Организация безотходных (малоотходных) производств

Безотходное производство - производство, в котором полностью используются не только основные сырьевые ресурсы, но и попутно получаемые отходы производства, в результате чего снижается расход сырья и сводится к минимуму загрязнение окружающей среды. Безотходное производство может использовать отходы собственного производственного процесса, и отходы других производств.

Безотходные производства в химической технологии (безотходная технология), осуществляются по оптимальным технологическим схемам с замкнутыми (рециркуляционными) материальными и энергетическими потоками, не имеют сточных вод (бессточные производства), газовых выбросов в атмосферу и твердых отходов (безотвальные производства). Термин "безотходные производства" носит условный характер, т.к. в реальных условиях из-за несовершенства современной технологии невозможно полностью исключить все отходы и воздействие производства на окружающую среду. При безотходных производствах наиболее рационально используются природные и вторичные сырьевые ресурсы и энергия с минимальным ущербом для окружающей среды.

В концепцию безотходности производства значительный вклад внесли советские ученые (А. Е. Ферсман, Н. Н. Семенов, И. В. Петрянов-Соколов, Б. Н. Ласкорин и др.). По аналогии с природными экологическими системами безотходные производства базируются на техногенном круговороте веществ и энергии. Необходимость в создании безотходные производства возникла в 50-х гг. 20 в. в связи с истощением мировых природных ресурсов и загрязнением биосферы в результате бурного развития, наряду с химизацией сельского хозяйства и ростом транспорта, ведущих отраслей энергетики и обрабатывающей промышленности (переработка нефти, химическая промышленность, ядерная энергетика, цветная металлургия и др.).

Согласно представлениям Д. И. Менделеева (1885), мерой совершенства производства является количество отходов. С развитием науки и техники каждое производство все более приближается к безотходному. На данном этапе к безотходным производствам относятся, по существу, малоотходные производства, в которых только небольшая часть сырья превращается в отходы. Последние подвергают захоронению, обезвреживанию или направляют на длительное хранение с целью их утилизации в перспективе. В малоотходных производствах выбросы вредных веществ не превышают ПДК, а также уровня, при котором предотвращаются необратимые экологические изменения (см. Охрана природы).

Основные направления создания малоотходных производств на отдельном предприятии или в целом промышленном регионе: экологически безопасная подготовка и комплексная переработка сырья в сочетании с очисткой вредных выбросов, утилизацией отходов, оптимальным использованием энергии, водо- и газооборотных циклов; применение так называемых коротких (малостадийных) технологических схем с макс. извлечением целевых и побочных продуктов на каждой стадии; замена периодических процессов непрерывными с использованием автоматизированных систем управления ими и более совершенного оборудования; широкое вовлечение в производство вторичных ресурсов.

Развитие химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и ряда др. отраслей промышленности связано с разработкой так называемых энерготехнологических схем - систем большой единичной мощности. Последние наряду с максимальным использованием сырья и энергии обеспечивают высокоэффективную очистку сточных вод и газовых выбросов в атмосферу благодаря применению безводных технологических процессов, водо- и газооборотных (включая воздухооборотные) циклов, которые экологически и экономически целесообразнее, чем соотв. прямоточное водоснабжение и <i.газов очистка до санитарных норм.</i.

Оптимальное использование сырьевых ресурсов достигается их комплексной переработкой. Примеры: хим. переработка твердых топлив (см. Коксохимия), нефти (см. Нефтепереработка), апатито-нефелиновых, фосфорито-апатитовых, полиметаллических руд и т.д. Например, при комплексной переработке апатито-нефелиновых руд помимо фосфатов получают также др. ценные продукты. Так, в СССР впервые в мире разработана и осуществлена технология переработки нефелинов - отходов обогащения апатитов. В результате на 1 т глинозема получают 0,2-0,3 т К₂СО₃, 0,60-0,75 т Na₂CO₃ и 9-10 т цемента. Такая технология в сочетании с замкнутым водооборотом и эффективной очисткой газов печей спекания и цементного производства обеспечивает минимальное количество отходов. Прогрессивный метод азотнокислотного разложения фосфоритов и апатитов при получении сложных удобрений (напр., нитроаммофоски) исключает образование фосфогипса – многотоннажного отхода производства этих удобрений сернокислотным способом. Наряду с азотно-фосфорными или азотно-фосфорно-калийными удобрениями получают SrCO₃, CaCO₃, CaF₂, NH₄NO₃, оксиды РЗЭ и др. Важные продукты.

Оптимальные использование энергоресурсов достигается рациональным расходованием их для технологических нужд на различных стадиях производства, а также утилизацией теплоты низкого потенциала (50-150°С) для обеспечения комфортных условий труда в промышленных и непроизводственных помещениях, для коммунально-бытового горячего водоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, обогрева теплиц, водоемов и т.д. наиболее эффективно в химической промышленности энергоресурсы используют в современных энерготехнологических схемах производств NH₃, слабой HNO₃ и карбамида.