Эко-бюллетень ИнЭкААрхив№ 5 (124) > ЭКОЛОГИЯ И НАУКА

Развитие концепции управления отходами в металлургии

Продолжаем начатую в прошлом номере «ЭКО-бюллетеня» публикацию материалов из докторской диссертации Е.П. Волынкиной, зам. заведующего кафедрой теплофизики и промышленной экологии Сибирского государственного университета, д.т.н, исполнительного директора НКО «Экологический региональный центр» (о подробностях защиты этой диссертации и ее значении см. в № 4(123) http://www.ineca.ru/?lg=ru&cs=2&&dr=bulletin&pg=content&number=0123014).
Система управления отходами как часть системы управления техноэкосистемой

В сложившейся мировой практике термин «Waste Management» обозначает организацию обращения с отходами с целью снижения их влияния на здоровье человека и состояние окружающей среды, и, следовательно, может быть определен как «управление отходами». В отечественной нормативной документации определение термина «управление отходами» отсутствует. В законе N 89-ФЗ РФ «Об отходах производства и потребления» используется термин «обращение с отходами», как «деятельность, в процессе которой образуются отходы, а также деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию, размещению отходов». В связи с отсутствием какой-либо теоретической и законодательной базы в области управления отходами в России термин «управление отходами» чаще всего просто заменяет термин «обращение с отходами» и обозначает процессы распоряжения отходами, включая сбор, транспортировку, переработку или захоронение. Сегодня любой водитель мусоровоза или дворник может сказать Вам, что он участвует в системе управления отходами. Однако при этом результаты, достигнутые в этой области в европейских странах, для России продолжают оставаться недостижимыми.

Действительно, «управление отходами» представляет собой новое направление человеческой деятельности, возникшее к концу XX века. Необходимость организации управления отходами возникла вследствие конфликта между производственной деятельностью человека и окружающей природной средой, приведшего к нарушению устойчивости биосферы. Поэтому возникновение этого направления деятельности человека не случайно и может быть рассмотрено как следствие естественной эволюции биосферы на пути ее перехода на новый этап развития - ноосферу, предполагающий разумное регулирование отношений между человеком и природой.

В соответствии с теорией В.И. Вернадского производственная деятельность человека является частью биосферы, а создаваемая им техника - не нечто чуждое биосфере, а качественно новый этап ее развития. Биосфера представляет собой глобальную земную экологическую систему, состоящую из множества разнообразных экосистем. Создаваемые человеком машины, предприятия, отрасли и т.д. также являются частью биосферы и могут быть определены как техногенные экосистемы, или техноэкосистемы.

В то время как в природных экосистемах происходят биологические процессы, в техноэкосистемах наряду с естественными биологическими реализуются производственные технологические процессы. Экосистемы создаются в ходе эволюции биосферы, техноэкосистемы формируются человеком также в результате его эволюции и эволюции биосферы, частью которой он является.

Однако эволюция экосистем не нарушает сбалансированности материальных и энергетических потоков между живыми организмами и окружающей средой. Развитие же техноэкосистем, по выражению Вернадского, «со скоростью, сравнимой с размножением в геометрической прогрессии», привело к концу второго тысячелетия к колоссальному нарушению сбалансированности материальных и энергетических потоков между ними и окружающей средой, следствием чего стало возрастающее увеличение давления на биосферу, выход ее из устойчивого равновесного состояния, разрушение природных экосистем, локальные и глобальные экологические катастрофы.

Так как, в соответствии с теорией В.И. Вернадского, человечество не может остановиться в своем движении, а «ход научной мысли в создании машин аналогичен ходу размножения организмов», прекратить создание и развитие техноэкосистем невозможно, но необходимо обеспечить их безопасное для биосферы развитие. И повсеместно рядом с собой человек может наблюдать совершенные образцы такого развития - природные экосистемы, внутри которых действует система управления, обеспечивающая их самоорганизацию и эволюционное развитие, не нарушающее устойчивости биосферы.

В результате производственной деятельности человека из недр земли изымаются все увеличивающиеся массы неорганического и органического вещества, обладающие огромным запасом энергии, и такие же огромные массы твердых, жидких и газообразных отходов выбрасываются в биосферу. В то время как накопление отходов в природных экосистемах происходило в течение миллионов лет и не нарушало их устойчивости, выброс огромной массы отходов в биосферу из техноэкосистем происходит очень быстро, природные механизмы не успевают их обезвредить. Множество отходов содержит супертоксичные вещества, синтезированные человеком, и природные экосистемы просто не знают способов их обезвреживания.

Устойчивость биосферы в условиях прогрессирующего развития техноэкосистем может быть обеспечена только в том случае, если они будут организованы аналогично природным экосистемам. Организация техноэкосистем по аналогии с природными экосистемами является шагом из биосферы в ноосферу, обеспечивающим их устойчивое эволюционное развитие.

Основные принципы организации техноэкосистем могут быть сформулированы следующим образом:

  • управление материальными и энергетическими потоками между компонентами техноэкосистемы и окружающей средой должно быть организовано таким образом, чтобы количество транспортируемых материалов и энергии, а, следовательно, и количество образующихся отходов, постоянно снижалось, приближаясь к минимально необходимому для каждого конкретного технологического процесса;
  • образующееся в результате производственных процессов минимально возможное количество отходов подвергается рециклингу в своей техноэкосистеме, обеспечивая ее максимальную замкнутость, или при невозможности этого в соседних техноэкосистемах, включая их в материальный и энергетический круговорот в биосфере;
  • выводимые из техноэкосистемы отходы перед попаданием в природные экосистемы должны быть переведены в привычную для данных экосистем форму;
  • размещение отходов техноэкосистем в природных экосистемах должно быть организовано таким образом, чтобы не нарушать существующее динамическое равновесие экосистем.

Выполнение этих принципов обеспечит не только устойчивость биосферы, но и будет способствовать устойчивому развитию самих техноэкосистем, обеспечивая минимизацию материальных, энергетических, а значит, и финансовых ресурсов.

Среди существующих техноэкосистем металлургические характеризуются наиболее значительными материально-энергетическими потоками, поэтому создание СУО (системы управления отходами) металлургического предприятия является одной из первоочередных задач науки о техноэкосистемах. С другой стороны, специфические особенности металлургических процессов, обеспечивающие возможность утилизации и обезвреживания широкого спектра производимых человечеством отходов - от автомобильного металлолома до бытовых отходов, определяют особое место и роль металлургических техноэкосистем в ноосфере. СУО металлургического предприятия должна обеспечивать максимальную замену используемых природных ресурсов вторичными сырьевыми компонентами, полученными на основе различного рода отходов соседних техноэкосистем, что позволит обеспечить их эволюционное развитие при сохранении устойчивости биосферы.

Схема управления отходами промышленного предприятия и механизм ее практической реализации

Промышленные предприятия представляют собой техноэкосистемы, созданные для производства определенных видов продукции. На основании сформулированных в данной работе теоретических положений разработана схема управления отходами производства на промышленном предприятии (см. рисунок).

Для выполнения задачи создания системы управления отходами внутри предприятия должны быть сформированы информационные потоки, управляющие материально-энергетическими потоками с целью их постепенного снижения, включающие внутренние и внешние информационные потоки. При этом внутренняя информация подразделяется на текущую (оперативную) и инструктивную, а внешняя включает научно-техническую и законодательную информацию.

Управление отходами предприятия должно начинаться с организации, наряду с учетом продукции, единой системы первичного производственного учета отходов, являющейся первичным информационным потоком. Система первичного производственного учета отходов включает внутреннюю текущую (оперативную) информацию и заключается в количественной оценке образования отходов на каждой технологической операции. На стадии становления первичного производственного учета в цехе или производстве могут быть использованы различные методы определения количества отходов:

  • непосредственное измерение количества отходов путем взвешивания или приборного контроля;
  • расчеты по существующим методикам, если они имеются;
  • расчеты на основании удельных показателей аналогичных процессов или существующих нормативных показателей.

В условиях невозможности прямого измерения большинства отходов для достоверной оценки их образования потребуется внешняя информация: результаты научно-исследовательских работ, статистические данные экологической службы предприятия. Для получения максимально достоверной информации об образовании отходов необходима разработка материально-сырьевых балансов, позволяющих проверить полноту учета и выявить неучитываемые потери.

На основании полученной первичной информации формируется следующий информационный поток, включающий комплексную оценку каждого вида отхода: материальную - информация о величине потерь материально-сырьевых ресурсов с каждым видом отходов, экономическую - информация о финансовых потерях, энергетическую - информация об энергетических потерях, экологическую - информация о степени опасности каждого вида отхода для природной среды. При этом в поток внутренней информации вводится внешняя информация - научно-техническая и законодательная. В настоящее время этот информационный поток на промышленных предприятиях практически отсутствует за исключением экологической оценки некоторых наиболее массовых видов отходов.

На основании полученной информации формируется следующий информационный поток - разрабатываются нормативы образования для каждого вида отходов. В рамках системы управления отходами нормативы образования отходов приобретают фундаментальное значение. Их целью должно стать снижение образования отходов, в настоящее время под нормативами отходов понимаются показатели неизбежных для технологического процесса отходов. При разработке нормативов наряду с внутренней информацией используется внешняя информация, включающая прежде всего показатели наилучших из реализованных на практике аналогичных технологий, а также законодательную информацию.

На основании результатов комплексной оценки отходов и разработанных нормативов их образования производится их ранжирование по степени влияния на технико-экономические показатели и окружающую среду, то есть формируется следующий информационный поток, позволяющий выбрать объекты управления на данном этапе развития, то есть отходы, занявшие первые места.

Ранжирование отходов производится по следующим показателям:

1) количество отхода или удельное образование на 1 тонну произведенной продукции;

2) содержание ценных для технологического процесса компонентов;

3) степень влияния на потери энергии технологического процесса;

4) величина затрат, связанных с образованием и удалением;

5) опасность отхода для окружающей среды.

Затем в отношении каждого выбранного объекта управления, то есть каждого вида отхода, подлежащего управлению, выполняется анализ возможных способов управления в соответствии с изложенными выше принципами организации техноэкосистем.

Предотвращение или минимизация образования отходов в технологическом процессе достигается путем изменения качества сырьевых материалов, продукции или технологического регламента производственного процесса, совершенствования организации управления производственным процессом или эксплуатации технологического агрегата.

Разделение отходов - например, путем разделения потоков отходов с различным содержанием полезных компонентов на концентрированные и бедные, разделения отходов различного происхождения, химического состава и класса опасности, удаления воды из шламов и т.д. Чем ближе к источнику образования осуществляется разделение отходов, тем более рентабельным оно является.

Вторичное использование - осуществляется путем возврата в производственный процесс по месту образования отходов их же производителем и является эффективным методом снижения расхода природных ресурсов вследствие их частичной замены отходами. Вторичное использование требует изменения внутризаводской практики обращения с отходами, зачастую в сочетании с какой-либо их обработкой для того, чтобы превратить эти отходы во вторичные сырьевые материалы.

Переработка отходов в сырье или продукты (рециклинг) - подразумевает производство из отходов новых видов сырья или продукции. Рециклинг может осуществляться как производителем отходов внутри предприятия, так и на других промышленных предприятиях. В соответствии с директивными документами ЕС различают материальный и сырьевой рециклинг.

Материальный рециклинг - это рециклинг отходов, при котором происходит механическое выделение из отходов определенных компонентов, направляемых на производство новых видов продукции, без их химического изменения.

Сырьевой рециклинг - рециклинг отходов, при котором происходит химическое разрушение входящих в состав отходов соединений путем химической или термической обработки, в результате которой производятся новые материалы. Рециклинг отходов требует более сложной организации экономической и технологической структуры, чем просто их вторичное использование, и в связи с этим приводит к значительным экономическим последствиям.

Обезвреживание отходов - обеспечивает снижение степени опасности отходов для окружающей среды. Не существует единого метода, который мог бы обеспечить наиболее эффективное обезвреживание отходов. Сжигание отходов обогащения угля, например, для извлечения тепловой энергии позволяет снизить негативное воздействие отходов на окружающую среду при захоронении и сэкономить природное топливо. Сжигание горючих компонентов твердых бытовых отходов обеспечивает существенное сокращение их объемов и уменьшение необходимых для их захоронения территорий. В то же время процесс сжигания может привести к образованию токсичных соединений, которые, перейдя в газовые выбросы или твердые отходы, вновь приведут к загрязнению окружающей среды. В этом отношении в настоящее время наиболее безопасными способами сжигания горючих компонентов отходов считаются высокотемпературные металлургические процессы.

Захоронение отходов - является наименее предпочтительной альтернативой управления отходами, так как предполагает потери ценных ресурсов и является причиной нарушения природных экосистем, в случае неизбежности захоронения отходов объекты захоронения не должны нарушать существующее динамическое равновесие природных экосистем в данном регионе.

Выбранные в отношении каждого отхода способы управления включаются в планы управления отходами, которые могут разрабатываться по четырем направлениям: планы снижения образования, планы вторичного использования, планы рециклинга и планы размещения отходов.

Разработанные планы в дальнейшем служат основанием для разработки новых нормативных показателей образования отходов, которые могут в дальнейшем включаться в производственные задания.

После реализации каждого запланированного мероприятия описанный процесс повторяется, переходя на новый более высокий уровень управления отходами.

Таким образом, система управления отходами промышленного предприятия или техноэкосистемы реализуется в цикле непрерывного совершенствования производственных процессов, обеспечивая самоорганизацию техноэкосистемы в направлении повышения ее эффективности и сокращения воздействия на природную среду.

 
ПОИСК ПО САЙТУ
© 2001-2017 ООО «ИнЭкА-консалтинг»
Контакты ИнЭкА:
+7 3843 720575
720579
720580
ineca@ineca.ru
создание сайтов