Виды техногеннных ресурсных циклов (ТРЦ)

Классификация ТРЦ. В основе классификации видов ТРЦ положены основные этапы жизненного цикла продукции (ЖЦП).

Под ЖЦП понимают временной период, начинающийся моментом обоснования проведения исследований, связанных с созданием продукции, и заканчивающийся переведением ее в отходы потребления в результате утраты ею потребительских свойств из-за физического или морального износа, а также после определенного срока хранения. В соответствии с таким пониманием ЖЦП это время можно разделить на четыре основных этапа: выявление природного ресурса, изготовление продукции, эксплуатация продукции или ее потребление, оперирование со вторичными материальными ресурсами, т. е. отходами производства и потребления (рис. 9.6).

Исходя из того, каким образом оперируют с отходами производства, можно выделить три вида ТРЦ:

- сквозной,

- оборотный и

- циркуляционный.

Рис. 9.6. Структурная схема ТРЦ

Сквозной технологический ресурсный цикл (СТРЦ). Исторически сложилось так, что ТРЦ строились по сквозной схеме, в которой применялся принцип одноразового использования ресурсов, т. е. каждый раз, начиная новый цикл воспроизводства, в него добавляли новые природные компоненты. Этот цикл был открытым и на выходе, так как отходы производства выбрасывались в окружающую среду. Таким образом, сквозной ТРЦ - это цикл, в котором вовлекаемые природные ресурсы, не входящие в состав предметов потребления, не используются вторично.

Накапливаясь в биосфере, отходы производства изменяют биогеохимические циклы и тем самым пагубно влияют на экологическую обстановку на локальном, региональном и глобальном уровнях.

Основными мероприятиями по экологизации СТРЦ на этапах производства продукции являются:

на первом этапе, выявления природного ресурса, переход к широкому использованию возобновляемых ресурсов, особенно энергетических;

на втором этапе, изготовления продукции, переход на ресурсосберегающие технологии (РСТ);

- на третьем этапе, оперирования с отходами производства, это:

- уничтожение отходов путем сжигания (при этом практически полностью теряются вторичные материальные ресурсы);

- очистка отходов загрязнений и их складирование;

- захоронение токсичных отходов на специальных полигонах;

- очистка выбросов от экологически опасных веществ с последующим их надежным захоронением;

- выделение и перенос загрязняющих примесей из одного места в другое.

Не умаляя значения процессов очистки и важной роли построенных и эксплуатируемых очистных сооружений, есть все основания признать, что даже самые современные из них не гарантируют сохранения природных сред, например свойств воды и водных объектов.

В заключение следует отметить три обстоятельства:

1. Оперирование с отходами всегда требует того или иного объема трудовых затрат;

2. Очистка отходов как природоохранное мероприятие будет надежной при условии либо превращения загрязняющих примесей во вторичное сырье, либо их надежного депонирования или переноса в ту естественную среду, где они входят в ее состав;

3. На современном этапе развития технологий и техники основным направлением является переход к оборотным ТРЦ.

Оборотный техногенныи ресурсный цикл (ОРТЦ). В этом цикле выполняется улавливание веществ, участвующих в технологическом процессе и обычно попадающих в отходы, для их повторного использования в данном технологическом процессе. Здесь оборот веществ следует рассматривать как оборот непосредственного сырья и технологических сред, в качестве которых наиболее часто используют воду и атмосферный воздух. Поскольку объемы технологических сред значительно превышают объем сырья, то в первую очередь следует обеспечивать оборот первых.

Наиболее типичным и широко используемым примером такого цикла является оборотное водоснабжение, т. е. повторное использование большей части воды (после ее очистки и кондиционирования или без таковых) без поступления ее в природные циклы.

Если в биогеохимических циклах круговорот энергии не превышает 0,24 %, то для ТРЦ это значение гораздо больше и можно условно говорить о круговороте энергии в ОТРЦ. В целом оборотные энергетические ресурсы (ОЭР) - это определенный запас энергии в отходах производства в виде химически связанной теплоты, физической теплоты и потенциальной энергии избыточного давления. В соответствии с этим выделяют три направления использования ОЭР:

- топливное - применение горючих ОЭР непосредственно в качестве топлива;

- тепловое - применение физического тепла непосредственно или в специальных установках для выработки электроэнергии или холода;

- силовое - применение избыточного давления в турбинах, объединенных с компрессорами, насосами, вентиляторными установками и т. п., или для выработки электроэнергии.

Следует отметить, что может быть и комбинированное использование ОЭР в различных установках. Экологизация ОТРЦ может быть осуществлена и методами, характерными для СТРЦ, но наиболее перспективен переход к циркуляционным ТРЦ.

Циркуляционный техногенный ресурсный цикл (ЦТРЦ). Этот цикл объединяет процессы, совершаемые как бы по спирали в некоторой последовательности, при этом определенный участок спирали представляет собой жизненный цикл продукции, включая ее производство, потребление и переработку отходов производства и потребления во вторичное сырье, которое затем полностью или частично запускается в жизненный цикл, но другой продукции.

К преимуществам ЦТРЦ перед другими видами ТРЦ относятся:

- концентрация многих полезных компонентов во вторичных материальных ресурсах (ВМР), представляющих совокупность отходов производства и потребления, во много раз выше, чем в первичном природном сырье, что позволяет эффективно их перерабатывать в комплексное вторичное сырье;

- ВМР, как правило, образуются на урбанизированных территориях, обеспеченных транспортными магистралями и предприятиями, способными осуществлять их эффективную переработку.

Широкая переработка ВМР, с одной стороны, улучшает экологическую обстановку в регионе, а с другой - позволяет сберечь для будущих поколений запасы природных ресурсов, особенно невозобновляемых, и предотвратить разрушение природных ландшафтов, обладающих естественным саморазвитием.

Поскольку ЦТРЦ замкнуты не полностью, т. е. имеют место потери вещества, то для повышения их экологичности могут быть использованы методы, характерные для СТРЦ.

Такой подход к ТРЦ более полно раскрывает суть современных экологических проблем.

Во-первых, идеи о системном, многоуровневом характере служат важнейшим методологическим ориентиром при разработке моделей для прогнозирования рационального природопользования.

Во-вторых, ЦТРЦ является основой для оптимального регулирования отношений в системе природа - общество, а также для прогнозирования тенденций развития биосферы.

Твердые отходы, возникающие непосредственно при производственной деятельности человека, всегда можно рассматривать, как потенциальное вторичное сырье. Поэтому на первом этапе их принято делить на отходы производства и отходы потребления.

Отходами производства следует считать остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, образовавшиеся при изготовлении продукции и полностью или частично утратившие свои потребительские свойства, а также продукты физико-химической переработки сырья, получение которых не являлось целью производственного процесса и которые в дальнейшем могут быть использованы как готовая продукция после соответствующей обработки или как сырье для переработки.

Отходами потребления считаются различного рода изделия, комплектующие детали и материалы, которые по тем или иным причинам непригодны для дальнейшего использования. Эти отходы можно разделить на промышленные и бытовые. К промышленным относятся, например, металлолом, вышедшее из строя оборудование, изделия технического назначения из резины, пластмасс, стекла и др. Бытовыми отходами являются пищевые отходы, изношенные изделия бытового назначения (одежда, обувь и пр.), использованные изделия различного рода (упаковки, стеклянная и др. виды тары) и др.

Все виды твердых отходов производства и потребления по возможности использования можно разделить, с одной стороны, на вторичные материальные ресурсы, которые уже перерабатываются или переработка которых планируется, и, с другой — на отходы, которые на данном этапе развития экономики перерабатывать нецелесообразно и которые неизбежно образуют безвозвратные потери.

Дальнейшую классификацию твердых отходов производят исходя из их влияния на окружающую среду, и прежде всего по медицинскому аспекту, который включает санитарно-гигиенические и экологические нормативы.

С помощью санитарно-гигиенических нормативов определяются показатели окружающей среды для здоровья человека. В эту группу входят ПДК вредных веществ в составе твердых отходов, допустимые уровни биологического и радиационного воздействия.

Экологические нормативы устанавливают требования к источнику вредного воздействия, ограничивая его деятельность. К ним относятся предельно допустимые количества накопления твердых отходов на территории предприятия, а также технологические правила, содержащие экологические требования.