Tillämpning av låg- och nollavfallsteknologier i jordbruksproduktion

Konceptet med "Slöseri och lågavfallsteknik och produktion"

Avfallsfria och lågavfallsteknologier i det agroindustriella komplexet

Biogasanläggningar

Biogasanläggningsanordning

Energibesparande avfallsfri teknik för komplexet: öppen mark, djurgård, skyddad mark

"Scarab"

Jordbruk med en sluten cykel av hållbar produktion

Tillverkning av pektin och pektinprodukter från sekundära råvaror

Hydrocyklonteknik för icke-avfallsbearbetning av potatis

Integrerad jordbruksproduktion i ett artificiellt ekosystem

Skaffa färgämnen från pumpaavfall

Avfallsfri druvbearbetningsteknik

Begagnad litteratur, källor

Konceptet med "Slöseri och lågavfallsteknik och produktion"

Naturliga ekosystem, till skillnad från artificiella (produktion), kännetecknas, som bekant, av en sluten cirkulation av materia. Dessutom är det avfall som är förknippat med förekomsten av en separat population källmaterialet som säkerställer att det finns en annan eller oftare flera andra populationer som ingår i denna biogeocenos.

Biogeokemiska cykler av biogena element involverade i naturliga cykler har utarbetats evolutionärt och leder inte till avfallsackumulering. Människan, å andra sidan, använder planetens substans extremt ineffektivt; detta skapar en enorm mängd avfall.

Den stora majoriteten av befintlig teknik för konstgjorda produktioner är öppna system där naturresurser används irrationellt och betydande mängder avfall genereras. Det är legitimt, baserat på den biofysiskt djupa analogin mellan "biologisk" och "industriell" produktion i termer av mekanismen för cirkulation av materia och energi, att tala om bildandet av avfallsfria och lågavfallsteknologier i antropogena produktionssystem .

Det råder ingen tvekan om att skapandet av industrier som inte är avfall är en ganska komplex och långdragen process som kräver ett system av sammankopplade tekniska, ekonomiska och organisatoriska. Psykologiska och andra uppgifter. Dess mellanstadium är lågavfallsproduktion.

Lågt avfall betyder en sådan produktionsmetod, där den skadliga miljöpåverkan inte överstiger den nivå som tillåts enligt sanitära och hygieniska standarder.

Avfallsfria och lågavfallsteknologier i det agroindustriella komplexet

Modern multifunktionell agroindustriell produktion har en betydande potentiell bas för införandet av avfallsfria och lågavfallstekniska processer som säkerställer integrerad användning av sekundära råvaror.

Det enklaste exemplet på ett rationellt förhållningssätt till icke-avfalls- och lågavfallsteknologier inom jordbruket är den genomtänkta gödselhanteringen som praktiseras vid ett antal stora boskapskomplex. Den resulterande gödseln användes som gödningsmedel vid odling av fodergrödor, som sedan matades till den hållna boskapen.

Biogasanläggningar

Biogas är det allmänna namnet för en brännbar gasblandning som erhålls genom nedbrytning av organiska ämnen till följd av en anaerob mikrobiologisk process (metanjäsning).

För effektiv produktion av biogas från organiska råvaror skapas bekväma förhållanden för flera typer av bakteriers liv i frånvaro av syre. Ett schematiskt diagram över biogasgenereringsprocessen visas nedan:

Beroende på typen av organisk råvara kan sammansättningen av biogas variera, men i allmänhet innehåller den metan (CH4), koldioxid (CO2), en liten mängd svavelväte (H2S), ammoniak (NH3) och väte (H2).

Eftersom biogas består av 2/3 av metan - en brännbar gas som ligger till grund för naturgas, är dess energivärde (specifik förbränningsvärme) 60-70% av naturgasens energivärde, eller cirka 7000 kcal per m3. 1m3 biogas motsvarar också 0,7 kg eldningsolja och 1,5 kg ved.

Biogas används i stor utsträckning som brännbart bränsle i Tyskland, Danmark, Kina, USA och andra utvecklade länder. Den levereras till gasdistributionsnät, som används för hushållsändamål och i kollektivtrafiken. Idag börjar det utbredda införandet av biogasteknik på marknaderna i OSS och Baltikum.

Biogasanläggningsanordning

Biogasanläggningen förädlar organiskt avfall till biogas, värme och el, fasta organiska och flytande mineralgödselmedel, koldioxid.

Metodbeskrivning

1. Dagligen samlas substratet upp i en grop och krossas vid behov och blandas med vatten tills det är pumpbart innan det matas in i bioreaktorn.

Substratet kommer in i den anaeroba bioreaktorn. Bioreaktorn arbetar enligt flödesprincipen. Detta innebär att med hjälp av en pump, utan lufttillgång, kommer en färsk del av det beredda substratet in (6-12 gånger om dagen). Samma mängd bearbetat substrat förskjuts från bioreaktorn till lagringstanken.

Bioreaktorn arbetar i det mesofila temperaturintervallet 38-40C. Värmesystemet ger den temperatur som krävs för processen och styrs automatiskt.

Innehållet i bioreaktorn skakas regelbundet med den inbyggda homogenisatorn.

Den resulterande biogasen efter torkning kommer in i ett blockkraftvärmeverk som producerar värme och el. Cirka 10 % av elektriciteten och 30 % av värmeenergin (på vintern) krävs för driften av själva anläggningen.

Det bearbetade substratet efter biogasanläggningen matas till separatorn. Det mekaniska separationssystemet separerar jäsningsresterna i fasta och flytande fraktioner. Fasta fraktioner utgör 3-3,5 % av substratet och representerar biohumus.

Som tillval erbjuds LANDCO-modulen som bearbetar den flytande fraktionen till flytande gödningsmedel och rent (destillerat) vatten. Rent vatten utgör 85 % av volymen av den flytande fraktionen.

De återstående 15% upptas av flytande gödningsmedel:

Ytterligare användning av flytande gödningsmedel beror på tillgängligheten på den lokala marknaden och mängden "gratis" värmeenergi för kristalliseringen av den fasta fraktionen, vilket är 2%. Som ett av alternativen är det möjligt att förånga vatten på en vakuumförångare eller under naturliga förhållanden. Även i flytande form är gödningsmedel luktfria och kräver lite lagringsutrymme.

BSU:s arbete är kontinuerligt. De där. färskt substrat kommer ständigt in i reaktorn, det fermenterade substratet dräneras och separeras omedelbart i vatten, bio- och mineralgödsel. Cykeln för biogasbildning, beroende på typen av fermentor och typen av substrat, varierar från flera timmar till en månad.

I utrustningen ingår kvalitetskontroll av biogas och vid behov kan utrustning för att föra biogas till ren metan ingå i sammansättningen. Kostnaden för sådan utrustning är på nivån 1-5% av kostnaden för biogasanläggning.

Driften av hela installationen regleras av automatisering. Antalet anställda vid medelstora biogasanläggningar överstiger inte 2 personer.

Kapaciteten hos biogasanläggningar varierar från 1 till flera tiotals miljoner kubikmeter. per år, elektrisk effekt - från 200 kW till flera tiotals MW. Enligt experternas beräkningar, under ryska förhållanden, är de mest lönsamma medelstora och höga kraftverken, över 1 MW.

Den mest effektiva driften av en biogasanläggning kan uppnås om följande villkor är uppfyllda:

Oavbruten och fri tillgång på råvaror för anläggningsdrift

Full användning av produkterna från biogasanläggningen, i första hand el på företaget.

Energibesparande avfallsfri teknik för komplexet: öppen mark, djurgård, skyddad mark

Jordbruksgrödor odlas i öppen mark. Spannmål används som foder i boskap och fjäderfäföretag. Den resulterande gödseln och ströet skickas till en biogasanläggning. Den ackumulerade biogasen används för att värma upp växthusen och resterande produkter används som gödning i växthuset.

"Scarab"

Slöseri - i inkomst. Idag har Khlevensky-distriktet blivit en plats där forskare, politiker och bönder diskuterade hur man kan göra jordbruk ekonomiskt lönsamt och miljövänligt. Deltagare i EcoRegion-forumet kom till slutsatsen: utan statligt stöd kommer företag inte att ta upp miljön. Återvinning av jordbruksavfall är en mycket kostsam verksamhet. Samtidigt medger bönderna själva att Lipetsk-upplevelsen, när högkvalitativa gödselmedel erhålls från avfall, måste implementeras. Inklusive på lagstiftningsnivå.

Gödsel förvandlas till användbart gödselmedel - kompost - inte på ett år, utan på bara 3-4 månader. Aeroba bakterier försöker. De bearbetar gödsel helt enkelt genom att äta det. Mirakelmaskinen hjälper också till. Den uppfanns av amerikanen Urbanzyuk. En amerikansk uppfinnare kallade henne "Scarab", det vill säga en dyngbagge.

Sådana till synes vardagliga frågor kräver kapitalinvesteringar. "Scarab" kostar nästan 15 miljoner rubel. Vid en improviserad utställning visades forumdeltagarna prover på utrustning som fungerar i Lipetsk-regionen. Producenternas geografi - från Nordamerika till Australien.

Jordbruk med en sluten cykel av hållbar produktion

Gårdens verksamhet är produktion av en mångsidig jordbruksgröda - jordärtskocka och dess bearbetning till livsmedelsprodukter, särskilt till fruktossirap.

För bortskaffande av avfall och biprodukter från jordärtskocka tillhandahålls ytterligare produktionsanläggningar: en grisfarm för 300 djur för utfodring av massan som erhålls vid framställning av fruktossirap, produktion av biohumus med användning av vermikultur (500 ton per år) baserad om bearbetning av grisgödsel, samt biofoder (1000 ton per år) för baserad på bearbetning av grön massa av jordärtskocka med hjälp av ostronsvamp. Näringsvärdet av biofoder är likvärdigt med näringsvärdet i foderspannmål.

Tillverkning av pektin och pektinprodukter från sekundära råvaror

Ett av de viktigaste områdena för att förbättra effektiviteten i modern produktion är skapandet av lågavfalls- och avfallsfri teknik, det bredare engagemanget av sekundära råvaror i den ekonomiska omsättningen. Dessa krav tillgodoses i största utsträckning genom framställning av pektin och pektinprodukter från sekundära råvaror (betmassa, äpple, vindruvor och citrusrester, bomullsflikar etc.).

Det finns ingen egen pektinproduktion i Ryssland. Långsiktigt fokus på import av högförestrat pektin har haft en negativ inverkan på utvecklingen i Ryssland. Teknik och teknik för produktion, vetenskaplig forskning utvecklas otillräckligt.

Den nuvarande situationen indikerar behovet av att organisera en flexibel pektinproduktion i Ryssland med obligatorisk hänsyn till de ekonomiska förhållandena i regionen, situationen på den inhemska marknaden, utbudet av pektininnehållande livsmedel och medicinska och förebyggande produkter.

Specialister från forskningsinstitutet för bioteknik och certifiering av livsmedelsprodukter från KubGAU under vetenskaplig och teknisk vägledning av professor L.V. Donchenko utvecklade och introducerade i Ungern en ny teknologi för pektin och pektinprodukter, som möjliggör produktion av pektinextrakt och koncentrat. Detta gör det möjligt att utöka utbudet av pektininnehållande konserver, konfektyr, bageri, pasta och mejeriprodukter, läsk, balsam, medicinska teer.

För att utöka utbudet och ytterligare förbättra tekniken för att erhålla pektinämnen från olika växtmaterial och som en del av genomförandet av ett innovativt utbildningsprogram, UNIK "Technolog" - en strukturell enhet av Research Institute of Biotechnology and Certification of Food Products - har installerat landets enda linje för tillverkning av pektinextrakt och koncentrat, där forskningsinstitutets personal och doktorander arbetar med att utöka utbudet av drycker som innehåller pektin. Mer än 20 nya recept har redan skapats. För att sätta dem i produktion är det nödvändigt att utveckla teknisk och teknisk dokumentation, inte bara i enlighet med kraven på den ryska konsumentmarknaden, utan också den europeiska.

Hydrocyklonteknik för icke-avfallsbearbetning av potatis

På 80-talet av förra seklet utvecklade NPO "Krakhmaloprodukt" en hydrocyklonteknik för icke-avfallsbearbetning av potatis vid stärkelsefabriker, som särskilt hittade tillämpning i Bryansk-regionen (Klimovsky-anläggningen), i Chuvashia (Yalchinsky-anläggningen), etc.

I den traditionella metoden för att få fram stärkelse för foderändamål används endast massa (fiber med stärkelserester) - den minst näringsmässigt värdefulla delen av knölen. Potatisjuice, som innehåller proteiner, spårämnen, vitaminer, går vanligtvis med vatten i reservoarer och förorenar dem.

Med hydrocyklonmetoden, efter hydrocyklonen, kokas fruktköttet med juice och försockras med hjälp av enzymer, och proteinet koaguleras delvis. Sedan passerar massan genom en centrifug, en torktumlare och det återstående proteinhydrolysatet kokas ner. Resultatet är en torr, proteinberikad massa - ett värdefullt foder.

Det är anmärkningsvärt att med traditionell teknik används cirka 15 ton vatten på att bearbeta 1 ton potatis, och med hydrocyklonteknik förbrukas 0,5 ton vatten per 1 ton. Den traditionella ger bearbetning av 200 ton råmaterial per dag, hydrocyklonen är designad för 500 ton.

I Bashkiria har en icke-avfallsteknologi för osttillverkning funnit tillämpning. Till exempel, vid osttillverkningsanläggningen i Dovlekanovsky, används 180 ton mjölk dagligen för att göra ost, men endast en tolftedel av denna massa (15 ton) omvandlas till slutprodukten, resten (165 ton) är vassle. Att separera det före torkning datum om året 60 ton extra extraherat smör. Ytterligare operationer på en vakuumindunstare förvandlar den grumliga vätskan till ett vitt pulver (från 22 kg vätska erhålls 1 kg torrt pulver), som sedan matas till olika livsmedelsändamål (beredd ost, glass, konfektyr).

Integrerad jordbruksproduktion i ett artificiellt ekosystem

Möjligheten att stabilisera och förbättra miljöns kvalitet genom ett mer rationellt utnyttjande av hela utbudet av naturresurser är förknippat med skapandet och utvecklingen av icke-avfallsproduktion. Resursbevarande är en avgörande källa för att tillgodose de växande behoven i den nationella ekonomin.

Det är viktigt att se till att ökningen av efterfrågan på bränsle, energi, råvaror och material med 75-80% tillgodoses som ett resultat av deras besparingar, det vill säga maximal eliminering av förluster och irrationella utgifter. Det är viktigt att i stor utsträckning involvera sekundära resurser, såväl som biprodukter, i ekonomisk cirkulation.

Avfallslös teknologi förstås som en sådan princip för organisation av produktionen, där cykeln "primära råvaror - produktion - konsumtion - sekundära råvaror" byggs med rationell användning av alla komponenter i råvaror, alla typer av energi och utan att bryta den ekologiska balansen.

Avfallsfri produktion kan skapas inom ramen för anläggningen, industrin, regionen och i slutändan för hela samhällsekonomin.

Ett exempel på en naturlig "icke-avfallsproduktion" är naturliga ekosystem - stabila kombinationer av sammanboende organismer och deras existensvillkor, nära besläktade med varandra. I dessa system genomförs en komplett cykel av ämnen. Naturligtvis är ekosystem inte eviga och utvecklas över tid, men de är vanligtvis så stabila att de klarar av att övervinna även vissa förändringar i yttre förhållanden.

Definitionen av icke-avfallsproduktion tar hänsyn till konsumtionsstadiet, vilket sätter begränsningar på egenskaperna hos tillverkade konsumentprodukter och påverkar deras kvalitet. Huvudkraven är tillförlitlighet, hållbarhet, möjligheten att återgå till kretsloppet för bearbetning eller förvandlas till en miljövänlig form.

Den viktigaste komponenten i begreppet icke-avfallsproduktion är också begreppet om miljöns normala funktion och de skador som den orsakas av negativ antropogen påverkan. Begreppet icke-avfallsproduktion bygger på det faktum att produktion, som oundvikligen påverkar miljön, inte stör dess normala funktion.

Skapandet av avfallsfri produktion är en lång och gradvis process som kräver lösningen av ett antal sammanhängande tekniska, ekonomiska, organisatoriska och andra uppgifter. I grunden nya tekniska processer och utrustning bör ligga till grund för att skapa avfallsfri industriproduktion i praktiken.

1.2 Kriterier för icke-avfall

I enlighet med gällande lagstiftning i Ryssland har företag som bryter mot sanitära och miljömässiga standarder inte rätten att existera och måste rekonstrueras eller stängas, det vill säga alla moderna företag måste vara lågavfallsfria och avfallsfria.

Men frågan uppstår, vad är den tillåtna delen av råvaror och material i lågavfallsproduktion som kan skickas för långtidslagring eller bortskaffande? I detta avseende finns det i ett antal industrier i Ryssland redan kvantitativa indikatorer för att bedöma slöseri. Så inom icke-järnmetallurgi används komplexitetsfaktorn i stor utsträckning, vilket bestäms av andelen användbara ämnen (i%) som extraheras från de bearbetade råvarorna i förhållande till hela mängden. I vissa fall överstiger den redan 80 %.

I kolindustrin beräknas koefficienten för icke-avfallsproduktion med formeln:

K b p \u003d 0,33 * (K b t + K b f + K b g),

där K b t, K b w, K b g är användningskoefficienterna för berget som bildas vid brytning, tillhörande vattenintag vid kol(skiffer)brytning och användning av damm och gasavfall.

Som ni vet är kolbrytning en av de mest materialintensiva och miljömässigt komplexa processerna i den nationella ekonomin. För denna bransch har det konstaterats att produktionen är icke-avfall (rättare, lågavfall) om avfallsfritt förhållandet överstiger 75 %. Vid användning av, tillsammans med det nybildade berget, deponier från tidigare år, kan avfallsfritt förhållande vara mer än 100 %.

Antagligen, i den första approximationen, för praktiska ändamål, kan värdet på koefficienten för icke-avfall (eller komplexitetskoefficienten), lika med 75 % och högre, tas som ett kvantitativt kriterium för lågavfall, och 95 % - för icke-avfallsproduktion i ett antal andra materialintensiva sektorer av samhällsekonomin. I detta fall bör naturligtvis avfallets toxicitet beaktas.

Zero-waste-tekniken är en idealisk produktionsmodell, som i de flesta fall för närvarande inte är helt implementerad, utan endast delvis (därav termen "low-waste technology" blir tydlig). Det finns dock redan exempel på helt avfallsfri produktion. Under många år har aluminaraffinaderierna Volkhov och Pikalevsky således bearbetat nefelin till aluminiumoxid, soda, kaliumklorid och cement enligt praktiskt taget avfallsfria tekniska system. Dessutom är driftskostnaderna för produktion av aluminiumoxid, soda, kaliumklorid och cement, erhållna från nefelinråvaror, 10-15 % lägre än kostnaderna för att få fram dessa produkter med andra industriella metoder.

Avfallsfri och lågavfallsproduktion (teknik)

Med utvecklingen av modern produktion, tillsammans med dess skala och tillväxttakt, blir problemen med att utveckla och implementera lågavfalls- och avfallsfria tekniker allt viktigare. Relevansen av detta problem beror på följande omständigheter.

Biosfären fungerar enligt principen om inbyggda system: varje form är konstruerad på bekostnad av förstörelsen av andra former, vilket utgör en länk i den allmänna cirkulationen av materia i naturen. Produktionsverksamheten var fram till helt nyligen baserad på en annan princip - maximal exploatering av naturresurser och ignorering av problemet med förstörelse av produktions- och konsumtionsavfall. Denna väg var möjlig endast så länge som omfattningen av avfall inte överskred gränserna för ekologiska systems förmåga att självreparera.

En öppen typ av kommunikation dominerar fortfarande mellan industri och miljö. Jordbruksproduktion är också ett öppet system. Produktionsprocessen börjar med användningen av naturresurser och slutar med deras omvandling till produktionsmedel, konsumtionsvaror. Tillverkningsprocessen följs av konsumtionsprocessen, varefter de använda produkterna kasseras. Ett öppet system bygger alltså på principen om engångsanvändning av naturens substans.

Produktionsverksamheten börjar med användningen av några nya naturresurser och konsumtionen slutar med att avfall släpps ut i miljön. Som framgår ovan omvandlas en mycket liten del av naturresurserna till målprodukter, de flesta hamnar i avfall.

Utifrån detta kan vi tala om att det finns två villkorade samhällstyper (modeller): engångskonsumtion (slöserisamhälle), som skapar avfall och där produktionen är av högavfallskaraktär, och naturbesparande, där produktionen är organiserad på avfallsfria och lågavfallsteknologier (Fig. 6.10).

Sålunda finns det objektivt sett ett behov av en övergång till en i grunden ny form av kommunikation - till slutna produktionssystem, vilket möjligen tyder på en större autonomi för produktionen, uteslutning av integreringen av produktionsprocesser i den allmänna cirkulationen av materien i naturen.

Med ett slutet system byggs produktionen utifrån följande grundläggande bestämmelser:

• maximal användning av det ursprungliga naturliga ämnet;
• maximal användning av avfall (avfallsåtervinning och dess omvandling till råvara för efterföljande produktionssteg);
• skapande av slutprodukter från produktionen med sådana egenskaper att det använda produktions- och konsumtionsavfallet kan assimileras av naturliga ekologiska system;
• minska mängden konsumentavfall genom att släppa produkter med lägre vikt, i biologiskt nedbrytbara förpackningar, med deras fullständiga avfallshantering redan innan de kommer ut i miljön.

Principen om icke-avfall i det allmänt accepterade konceptet är att när man utvecklar och designar en ny produktion:

Tillämpa ett systematiskt tillvägagångssätt;

Ris. 6.10. Strukturdiagram över ett disponibelt samhälle (a) och miljö (b) respektive

• omfattande användning av resurser;
• ta hänsyn till materialflödenas cykliska karaktär;
• begränsa påverkan på miljön;
• rationellt organisera produktionsprocessen.

I enlighet med principen om konsekvens betraktas varje enskild process eller produktion som en del av ett dynamiskt system för all industriell produktion i regionen och på en högre nivå som en del av det ekologiska och ekonomiska systemet som helhet, vilket omfattar, förutom materiell produktion och annan ekonomisk och mänsklig verksamhet, den naturliga miljön (populationer levande organismer, atmosfär, hydrosfär, litosfär, biogeocenoser, landskap), samt människan och hennes miljö. Följaktligen bör principen om konsekvens som ligger till grund för skapandet av industrier som inte är avfall ta hänsyn till den befintliga och växande sammankopplingen och det ömsesidiga beroendet mellan produktion, sociala och naturliga processer.

Principen om integrerad ekonomisk användning av råvaror i Ryssland har höjts till rangen av en statlig uppgift och är tydligt formulerad i ett antal resolutioner från Ryska federationens regering. Särskilda former för dess genomförande kommer i första hand att bero på organisationsnivån för produktion av icke-avfall i processens stadier, individuell produktion, produktionskomplex och ekologiskt och ekonomiskt system.

En av de allmänna principerna för att skapa avfallsfri produktion är materialflödenas cykliska karaktär. De enklaste exemplen på cykliska materialflöden inkluderar slutna vatten- och gascirkulationscykler. I slutändan bör en konsekvent tillämpning av denna princip leda till bildandet, först i vissa regioner, och därefter i hela teknosfären, av en medvetet organiserad och reglerad teknogen cirkulation av materia och de energiomvandlingar som är förknippade med den. Kombination och samarbete mellan industrier, skapandet av TIC, såväl som utveckling och produktion av nya typer av produkter, med hänsyn till kraven för dess återanvändning, kan kallas som effektiva sätt att bilda cykliska materialflöden och rationell energianvändning.

Inte mindre viktiga principer för att skapa avfallsfri produktion inkluderar kravet att begränsa produktionens påverkan på den naturliga och sociala miljön, med hänsyn till den systematiska och målmedvetna tillväxten av dess volymer och miljömässig perfektion. Denna princip är i första hand förknippad med bevarandet av sådana naturliga och sociala resurser som atmosfärisk luft, vatten, landyta, rekreationsresurser och folkhälsa. Det bör betonas att genomförandet av denna princip endast är genomförbart i kombination med effektiv övervakning, utvecklad miljöreglering och naturförvaltning på flera nivåer.

Den allmänna principen för att skapa icke-avfallsproduktion är också rationaliteten i dess organisation. De avgörande faktorerna här är kravet på rimlig användning av alla komponenter i råvaror, maximal minskning av energi-, material- och arbetsintensiteten i produktionen och sökandet efter nya miljöanpassade råvaror och energitekniker, vilket till stor del beror på minskningen av den negativa påverkan på miljön och skadorna på den, inklusive relaterade sektorer av den nationella ekonomin. Det slutliga målet i detta fall bör betraktas som optimering av produktionen samtidigt när det gäller energiteknik, ekonomiska och miljömässiga parametrar. Det viktigaste för att uppnå detta mål är utvecklingen av nya och förbättringar av befintliga tekniska processer och industrier.

Av detta kan vi dra slutsatsen att avfallsfri teknik är en produktionsmetod där alla råvaror och energi används mest rationellt och heltäckande i kretsloppet: råvaror - produktion - konsumtion - sekundära resurser, och eventuell påverkan på miljön inte stör dess normala funktion.

Strategin för icke-avfallsteknologi utgår från det faktum att oanvänt avfall både är en underutnyttjad naturresurs och en källa till miljöföroreningar. Att minska det specifika utbytet av oanvänt avfall per kommersiell teknologiprodukt kommer att göra det möjligt att producera fler produkter av samma mängd råvaror och blir samtidigt en effektiv åtgärd för att skydda miljön. Biosfären förser oss med naturresurser, från vilka slutprodukter erhålls i produktionssfären, samtidigt som avfall genereras. Produkterna används antingen i produktionen eller i konsumtionen och återigen uppstår avfall. Nästan alltid, om nödvändigt, efter lämplig bearbetning, kan de användas som sekundära råvaror (sekundära materialresurser) eller som sekundära energibärare (sekundära energiresurser). Om det av tekniska eller tekniska skäl är omöjligt eller ekonomiskt olönsamt att bearbeta avfall, måste det föras in i biosfären på ett sådant sätt att det om möjligt inte skadar den naturliga miljön.

Det är möjligt att upprätta följande balans för produktions- och konsumtionssfärerna utifrån lagen om materiens bevarande:

var MEN - massa genererat avfall inom produktions- och konsumtionssfärerna, kg/s; R- förbrukning av naturresurser, kg/s; S- massan av ämnen som ackumuleras i produktions- och konsumtionssfärerna på grund av den konstanta ökningen av produktionen, kg/s; med - genomsnittlig avfallsutnyttjandegrad, kg/kg.

Att minska den specifika mängden oanvänt produktionsavfall och därmed den specifika förbrukningen av naturresurser är möjlig på grund av:

• minska den specifika produktionen av avfall;
• öka avfallsutnyttjandet;
• återvinning, d.v.s. bortskaffande av konsumtionsavfall i produktionen.

Valet av en av vägarna beror både på tekniska möjligheter,

samt ekonomiska förhållanden. Å ena sidan är det primära målet med avfallsfri teknik att minska mängden oanvänt avfall som släpps ut i biosfären per tidsenhet, där biosfärens naturliga balans bibehålls och de huvudsakliga naturresurserna bevaras. Å andra sidan är det akut behov av icke-avfallsteknologier som använder konsumentavfall som råmaterial. Sådan teknik har en dubbel ekologisk effektivitet.

Hittills har följande huvudstrategier identifierats för att skapa avfallsfri teknik:

• utveckling av icke-dräneringstekniska system och vattencirkulationscykler baserade på effektiva metoder för rening och återkommande användning av normativt behandlat avloppsvatten;
• utveckling av tekniska cykler med sluten luftcirkulation;
• ersättning av vatten i teknik med lätt återvinningsbara media;
• ersätta luft med syre och andra gaser;
• utveckling och implementering av fundamentalt nya tekniska processer som utesluter bildandet av någon typ av avfall;
• skapande av territoriellt-industriella komplex, dvs. ekonomiska regioner där ett slutet system av materialflöden av råvaror och avfall inom komplexet implementeras;
• avfallshantering som sekundära material- och energiresurser;
• användning av avfall för bearbetning av annat avfall;
• minska mängden avfall genom att minska materialförbrukningen av teknologier.

Formuleringen av begreppet icke-avfallsteknik ska inte tas absolut, d.v.s. man bör inte tro att produktion utan avfall är möjlig, men avfall bör inte störa naturliga systems normala funktion. Under verkliga förhållanden kan en helt avfallsfri teknik inte skapas varken praktiskt eller teoretiskt (liknande det faktum att det i enlighet med termodynamikens andra lag är omöjligt att både helt omvandla energi till användbart mekaniskt arbete, och råvaror kan inte helt omvandlas till en användbar miljövänlig produkt). Med andra ord, en helt avfallsfri teknik är ett idealiskt system som varje verklig teknisk cykel bör sträva efter, och ju högre grad av approximation, desto mindre miljöfara kommer denna produktion att utgöra.

Skapandet av industrier som inte är avfall är en mycket komplex och långvarig process, vars mellanstadium är produktion med lågt avfall. Produktion med lågt avfall bör förstås som sådan produktion, vars resultat, när de exponeras för miljön, inte överstiger den nivå som tillåts av sanitära och hygieniska standarder, d.v.s. MPC. Samtidigt kan en del av råvarorna och materialen av tekniska, ekonomiska, organisatoriska eller andra skäl förvandlas till avfall och skickas för långtidsförvaring eller omhändertagande.

I vissa fall används begreppet ”miljövänlig teknik”, vilket innebär en produktionsmetod där råvaror och energi används så rationellt att mängden föroreningar och avfall som släpps ut i miljön minimeras.

Eftersom graden av miljörenhet kommer att bestämmas av graden av approximation av lågavfallsteknologi till den ideala modellen, är det nödvändigt att införa lämpliga koefficienter som utvärderar approximationen av lågavfallsteknologi till avfallsfri.

Det finns ett antal tillvägagångssätt för definitionen av avfallsfri produktion: experimentell bedömning, bedömning av råvaru- och energibalanser, genom den allmänna optimeringsparametern som erhålls med användning av önskvärdhetsfunktionen eller teknisk profil, samt med ekonomiska medel vid jämförelse av produktionskostnader .

Den totala balansen av den relativa toxiciteten hos massan av skadliga ämnen bestäms av följande uttryck:

där M med + M i - mängden avfall som kommer ut i miljön med avloppsvatten och gasutsläpp; ?M H är massan av neutraliserat avfall, XM p är massan av dispergerat avfall.

Den relativa miljövänligheten för en typisk process, produktionslinje, butik kan bestämmas av uttrycket

Om en A -> 0, tenderar processen till ett avfallsfritt tillstånd.

För att kvantifiera produktionens icke-avfall ™, rekommenderas att använda icke-avfallskoefficienten, som tar hänsyn till olika faktorer beroende på sektorn i den nationella ekonomin.

Så, för kolindustrin, förhållandet avfallsfritt K C) föreslås bestämma genom uttrycket

var K p - användningskoefficient för berget som ett resultat av gruvdrift; K till - användningskoefficient för tillhörande vatten från kolbrytning; K sid - Koefficient för utnyttjande av gasoljeavfall. För den kemiska industrin, avfallsfritt förhållande

var K m - fullständighetskoefficienten för användningen av materiella resurser; TILL :) - fullständighetskoefficient för användning av energiresurser; K ET - överensstämmelse med miljökrav. Värdena för de två första koefficienterna hittas med hänsyn till data om material- och energibalanser.

Koefficientvärde K et bestäms av uttrycket

där D) r, r| a, d| l - koefficienter för överensstämmelse med miljökrav för hydrosfären, atmosfären respektive litosfären.

Koefficient rv definierat men uttryck

var P - antalet föroreningar som finns i flytande avfall som släpps ut i vattendrag (hydrosfären); AT ( - faktisk utsläpp av den z-te ingrediensen (ämnet) per tidsenhet, moms, - - maximalt tillåtet utsläpp av den z-te ingrediensen per tidsenhet; MPC, - den högsta tillåtna koncentrationen av den i:te ingrediensen för en reservoar av en viss typ av vattenanvändning.

Om en PÅ,

Om det inte finns några momsuppgifter görs beräkningen enligt uttrycket

där C j- koncentrationen av den i-te ingrediensen.

Vid utsläpp i en vattenförekomst av flera föroreningar med samma begränsningsindikator för skadlighet måste följande villkor vara uppfyllt:

Metod för att beräkna koefficienten G| men liknar ovanstående. Koefficient r| l är för närvarande lika med ett. Om koefficientvärdet K et K et enhet beräkna koefficienterna K m och K e eller bara en koefficient Till m. För målprodukten, koefficienten K m bestäms av uttrycket

där M op - material från huvudproduktionen; M vp - material för hjälptillverkning; 0 op - avfall av huvudproduktionen; FRÅN op - avfall av huvudproduktionen; P op - förlust av huvudproduktionen.

Om K m ligger i intervallet 0,9-1,0, då anses produktionen vara avfallsfri, när K m i intervallet 0,8-0,9 - lågavfall, med ett värde K m

I det allmänna fallet, för att bedöma graden av perfektion av den tekniska processen, med hänsyn till interaktionen med miljön, tas kriteriet för icke-avfall ™ som koefficienten för miljöprestanda:

där B t är den teoretiska påverkan som krävs för produktion; Vf - faktisk påverkan; B n är påverkan som bestäms av en specifik produktion.

Om Wf K sh -> 0, dvs. denna produktion tar inte hänsyn till kraven på miljösäkerhet, vilket leder till den så kallade miljömissräkningen. Ju högre K ed-koefficientens värde är, desto mer perfekt är produktionen, med hänsyn tagen till påverkan på miljön, och desto mer närmar den sig den avfallsfria tekniken.

Den socioekonomiska effekten (SEE) av icke-avfallsindustrier kan bedömas med ett komplext kriterium:

var? E, - Summan av alla effekter som uppnås genom införandet av icke-avfallsproduktion. Y - Skador från miljöföroreningar genom produktions- och konsumtionsavfall; З n - totala kostnader för att skapa icke-avfallsproduktion.

Om det finns flera alternativ ska alternativet med högsta SEE vid minimivärdena Z p väljas.

Kombinationen av avancerad teknologi med moderna metoder för rening och kontroll av gas- och stoftutsläpp, återvinning av avfall gör det alltså möjligt att rekonstruera befintliga och designa nya produktionsanläggningar som uppfyller kraven på lågavfall™ och miljösäkerhet.

Den utbredda användningen av avfallsfri och lågavfallsteknik är en viktig riktning för att skydda miljön från de negativa effekterna av industriavfall. Användningen av reningsanläggningar och anläggningar innehåller inte helt giftiga utsläpp, och användningen av mer avancerade reningssystem åtföljs alltid av en exponentiell ökning av kostnaderna för reningsprocesser, även när det är tekniskt möjligt.

Enligt beslutet. EEC. FN och. Deklarationen om lågavfalls- och avfallsfri teknik, samt om användningen av avfall, antog formuleringen: "Avfallsfri teknik är den praktiska användningen av kunskap, metoder och medel för att säkerställa den mest rationella användningen av naturliga resurser och energi inom ramen för mänskliga behov och skydda miljön”.

Lågavfallsteknik är ett mellanstadium i skapandet av avfallsfri produktion. Vid lågavfallsproduktion överstiger inte den skadliga påverkan på miljön tillåtna nivåer, men på grund av tekniska, ekonomiska och organisatoriska skäl förvandlas en del av råvarorna och materialen till avfall och skickas till långtidslagring.

Grunden för icke-avfallsproduktion är den komplexa bearbetningen av råvaror med alla dess komponenter, eftersom produktionsavfall är en oanvänd del av råvaran. Samtidigt är utvecklingen av resursbesparande teknik av stor betydelse.

Möjligheten att använda avfall har bevisats av det praktiska arbetet från många företag inom olika branscher

Huvuduppgifterna för lågavfalls- och avfallsfri teknik inkluderar:

Integrerad bearbetning av råvaror och material med alla deras komponenter baserat på skapandet av nya avfallsfria processer;

Skapande och frisläppande av nya typer av produkter med användning av kraven på återanvändning av avfall;

Bearbetning av produktions- och konsumtionsavfall för att erhålla säljbara produkter eller någon effektiv användning av dem utan att bryta mot den ekologiska balansen;

Användning av slutna industriella vattenförsörjningssystem;

Skapande av territoriella produktionskomplex och ekonomiska regioner som inte är avfall

Inom maskinbyggnadsindustrin är utvecklingen av tekniska processer med lågt avfall i första hand förknippad med behovet av att öka metallanvändningsfaktorn (KIM), vid träbearbetning - en ökning av träanvändningskoefficienterna (KID) toshch.

Inom gjuteriindustrin används snabbhärdande formsand. Denna process, där den kemiska härdningen av former och stavar sker, är progressiv inte bara tekniskt utan även tekniskt. Sanering av förpackningar och hygienisk inspektion på grund av en betydande minskning av stoftutsläpp. Utnyttjandegraden av metall i sådan gjutning ökade till 95-98%.

En ny teknik för tillverkning av engångsgjutformar föreslogs av det brittiska företaget Booth, som generellt övergav användningen av formsand med organiska bindemedel. Fuktad i vatten bildas sand och fryses sedan snabbt med flytande kväve. Gjutjärn och gjutgods av icke-järnlegeringar som erhålls i sådana formar har en korrekt struktur och en slät yta.

Vid värmebehandling av metaller är nya produktionsmetoder baserade på att utföra processer i slutna volymer med en minimal förbrukning av utgångsmaterial och utan att släppa ut produkter från en kemisk reaktion till miljön av stort intresse. där det hermetiska flödet i arbetsutrymmet är skapad av reversibla fans.

Bild 63 . System av cirkulationsanläggningar: a - kammarmuffel;

skulle - min muffel; c - kammare muffleless d - min muffleless

Till skillnad från direktflödesgasmetoden, där skadliga ämnen släpps ut i atmosfären, minskar cirkulationsmetoden skadligheten av den tekniska processen för kemisk-termisk behandling av metaller.

Nu används den progressiva metoden för jonnitrering i stor utsträckning (Fig. 64), som är mycket mer ekonomisk än ugnsmetoden, ökar utnyttjandet av elektricitet, är giftfri och uppfyller kraven för miljöskydd.

Bild 64 . Schema för en elektrisk ugn för jonitrering: 1,2 - värmekammare 3 - delupphängning 4 - termoelement b - arbetsstycken, 6, 7 - frånskiljare, 8 - tristoran strömförsörjning, 9 - temperaturmätning och kontrollenhet, 10 - gasindustrirengöringsinstallation, 11 - vakuumpump

För att förbättra det ekologiska tillståndet i valsindustrin används en ny stålvalsningsteknik i stor utsträckning - spiralformad metallvalsning (Fig. 65) för att få ett ihåligt spiralborrstål. Denna teknik för metallvalsning gjorde det möjligt att överge ytterligare metallbearbetning, inte bara spara metall med 10-35%, utan också förbättra arbetsförhållandena för arbetare och den ekonomiska situationen genom att minska dammhalten i luften i gruvor, buller och vibrationer på arbetsplatser .

En enorm mängd industriavfall samlas idag i timmer- och träbearbetningsindustrin. Grenar och grenar av träd i avverkningsområden, träbitar, bark, sågspån, med härdade rester av syntetiska hartser, färger och lacker etc. är avfall här denna industri.

Bild 65 . Valsningsmetoder för ihåligt borrstål: a - firmware, b - reduktion; c - bildning

Graden av användning av träavfall i avfallsfria eller lågavfallsteknologier kan karakteriseras av koefficienten för dess användning, bestäms av formeln

var. Voyem ~ volymen av de viktigaste produkterna gjorda av trä;. Hoopoe - volymen av ytterligare produkter som produceras från avfallet från huvudprodukterna (croaker, tekniska spån, tekniskt sågspån, limmade ämnen, konsumtionsvaror, bränsle, etc.), m8;. Us - volymen råvaror som levereras till produktionen, m3.

Ett exempel på en avfallsfri teknik vid timmerproduktion kan vara den fullständiga bearbetningen av kapat trä för huvudprodukterna (sågstockar, plywoodstockar, gruvstigare, etc.) och allt avfall från huvudprodukterna (vedskär, grenar, rhizomer). , hårnålsblad, etc.) för produktion av ytterligare produkter (teknologiska flis, ved, barrmjöl, livsmedelsprodukter, organiska gödningsmedel, etc.).

Aggregatsågverk kan betraktas som ett exempel på en avfallsfri teknik inom träbearbetningsindustrin, då teknisk flis bildas tillsammans med sågade trävaror, som senare blir en råvara för produktion av spånskivor, träfiberskivor, cellulosamager.

Figur 66 visar ett diagram över den industriella användningen av avfall från trä- och träbearbetningsindustrin

Liknande exempel på icke-avfallsteknologier kan ges vid tillverkning av faner, plywood, behållare, parkett, möbler och snickerier, etc.

För en rationell integrerad användning av allt trä i träindustrin är det viktigt att identifiera allt avfall från huvudproduktionen, för vilket det är tillrådligt att göra en balans av gammalt trä.

Tabell 64, 65 visar balansen mellan trä i träindustrin

En av de viktigaste faktorerna som påverkar övergången till avfallsfri teknik hos virkesförädlingsföretag är en ofullkomlig metod för att bestämma virkesvolymen endast genom sortimentets diameter och dess längd baserat på volymtabeller. Därför är det nödvändigt för träbearbetningsföretag att övergå till en konstgjord bestämning av volymerna rundvirke, sågade produkter och avfall med hjälp av mätutrustning, som används allmänt i länder. Västra. Europa och. Amerika. Detta skulle göra bättre användning av allt träavfall.

Vibrerande kapning och ihålig fräsning av trä, som inte åtföljs av bildandet av sågspån och damm, är lovande för miljöskyddet.

Bild 66 . System för industriell användning av avfall från sågverk och träbearbetningsindustrier

Tabell 64 . Balansen av virke i sågverksproduktionen med integrerad användning av sågtimmer

Tabell 65 . Träbalans vid kapning av virke till ämnen

Varje ägare av ett företag som är kopplat till en produktionsprocess står inför problemet med avfallshantering. Denna fråga är särskilt relevant för de tillverkare vars produktionsprocessavfall faller under kategorin miljöskadligt, och därför, i det här fallet, är en mycket viktig punkt i utvecklingen av ett investeringsprojekt att ta hänsyn till kostnaderna för återvinning eller avfallshantering. .

I grund och botten existerar inte produktion utan avfall i princip, produktionsavfall är alltid i form av energi, flytande och fast, och därför bör termen "" förstås som "produktion med lågt avfall". Därför, för all produktion, är återvinning av avfall mycket viktigt, vilket kommer att bidra till att minska kostnaderna.

Typer av produktion och det avfall de skapar

Produktionen, som ett resultat av vilken avfall erhålls, kan villkorligt delas in i två typer. Den första typen är produktion, där mekanisk bearbetning av råvaror råder utan att kränka integriteten hos dess interna struktur. Denna typ omfattar metallbearbetnings-, trä- och träbearbetningsindustrier. Som ett resultat av denna produktion erhålls färdiga produkter och avfall. Den andra typen omfattar industrier med integrerade system för bearbetning av råvaror, där man till följd av fysiska och kemiska påverkan i bearbetningsprocessen erhåller biprodukter och avfall. Denna typ av produktion omfattar den petrokemiska industrin och oljeraffinering, kemi- och koksindustrin, icke-järn- och järnmetallurgi.

Det visar sig alltså att avfall är en råvara som är olämplig för produktion av denna typ av produkter. Avfall från produktionsprocessen är rester av material som erhålls under tillverkningsprocessen och som helt eller delvis har förlorat sina egenskaper.

Till exempel inom gruv-, kol- eller träbearbetningsindustrin ändrar avfall inte sin struktur. Inom den kemiska industrin är oljeraffinering, metallurgi, avfall föremål för fysisk och kemisk påverkan och skapar som ett resultat nya produkter.

Konsumentavfall är maskiner, utrustning, produkter som har tappat sin prestanda på grund av slitage.

I sin tur kan avfall delas in i: återvinningsbart, det vill säga de som kan användas utan att slutföras som råmaterial, obligatoriska tekniska förluster: torkning, indunstning, rök, sprutning och avfall - detta är ett material som inte kan eller är ekonomiskt lönsamt att använda i ekonomin eller produktionen.

Vad är låg avfallsproduktion?

Noll avfallsproduktion eller, rättare sagt, lågavfall, är en process där de råvaror som erhålls genom produktionen återvinns och den skadliga miljöpåverkan minimeras. I kärnan är lågavfallsproduktion en uppsättning åtgärder som kan säkerställa användningen av råvaror utan att skada miljön. Användningen av teknik med lågt avfall kommer att bidra till att avsevärt minska kostnaderna för att installera städsystem och utrustning; i vissa fall kan återvinning av avfall tjäna som en källa till extra inkomst.

Tyvärr bör det noteras att avfallsåtervinning inte alltid är kostnadseffektivt. Till exempel är det helt enkelt inte ekonomiskt lönsamt att återvinna mycket icke-järn- och metallurgiavfall. Detta gäller dock inte de utsläpp som utgör en fara för miljön. Om produktionen ger upphov till farligt eller giftigt avfall så ska företaget enligt miljölagstiftningen ombesörja inköp av specialbehandlings- och bearbetningsutrustning. Sådana farliga föreningar inkluderar olika utsläpp av svavel, tellur, selen, zink och koppar.

Funktioner i organisationen av icke-avfallsproduktion

Noll avfallsproduktion har sina egna egenskaper och för en effektiv organisation måste de beaktas. För att organisera lågavfallsteknologier på det mest optimala sättet är det nödvändigt att nära band etableras mellan de företag som utgör ett enda system av ett lågavfallskomplex, särskilt i fallet när avfallet från ett företag är ett råvara för en annan.

Om komplexet av sådana företag också är kompakt beläget, kan de kombineras till en kombination. Det kan till exempel vara en helcykelmetallurgisk anläggning som producerar gjutjärn, stål och valsade järnmetaller och kan samtidigt inkludera ett koksverk för förädling av kol till råmaterial för masugnsproduktion. Gaser som har kväve i sin sammansättning kommer att fungera som en källa till råmaterial för produktion av kvävegödselmedel, syntetiskt gummi, plast, syntetiska hartser, gummiprodukter. Efter omsmältningen av gjutjärn finns slagg kvar, som i sin tur är en råvara för bygg- och cementindustrin, vid metallbearbetning frigörs gaser - råvaror för den kemiska industrin.

Sålunda är den mest effektiva formen för att organisera lågavfallsproduktion kombinationen av relaterade industrier till ett enda system där olika industrier kommer att verka. Med en sådan organisation av produktionen reduceras kostnaderna avsevärt, produktionseffektiviteten ökar och optimala förutsättningar skapas för att produktionen med lågt avfall ska fungera.