«Мы еще можем обеспечить себя полезной и здоровой пищей. Но пока существует понятие прибыли, ваша задача как биологического организма просто выжить» Анатолий Кохан

Современная цивилизация на заре своего становления может обеспечить себя безопасной и здоровой пищей. Обеспечить экологически безопасной и здоровой пищей могут замкнутые экологические сельскохозяйственные циклы.

Возьмите участок для личного подсобного хозяйства и постарайтесь хоть иногда есть сами и угощать своих родных экологически чистым продуктом, который невозможно купить, ни на рынке, ни в магазине и ни за какие деньги.

Основой замкнутого сельскохозяйственного цикла является сбалансированное содержание сельскохозяйственных животных и выращивание сельскохозяйственных культур на ограниченном земельном участке как квази замкнутой экосистеме, частью которой является физически вынесенный за ее пределы потребитель – человек.

Таким образом мы получаем самовозобновляемый ресурс потребления в виде экологически чистого, полноценного по содержанию сельскохозяйственного продукта.

Замкнутые экологические сельскохозяйственные циклы позволят решить вопрос производства экологически чистых, полноценных с питательной точки зрения и здоровых в плане поддержания иммунитета продуктов в период разработки технологий производства полноценного минерального питания, если применение минерального питания покажет свою целесообразность.

Замкнутые экологические сельскохозяйственные циклы исключают применение минеральных удобрений, стимуляторов роста, гербицидов и аналогичных технологий сельского хозяйства.
Бактериологические и противоинфекционные мероприятия проводятся по мере необходимости. Замкнутые экологические сельскохозяйственные циклы локализуются на ограниченной территории, на которой поддерживается определенный бактериологический режим, состав микрофлоры и фауны, не способствующий, а препятствующий развитию опасных инфекций.

Первоначальное испытание прототипных технологий замкнутых экологических сельскохозяйственных циклов в настоящее время проводится на базе ЛПХ Анатолия Кохана.

Направление работ по созданию и совершенствованию замкнутых экологических сельскохозяйственных циклов необходимо продолжать и развивать. На сегодняшний день уже получены некоторые существенные результаты. Конечно, достигнутые результаты и рекомендации должны расширяться и уточняться, однако на сегодняшний день ими уже можно пользоваться в практической деятельности.

На современном этапе продукция, получаемая с помощью замкнутого экологического сельскохозяйственного цикла имеет значение не столько повседневного питания, сколько аналога лекарственного средства, позволяющего восстановить естественные функции человеческого организма, связанные со строительством и восстановлением тканей, обмена веществ, лечением и профилактикой заболеваний, получивших с распространение в городской жизни, а также изменением питания человека.

Продукция обычного ЛПХ, охотничьи трофеи и собранные дары леса не могут их заменить или быть их эквивалентом, в связи с неконтролируемым загрязнением окружающей среды. Самые чистые районы являются потенциально и фактически местами усиленного загрязнения.

Создание замкнутого экологического сельскохозяйственного цикла.

Изначально необходимо использовать участки сельскохозяйственного назначения, традиционно пригодные для различного вида сельскохозяйственных работ.

Подготовка участка для организации замкнутого экологического сельскохозяйственного цикла. Планировка территории.

При этом вы должны учитывать не только характеристики верхнего слоя почвы, но и последующих, особенно характеристики связанные с впитываемостью влаги, рыхлостью и конечно химическую реакцию и особенности химического состава.

На этом этапе вы уже должны предварительно спланировать тип используемого замкнутого экологического сельскохозяйственного цикла, виды разводимых сельскохозяйственных животных, птицы, выращиваемых сельскохозяйственных культур, плодовых деревьев и кустарников, а также деревьев и кустарников, используемых в технических и экологических целях.

Особое внимание необходимо обратить на ландшафт и естественный оборот влаги. Ваше хозяйство должно максимально использовать характеристики местности и свойства ирригационных сооружений, которые возможно вам придется сооружать.

Участок планируется таким образом, чтобы вы минимально использовали электричество и энергопотребляющие технологии. Оборот сельскохозяйственной продукции должен сочетаться с обогащением почв, очищением окружающей среды и возобновляемым энергоресурсом.

Если у вас небольшой участок для индивидуального использования, например: один гектар и меньше, даже если разрешенно использование «для животноводства» вы не сможете держать на нем крупный рогатый скот, даже одну корову. Этого участка мало. Вы не сможете содержать даже баранов. Замкнутый экологический сельскохозяйственный цикл вы можете рассчитывать на нескольких коз, небольшое количество птицы и, конечно, кроликов. Возможно ландшафт позволит вам сделать небольшой водоем для рыбы, ракообразных или моллюсков. Часть участка придется отвести на растениеводство и огород.

В любом случае вам придется использовать технику, поэтому сразу планируйте проезды и санитарные барьеры.

Плодовые деревья и кустарники будут выполнять роль санитарных барьеров и снегозадержания. Если вы используете дрова, нужно предусмотреть восполняемую посадку деревьев быстрорастущих пород для заготовки дров. Цикл должен быть полным и замкнутым, не зависимо от того, какие виды сельскохозяйственных животных вы разводите и какой севооборот вы организуете.

Если есть возможность, на участке вы должны организовать сбор воды в сельскохозяйственных, технологических, бытовых и противопожарных целях.

Также необходимо запланировать место сбора, сортировки и порядок утилизации отходов, связанных с применением техники, средств упаковки и транспортировки, которые не участвуют в цикле экологического возобновления.

Первичная очистка участка от загрязнения и запуск замкнутого экологического сельскохозяйственного цикла.

После исследования состояния территории и потенциальных угроз, производится уборка поверхностного мусора и устранение опасных источников загрязнений. Необходимо помнить, что любая утилизация является частью экологического цикла. С этой целью проводится не захоронение или утилизация биологических и химически опасных материалов, а их нейтрализация с целью обеспечения последующей биологической безопасности.

После поверхностной уборки производятся мероприятия по нейтрализации потенциальных угроз загрязнения.

Финишная очистка производится от биологически активных загрязняющих веществ и ранее применяемых на участке сельскохозяйственного назначения гербицидов и удобрений. Финишная очистка длится около семи лет и совмещается с восстановлением почвенного покрова за счет выращивания сельскохозяйственных культур и содержания сельскохозяйственных животных.

Это период запуска замкнутого экологического сельскохозяйственного цикла. В этот период биологическая система позволяет включить человека как потребителя, и продукт пищевого потребления будет превосходить по качеству продукты традиционного и промышленного сельского хозяйства, однако экологическая система еще находится в стадии вхождения в равновесие и освобождения от ранее накопленных загрязнений. Необходимо отметить, что такие системы не могут быть изолированы от глобальных и крупных территориальных загрязнений текущего периода.

Введение в действие замкнутых экологических сельскохозяйственных циклов не снимает проблем охраны окружающей среды и утилизации отходов от промышленного производства, транспорта, добывающих отраслей, населенных пунктов и торговых сетей. Однако само производство сельскохозяйственной продукции становится безопасным и перестает быть источником загрязнения окружающей среды.

Семилетний сельскохозяйственный цикл биологической очистки и восстановления почв.

Не следует думать, что замкнутый экологический сельскохозяйственный цикл возможен при применении только технологии огораживания. Недостаточно построить ограждение и запустить туда животных для жизни и размножения. Экологические системы саморегулируемы. Из такой системы нельзя безболезненно, для самой экосистемы, осуществлять отбор биологического материала в пищу для организма, находящегося вне самой экологической системы.

Ограждение немаловажная деталь для обеспечения санитарного режима замкнутых экологических сельскохозяйственных циклов, однако определяющим фактором функционирования для обеспечения отбора биологического материала из замкнутого экологического цикла (для приготовления пищи), является управление популяциями животного мира и растительного мира и возмещение продуктов жизнедеятельности дистанционно обслуживаемой популяции в замкнутом экологическом цикле.

В первую очередь необходимо использовать сидераты (зеленые удобрения). Затем кормовые культуры в сочетании с содержанием травоядных животных и птицы. Параллельно производите посадку деревьев. Затем вы переходите к плановому формированию замкнутого экологического сельскохозяйственного цикла.

Во время очистки почвы вы должны составить себе полное понимание каких животных и птицу вы сможете содержать и какие для этого корма будут выращены вами. В этот период, технологии выращивания растений, животных и птицы вы сможете испытать на собственном опыте.

Практическая организация замкнутого сельскохозяйственного экологического цикла.

Факт отказа от стимуляторов роста и химикатов для борьбы с сорняками и вредителями ставит под вопрос выход сельскохозяйственной продукции. Поэтому борьба с вредителями осуществляется с помощью их естественных врагов. Борьба с сорняками – непромышленными методами выращивания.

Овощи в замкнутом экологическом сельскохозяйственном цикле целесообразно выращивать для потребления человеком, в случае возникновения избытков или неликвида, они скармливаются домашним животным.

Картофель является важной культурой в рационе человека. Однако выращивание картофеля сопряжено с поражением колорадским жуком. В замкнутом экологическом сельскохозяйственном цикле выращивание картофеля сопровождают с содержанием достаточного поголовья взрослой цесарки – естественного врага колорадского жука. При этом цесарка должна быть выращена без применения интенсивных кормов и технологий, применяемых в промышленном птицеводстве, чтобы сохранить ее естественный рацион.

Капуста очень полезное растение, однако также сильно подвержена различного рода вредителям и любима не только человеком, но и домашними животными и птицами. Для охраны капусты от вредителей используют мелкую птицу, для чего на месте выращивания устанавливают избыточное количество скворечников или используют специальные защищенные методы выращивания.

Помидоры подвержены не только воздействию холода, но и пользуются популярностью у птиц. При избыточной популяции мелкой птицы все созревшие плоды будут уничтожены. Поэтому помидоры необходимо укрывать нетканым материалом. Кроме того, помидоры не могут выращиваться при значительном количестве сорняков и почву следует укрывать светонепроницаемым нетканым материалом.

Огурцы хорошо подходят для выращивания в закрытом и открытом грунте. Для борьбы с сорняками используется светонепроницаемый нетканый материал.

Кабачки, патиссоны и тыквы выращиваются в небольшом количестве на навозе домашней птицы и животных, вне контакта с последними, поскольку для многих из них являются лакомством. Эти культуры можно выращивать на компостных кучах и ямах.

Полевые культуры являются одними из важнейших сельскохозяйственных культур. Хлеб является основой рациона человека. Проведение эксперимента в личном подсобном хозяйстве Анатолия Кохана показало, что зерно, выращиваемое промышленными способами вызывает у животных и птицы прогрессирующее ожирение, тогда как фураж, выращенный в замкнутом экологическом сельскохозяйственном цикле позволяет животным гармонично развиваться и даже избыток потребления не вызывает выраженного ожирения.

При выращивании полевых культур необходимо соблюдать правила севооборота и менять посевы местами. Однако в замкнутых экологических сельскохозяйственных циклах не применяются удобрения и гербициды. Это вызывает засоренность посевов сорными травами, которая снижает требования по севообороту. Кроме того, сбор зерновых необходимо проводить вместе с семенами сорняков. Присутствие семян сорняков в корме для животных исключает необходимость использования добавок, жизненно необходимых для животных и птицы, поскольку они получают дополнительные необходимые элементы из семян сорняков.

Полевые культуры могут выращиваться на малых площадях и убираться традиционным способом или с помощью средств малой механизации.

Основные рекомендуемые полевые культуры, это пшеница, ячмень и овес. Полезно использовать просо, высокую ценность имеет и зерно, и заготовленная солома этой культуры, но вы должны убедиться, что просо реально можно выращивать в условиях вашей полосы.

Хранение зерновых способствует размножению грызунов, а содержание сельскохозяйственных животных и птиц привлечет к вам диких хищников. Поэтому на вашем участке должны быть собаки и кошки. Эти домашние животные при уличном содержании отличаются здоровьем и решают проблемы с грызунами и дикими животными. Не используйте собак охотничьих пород, вы лишитесь своей живности.

Из кормовых трав целесообразно выращивать люцерну, она хорошо обогащает почву и является ценной кормовой культурой не только для травоядных, но и практически для всех птиц. Но люцерна не является единственно пригодной, можно использовать клевер, травяные смеси или другие травы. В замкнутых экологических сельскохозяйственных циклах не используются продукты химической промышленности, что благоприятно для разведения пчел.

Рассмотрим содержание наиболее распространенных животных в замкнутом экологическом сельскохозяйственном цикле.

Кролики очень хороший вид для выращивания и один из немногих видов, пригодных для выращивания в микрохозяйстве. Кролик травоядное животное, хорошо переносит любые морозы, в холодное время года не требует наличия воды, прекрасно обходится льдом. В зимнее время в рацион добавляются зерновые. Очень чувствителен к родственному скрещиванию, поэтому в вольерах можно содержать только особей, планируемых к забою. При содержании требует ежедневного наблюдения, при возникновении выделений из носа (насморк), образовании на ушах «перхоти» или желвачков (и других внешних признаков каких-либо заболеваний) животное подлежит немедленному забою. При выполнении такого простого правила вы никогда не будете пользоваться медикаментами, которые в последующем могут попасть в организм человека, который в них не нуждается.

Овцы не могут содержаться в абсолютно «диком» виде. Разведение овец также требует племенной работы, без которой популяция обречена на очень быстрое вымирание. Нельзя допускать контакт овец с потенциально опасными местами. Местом дезинфекции транспорта, его стоянки, хранения масел и техники. Животное не умирает от загрязненной пищи, однако становится от нее непригодной для пищи человеку. Овцы очень хороший вид для разведения, требует плановых забоев и очень критичен к чистоте кормов. При выращивании овец в замкнутых экологических сельскохозяйственных циклах мясо не имеет выраженного запаха животного.

Коровы наиболее сложный вид для выращивания в личном подсобном хозяйстве по причине недостаточности площадей для этого выделяемых. На одну единицу крупного рогатого скота требуется не менее одного гектара земли для выпаса и заготовления кормов. Коровы очень чувствительны к разнообразию кормов и их количеству. Животное взрослым становится только на третьем году жизни, а бык вырастает взрослым животным только к пяти годам. Готовность мяса к пище соответственно. Качество мяса не меняется при достижении взрослого возраста. Животные, не достигшие взрослого возраста, не имеют в мясе достаточного содержания необходимых веществ.

В замкнутом экологическом сельскохозяйственном цикле животное, дающее молоко очень желательно. Кисломолочный продукт в сочетании с размолотыми зернопродуктами полностью заменяют в рационе пищевые добавки для выращивания цыплят разных видов сельскохозяйственных птиц. Можно конечно использовать червей, однако это требует значительных затрат для обеспечения нужного количества биомассы. В природе этот недостаток компенсируется за счет насекомых. Однако загрязнение воздуха и накопленные отравляющие вещества сократили популяцию насекомых, разведение которых на замкнутой территории – как части пищевой цепочки, пока очень затратно. Но это не значит, что невозможно. Это отдельное направление исследований.

Птица, одна из необходимых частей замкнутых экологических сельскохозяйственных циклов. Наиболее важные птицы, распространенные для использования в замкнутых экологических сельскохозяйственных циклах, это цесарка, курица, индюк, утка, гусь.

Купленные цыплята и взрослая птица промышленных пород обязательно привиты, первая прививка делается еще в яйце перед тем как птенец вылупится. Привитая птица остается носителем заболеваний, от которых их прививали. Поэтому любую птицу нужно разводить из яйца с использованием инкубатора. Если вы купите промышленную птицу и поместите вместе с собственной, ваша птица погибнет из-за того, что промышленная птица привита, а ваша – нет.

Птичий помет имеет высокое содержание веществ, удобряющих почву и в первичной концентрации является губительным даже для всех сорняков. Это свойство птичьего помета используется для охраны растений с заглубленной корневой системой, например плодовых деревьев в процессе выращивания. Птичий помет размещают на некотором расстоянии от ствола на поверхности, создавая кольцо неконкурентного роста, которое в последующем перекапывают. Это дает возможность удобрить почву для плодового дерева и удалить сорняки, мешающие росту и развитию новых посадок.

Пищеварение птицы требует наличие камушек в желудке, поскольку птица не пережёвывает пищу. Кроме того птица несет яйца, для чего ей необходим кальций практически в готовом виде. Таким образом любой птице круглый год нужен мелкий гравий и известняк, лучше в виде крошки или муки.

Цесарка стоит на первом месте, поскольку эта птица отдает предпочтение насекомым в своем рационе, но с таким же удовольствием они едят и ягоды, а при недостатке растительной пищи выкопают посевы и склюют с корнями, даже если кормушка будет полная зерна. Цесарка, или африканская курица, летает и выдерживает сильные морозы. Как и все животные, не любит влажного холодного воздуха. Не погибает при локальных обморожениях. Не переносит родственного скрещивания.

Курица самый распространенный и неприхотливый вид домашней птицы. Особи кур, применяемые в промышленном производстве, отличаются высокими показателями в производстве яиц и мяса. Однако эти показатели достигаются при применении стимуляторов роста и медицинских препаратов на фоне специального питания, которые дают количественный выход яиц или мяса, при полной потере их качества. Это не жизнеспособные в эволюционном смысле гибриды и генно-модифицированные особи. При разведении потомство промышленной птицы теряет качество промышленно применяемого предка, постепенно вырождаясь в жизнеспособные породы, из которых промышленные птицы были получены.

Для применения в замкнутых экологических сельскохозяйственных циклах применимы непромышленные породы, которые дают гораздо меньше продукции, но надлежащего качества, учитывая, что применяются корма, обеспечивающие естественное существование, не предусматривающее интенсификацию развития, что исключает попадание несвойственных для традиционного питания веществ в пищу человеку.

Куры будут долго расти, нести яйца приблизительно через год, однако не будут являться синтетическим аллергеном. Мясо птицы будет иметь традиционные питательные и оздоровительные свойства, однако будет существенно отличаться по вкусовым качествам от продукции интенсивного птицеводства.

Индюк – одна из самых древних птиц, используемых в сельском хозяйстве. Индюшата рождаются с плохим зрением, долго и плохо растут, требуют тепла и ухода. Однако, несмотря на минусы разведения, взрослая птица отличается низким потреблением корма и хорошим мясом. Доля зеленой массы в питании у индюков выше чем у кур. Индюшка отличается невысокой подвижностью, в следствие чего мясо индейки мягче чем у другой птицы. Индюки хорошо потребляют насекомых, однако любят ягоды, поэтому их не используют для защиты фруктовых деревьев и ягодных кустарников от вредителей, особенно в период плодоношения. Очень хорошая птица, но требует пристального внимания. Под индюшку подкладывают куриные яйца вместе с индюшиными, но несколько позже, чтобы птенцы вылупились одновременно.

Маленьких индюшат целесообразно выращивать с цыплятами. Индюшата берут пример с шустрых цыплят, поэтому лучше едят и растут. Однако содержание кур и индюков на одной территории невозможно. Дело в том, что некоторые болезни кур, которые они переносят легко, смертельны для индюков. Поэтому куры и индюки не должны находится на одной территории.

Утка одна из неприхотливых, но очень прожорливых птиц. Уткам необходима трава и низкокалорийная пища. Утки всеядны и прекрасный производитель помета. Кормление уток зерновыми, выращенными в замкнутом экологическом сельскохозяйственном цикле не ведет к ожирению. Однако необходимо отметить, что утки едят даже ядовитые растения, что как правило вызывает гибель птицы. Поэтому для содержания утки территория должна быть всегда заранее подготовлена. Избыточное количество уток на ограниченном участке может привести к заражению территории, которое может вызвать гибель птицы. Для утки это особенно актуально, поскольку существенную часть своего рациона утка получает процеживанием содержимого любой лужи. Птенцы утки могут утонуть, особенно если не оперились. Поэтому птенцов нужно содержать с присутствием воды, в которой невозможно утонуть (поверьте, птенцы без мамы - как беспризорники, могут умудриться утонуть в блюдце с водой). А на самом деле лучше вырастить утку до полного оперения, прежде чем пускать в водоем. Утки на водоеме составляют конкуренцию рыбе, выбивают лягушек и мелких ужей. Поэтому оптимален для утки водоем где нет рыбы.

Гусь хоть и проводит все время в воде, но птица это травоядная. Гусь одна из самых выгодных птиц. Летом на одного гуся нужно не менее 15 кв метров травы. Гусь сильная птица с высокой выживаемостью, но практически не разводится промышленно. Яйца гуся, покупаемые у фермеров, практически не годятся для инкубации по причине неправильного содержания и родственного скрещивания. С гусями необходимо вести племенную работу очень скрупулёзно. В замкнутых экологических сельскохозяйственных циклах гуси могут заменить травоядных животных.

Плодовые деревья и ягодные кустарники в замкнутых экологических сельскохозяйственных циклах.

Избыток яблок и груш может быть использован для питания кроликов, крупного рогатого скота и баранов. Не употребленная человеком вишня и слива может быть использована в качестве кормовой добавки для птицы.

Дровяное отопление в замкнутом экологическом сельскохозяйственном цикле.

Аналогичное количество дров даст 50 соток сада плодовых деревьев.

Место для посадки деревьев на дрова является благоприятным местом для выращивания животных и птицы.

Необходимость в топливе для отопления сильно зависит от конструкции дома. Применение тепловых аккумуляторов, например, русская печь, реактивная печь или современные аналоги существенно снижают потребление топлива. Эффективны также системы конвекционного отопления солнечной энергией, даже зимой.

Подробно о технологиях замкнутых экологических сельскохозяйственных циклов можно узнать на курсах повышения квалификации или бесплатных лекциях в учебном центре «Современной Цивилизации «Open World Campus».

Анатолий Кохан

ЗАМКНУТЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

способ орг-ции технологич. схемы произ-ва (обогащения полезных ископаемых, гидрометаллургии, хим. технологии), при к-ром один или несколько (но не все) продукты технологич. операции возвращаются в предыдущую или в ту же операцию, обеспечивая полноту переработки исходного сырья.

Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

Смотреть что такое "ЗАМКНУТЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦИКЛ" в других словарях:

Охватывает замкнутый воспроизводственный цикл от добычи природных ресурсов и профессиональной подготовки кадров до непроизводственного потребления. В рамках ТУ осуществляется замкнутый макропроизводственный цикл, включающий добычу и получение… … Словарь бизнес-терминов

Технологический процесс - (Process) Определение технологического процесса, типы технологического процесса Определение технологического процесса, типы технологического процесса, правила процесса Содержание Содержание Определение. Понятие технологического процесса Основные … Энциклопедия инвестора

Покрытия термодиффузионные цинковые (ТДЦ) Содержание 1 Определения 2 Защита металлов от коррозии … Википедия

Содержание 1 Димитровградский завод тросов привода «Автопартнер» 2 История 3 Деятельность … Википедия

Координаты: 59°57′28.98″ с. ш. 30°22′44.68″ в. д. / 59.9580507, 30.37908 … Википедия

Средний бизнес - (Medium business) Определение среднего бизнеса, нюансы среднего бизнеса Информация об определении среднего бизнеса, нюансы среднего бизнеса Содержание Содержание О “Что делать” и “с чего начать” вот в чем вопрос! О пользе… … Энциклопедия инвестора

система - 4.48 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей. Примечание 1 Система может рассматриваться как продукт или предоставляемые им услуги. Примечание 2 На практике… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Или АСУ комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике,… … Википедия

Один из крупнейших советских писателей. Род. в Сосновке, степном хуторе Самарской губ. Воспитывался в семье отчима разорившегося помещика. Мать писательница, печаталась под псевдонимом Александры Бострем. Окончил Петербургский… … Большая биографическая энциклопедия

Д.х.н. Н.Д. Чичирова, профессор, директор «Института теплоэнергетики», зав. кафедрой «Тепловые электрические станции»,
д.х.н. А.А. Чичиров, профессор, зав. кафедрой «Химия»,
С.С. Паймин, аспирант кафедры «Тепловые электрические станции», ФГБОУ ВПО «КГЭУ», г. Казань;
к.т.н. А.Г. Королёв, начальник Производственно-технического отдела, ОАО «ТГК-16», г. Казань;
к.т.н. Т.Ф. Вафин, инженер, ОАО «Генерирующая компания», г. Казань

Введение

К числу наиболее значимых направлений стратегического развития большинства отечественных ТЭС относятся разработки, позволяющие минимизировать количество сбросов сточных вод, образующихся в технологическом процессе производства тепловой и электрической энергии, за счет создания малоотходных и безотходных схем водопользования, а также усовершенствования многих существующих технико-экономических решений по обработке воды.

Реализация концепции создания экологически безопасной ТЭС возможна по двум направлениям.

Первое направление основано на разработке и внедрении экономичных и экологически совершенных технологий подготовки добавочной воды парогенераторов и подпиточной воды теплосети. В этом аспекте разработка эффективных технологических схем водоподготовки на ТЭС с сохранением базисного оборудования является наиболее перспективным направлением, отвечающим поставленным требованиям, в особенности там, где речь идет о расширении и реконструкции функционирующих установок.

Второе направление связано с разработкой и внедрением технологий максимально полной переработки и утилизации образующихся сточных вод с получением и повторным использованием в цикле станции исходных химических реагентов .

Рассмотрим результаты, которые удалось достигнуть за счет проведения комплекса мероприятий по совершенствованию технологии во- доподготовки Казанской ТЭЦ-3 .

Реконструкция установки химического обессоливания

Построена по проекту 1960-х гг., который не предусматривал бессточных или малосточных и экологически безопасных схем. При ежегодном потреблении от 9,5 до 11,5 млн т технической воды, согласно проекту, происходил сброс до 4-5 млн т минерализованных сточных вод после их нейтрализации через систему промышленно-ливневой канализации в р. Казанка и далее в Волгу.

Принципиальная схема водоподготовки, реализованная на Казанской ТЭЦ-3, представлена на рис. 1.

В систему подготовки воды поступают компоненты, содержащиеся в продувочной воде системы оборотного охлаждения, а также реагентах: сернокислом железе, извести, серной кислоте, едком натре и хлориде натрия. В процессе известкования и коагуляции воды в осветлителях из системы выводится часть этих компонентов в виде шлама, содержащего карбонат кальция, гидроксиды магния и железа, кремнекислые и органические соединения. Кроме того, часть компонентов выводится с подпиточной водой теплосети.

Основной задачей проводимых на станции мероприятий явилось максимальное сокращение количества используемых реагентов, обработка и утилизация сточных вод.

В 2001 г. на Казанской ТЭЦ-3 внедрена новая экологически чистая и ресурсосберегающая технология химического обессоливания воды. Данная технология была разработана в Азербайджанском инженерно-строительном университете применительно к условиям Казанской ТЭЦ-3, с учетом требований, предъявляемых к охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов .

Согласно новой технологии изменился режим химического обессоливания известково- коагулированной воды на установке, а также технологии регенерации как в Н-, так и ОН-ионитных фильтрах (рис. 2).

Рис. 2. Цепочка фильтров химического обессоливания:

НОВ - насосы очищенной воды; Н пред, Н осн - предварительный и основной Н-катионитный фильтр; А 1 , А 2 - анионитовые фильтры первой и второй ступени; Н 2 - Н-катионитный фильтр второй ступени; Д - декарбонизатор; БДВ - бак декарбонизованной воды.

Изменение режима химического обессоливания предусматривало предварительное умягчение обессоливаемой воды в предвключенном Н-катионитном фильтре. Для перевода катионита в этом фильтре на Na-форму использовались концентрированные порции отработанного регенерационного раствора Н- и ОН-фильтров.

Улучшение экономических и экологических показателей ионирования было достигнуто применением двухпоточно-противоточной технологии регенерации ионитных фильтров.

Для реализации данной технологии была произведена реконструкция схемы регенерации цепочки химического обессоливания № 5 с установкой в Н осн -, Н 2 - и А 2 - фильтрах среднего распределительного устройства.

Суть регенерации анионитовых фильтров «цепочки» заключается в следующем. Подаваемый в анионитовый фильтр второй ступени регенерационный раствор щелочи разделяется на два потока. Один из потоков подается сверху, другой снизу. Отработанный раствор щелочи после анионитового фильтра первой ступени собирается в бак щелочных вод для повторного использования в последующих регенерациях.

Регенерация Н осн - и Н 2 - фильтров «цепочки» осуществляется раздельно, независимо друг от друга по двухпоточно-противоточной технологии. Регенерационный раствор кислоты полностью пропускается через нижние части этих фильтров по направлению снизу вверх. Регенерация верхней части катионитной загрузки, расположенной выше среднего распределительного устройства, в этих фильтрах осуществляется отработанным раствором кислоты из бака кислых вод.

Экономическая эффективность достигается за счет экономии химических реагентов, используемых для регенерации фильтров, снижения расхода воды на собственные нужды химводоочистки, снижения затрат на приготовление известково-коагулированной воды, снижения потребления сырой волжской воды и объема сбросных сточных вод.

В результате внедрения новой технологии химического обессоливания воды были получены следующие данные:

■ расход воды на собственные нужды снизился с 36,3 до 26,4%;

■ удельный расходы кислоты на регенерацию Н-фильтров снизился на 3,5 г/г-экв и составил 123,4 г/г-экв;

■ удельный расход щелочи на регенерацию ОН-фильтров снизился на 10,6 г/г-экв и составил 63,2 г/г-экв;

■ снижение расхода извести и коагулянта в осветлителе в результате уменьшения расхода обессоленной воды на собственные нужды составило 64,2 и 25,7 т, соответственно.

При этом выработка обессоленной воды существенно не менялась, оставаясь в среднем на уровне 2,8-3 млн т/год.

Внедрение метода термического обессоливания

Параллельно с проводимыми работами по реконструкции установки химического обессоливания внедрялась технология приготовления обессоленной воды методом термического обессоливания .

В соответствии с проектом, выполненным в 1980-х гг, на станции сооружены две шестиступенчатые испарительные установки, укомплектованные испарителями типа И-600. Проектная производительность каждой установки по 100 т/ч. В конце 1990-х гг эти установки были пущены в эксплуатацию. Однако проектная производительность не была достигнута из-за избыточного пара последних ступеней установки, который не мог быть полностью использован в технологической схеме, т.к. сама установка была смонтирована в отдельно стоящем здании, удаленном от основного технологического оборудования, использующего пар таких параметров. В результате, в летний и переходный периоды времени испарители останавливали или переводили в режим работы со сбросом избыточного пара (до 10 т/ч) в атмосферу. Такая работа установок негативно отражалась на технико-экономических показателях испарителей, и в 2000 г. было принято решение о сооружении на базе действующей испарительной установки термообессоливающего комплекса производительностью 300-350 т/ч. Комплекс включает в себя две существующие шестиступенчатые испарительные установки, два испарителя мгновенного вскипания типа ИМВ-50 с глубоковакуумными многокамерными деаэраторами.

В ИМВ используется избыточный пар испарительных установок (до 6 т/ч на каждый испаритель), при этом суммарно дополнительно вырабатывается до 100 т/ч дистиллята с двух ИМВ. Разработанные ИМВ полностью адаптированы к условиям комплекса.

Указанные решения позволили обеспечить оптимальное использование пара разного давления в тепловой схеме комплекса. Например, исходный пар производственного отбора давлением 13 ата используется в качестве греющего для первого испарителя И-600, избыточный пар многоступенчатой испарительной установки давлением 1,2 ата - для ИМВ, а пар последней ступени ИМВ давлением 0,12 ата - в вакуумном деаэраторе.

При совершенствовании комплекса, направленном на повышение его экономичности и надежности за счет совершенствования системы регенерации тепла испарительных установок, в существующую схему были дополнительно включены пароводяные и струйно-барботажные подогреватели. Это позволило увеличить температуру дистиллята и, как следствие, снизить удельный расход тепловой энергии на его производство (рис. 3). Данный показатель является важнейшей характеристикой экономичности установки термического обессоливания.

В настоящее время выработка дистиллята покрывает практически 50% потребности станции в обессоленной воде.

Обеспечивая требуемые нормы качества воды, применяемой для подпитки котлов с давление перегретого пара 140 ата, технология термического обессоливания имеет значительно более низкие значения расходов воды на собственные нужды по сравнению с химическими методами (9 и 28% соответственно).

Экономическая эффективность при замещении традиционного химического способа водоподготовки термическим достигается также за счет сокращения расхода химических реагентов.

Следует отметить, что в рассматриваемый период по аналогии с реконструкцией цепочки химического обессоливания № 5 были проведены работы по улучшению технико-экономических показателей цепочек № 6 и № 7.

За счет проведения реконструкции цепочек № 6 и № 7 и автоматизации технологического процесса удалось дополнительно снизить в целом по ТЭЦ значения удельных расходов кислоты (со 110,6 до 91,9 г/г-экв) и щелочи (с 62,7 до

60,4 г/г-экв).

Утилизация сточных вод водоподготовительной установки

Опыт создания малоотходных водоподготовительных комплексов показывает, что основная часть кальция и магния, содержащихся в стоках, может быть выведена в виде твердых осадков, пригодных для последующего использования, либо длительного безопасного хранения. В результате в сточных водах остаются в основном соединения натрия, в первую очередь, его сульфаты и хлориды . В этой связи при разработке схемы утилизации сточных вод водоподготовительной установки Казанской ТЭЦ-3 принята концепция максимального использования солей натрия, содержащихся в сточных водах, что позволило снизить затраты на привозной хлорид натрия.

Следует также учитывать, что количество и состав сточных вод водоподготовительной установки зависит от ее производительности, состава исходной воды и удельных расходов реагентов на регенерацию. Именно при химическом обессоливании в систему водоподготовительной установки вводится основное количество натрия в виде NaOH и сульфатов в виде серной кислоты. При этом основную проблему представляет едкий натр. В этой связи при оптимизации режима эксплуатации установки химического обессоливания максимальное внимание уделяется сокращению расхода едкого натра. Избыток серной кислоты менее опасен, т.к. при нейтрализации известью основная часть сульфатов выводится в осадок в виде гипса.

При работе установки утилизации сточных вод в зимний период образуется около 6,1 т/сут. гипсового шлама (при 30%-й влажности). В летний период количество влажного шлама уменьшается до 2,7 т/сут. За год образуется около 1600 т влажного или 1200 т сухого шлама. Основным компонентом шлама является гипс - 90-95%. Содержание гидроксида магния составляет 4-5%, карбоната кальция - 1,52%. Этот шлам может быть использован для получения гипсового вяжущего высокого качества и других целей.

При определении экономического эффекта от внедрения установки утилизации сточных вод учитывалось снижение платы за количество используемой исходной воды и сброс сточных вод.

При неизменном производстве внедренные на станции технологии позволили добиться существенного снижения потребления технической воды с 11330 тыс. м 3 в 2003 г. до 6958 тыс. м 3 в 2009 г. Немаловажен тот факт, что в рассматриваемый период стоимость исходной воды возросла в 11 раз.

Наряду со снижением водопотребления удалось добиться снижения сброса промышленных сточных вод (рис. 4), основную долю которых составляют сточные воды химического цеха. Применение современных способов водоподготовки позволило существенно снизить и массу загрязняющих веществ в сточных водах (рис. 5). За счет снижения сброса загрязняющих веществ плата за этот сброс также снизилась (рис. 6).

Технологии на основе электромембранных аппаратов

В продувочной воде испарительной установки содержится весь натрий, поступивший с исходной водой и введенный с едким натром при регенерации фильтров химобессоливающей установки, хлориды, введенные с исходной водой, а также небольшая часть сульфатов, введенных с исходной водой, коагулянтом и серной кислотой при регенерации фильтров.

Следует обратить внимание на высокое содержание щелочи и щелочных компонентов (карбонат натрия) в продувке. Щелочь и сода - дорогостоящие продукты, которые широко используются на водоподготовительных установках ТЭС. Отметим также практически полное отсутствие ионов жесткости. В связи с чем была сформулирована идея разделения продувочной воды на щелочной и умягченный растворы и их использования в цикле станции .

Для утилизации избытка продувочной воды испарителей разработана технология с использованием в качестве основного элемента элект- ромембранных аппаратов (ЭМА) (рис. 7) .

На первой ступени происходит частичное отделение щелочи от исходного раствора в ЭМА с катион- и анионообменными мембранами. Поскольку селективность процесса невысока, в качестве продукта возможно получение щелочного раствора, содержащего соли исходного раствора.

На ЭМА первой ступени получается концентрированный щелочной раствор и дилюат-1. Последний представляет собой более разбавленный раствор исходных солей и оставшейся щелочи. Дилюат-1 является исходным раствором для ЭМА второй ступени.

ЭМА второй ступени собран с биполярными мембранами и служит для разделения раствора солей на щелочной и кислый растворы. В качестве продуктов на второй ступени образуется дилюат-2, представляющий собой более разбавленный раствор исходных солей, неконцентрированные растворы щелочи и смеси кислот.

Дилюат-2 направляется на ЭМА третьей ступени, щелочной раствор - на концентрирование в первую ступень или в ЭМА-концентратор щелочи. Кислый раствор, содержащий смесь серной, соляной и азотной кислот, направляется потребителю.

На ЭМА третьей ступени осуществляется процесс концентрирования-обессоливания дилюата-2 с получением частично обессоленной воды с концентрацией солей примерно 0,3 г/л (дилюат-3) и концентрата.

В схеме (рис. 7) используются три аппарата с суммарным потреблением электроэнергии 100 кВт.ч на 1 тонну обрабатываемого раствора. В результате обработки образуется 0,4 т щелочного раствора (5% щелочи, 1% солей) и 0,6 т кислого раствора (1,2% кислот, 1% солей). Представленная схема достаточно гибкая. Возможно последовательное сокращение ступеней, начиная с последней.

Если убрать третью ступень ЭМА, частично обессоленную воду для второй ступени можно забирать с ВПУ ТЭС. Эквивалентное количество воды в виде дилюата-2 (раствор натриевых солей) направляется на подпитку теплосети. Таким образом происходит обмен водой между водоподготовительной и электромембранной установками.

При сокращении третьей и второй ступеней одновременно, на ЭМА первой ступени возможно получение щелочного раствора и дилюата-1. Щелочной раствор отправляется на концентрирование или непосредственно потребителю. Дилюат-1 (солевой раствор) можно использовать на регенерацию Na-катионитных фильтров, на подпитку теплосети или подпитку испарителей.

В схеме на рис. 8 используются два ЭМА с суммарным потреблением электроэнергии 13 кВтч на 1 тонну обрабатываемого раствора . Продуктами переработки продувочной воды испарителей в этом случае являются 0,1 т щелочного раствора (4% щелочи, 2% солей) и 1 т солевого раствора (2,5% исходных солей).

Сравнительно невысокие эксплуатационные затраты делают наиболее целесообразным использование схемы, указанной на рис. 8, для утилизации продувочной воды испарителей с получением концентрированного щелочного и умягченного солевого растворов, которые используются в технологическом цикле станции .

Выводы

1. На Казанской ТЭЦ-3 внедрена новая технология переработки жидких отходов водоподготовительной установки с получением и повторным использованием в цикле станции умягченного солевого и щелочного растворов.

2. Создан замкнутый цикл, обеспечивающий бессточность технологии водоподготовки ТЭС.

3. Результаты исследований, а также разработанные схемы могут быть использованы при создании малоотходных комплексов водопользования как на существующих ТЭС и других производствах в процессе их реконструкции, так и при сооружении новых.

Литература

1. Абрамов А.И., Елизаров Д.П., Ремезов А.Н. и др. Повышение экологической безопасности тепловых электростанций: Учеб. пособие для вузов / Под ред. А.С. Седлова. М.: Издательство МЭИ, 2001. 378 с.

2. Ларин Б.М., Бушуев Е.Н., Бушуева Н.В. Технологическое и экологическое совершенствование водоподготовительных установок на ТЭС // Теплоэнергетика. 2001. №8. С. 23-27.

3. Чичирова Н.Д., Чичиров А.А., Королёв А.Г., Вафин Т.Ф. Экологическая и экономическая эффективность внедрения ресурсосберегающих технологий на тепловых электрических станциях // Труды Академэнерго. 2010. № 3. С. 65-71.

4. Седлов А.С., Шищенко В.В., Федосеев Б.С., Потапкина Е.Н. Выбор оптимального метода водоподготовки для тепловых электростанций // Теплоэнергетика. 2005. №

5. Седлов А.С., Шищенко В.В., Фардиев И.Ш., Закиров И.А. Комплексная малоотходная ресурсосберегающая технология подготовки воды на Казанской ТЭЦ-3 // Теплоэнергетика. 2004. № 12. С. 19-22.

6. Фардиев И.Ш., Закиров И.А., Силов И.Ю., Галиев И.И., Королёв А.Г., Шищенко В.В., Седлов А.С., Ильина И.П., Сидорова С.В., Хазиахметова Ф.Р. Опыт создания комплексной малоотходной системы водопользования на Казанской ТЭЦ-3 // Новое в Российской электроэнергетике. 2009. № 3. С. 30-37.

7. Фейзиев Г. К. Высокоэффективные методы умягчения, опреснения и обессоливания воды. М.: Энергоиздат, 1988.

8. Фейзиев Г.К., Кулиев А.М., Джалилов М.Ф., Сафиев Э.А. Пути создания высокоэффективных схем бессточного обессоливания воды химическими методами // Химия и технология воды. 1984. № 1. С. 68-71.

9. Седлов А.С., Шищенко В.В., Ильина И.П., Потапкина Е.Н., Сидорова С.В. Промышленное освоение и унификация малоотходной технологии термохимического умягчения и обессоливания воды // Теплоэнергетика. 2001. № 8. С. 28-33.

10. Хазиахметова Д.Р., Шищенко В.В. Обработка и утилизация минерализованных сточных вод химобессоливаю- щихустановок//Теплоэнергетика. 2004. № 11. С. 66-70.

11. Седлов А.С., Шищенко В.В., Сидорова С.В., Ильина И.П., Ларюшкин Н.И., Егоров С.А. Опыт освоения малоотходной технологии водоподготовки на Саранской ТЭЦ-2// Электрические станции. 2000. № 4. С. 33-37.

12. Чичирова Н.Д., Чичиров А.А., Ляпин А.И., Королёв А.Г., Вафин Т.Ф. Разработка и создание ТЭС с высокими экологическими показателями // Труды Академэнерго. 2010. № 1. С. 34-44.

13. Чичирова Н.Д. Электромембранные технологии в энергетике: монография/Н.Д. Чичирова, А.А. Чичиров, Т.Ф. Вафин. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2012. 260 с.

14. Вафин Т.Ф., Королёв А.Г., Чичирова Н.Д., Чичиров А.А. Внедрение электромембранной технологии для очистки стоков Казанской ТЭЦ-3 // Материалы докладов VII Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН В.Е. Алемасова. Казань. 2010. С. 434-436.

15. Патент на полезную модель РФ № 121500. Установка для переработки промышленных сточных вод и получения концентрированного щелочного раствора и умягченного солевого раствора / Т.Ф. Вафин, А.А. Чичиров. Опубл. 27.10.2012, Бюл. № 30.

16. Вафин Т.Ф., Королёв А.Г. Электродиализная установка для утилизации сточных вод ВПУ ТЭС и генерации щелочи // Материалы докладов V Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения». Казань, КГЭУ. 2010. Т.2. С. 167-168.

17. Чичирова Н.Д., Чичиров А.А., Вафин Т.Ф., Ляпин А.И. Технико-экономическая оценка эффективности использования электромембранных технологий на отечественных ТЭС // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. № 3-4. С. 14-25.

Главаx. Экологизация производства

10.1.Принципы и технологии экологизации производства

Основные направления. Начиная с 60-х годов экологическая ситуация и возрастание (в основном через экономику и законодательство) экологических требований к ведению хозяйства привели в разных странах к ряду изменений в промышленном производстве, энергетике, транспорте в направлении усиления природоохранных и средозащитных функций. Прежде часто беспечное и беспорядочное отношение к отходам производства, не подлежащим утилизации или вторичной переработке, сменилось более организованным их складированием и захоронением, созданием специализированных полигонов и хранилищ. Во многих случаях эта деятельность носила стихийный характер и была связана со стремлением скрыть опасные загрязнения. Примером может служить домпинг - «утопление» в водоемах, морях вредных химических и радиоактивных отходов в емкостях или просто «навалом».

По существу концентрированно и перемещение вредных веществ в пространстве или, наоборот, их разбавление в больших объемах транспортирующих сред - воздуха и воды - до сих пор остаются главными способами «охраны окружающей среды», хотя с экологической точки зрения представляют собой «заметание сора под лавку». В последние десятилетия это направление дополнилось довольно циничной «экологической геополитикой», при которой опасные агенты экспортируются в слаборазвитые страны - как в виде строительства там высокоотходных предприятий, так и в форме натурных загрязнителей.

Более прогрессивное направление - очистка выбросов и стоков от загрязнителей - по мере совершенствования соответствующих технологий постепенно переходит к улавливанию отходов уже в виде вторичного сырья, полезных материалов. Циклы реутилизации вторичного сырья включают производство различных изделий, сжигание органических отходов с получением полезной энергии, переработку мусора в компост, получение биогаза, обеспечение биотехнологий и др. Переориентация различных производств на малоотходные циклы основана на создании совершенного очистного и средозащитного оборудования, «экологизированной» техники, мусороперерабатывающих агрегатов и предприятий. В ряде развитых стран такая «экологическая промышленность» оказывается в ряду лидирующих производств, заметно расширяет сферу занятости и приносит немалую прибыль. Возникает ситуация, при которой экологические требования не противоречат экономическим интересам, когда капитал приобретается не за счет ухудшения состояния среды, а благодаря решению экологических проблем. Другими словами, происходит экологическая конверсия производства.

Экологизация промышленного производства нацелена на одновременное повышение эффективности и снижение его природоемкости. Она предполагает формирование прогрессивной структуры общественного производства, ориентированной на увеличение доли продукции конечного потребления при снижении ресурсоемкости и отходности производственных процессов. Существует несколько принципиальных направлений снижения природоемкости:

изменение отраслевой структуры производства с уменьшением относительного и абсолютного количества природоемких высокоотходных производств и исключением выпуска антиэкологичной продукции;

кооперирование разных производств с целью максимального использования отходов в качестве вторичных ресурсов; создание производственных объединений с высокой замкнутостью материальных потоков сырья, продукции и отходов;

смена производственных технологий и применение новых, более совершенных ресурсосберегающих и малоотходных технологий;

создание и выпуск новых видов продукции с длительным сроком жизни, пригодных для возвращения в производственный цикл после физического и морального износа; сокращение выпуска расходных материалов;

совершенствование очистки производственных эмиссии и транспортирующих сред от техногенных примесей с одновременной детоксикацией и иммобилизацией конечных отходов; разработка и внедрение эффективных систем улавливания и утилизации отходов.

Каждое из этих направлений в отдельности способно решить лишь локальную задачу. Для снижения природоемкости производства в целом необходимо объединение всех этих способов. При этом центральное место занимают проблемы технологического перевооружения, внедрения малоотходных технологий, экономического и технического контроля экологизации.

Экологизация энергетики помимо требований, относящихся к промышленному производству, предполагает осуществление разнообразных мер, которые направлены на:

постепенное сокращение всех способов получения энергии на основе химических источников, т.е. с помощью экзотермических химических реакций, в том числе окислительных и электрохимических, и в первую очередь - сжигания любого топлива;

максимальную замену химических источников природными возобновимыми источниками энергии, среди которых ведущая роль должна принадлежать солнечной энергии.

О соответствующих ресурсах и технических возможностях уже говорилось (гл.5). В идеале единственным действительно экологичным химическим топливом может стать только водород, полученный на основе ге-лиоэнергетического фотолиза воды. Что касается ядерной, в том числе и будущей термоядерной энергетики (на основе того же водорода, но в существенно меньшем количестве), то даже при абсолютном устранении всех форм радиационного загрязнения (что весьма проблематично) ocraeft ся неустранимое тепловое загрязнение экосферы.

Экологизация энергетики в рамках преобразования ее топливных ресурсов содержит множество резервов и принципиальных технических решений - от общего сокращения объема энергетики на основе всех форм экономии энергии до изменения структуры использования топлив и технологий преобразования энергии. Сейчас уже и энергетикам становится ясно, что главным мотивом вынужденной экологизации энергетики является не столько близость исчерпания топливных ресурсов, сколько требования глобальной экологии.

Экологизация транспорта предполагает:

включение экологических требований в организацию транспортных потоков с целью уменьшения транспортного загрязнения за счет сокращения холостых пробегов и рационализации маршрутов;

подавление тенденции индивидуализации транспортных средств и содействие развитию комфортного и экономичного общественного транспорта с целью уменьшения общего числа транспортных единиц:

создание новых транспортных средств и замена одних средств транспорта другими, более экологичными, а также создание новых, более экологичных двигателей для имеющихся транспортных средств;

разработка и применение более безопасных топлив или других энергоисточников; замена вредных топливных присадок каталитическими средствами оптимизации сжигания; дожигание и очистка выхлопов двигателей внутреннего сгорания;

пассивная и активная защита от шума.

Все эти меры очень важны, так как без них общая природоемкость транспорта в скором времени может превзойти природоемкость стационарной энергетики и промышленного производства.

Экологизация сельского хозяйства еще в недавнем прошлом казалась бы излишним требованием, так как неиндустриализированное земледелие и животноводство были по существу самой экологичной областью хозяйственной деятельности человека. Однако в XX веке произошло быстрое превращение сельского хозяйства в агропромышленное производство со всеми последствиями механизации и химизации. Индустриализация агрокомплексов и ферм, широкое применение минеральных удобрений и ядохимикатов повысили удельную продуктивность агроценозов, но снизили их экологичность и экологические качества сельскохозяйственной продукции. Для преодоления этой тенденции необходим комплекс мер, который помимо требований экологизации, характерных для промышленности, включает также:

ограничение использования солевых форм минеральных удобрений и замена их специально трансформированными органическими удобрениями и колловдированными органоминеральными смесями (эту технологию иногда обозначают как «биологическое» или «органическое» земледелие);

минимизацию применения пестицидов и максимальную замену их биологическими средствами борьбы с вредителями;

исключение гормональных стимуляторов и химических добавок при кормлении животных;

предельную осторожность в использовании трансгенных форм сельскохозяйственных растений и других продуктов генной инженерии;

применение наиболее щадящих методов обработки земли. Дальнейшее изложение касается в основном средств экологизации промышленного производства.

Модели производственных процессов с точки зрения экологии. Любой производственный процесс представляет собой некоторую систему, органически связанную с внешней средой. Такая производственная система получает из окружающей среды исходное сырье, материалы, энергию, а отдает в нее готовую продукцию и всевозможные отходы. Функционирование системы осуществляется благодаря потоку энергии, подводимой извне (электрической, солнечной и т.п.) либо генерируемой внутри системы за счет физико-химических процессов. К отходам относятся все вещества и материалы, тепловые выбросы, физические и биологические агенты, которые попадают во внешнюю среду и в дальнейшем уже не участвуют в получении продукции или энергии.

Рис. 10.1. Принципиальные модели технологических процессов:

А - незамкнутый; Б - замкнутый; В - изолированный

Если пользоваться представлениями термодинамики, то, как и все системы, технологические процессы в принципе подразделяются на три категории: незамкнутые (открытые), замкнутые и изолированные. Они представлены на рис. 10.1 в виде блоковых моделей. Абсолютное большинство реальных технологических процессов относятся к категории незамкнутых (рис. 10.1, А). Замкнутыми считаются такие системы, у которых отсутствует обмен с внешней средой веществом, но возможен обмен

энергией. Технологическим аналогом замкнутой системы может служить такой процесс, в котором полностью отсутствуют отходы химических веществ - твердые, жидкие и газообразные выбросы (рис. 10.1, Б). Например, конечная сборка изделия из готовых деталей. При этом обмен с внешней средой исходным сырьем и готовой продукцией во внимание не принимается, хотя продукцию также можно рассматривать как отложенный отход. Теоретически возможны и изолированные процессы, которые не дают ни материальных, ни энергетических отходов (рис. 10.1, В).

В общем случае все технологические процессы можно рассматривать с точки зрения их экологического соответствия. Относительно экологичными можно считать такие технологические процессы и производства, воздействие которых на окружающую среду в рамках определенных количественных соотношений не нарушает нормального функционирования природных экосистем. Неэкологичные техпроцессы создают повышенную техногенную нагрузку и оказывает негативное воздействие на состояние окружающей природной среды.

Неэкологичным может быть любой технологический процесс. Так, замкнутый техпроцесс, не имеющий отвода химических веществ в окружающую среду, нельзя считать экологичным, если он сопровождается вредными физическими воздействиями: тепловыми выбросами, шумами, электромагнитными полями и т.п.

Экологичность производственных процессов можно оценить с помощью метода сырьевых балансов, который основан на законах сохранения: масса всех используемых ресурсов (сырья, топлива, воды и т.п.) в конечном итоге равна массе готовых продуктов и промышленных отходов. Рассмотрим схемы материальных потоков в производствах разной степени замкнутости (рис. 10.2). Приняты следующие обозначения:

R - поток ресурсов (исходное сырье, основные и вспомогательные материалы, полуфабрикаты);

W - поток отходов (химические вещества и энергия), загрязняющий среду и уносящий определенную часть полезных ресурсов;

W y - поток уловленных отходов;

Р - поток готовой продукции.

Незамкнутому производственному процессу (рис. 10.2, А) соответствует следующее уравнение материально-технического баланса:

R = Р + W = (R – W y) + W. (10.1)

Скобки в уравнении указывают на единство потока (ресурсов и отходов). «Отходность производства» можно оценить по коэффициенту К отх = W/R. Соответственно коэффициент безотходности К б = Р/ R. Производственный процесс, предусматривающий очистку загрязняющих потоков, представлен схемой 10.2, Б, а при использовании уловленных веществ W y в качестве вторичного сырья - схемой 10.2, В. В последнем случае материально-технический баланс описывается системой уравнений:

(R + W y) = (R + W y - W)+W;

W = (W - W y) + W y .

В замкнутом производственном цикле (рис. 10.2, Г) происходит полная переработка и утилизация потока отходов W y , который вновь возвращается в сферу производства. Здесь потоки W и W y количественно равны, а поток готовой продукции Р соответствует потоку R.

В ряде работ рассматриваются математические модели экологичности техпроцессов с различными схемами входных, промежуточных и выходных потоков. В качестве характеристик потоков принимаются не только массовые расходы вещества, но и его концентрации, температура, давление, расход тепла и другие физические параметры, связанные между собой балансовыми уравнениями. Методы моделирования производственных процессов оказываются полезными при решении задач оптимизации технологий по экологическим критериям.

Рис. 10.2. Материальные потоки в производственных процессах различной степени замкнутости

Создание замкнутых производственных циклов связано с со­вершенствованием методов очистки техногенных выбросов и воз­можностью их повторного использования.

Разработка эффективных методов очистки газов решается по нескольким направлениям, основные из которых следующие:

совершенствование и разработка новых технологий и методов очистки;

применение современных коррозионно- и термостойких ма­териалов и агрегатов в системах газоочистки.

Пыль является одним из токсичных компонентов, присутству­ющих в газовых выбросах. Для тонкой очистки газов от пыли в различных отраслях промышленности применяют электрофильт­ры, которые характеризуются высоким потреблением электриче­ской энергии.

В настоящее время разрабатываются и внедряются экономич­ные тканевые фильтры. В них используют современные тканевые материалы на коррозионно- и термостойкой основе. Такие аппа­раты могут заменить электрофильтры и работать при температуре до 750 °С. Новые конструкции тканевых рукавных фильтров на­шли применение в цветной металлургии.

В различных отраслях промышленности широко используется абсорбционная очистка газов, но при этом образуется большое количество шламов, которые не находят применения и транс­портируются на промышленные свалки или в шламонакопители.

В качестве альтернативы в настоящее время разрабатывают ме­тоды адсорбционной очистки с применением твердых сорбирую­щих материалов и последующей регенерацией адсорбента, что позволяет значительно сократить количество шламов.

Разрабатываются и применяются технологические процессы с замкнутым циклом рециркуляции газов. По этой технологии отходя­щие газы промышленных производств проходят очистку, осво­бождаются от пыли и токсичных примесей, а затем их вновь пода­ют на технологическую стадию.

Таким образом, уже сейчас имеются достаточно эффективные методы газоочистки и технологические процессы, позволяющие значительно снизить или ликвидировать выброс токсичных газов в атмосферу.

Вопросы уменьшения жидких техногенных выбросов решаются путем совершенствования методов очистки промышленных сточных вод и организации замкнутых водооборотных циклов.

Состав сточных вод весьма различен, что делает невозможным подбор универсальных методов очистки. Одним из наиболее рас­пространенных и эффективных способов является биологическая очистка. Использование уникальных свойств микробных клеток позволяет значительно ускорить процессы самоочищения загряз­ненной воды за счет создания искусственных условий, благопри­ятных для роста микробов.

Наиболее признанным и эффективным технологическим при­емом является организация замкнутых водооборотных циклов. При этом сокращается водопотребление и уменьшается сброс промыш­ленных вод в природные водоемы благодаря многократному ис­пользованию воды.

Реализация водооборотных схем зависит от технологий очист­ки загрязненной воды, обеспечивающих возможность ее возврата в цикл. Обычно устанавливают локальные устройства для очистки сточных вод до норм, позволяющих использовать воды повторно. В этом случае свежая вода расходуется только для восполнения потерь.

Замкнутые водооборотные циклы реализованы на многих про­изводствах. Например, в химической промышленности при произ­водстве экстракционной фосфорной кислоты, при получении сер­ной кислоты и аммиака. В сочетании с реализацией новых аппаратурно-технических решений при производстве фосфорной кисло­ты это дало возможность уменьшить потребление воды в 20 раз.