколений запасы исчерпаемых, невозобновимых природных ресурсов.

Список использованной литературы

1. Журнал «Экология и Жизнь» № 5 от 2009 года, страница 24.

2. Журнал «Экология и Жизнь» № 10 от 2009 года, страница 34.

3. http://www.kazakh-zerno.kz.

4. http://uchebnik.kz/ekonomika-prirodopolzovaniya/313-bezothodnoe-proizvodstvo-i-problemy-ispolzovaniya-obezvrezhivaniya-othodov-3-chast.

Размещено на Allbest.ru