Технологические схемы решения экологических проблем регионального производства материалов

Технологические схемы решения экологических проблем регионального производства материалов

Проанализированы рациональные технологии, которые минимизируют негативное воздействие производства разнообразных материалов на окружающую среду. Инновационные пути решения непростых экологических проблем должны основываться на мониторинге и управления качеством среды обитания.

Серьезную озабоченность современного общества вызывает состояние окружающей среды и сложившаяся к настоящему времени на планете экологическая ситуация. Проблема гармоничного взаимодействия техногенного общества с природными экосистемами и в XXIстолетии остается острейшей. Рост промышленного производства, энергетики, автотранспорта; интенсивная урбанизация, добыча полезных ископаемых (650 млрд. тонн!), вырубка лесов изменили сложившиеся веками биогеохимические циклы в естественной природе.

Перед человечеством встала задача по осуществлению безотлагательных мер, направленных на предотвращение экологического кризиса. В связи с усилением внимания к современным рыночным инструментам экологического регулирования необходимо разрабатывать подходы, применяемые при оценке экологического риска, планировании и реализации программ экологического мониторинга и аудита. В технологическом процессе производства различных материалов, прежде всего добыча сырья: руды, песка, гравия, глины и др., ископаемого топлива (угля, нефти, природного газа) в настоящее время сопряжена с накоплением больших объемов отходов [1].

Цель данного сообщения — это рассмотрение современных технологий, соответствующих экологическим требованиям производства основных видов материалов.

Объем производства технических материалов зависит от уровня их ресурсного обеспечения исходным сырьем. Свыше 45% объема потребностей в материалах удовлетворяются керамикой (в основном стройматериалами) и имеет практически неограниченное сырьевое обеспечение [2]. Все источники загрязнений, поступающих в атмосферу, гидросферу и литосферу и источниками которых являются предприятия стройиндустрии, можно условно разделить на вещественные (материальные) и энергетические.

Оценка воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду предполагает: одной стороны, — прогноз токсичности того или иного вещества, поступающего в биогеоценоз, с другой — миграцию и трансформацию веществ под влиянием разнообразных факторов. Приоритетами конструирования новых экотехнологий в стройиндустрии являются:

• 1) исследование уровня загрязнения промышленными объектами среды обитания наиболее вредными для экосистемы токсичными веществами;
• 2) совершенствование технологических процессов переработки сырья и очистки отходов;
• 3) прогнозирование и мониторинг химических загрязнений для разработки способов управления состоянием природной среды.

Проблема экологической безопасности в рамках производства стройматериалов должна анализироваться в широком аспекте как комплексная задача обеспечения внутрипроизводственной безопасности, а также защиты природной среды. Решение проблемы экобезопасности предприятий требует привлечения системы знаний, объединяющей достижения в области безопасности труда, защиты окружающей среды и промышленной безопасности.

Стратегическая задача инженерной экологии — это изучение взаимодействия производств и природы, закономерности формирования региональных и локальных природно-технических систем и способы управления ими в целях защиты природной среды и обеспечения экологической безопасности. Инженерная экология призвана разрабатывать технологичные методы исследования экосистемы «человек — окружающая среда», инженерно-технические методы и средства защиты человека и окружающей его среды от вредных антропогенных факторов.

Производство строительных материалов, отличающееся разнообразием и энергоемкостью технологического оборудования, используемого для дробления, измельчения, транспортировки и обжига твердых, гранулированных и порошкообразных материалов, является достаточно серьезным источником выброса аэрозольных загрязнений в производственные помещения и окружающую атмосферу. Рассмотрим современное — относительно «чистое» с точки зрения экологии — производство стройматериалов на примере композиционного пенобетона (рис.1):

Рис. 1 Технологическая схема производства пористого фибробетона

По объему пылегазовых выбросов промышленность стройматериалов уступает лишь энергетике, металлургии, нефтепереработке и газовой производств. Предприятия этой отрасли расположены во всех регионах, а пылевые выбросы таких предприятий составляют 54% суммарных выбросов по отрасли. Например, в России предприятиями по производству огнеупоров ежегодно выбрасывается в атмосферу 2 млн. тонн пыли и возникают условия для нарушения действующих санитарно-гигиенических норм [3]. На территориях, примыкающих к заводам по производству минерального сырья, годовой осадок пыли достигает 7 кг/м², а размеры частиц опасных для органов дыхания колеблются от 0,01 до 1,0 мкм [4].

Рост мирового промышленного производства сопровождается увеличением количества загрязняющих выбросов в глобальном масштабе. Создание малоотходный технологий и внедрение новейших пылеулавливающих комплексов на действующих предприятиях по ряду технических причин (жесткое ограничение производственных площадей и энергетических лимитов, недостаток средств на реконструкцию, текучесть кадров, отсутствие имеющих соответствующую подготовку специальных служб по эксплуатации систем пылеулавливания и т. д.) сталкивается с серьезными затруднениями. В этих условиях особое значение приобретает не только всесторонний анализ и оптимизация уже действующих пылеулавливающих комплексов, но и совершенствование наиболее перспективных технологий процесса пылеулавливания [5].

Гранулированные и керамические фильтры, отличающиеся высокой степенью очистки, доступностью, прочностью, термостойкостью, возможностью регенерации различными способами, коррозионностойкостью, способностью противостоять резким изменениям давления и др. позволяют устойчиво обеспечивать показатели нормативов качества газопылевых выбросов. Зернистые слои не только обеспечивают предельно-допустимые выбросы, но и создают условия для организации на отдельных участках производства безотходной технологии. Поэтому актуальность углубленного изучения процесса пылеулавливания мембранными технологиями из аспирационных газов и аэрозолей в производстве строительных материалов достаточно очевидна.

Создание экономических механизмов, стимулирующих производителей разрабатывать и внедрять новые технологии по утилизации отходов, остается наиболее важной задачей. Конструирование малоотходных технологий, очистка и утилизация отходов — важнейшая, но не единственная сфера приложения человеческого разума. Вместо констатации происходящих в природе негативных изменений, нужно переходить к прогнозированию и управлению качеством среды обитания [6]. Экологический подход в техническом образовании призван формировать чувство ответственности за будущую судьбу цивилизации.

Экологическую обстановку в республике Башкортостан можно охарактеризовать как стабильно напряженную. Регион страны, насыщенный нефтехимическими предприятиями, требует поиск путей минимизации техногенного воздействия на природу. В республике Башкортостан работают «гиганты» нефтехимии: «Уфаоргсинтез», «Салаватнефтеоргсинтез», Стерлитамакские «Каучук» и «Каустик» и др. Существующие технологии добычи и переработки сырья ведут к большим потерям, а при нарушениях технологической дисциплины загрязнения попадают в грунтовые воды (проблема питьевой воды в западных районах республики) [7].

В настоящее время в регионе накоплено 2 млрд. тонн отходов производства, нефтепереработка по объему выбросов загрязняющих веществ является «лидером» наряду с теплоэлектростанциями и автотранспортом. В отвалах Учалинской, Сибайской и Бурибаевской обогатительных предприятий содержится большое количество ценных компонентов (меди и т. д.), но на сегодняшний день еще не разработаны рентабельные технологии их извлечения. Более 4 тысяч промышленных источников выбросов загрязняющих веществ, в том числе и предприятия стройиндустрии, являются «побочными» продуктами различных производств (рис. 2):

Рис. 2 Взаимосвязи производства материалов в экономике Башкортостана

Проблема разработки инновационных технологий охраны окружающей среды многопланова: включает не только научные и образовательные аспекты, но и экономические, политические, правовые компоненты. Разработка и совершенствование технологических средств защиты и реабилитации природной среды, естественных экосистем всегда должны входить в число приоритетов государства и частного сектора.

Экологические загрязнения промышленности, как правило, образуются в виде смесей и в дисперсном (гетерогенном) состоянии, например, аэрозоль (твердые микрочастицы / воздух). В зависимости от вида токсичности и их концентрации методы переработки и обезвреживания отходов производства материалов могут быть различными (рис. 3):

Рис. 3 Методы очистки при переработки отходов индустрии

• 1. Ксенофонтов Б. С., Павлихин.Г.П., Симакова Е. Н. Промышленная экология. М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2013. 208 с.
• 2. Волков Г. М., Зуев В. М. Материаловедение. М.: Изд. центр «Академия», 2012. 448 с.
• 3. Коузов П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. Л.: Химия, 1987. 264 с.
• 4. Krassowizkij J.V., Anzheuro N.M., Babkin V.F. Entwicklung von Schitschichtfiltern fur Luftund Gasentstaubung // Gefahrstoffe. Reinhaltung der Luft. 1996. B.56. N.1. S. 425−429.
• 5. Гофман В. Р., Лихачева М. А., Малыгин Д. А. Решение экологических проблем в рамках инновационного подхода // Современные научные исследования и инновации. 2012. № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2012/05/12 929 (дата обращения: 28.01.2014).
• 6. Халиков Р. М., Латыпова З. Б., Фролов Ю. В. Взаимосвязь естественнонаучных дисциплин в рамках интегративного подхода решения проблем экологии // Вестник БГПУ им. М.Акмуллы. 2011. № 2. С. 89−98.
• 7. Миркин Б. М., Наумова Л. Г., Ибатуллин У. Г. Экология Башкортстана. Уфа: АДИ-Пресс, 2005. 200 с.