Основные принципы оценки экологичности производства

При оценке экологичности реального производства изучают степень его воздействия на окружающую среду и приближения к безотходному. Для этого можно воспользоваться следующими методами: балансовым, нормативным, экспертным, инструментальным и расчетным.

При проведении экологической оценки балансовым методом составляются и анализируются материальные и энергетические балансы предприятия в целом или отдельных подразделений, технологических процессов, участков, основного оборудования и т. д.

Нормативный метод основывается на использовании научно обоснованных нормативов затрат сырья, материалов, энергии, удельных норм образования отходов и т. д.

Экспертный метод учитывает результаты экологической сертификации, опыт и знания квалифицированных специалистов.

При инструментальном методе используются результаты непосредственных замеров качественных и количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ с помощью аттестованных приборов и по утвержденным методикам анализа.

Расчетный метод предусматривает количественную оценку экологичности по теоретическим и эмпирическим зависимостям, полученным путем обобщения результатов инструментальных исследований значительного коли­чества аналогичных объектов.

Наиболее полную и надежную информацию об источниках и объемах выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду можно получить из анализа материальных балансов. Они составляются на основании технологических схем, блок-схем входящих и выходящих материальных потоков. По данным материального баланса определяются удельные показатели выбросов, сбросов, от­ходов. Удельные энергозатраты оцениваются по результатам энергетического баланса.

В конечном итоге степень экологичности производства заключается в оценке его безотходности.

Эффект воздействия промышленного производства на ОС определяется величинами входных и выходных потоков на всех стадиях жизненного цикла, т.к. используемые в процессе человеческой деятельности материалы и энергия не исчезают.

Входные потоки делятся на материальные и энергетические. Материальные потоки связаны с добычей сырья, производством, транспортировкой, использованием, повторным использованием и утилизацией продукции, Энергетические учитывают все используемые виды энергоресурсов (твердое, жидкое, газообразное топливо, электроэнергия, водяной пар, сжатый воздух, компримированные газы, биомасса и пр.).

Выходные потоки формируются из продукции, отходов, выбросов, сбросов и энергетических выделений.

Основу построения безотходной технологии, а в широком смысле экономики «замкнутого цикла» Японии составляет так называемая «политика 3R», представляющая собой аббревиатуру от трех английских слов: reduce – сокращение количества отходов, reuse – повторное использование компонентов продукции, recycling – повторное использование остатков продукции в качестве сырья. В рамках этой политики на сегодняшний день работают предприятия, вырабатывающие 35 видов продукции, на долю которых приходится 60% промышленной продукции и 50% промышленных отходов.

Рассматривая концепцию безотходного производства, необходимо выделить три основных положения.

1. Безотходное производство – это замкнутая система, организованная по аналогии с природными экологическими системами. Его основу должен составлять сознательно организованный человеком круговорот сырья, продукции и отходов.

2. При организации производства обязательно включение в него всех компонентов сырья и максимально возможное использование энергии (ограниченное вторым законом термодинамики). Таким образом, экологически чистые производства нужно называть малоотходными и ресурсосберегающими.

Малоотходное производство обеспечивает сохранение нормального функционирования окружающей среды и сложившегося экологического равновесия. Критерии качества окружающей среды в настоящее время – ПДК и рассчитанные на их основе НДВ и НДС.

При разработке безотходной или малоотходной технологии используются

следующие принципы:

1. Принцип системности, в соответствии с ним каждый отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамичной системы – ТПК в регионе и эколого-экономической системы в целом. Таким образом, принцип системности должен учитывать существующую взаимосвязь производственных, социальных и природных процессов.

2. Принцип комплексного использования ресурсов требует максимального использования всех компонентов сырья, сопутствующих элементов, максимально возможной замены первичных сырьевых и энергетических ресурсов вторичными.

3. Принцип цикличности материальных потоков (замкнутые водо- и газооборотные циклы) должен привести к формированию в отдельных регионах и во всей техносфере сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии.

4. Принцип ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду (атмосферный воздух, воду, поверхность земли, рекреационные ресурсы и здоровье населения) в первую очередь связан с планомерным и целенаправленным ростом объемов производства и его экологического совершенства.

5. Принцип рациональности организации производства предполагает оптимизацию производства одновременно по энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам. Основным путем достижения этой цели являются разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов и производств.

При организации мало- или безотходного производства необходимо определить, какая часть сырья и материалов может быть направлена на длительное хранение или захоронение. Для этого в ряде отраслей промышленности России имеются количественные показатели оценки безотходности. В цветной металлургии широко используется коэффициент комплексности, определяемый долей полезных веществ, извлекаемых из перерабатываемого сырья по отношению ко всему его количеству (в процентах). На некоторых предприятиях он превышает 80%. В угольной промышленности введен коэффициент безотходности производства, К_б.п:

К_б.п. = 0,33(К_б.т +К_б.ж. +К_б.г),

где К_б.т, К_б.ж, К_б.г – коэффициенты использования породы, попутно забираемой воды и использования пылегазовых отходов соответственно.

В первом приближении для практических целей значение коэфициента безотходности (или коэффициента комплексности), равное 75% и выше можно принять в качестве количественного критерия малоотходного производства, а 95% – безотходного производства. При этом должна учитываться токсичность отходов.

В химической промышленности используется коэффициент безотходности К_б. Этот коэффициент характеризует полноту использования минеральных и энергетических ресурсов, а также определяет интенсивность воздействия данного химического производства на окружающую среду. Он является безразмерной величиной, лежит в интервале от 0 до 1 и выражается формулой

К_б= ,

где – коэффициент пропорциональности, определяемый эмпирически; К_м – характеризует полноту использования материальных ресурсов, его можно рассчитать, зная массу основной продукции, массу основного сырья и материалов основного производства, массу дополнительного сырья и материалов; К_э – характеризует полноту использования энергетических ресурсов

К_э=КПД _{факт.энер}. /КПД _{теор.энер}.,

К_а – коэффициент соответствия экологическим требованиям (коэффициент экологичности), рассчитывается с учетом фактического ущерба (руб/год) и допустимого ущерба, который возникает в случае соответствия сбросов и выбросов значениям нормативов ПДК (руб./год).

Если расчетные значения К_б лежит в пределах 0,75-0,8, то производство относится к малоотходному, а при К_б=0,9-0,98 – к безотходному.

Степень замкнутости процесса (производства) по отношению к окружающей среде определяется отношением массы произведен­ной продукции к израсходованной на ее получение массе матери­ально-сырьевых ресурсов. К произведенной относится основная продукция, побочная продукция, изготавливаемая на данном пред­приятии из отходов, а также масса отходов, реализуемых на другие предприятия, где они служат либо исходным сырьем для получения продукции, либо готовой продукцией (корм). С уче­том этого коэффициент полноты использования материальных ре­сурсов рассчитывают по формуле:

К_м = SМ(V_п – V_н) / SМV_п,

где М – фактический расход сырья, материалов на единицу производимой продук­ции; V_п – объем производства продукции; V_н – объем неиспользуемых

отходов.

Коэффициент полноты использования материальных ресурсов рассчитывается на основе составленного для каждого варианта тех­нологического процесса уравнения сквозного материального балан­са, характеризующего количественное движение всех видов сырья, материалов и др., размеры образования и использования отходов, побочных продуктов, размеры потерь. Коэффициенты полноты ис­пользования материальных ресурсов должны рассчитываться при производстве каждого вида продукции, а также для технологиче­ских процессов, линий, схем производства однотипных продуктов, ибо таким способом становится возможным проведение сравни­тельной оценки различных вариантов производства одних и тех же продуктов.

Коэффициент экологичности (К_э), характеризующий степень без­опасности производства по отношению к окружающей среде, рас­считывают по формуле

К_э = 1 – К_о,

где К_о – коэффициент отходоемкости, определяемый как отношение массы неиспользуемых побочных вспомогательных продуктов, твер­дых, жидких и газообразных отходов, поступающих в окружающую среду с учетом степени относительной опасности каждого вида, к единице продукции (перерабатываемого сырья):

К_о = SV _пi P_i / SМV_п,

где V _пi – годовой объем неиспользуемого отхода i-го вида, размещаемого в окружающей среде; P _i – показатель относительной опасности отхода i-го вида.

Эффективность процессов очистки промышленных выбросов (сбросов) напрямую связана с уровнем загрязнения окружающей среды промышленным производством. Чем выше эффективность используемых процессов, тем меньше загрязнение окружающей среды. Экологическую оценку влияния промышленного производства на окружающую среду можно произвести по следующим показателям:

- достигаемой степени очистки вредных выбросов (ПДК, остаточные концентрации);

- уровню загрязнения окружающей среды;

- капитальным и эксплуатационным затратам на экозащитную технику и др.

Коэффициент экологического действия на окружающую среду может также определяться как:

Кэ = ,

где В_m – теоретическое воздействие, необходимое для производства,
В_ф – фактическое воздействие. Если В_ф >> В_m, то К_э ® 0, т.е. данное производство абсолютно не учитывает требований экологической безопасности, и наоборот, чем больше значение К_э, тем больше производство приближается к безотходному.

Целесообразно также рассчитать экономический эффект от рационального использования сырья и ресурсов:

Э = Э_и.о.+Э_у + Э_р,

где Э_и.о – экономический эффект от использования отходов производства,

Э_у – эффект от предотвращения социально-экономического ущерба от загрязнения окружающей среды; Э_р – эффект от снижения затрат на добычу сырья (региональный эффект).

Оценка технологий пищевой промышленности по указанной методике показало следующее. В сахарной про­мышленности к категории условно-безотходных технологий следу­ет отнести процесс производства сахара при полном использовании свекловичного жома (на корм или сушку) с одновременным исполь­зованием фильтрационного осадка (К_б = 0,98), малоотходных – все остальные.

В мукомольно-крупяной промышленности к условно-безотходным относятся все процессы мукомольного производства и почти все – крупяного, за исключением технологий производства рисовой и гречневой круп, которые следует отнести к категории рядовых.

В крахмалопаточной промышленности к категории условно-безот­ходных не относится ни одна из исследованных технологий, при этом кукурузокрахмальные производства относятся к категории малоотходных, а картофелекрахмальные – к категории рядовых.

В пивоваренной промышленности большинство исследованных технологий относятся к категории малоотходных, за исключением технологий получения на основе вторичных сырьевых ресурсов пивоварения (ВСР) белково-кормового продукта и утилизации углекислоты, которые могут быть отнесены к условно-безотходным.

В спиртовой промышленности применяемые технологии относят­ся к категории рядовых и малоотходных.

Следовательно, большинство технологических процессов, разрабатываемых и действующих в отраслях пищевой промышленности, можно отнести к категории малоотходных.

Таким образом, методику количественной оценки технологиче­ских процессов производства по степени мало- и безотходности можно рассматривать как один из путей анализа ресурсосбереже­ния и экологичности производств. Применение данной методики для оцен­ки действующих и разрабатываемых технологий (производств) по­зволяет ранжировать их, что, в свою очередь, способствует внедре­нию наиболее прогрессивных технологий.