Промислова екологія - Апостолюк C.O. - 6.2. Безвідходна та маловідходна технології

Широке застосування безвідходних і маловідходних технологій— важливий напрямок захисту довкілля від негативної дії промислових відходів. Використання очисних пристроїв і споруд не дозволяє повністю локалізувати токсичні викиди, а використання більш досконалих систем очищення завжди супроводжується експоненціальним зростанням витрат на процеси очищення навіть тоді, коли це технічно можливо.

Відповідно до рішення ЕЕК ООН і Декларації про маловідходну і безвідходну технології, а також про використання відходів прийнято формулювання: "Безвідходна технологія є практичним використанням знань, методів і засобів для того, щоб у межах потреб людини забезпечити найбільш раціональне використання природних ресурсів та енергії й захистити навколишнє середовище".

Маловідходна технологія є проміжним етапом при створенні безвідходного виробництва. При маловідходному виробництві шкідлива дія на довкілля не перевищує допустимі рівні, але через технічні, економічні та організаційні причини частина сировини і матеріалів перетворюється у відходи та спрямовується на тривале зберігання.

Основою безвідходних виробництв є комплексне перероблення сировини з використанням усіх його компонентів, оскільки відходи виробництва — це невикористана частина сировини. Великого значення при цьому набуває розроблення ресурсозберігаючих технологій.

Доцільність використання відходів доведене практичною роботою багатьох підприємств різних галузей промисловості.

До основних завдань маловідходної та безвідходної технологій належать:

— комплексне перероблення сировини й матеріалів з використанням усіх їх компонентів на базі створення нових безвідходних процесів;

— створення та випуск нових видів продукції з використанням вимог повторного використання відходів;

— перероблення відходів виробництва та споживання з отриманням товарної продукції або будь-яке ефективне їх використання без порушення екологічної рівноваги;

— використання замкнених систем промислового водопостачання;

— створення безвідходних територіально-виробничих комплексів та економічних регіонів.

У машинобудівній промисловості розроблення маловідходних технологічних процесів насамперед пов'язане з необхідністю збільшення коефіцієнта використання металу (КВМ), у деревообробці — збільшення коефіцієнта використання деревини (КВД) тощо.

У ливарному виробництві використовуються швидкотвердіючі формувальні суміші. Цей процес, при якому відбувається хімічне твердіння форм і стрижнів, прогресивний не тільки з технологічного, але і з санітарно-гігієнічного огляду завдяки значному скороченню пиловиділення. Коефіцієнт використання металу при такому литві збільшився до 95—98 %.

Нову технологію виготовлення разових ливарних форм запропонувала англійська фірма "Бут", яка взагалі відмовилася від використання формувальних сумішей з органічними зв'язуючими речовинами. Зволожений водою пісок формується, а потім швидко заморожується рідким азотом. Отримані в таких формах виливки із чавуну та кольорових сплавів мають належну структуру та гладку поверхню.

При термічному обробленні металів значний інтерес викликають нові виробничі методи, що ґрунтуються на проведенні процесів у замкнених об'ємах з мінімальною витратою вихідних матеріалів і без виділення продуктів хімічної реакції у навколишнє середовище. Найпоширенішим є циркуляційний метод насичення металів і сплавів з використанням спеціальних установок (рис. 6.3), в яких робочий простір герметичний потік створюється реверсивним вентилятором.

Рис. 6.3. Схема циркуляційних установок: а — камерна муфельна;

б — шахтна муфельна; в — камерна безмуфельна; г — шахтна безмуфельна

На відміну від прямотічного газового методу, при якому в атмосферу викидаються шкідливі речовини, циркуляційний метод зменшує шкідливість технологічного процесу хіміко-термічної обробки металів.

Зараз широко використовують прогресивний метод іонного азотування (рис. 6.4), який порівняно з пічним є значно економічнішим, підвищує коефіцієнт використання електроенергії, нетоксичний і відповідає вимогам захисту навколишнього середовища.

Рис. 6.4. Схема електропечі для іонного азотування: 1,2 — нагрівальні камери; 3 — підвіска деталі; 4 — термопара; б — оброблювані деталі; 6, 7 — роз'єднувач; 8 — тристорне джерело живлення; 9 — блок вимірювання та регулювання температури; 10 — газоприготувальна установка; 11 — вакуумний насос

З метою покращання екологічного стану в прокатному виробництві широко використовують нову технологію прокатування сталі — гвинтове прокатування металу (рис. 6.5) для отримання пустотілої спіральної бурової сталі. Така технологія прокатування металу дозволила відмовитися від подальшого металооброблення, не тільки заощадити метал на 10—35 %, але й покращити умови праці робітників та економічний стан завдяки зниженню запиленості повітря в шахтах, шуму та вібрації на робочих місцях.

Величезна кількість промислових відходів на сьогодні накопичується в лісозаготівельній та деревообробній промисловостях. Відходами тут є гілки і сучки дерев на лісосіках, куски деревини, кора, тирса, затвердлі залишки синтетичних смол, лакофарбових матеріалів тощо. Широке впровадження в ці галузі лісового комплексу безвідходної та маловідходної технології е одним із найважливіших завдань, що стоять перед підприємствами цієї галузі.

Рис. 6.5. Способи прокатування пустотілої бурової сталі: а — прошивання; б — редуціювання; в — формування

Ступінь використання деревних відходів при безвідходній або маловідходній технології можна характеризувати коефіцієнтом її використання, що визначається за формулою

де Уоем ~ об'єм основної продукції, що виготовляється з деревинним ; Удод — об'єм додаткової продукції, що виробляється з відходів основної продукції (обапіл, технологічна тріска, технологічна тирса, клеєні заготовки, товари народного споживання, паливо та ін.), м8; Ус — об'єм сировини, що надходить у виробництво, м3.

Прикладом безвідходної технології у лісозаготівельному виробництві може бути повне перероблення зрізаного дерева на основну продукцію (пиловник, фанерний кряж, рудничний стояк та ін.) та всіх відходів від основної продукції (відторцювання, гілки, кореневища, листя-шпильки та ін.) на виробництво додаткової продукції (технологічна тріска, дрова, хвойне борошно, харчові продукти, органічні добрива та ін.).

Прикладом безвідходної технології в деревообробній галузі можна вважати агрегатне лісопиляння, коли разом з пиломатеріалами утворюється технологічна тріска, що надалі є сировиною для виробництва деревостружкових, деревоволокнистих плит, целюлози тощо.

На рис. 6.6 наведена схема промислового використання відходів лісопиляльно-деревообробних виробництв.

Аналогічні приклади безвідходних технологій можна навести при виробництві шпону, клеєної фанери, тари, паркету, меблевих і столярних виробів та ін.

З метою раціонального комплексного використання всієї деревини в лісопромисловому комплексі важливим є виявлення всіх відходів від основного виробництва, для чого доцільним є складання балансу деревини.

У табл. 6.4, 6.5 наведений баланс деревини в лісопиляльному виробництві.

Одним із найважливіших чинників, що впливають на перехід до безвідходної технології на лісопереробних підприємствах, є недосконала методика визначення об'єму лісоматеріалів лише за діаметром сортименту та його довжиною на основі таблиць об'ємів. Тому необхідним на лісопереробних підприємствах є перехід до поштучного визначення об'ємів круглих лісоматеріалів, пилопродукції і відходів за допомогою сучасної вимірювальної техніки, що широко використовується в країнах Західної Європи та Америки. Це дозволило б повніше використовувати всі деревні відходи.

Перспективним для охорони довкілля є вібраційне різання та голкофрезерування деревини, які не супроводжуються утворенням тирси й пилу.

Рис. 6.6. Схема промислового використання відходів лісопильно-деревообробних виробництв

Таблиця 6.4. Баланс деревини в лісопиляльному виробництві при комплексному використанні пиловника

Таблиця 6.5. Баланс деревини при розкроюванні пиломатеріалів на заготовки