<<
>>

3 2. КРИТЕРИИ БЕЗОТХОДНОСТИИ ЭКОЛОГИЧНОСТИ ПРОИЗВОДСТВ


Экологическая оценка влияния промышленного производства на среду обитания производится по следующим показателям: достигаемой степени очистки вредных выбросов (остаточные концентрации сравниваются с предельно допустимыми концентрациями вредных веществ в атмосфере, воде, почве — ПДК); уровню загрязнения окружающей среды (учитываются предельно допустимые уровни шума, инфразвука, электромагнитных полей и др.);
капитальным и эксплуатационным затратам на экозащитную технику; нормативами предельно допустимых выбросов в атмосферу (ПДВ) и предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ в водоемы.
Все эти показатели могут прямо или косвенно охарактеризовать безотходность производства. Кроме того, в ряде отраслей промышленности России разработаны методики, позволяющие оценить степень приближения реального производства к малоотходному и безотходному. Существуют нормы количества вредных веществ на 1 т готовой продукции. В химической промышленности в качестве критерия оценки рекомендуется использовать индекс относительной токсичности массы (ОТМ):
(3.22)
где /0 — индекс относительной токсичности массы; ПДК* и ПДК! — предельно допустимые концентрации вещества, соответственно принятого за эталонный (эталонные ПДК! составляют 1 мг/л для воды и 0,01 мг/м3 для воздуха).
С использованием индекса относительной токсичности и концентрации вещества в выбросе С можно рассчитать относительную токсичность единичного /у, группового 1п и суммарного In выбросов:
(3.23)
(3.24)
                            (3.25)

Общий индекс относительного загрязнения среды определяется по формуле

где— индексы относительной токсичности выб
росов в атмосферу, воду и на поверхность литосферы; а и р — коэффициенты, характеризующие перенос загрязняющих веществ в поверхностные или грунтовые воды с учетом

фильтрации, сорбции, трансформации (определяются экспериментально).

ОТМ выбросов находится с учетом объемов единичного, группового и суммарного выбросов:



где—единичная, групповая и суммарная токсичные массы выбросов;— единичный, группо
вой и суммарный объем выбросов.
Общий баланс ОТМ технологического процесса:
(3.30)
где Мс и Мв — массы отходов, поступающих в окружающую среду с газовыми выбросами и сточными водами;
— масса нейтрализованных отходов;— мас
са рассеянных отходов.
Относительная экологичность процесса объекта предприятия тогда определяется по формуле
(3.31)
Из уравнений видно, что при условиипроцесс

безотходный.
Можно рассчитать ОТМ производственного цикла цеха Мед за время т:



где— сумма ОТМ отходов, поступающих в ок
ружающую среду.
Удельная загрузка на площадь F или объем V окружающей среды может быть определена по формулам:
(3.33)




При помощи показателей токсичности можно определить эффективность природоохранных мероприятий, например полную эффективность очистных сооружений:
(3.35)
где 1,2 — индексы, характеризующие величины либо до и после внедрения нового аппарата, метода, процесса, либо перед очистными сооружениями и после них.
При оценке уровня загрязнения окружающей среды необходимо иметь в виду, что для однородной среды (атмосферы, гидросферы) на основании существующих санитарных норм обязательно соблюдается условие
(3.36)
где — относительная токсичность /-го единичного выброса.
В частности, при оценке загрязнения водной среды поступают следующим образом. Если в сточных водах, выпускаемых с предприятия в водоем, присутствуют одновременно вещества, относящиеся к различным группам по лимитирующим показателям вредности (санитарнотоксикологического — ст, токсикологического — т, общесанитарного — ос) действия, следует вначале привести их к суммарным значениям ОТМ внутри каждой группы (
I, а затем к общей ОТМ ():
(3.37)
Сопоставление частных ОТМ в сбросах в водоем по группам вредности позволяет выявить, какие вещества создают неблагоприятную обстановку в водоеме, и определить конкретные меры безопасности. ОТМ каждой группы веществ, отнесенная к площади водосбора в единицу времени, представляет собой модуль химического стока в единицах ОТМ с площади F промышленной площадки:



где— модуль химического стока.
Этот показатель в сопоставлении с модулем естественно-ионного стока характеризует нагрузку на окружающую среду в исследуемом районе.
В качестве единицы ОТМ принята условная единица 1 етм, соответствующая загрязненности 1 м3 природной или техногенной среды 1 кг ОТМ.
Кроме приведенных показателей, в рассматриваемых отраслях отечественной промышленности используются и другие характеристики, позволяющие судить о малоот- ходности или безотходности производства.
В цветной металлургии принято использовать коэффициент комплексности, представляющий собой отношение массы полезных компонентов, извлекаемых из перерабатываемого сырья, к общей массе сырья. Этот коэффициент выражается в процентах по массе. В настоящее время на многих предприятиях этой отрасли данный коэффициент уже превышает 80%.
Аналогичный коэффициент введен в угольной промышленности. Он называется коэффициентом безотходности производства (К?gt;%) и может быть определен из следующего равенства:
(3.39)
где— коэффициент использования породы, образующейся в результате горных работ, %;— коэффици
ент использования попутно забираемой воды, образующейся при добыче угля, %;— коэффициент использо
вания пылегазовых отходов, %.
Следует указать, что в ряде случаев при использовании наряду с вновь образующейся породой также отвалов прошлых лет величина этого коэффициента может превысить 100%.
Наиболее информативным и удобным для практического применения является коэффициент безотходности Кб, используемый в химической промышленности. Этот коэффициент характеризует полноту использования в


производстве минеральных и энергетических ресурсов, а также интенсивность воздействия этого производства на окружающую среду. Он выражается следующей формулой:

где— коэффициент пропорциональности, определяемый эмпирически; Км — коэффициент полноты использования материальных ресурсов; Кй — коэффициент соответствия экологическим требованиям; Кэ характеризует полноту использования энергетических ресурсов; Кб — безразмерная величина, лежащая в пределах от нуля до единицы.
Величины КМУ Кэ и Кamp; рассчитываются по следующим формулам:
(3.41)
где П0 — масса основной продукции; Пд — масса дополнительной продукции;— масса основного сырья и материалов основного производства;— масса сырья и материалов вспомогательного производства; Мд — масса дополнительного сырья и материалов;
(3.42) где Уд — допустимый ущерб, который возникает в случае соответствия выбросов (сбросов) предельно допустимых, руб./год; Уф — фактический ущерб, руб./год.
Если Кб лежит в пределах 0,8-0,9, то производство относится к малоотходному, а при Кб = 0,9-0,98 — к безотходному. Кроме химической промышленности, К6 может быть использован для характеристики производства и в других отраслях промышленности.
Для оценки степени совершенства технологического процесса, учитывая взаимодействие с окружающей
средой, может быть принят коэффициент экологического действия (к. э. д.), определяемый как
(3.44)
где К — коэффициент экологического действия (к. э. д.); Вт — теоретическое воздействие, необходимое для производства; Вф — фактическое воздействие; Вп — воздействие, определяемое конкретным производством.
Если              тот. е. данное производство аб
солютно не учитывает требование экологической безопасности. Чем выше значение коэффициента экологического действия К, тем более совершенно производство с учетом воздействия на окружающую среду, тем более существенно его приближение к безотходной технологии.

Существуют также зависимости, позволяющие рассчитать экономический и социально-экономический эффект от использования безотходных производств. Как уже указывалось выше, при безотходном производстве рационально используются сырье и энергия и отсутствует вредное влияние на окружающую среду. Экономический эффект в этом случае рассчитывается по следующей зависимости:

где Э — экономический эффект от использования безотходного производства; Эн в — экономический эффект от использования отходов производства; Эу — экономический эффект от предотвращения социально-экономического ущерба от загрязнения окружающей среды; Эр — экономический эффект от снижения затрат на добычу сырья (региональный эффект) за счет использования отходов производства.

Первые два слагаемых, входящие в предыдущее равенство, определяются следующим образом:

где Z — замыкающие затраты на данный вид продукции; п — количество используемых отходов; f — коэффициент, учитывающий количественное соотношение отходов и

исходного сырья; Зп — приведенные затраты на вторичное использование отходов в производственном цикле.
Эу рассчитывают так:
(3.47)
где Ув — возможный ущерб при отсутствии природоохранных мероприятий, выраженный в стоимостной форме; Уф — фактический ущерб, выраженный в стоимостной форме и существующий в данное время.
Региональный эффект Эр может быть представлен возможным снижением приведенных затрат на единицу продукции за счет использования отходов производства.
Социально-экономический эффект безотходных производств (Эс) определяется по комплексному критерию:
(3.48)
где У — ущерб от загрязнения окружающей среды отходами производства и потребления; Зп — полные затраты
на осуществление безотходного производства;— сум
ма всех эффектов, достигаемых при внедрении безотходного производства:
(3.49)
где Эх — эффект от производства конечной продукции, полученной при внедрении безотходного производства и более полного использования исходного сырья; Э2 — эффект от потребления конечной продукции, полученной при внедрении безотходного производства; Э3 — экономия затрат на разведку, добычу и транспортировку отдельного ресурса; Э4 — эффект от комплексного развития региона и совершенствования размещения производительных сил; Э5 — внешнеторговый эффект (сокращение импорта или рост экспорта сырья, продуктов переработки, конечного продукта).
При наличии ряда вариантов безотходного производства выбирают такой, у которого величина Эс наибольшая при равных или близких по значению хозяйственных затратах.
Рассмотренные выше показатели качества окружающей среды обладают следующими недостатками: они не учитывают одновременного влияния на окружающую среду химического, технологического и экологического факторов соответствующего процесса; их расчет достаточно сложен и не всегда возможен из-за отсутствия необходимых данных о материальных и энергетических характеристиках процесса, его экологичности.
Для оценки воздействия промышленного производства на окружающую среду, и в первую очередь эффективности ее защиты, можно использовать безразмерные критерии, учитывающие влияние на ее состояние вышеперечисленных факторов производственного и экозащитного процессов (Д. А. Кривошеин, М. Д. Харламова, В. П. Зволинс- кий). Они в принципе аналогичны критериям подобия (Рейнольдса, Нуссельта, Прандтля и др.), которые используют при физическом моделировании.
Основные требования, предъявляемые к критериям: они должны учитывать влияние на состояние окружающей среды химического, технологического и экологического факторов производственного и экозащитного процессов; математическая структура рассматриваемых критериев должна быть простой. При любых значениях переменных, входящих в его состав, критерий должен быть определен количественно (не должны присутствовать неопределенности типаили); эти критерии должны быть безразмерными; для расчета критериев достаточно использовать минимальное количество имеющихся исходных данных; они должны с удовлетворительной точностью характеризовать загрязнение окружающей среды, возникающее при воздействии промышленного предприятия, а также эффективность используемого экозащитного процесса.

Критерии могут быть рассчитаны для случаев одноступенчатой и многоступенчатой очистки.
В основу критерия положено известное понятие относительной концентрации:
(3.50)
где Свых — концентрация загрязняющего вещества на выходе из очистного устройства; Сфон — средняя концентрация загрязняющего вещества в одном из компонентов окружающей среды (фоновая концентрация).
Теоретически величина Сфон в одном объекте не должна превышать ПДК загрязняющего вещества. Тогда предыдущее выражение можно переписать в следующем виде:
(3.51)
Влияние технологического фактора может быть охарактеризовано эффективностью очистки, достигаемой при использовании экозащитного процесса или аппарата:
(3.52)
где— эффективность очистки;— входная концентрация загрязняющего компонента в сбросах, поступающих на очистку.
Выразив из последнего уравнения величину Свых через г|, получим
(3.53)
Полученное отношение обозначается символом Кгг и называется критерием техногенного загрязнения окружающей среды при одноступенчатой очистке, т. е.
(3.54)
Его также можно назвать критерием эффективности экозащитного процесса при одноступенчатой очистке.

Случаю абсолютной очистки соответствует критерий Кгх = 0, т. е. чем выше степень очистки, тем меньше значение критерия Кгх для любого экозащитного процесса, или чем меньше значение Кг1У тем меньше концентрация вещества в окружающей среде. Норматив качества окружающей среды соблюдается при Krx lt; 1.
Для случая многоступенчатой очистки Кгп имеем
(3.55)
где Кгп — критерий техногенного загрязнения окружающей среды при многоступенчатой очистке; г\ь — эффективность очистки на п-й ступени очистки; Свх1 — входная концентрация загрязняющего вещества на входе в очистное устройство.
Рассмотрим далее, как используется критерий Кгх для оценки загрязнения, возникающего при воздействии промышленного предприятия, а также для характеристики эффективности используемого экозащитного процесса. Критерий Кгг позволяет: отбраковать все экозащитные процессы и аппараты, не обеспечивающие нормативов качества окружающей среды, а также определить требуемую степень очистки выбросов или сбросов, исходя из Свх и остаточного (после очистки) содержания токсичных веществ в окружающей среде; сравнить эффективность проведенных экозащитных мероприятий, основываясь на остаточном содержании токсичных веществ в окружающей среде; использовать этот критерий при расчете эффектов суммации при содержании нескольких вредных веществ в воздушной или водной среде.
Рассмотрим первую задачу, решаемую с помощью критерия Кгг. Он характеризует состояние окружающей среды при одноступенчатой очистке. Его применение имеет смысл, если Krx lt; 1. Только в этом случае соблюдается норматив качества воздушной или водной среды: Свых lt; ПДК. В противном случае использованный экозащитный процесс является неэффективным и исключается из дальнейшего рассмотрения.

Предположим, что на два различных очистных устройства поступают газовоздушные выбросы или водные сбросы. Концентрация токсичного вещества в первом случае
составляета во втором случае
. Эффективность очистки для первого устройства составляет, а для второго случая
. Рассчитаем значение критерия Кгх для первого и второго случаев:



Из вышеизложенного следует, что только второе устройство может быть использовано для защиты окружающей среды, так какАльтернативный способ за
щиты должен быть сразу отбракован и в дальнейшем не рассматриваться.
Рассмотрим далее, как влияет на поведение критерия увеличение концентрации загрязняющего вещества в выбросах или сбросах, поступающих на очистку.
Предположим, что при использовании второго устройства концентрация загрязняющего вещества выросла в 10 раз и составила 80ПДК2. Тогда значение Кгх для этого случая:
В соответствии с требованием соблюдения норматива количества окружающей средыв этом случае бра
куется и второе экозащитное устройство из рассмотренного нами примера, так как
Отметим также, что если. для используемых
экозащитных мероприятий, то этот критерий несет информацию только о загрязнении окружающей среды после их применения и сравнивать между собой эффективность эксплуатируемых защитных устройств бессмысленно,

так как они не обеспечивают соблюдение нормативов качества окружающей среды.
Покажем далее, как можно практически использовать критерий Кг1 для определения требуемой степени очистки выбросов или сбросов, исходя из Свх, а также для решения обратной задачи: основываясь на предельно возможной степени очистки, определить максимально допустимую концентрацию вредного вещества в выбросе, которую можно очистить при данном ц.

Для этого выразим ц из выражения (3.55) для критерия Кгх:

Построим график зависимости
сированных значениях Кгг. Охарактеризуем переменные
и их отношения, входящие в эту зависимость.              по-
называет, во сколько раз концентрация поступающего на очистку токсичного вещества превышает его ПДК в соответствующей среде.— это относительная концентрация токсичного вещества в окружающей среде после очистки. Как уже указывалось выше,
График рассматриваемой зависимости представлен на рисунке 3.4. Отметим, что область на нем при— это
область недопустимых значений загрязнения окружающей среды. Как следует из определения, если Кгг = 0, то это означает, что окружающая среда совсем не загрязняется вредным веществом. Это возможно в двух случаях: при Свх = 0, что в практическом плане не представляет интереса, или при, т. е. при полной очистке соответствующего выброса или сброса.
Покажем, как практически можно использовать полученный график для определения необходимой степени очистки воздушного выброса или водного сброса от токсичных веществ. Для этого необходимо задать две величины: концентрацию токсичного вещества на входе в очи-


стное устройство в виде отношения
его в соответствующей среде после очистки, выраженное через критерий Кгг. Предположим, что на входе в очистное устройство концентрация вредного вещества превышает ПДК на него в 10 раз (т. е.); после очистки
необходимо обеспечить содержание этого вещества в среде (водной или воздушной на уровне 0,8ПДК, т. е. Кгх = 0,8). По графику определяем, что при этих переменных степень очистки должна быть, Исходя из этой величины,
можно подобрать соответствующее экозащитное устройство.

Рассмотрим обратную задачу: определим максимально допустимую концентрацию вредного вещества в выбросе, которую можно очистить при заданном ц. Зададим концентрацию параметров: максимальная степень очистки от какого-либо вредного вещества составляет 0,9. В окружающей среде после очистки концентрация вредного вещества должна составлять 0,4ПДК, т. е. Кгх = 0,4. По графику определим, что наибольшая концентрация вещества, поступаю
щего на очистку, должна составлять 4ПДК, т. е.
Отметим, что если при максимально возможном значении г| не удается очистить до требуемых концентраций выбросы или сбросы, то необходимо переходить к многостадийной очистке и использовать для ее выбора критерий Кг2-
Решим теперь вторую задачу, т. е. сравним эффективность проведенных экозащитных мероприятий, основываясь на остаточном содержании токсичных веществ в окружающей среде.
На два различных очистных устройства поступают газовоздушные выбросы или водные сбросы. Концентрация токсичного вещества в первом случае составляет 5ПДКХ
, а во втором случае — 7ПДК2 т. е.
= 7 . Эффективность первого устройства составляет ц1 = = 0,88, а второго — т|2 = 0gt;9. Рассчитаем значение критериев Кг для первого и второго случаев:

Полученные данные свидетельствуют о том, что при использовании обоих очистных устройств нормативы качества окружающей среды достигаются, так как
Учитывая, что, то концентрация загряз
няющего вещества в первом случае составит 0,6ПДК!, а во втором — 0,7ПДК2.

Сравнить эффективность примененных экозащитных мероприятий можно исходя из остаточной концентрации загрязняющего вещества в водной или воздушной среде.
В первом случае она составляет в относительных единицаха во втором —Вычис
лим отношение этих критериев:

Таким образом, после применения первого экозащитного устройства загрязнение окружающей среды в 1,17 раза меньше, чем при применении второго. Это отношение может служить мерой эффективности сравниваемых экозащитных мероприятий.
Для случая многоступенчатой схемы очистки используют критерий. Его применение аналогично применению критерия. Для сравнения двух многостадийных способов очистки рассчитывают соответствующие критериии. Чем больше значение соответствующего критерия, тем менее эффективен применяемый способ защиты окружающей среды. После этого составляют отношение, которое показывает, во сколько раз
эффективность второго способа защиты окружающей среды меньше, чем первого.
Приведем пример. Предположим, что на очистку поступает газопылевая смесь свинцового производства. Начальная относительная концентрация свинца составляет (ПДКРЬ = 0,0003 мг/м3). При проведении очистки необходимо снизить содержание пыли на выходе из очистных сооружений до величины ПДК в воздухе или ниже. Для очистки выбираем применяемые на практике трехступенчатые технологические схемы очистки от свинцовой пыли. Первую из них обычно используют для очистки газопылевой смеси от среднедисперсной пыли (               ),
а вторую — для мелкодисперсной пыли (). Ис
пользуемые схемы очистки, а также значения эффективности очистки для каждой ступени представлены на рисунке 3.5.
Рассчитаеми .для соответствующих схем очистки.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Назовите основной критерий безопасности. Как определяется степень напряженности экологической обстановки территории? Что представляет собой экологическая техноемкость территории? Как определяется безопасность экосистемы? Как измеряется степень экологической безопасности человека? По каким показателям производится экологическая оценка влияния промышленного производства на среду обитания? Какие зависимости позволяют рассчитать экономический и социально-экономический эффект от использования безотходных производств? Какими недостатками обладают показатели качества окружающей среды? Перечислите основные требования, предъявляемые к безразмерным критериям. Как используется критерий Кгх для оценки загрязнения, возникающего при воздействии промышленного предприятия?


<< | >>
Источник: Кривошеин Д. А., Дмитренко В. П, Федотова Н. В.. Основы экологической безопасности производств: Учебное пособие. 2015 {original}

Еще по теме 3 2. КРИТЕРИИ БЕЗОТХОДНОСТИИ ЭКОЛОГИЧНОСТИ ПРОИЗВОДСТВ:

  1. 5.2. Безотходные и малоотходные производства
  2. 5.3. Основные принципы создания безотходных производств
  3. БЕЗОТХОДНОЕ ПРОИЗВОДСТВО ГИДРОЛИЗНОГО ЭТИЛОВОГО СПИРТА И КОРМОВЫХ БЕЛКОВЫХ ПРОДУКТОВ
  4. 4.5. Технологическая схема безотходного производства этилового спирта и кормовых белковых продуктов
  5. 4.6. Основные направления совершенствования безотходных производств на основе возобновляемого растительного сырья
  6. 5.4. Безотходное потребление
  7. 9.2 Малоотходные и безотходные технологии
  8. Сушкова В.И., Воробьёва Г.И.. Безотходная конверсия растительного сырья в биологически активные вещества. – Киров, – 204стр., 2007
  9. СТОИМОСТЬ, СЕБЕСТОИМОСТЬ И ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ КАПИТАЛ Д.В. Ермолович Самое рентабельное производство - производство человека Г.В. Лобастов
  10. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ТЕЛЕПРОЕКТОВ
  11. КРИТЕРИИ РЕШЕНИЯ
  12. Критерии вида
  13. 1.1.2. Критерии психики.
  14. 2.2. Экологические критерии
  15. 1.Критерии организации документов в РФ
  16.     Критерии оценки
  17. 3.1 Критерий верификации
  18. Критерии достоверности силлогизмов
  19. 5.2 Проверка адекватности работы критерия устойчивости