Создание замкнутых производственных циклов. Смотреть страницы где упоминается термин циклы экологические

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.

Вопросы практического тура для 11 класса:

Известно, что в основе пирамиды биомассы Мирового океана лежат не растения, а животные, общий вес которых в 20 раз превышает вес растений. Почему?

С целью выяснения способа регуляции роста численности популяции проделали следующий опыт. В два одинаковых по объёму аквариума поместили разное количество головастиков. В первом аквариуме, где головастиков насчитывалось в два раза больше, они росли медленнее. Из первого сосуда немного воды перелили во второй, не меняя в нём количество головастиков. В результате их рост и развитие, ранее интенсивное, явно замедлилось. Сделайте вывод по этому опыту.

В тропических открытых районах океана, где много тепла и света, жизнь очень бедна. Эти районы называют «океаническими пустынями». С чем это связано?

В 30-х – 60-х годах нашего столетия в сельскохозяйственной практике в качестве инсектицида широко применялся ДДТ. Одним из последствий применения этого инсектицида стала гибель хищников. Объясните причины этого явления.

Составьте экологическую цепочку – мышь – сыр.

Почему естественное загрязнение атмосферы не нарушает происходящих в ней процессов?

В чём заключается положительные последствия «парникового эффекта»?

Какие вещества наиболее опасны при загрязнении водоемов и почему?

Поясните, в чём преимущество использования замкнутых производственных циклов перед строительством очистных сооружений?

Почему тепловые электростанции вносят большой вклад в процесс потепления климата? Объясните, что такое парниковый эффект.

Даже в пределах одного распространённого вида, птицы, живущие в более высоких широтах, производят больше потомков, чем живущие в низких широтах. Как вы считаете, чем это вызвано?

Хищники – кошка и собака – питаются по-разному. Кошка отвергает несвежую пищу, ест основательно и не спеша, редко переедает. Собака же, наоборот, не брезгует падалью, ест, торопясь, почти не разжёвывая и, как говорится, не знает меры. Есть ли этому какое-либо биологическое и экологическое объяснение?

Участок степного травостоя, который способен прокормить лишь 10 овец – животных скромных размеров, обеспечивает питание 19 громадин – верблюдов общим весом в 8,5 тонны. Объясните почему?

Близкородственные виды живут бок о бок, хотя, согласно бытующему среди дарвинистов мнению, между ними существует наиболее сильная конкуренция. Почему же один из видов не вытесняет другой?

Как можно объяснить различия зависимости размеров сердца и активности у млекопитающих и насекомых, если у последних размеры сердца (спинного сосуда) не зависит от их активности?

Ответы практического тура для 11 класса:

Основу растительной биомассы мирового океана составляют одноклеточные водоросли, продолжительность жизни которых мала. Но одновременно эти водоросли обладают высокой скоростью размножения и воспроизводства. Вследствие этого биомасса планктонных животных, питающихся фитопланктоном и имеющая большую продолжительность жизни, оказывается гораздо выше, чем биомасса фитопланктона. Кроме того, зоопланктон сам служит пищевой базой для различных плактонофагов (моллюсков, рыб, млекопитающих), что ещё более увеличивает указанную выше разницу.

Особи перенаселённой популяции головастиков (в первом аквариуме) выделили в воду особые вещества, замедляющие рост и развитие особей внутри популяции.

Недостаток элементов минерального питания, в основном азота и фосфора, необходимых для развития фитопланктона, от которого в свою очередь зависят животные. Из-за больших глубин соли азота и фосфора концентрируясь в илах на дне, не достигают поверхностных слоёв океана.

ДДТ является кумулятивным ядом, и, передаваясь по трофическим цепям, он накапливается в хищниках – конечных звеньях таких цепей. Это и стало причиной их повышенной смертности.

Мышь – шмели – клевер – овцы – молоко – сыр.

Вещества, поступающие в атмосферу, при естественном загрязнении всегда были и есть в природе, они быстро включаются в естественные круговороты, промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу вещества, которые обычно не встречаются в природе: фреоны, пыль тяжёлых металлов, радиоактивные вещества. Эти вещества могут нарушить естественные природные процессы.

Повышение температуры приведёт к сокращению полярных областей и продвижению в них теплолюбивых видов растительности, повышение влажности приведёт к сокращению площади пустынь, повышение концентрации углекислоты приведёт к повышению продуктивности растений.

Соли тяжёлых металлов, фосфорорганические и хлорорганические соединения – эти вещества накапливаются в организме и передаются по звеньям пищевой цепи, приводя к возникновению кумулятивных токсикозов. Также опасны вещества – детергенты, входящие в состав современных моющих средств (стиральных порошков). Они образуют на поверхности воды тонкую плёнку, препятствующую обогащению воды кислородом. Подобную плёнку они образуют и на жабрах водных обитателей, вызывая их гибель. Аналогичное воздействие вызывают и нефтепродукты, попадающие в воду.

Замкнутые производственные циклы позволяют более рационально использовать сырьё, что делает их более экономичными; это безотходные производства, не загрязняющие природную среду. Очистные сооружения не дают возможности полной очистки отходов, так как при повышении степени очистки многократно возрастает стоимость этого процесса, и производство основного продукта становится нерентабельным. Таким образом, очистные сооружения способны лишь уменьшить загрязнение окружающей среды, но не предотвратить его.

Рост концентрации углекислого газа в атмосфере является одной из причин начавшегося потепления климата на Земле. Это связано, прежде всего, с нарушением природного равновесия между количеством углекислого газа, выделяемого в атмосферу в результате разложения органических веществ и поглощаемого в процессе фотосинтеза. Концентрация углекислого газа наряду с другими элементами – метаном, фреонами – приводит к образованию так называемого парникового эффекта. Суть этого явления заключается в том, что происходит накопление углекислого газа и других веществ, увеличиваются температура и влажность (тот же эффект можно наблюдать в теплице, покрытой плёнкой или стеклом).

Гипотеза продолжительности светового дня – в весеннее и летнее время в высоких широтах продолжительность светового дня больше и птицы имеют больше времени для сбора пищи и способны больше прокормить птенцов. Гипотеза весеннего изобилия – весной в средних широтах наблюдается резкое увеличение первичной продукции и быстрое возрастание численности насекомых. Численность же популяций самих птиц весной очень не велика из-за массовой гибели в зимний период. Поэтому прилетающие весной особи оказываются в условиях изобилия пищи и сравнительно слабой конкуренции. Таким образом, птицы высоких широт могут в единицу времени собрать больше корма и способны прокормить больше потомков. Гипотеза влияния хищников – в тропиках больше хищников и они уничтожают чаще крупные кладки, так как родители вынуждены чаще покидать их для поиска корма, чем мелкие.

Кошка – хищник-одиночка. Поэтому, поймав добычу и уединившись, она спокойно поглощает её, не беспокоясь – у неё нет конкурентов. Собака – хищник стайный. Пойманной добычи едва хватает на всех членов группы. При разделе пищи, не церемонятся, времени на выбор более лакомых кусков просто нет.

Овцы поедают в основном полынь и сочные побеги травянистых растений, избегая колючие растения и сухие стебли злаков. Кроме того, небольшие по площади и заострённые копытца овец сильно разрушают почву, что приводит к быстрой деградации пастбищ и резкому снижению биомассы вегетирующих растений. Верблюды же имеют более широкий пищевой спектр, поедая и сухие, и колючие растения. Кроме того, верблюды, относясь к мозоленогим животным, имеют очень широкую стопу и оказывают, несмотря на свой большой вес, на поверхность почвы лишь незначительное давление. Благодаря этому растительные сообщества на верблюжьих пастбищах не подвергаются деградации.

Близкородственные виды, обитающие рядом, обычно занимают разные экологические ниши и поэтому обладают различным пищевым спектром, что исключает конкуренцию за жизненные ресурсы.

У насекомых в функцию кровеносной системы не входит обеспечение органов и тканей кислородом, вследствие чего у них и отсутствует зависимость между активностью и размерами сердца. У млекопитающих активность напрямую зависит от притока крови, гемоглобин которой является носителем кислорода, а сердце – тем органом, который отвечает за перемещение крови по кровеносным сосудам.

Современное состояние экологической системы Земли приводит к различного рода усовершенствованиям и изменениям. Решение проблемы сохранения природных ресурсов, в том числе и водных, заключаетмся в создании и использовании безотходных сисетм производства. В основе безотходных технологий лежит принцип комплексного использования сырья и энергии. Также к моделям безотходного производства относят малоотходные принципы функционирования предприятий. Малоотходной называется такая технология, в которой по каким-то причинам не может быть реализована идеальная модель безотходного способа.

Основные отходы большинства предприятий - это отработанные воды с разной степенью загрязнения. Очистные сооружения предполагают изначально сбор, перевозку и затем очищение вод. Обычно при транспортировке и сборе отработанных вод происходит неизбежное смешение близких по своим свойствам и совершенно различных соединений, и это приводит к усложнению выделения нужных составляющих и очистки воды до нужного состояния. Иногда решение этой задачи остается невыполненным.

Сточные воды заводов химической промышленности изобилуют веществами одного лимитирующего признака вредности, которые проявляют мощное аддитивное действие. Поэтому действие очистных сооружений должно быть максимально направлено на то, чтобы снизить остаточное содержание отходов до нижнего порога допустимых концентраций. Это связано с серьезными капитальными и эксплуатационными затратами очистных сооружений.

Очистные сооружения, действующие по принципам механической, химической и биологической очистки сточных вод, не гарантируют уменьшения солесодержания в стоках, а иногда, в результате некорректной подготовки механизмов, эти концентрации существенно повышаются.

Создание замкнутых систем водоснабжения приводит к тому, что удельный расход испольсования свежей воды значительно снижается. На заводах химических волокон этот процесс проходит в два этапа. Первый этап заключается в мероприятиях, ведущих к снижению водопотребления без капитальных затрат. Второй же этап основывается на осуществлении этих мероприятий с помощью разнообразных очистных сооружений.

Создание замкнутых систем и соответствующих им очистных сооружений обусловлено тремя причинами: недостатком воды, снижением ассимилирующей способности у объектов, которые предназначены для приема промстоков и экономическими выгодами перед прямоточными системами водообеспечения.

Использование этих систем и соответствующих очистных сооружений позволяет выстраивать химические предприятия в районах с минимальными водными ресурсами, но приемлимыми с точки зрения экономико-географическими показателями.

В последние годы рынки экологически чистых видов энергии растут чрезвычайно высокими темпами, свой вклад в развитие новых технологий и создание альтернативных видов топлива вносят не только ученые, но и компании, которые инвестируют средства в поиск решений экологических проблем. Для сохранения природных ресурсов, идет поиск новых видов биотоплива. Третьим поколением растительного сырья, которое можно применить для выработки энергии, уже считаются водоросли. Вложениями в экологию можно считать не только прямые природоохранные мероприятия, но и капиталовложения в ресурсосберегающую структурную перестройку, малоотходные и безотходные технологии.

Источниками экологической опасности являются разработка месторождений полезных ископаемых и строительство нефте- и газопроводов, промышленность, использующая старые технологии, концентрация автотранспорта и нерацио­нальное природопользование, приводящее к трансформации природно-ресурсного потенциала. Кроме того, климат региона - слишком жаркий летом и холодный зимой - зачастую является причиной экологической нестабильности.

Одно из направлений экологизации экономического развития состоит в широком развитии малоотходных и ресурсосберегающих технологий. Цель их развития - создание замкнутых технологических циклов с полным использованием поступающего сырья и отходов. К технологии безотходного производства прибегла и компания «АгроСиб-Раздолье», которая начала выпускать в Алтайском крае топливные брикеты из лузги подсолнечника.

Безотходное производство

Раньше на предприятии «АгроСиб-Раздолье» производили масло и шроты - концентрированный корм для птицефабрик и животноводческих ферм. За последний год мощности компании выросли, и встал вопрос о целесообразном использовании отходов основного производства. «Сегодня мы перерабатываем 600 тысяч тонн подсолнечника. Увеличилось количество отводимой лузги. Котельная работает на пределе. Вот и возникла необходимость утилизировать лузгу», - рассказывает генеральный директор «АгроСиб-Раздолье» Владимир Анипченко .

На покупку оборудования и запуск производства топливных брикетов «АгроСиб-Раздолье» потратило 17 млн руб­лей. Срок окупаемости проекта оценивается в полтора года.

Сами топливные брикеты представляют собой небольшие цилиндры диаметром до 12 сантиметров и длиной до 30 сантиметров. Сегодня «АгроСиб-Раздолье» производит до 20 тонн брикетов в день, но с увеличением объемов производимого масла будет меняться и мощность производства топлива. «Насколько нам известно, в Алтайском крае производят еще топливо из опилок отходов деревообрабатывающего производства, но не в брикетах, а в пеллетах. На Алтае также есть производство топливных гранул из лузги овса», - заявляет маркетолог-аналитик компании Евгения Васильева .

По мнению координатора программ благотворительной организации «Сибирский экологический центр» Александра Дубынина , отходы сельского хозяйства должны быть сырьем для производства биотоплива и включаться в цикл использования ресурса. «В мире отмечается тенденция - компания, производящая какой-либо товар, должна нести ответственность и за утилизацию отходов. Так или иначе, мы должны выходить на такие замкнутые циклы - произвел и переработал. Конечно, надо просчитывать, насколько это выгодно для предприятия, но с экологической точки зрения любые такие проекты важны, и мы должны их всячески поддерживать, а государство - предоставлять максимально хорошие условия, если это малый бизнес - давать гранты или беспроцентные кредиты», - комментирует Дубынин.

По словам Васильевой, большого спроса на биотопливо из лузги еще нет, есть пока только интерес. «Интерес достаточно большой, нам поступают звонки. Продукт в любом случае инновационный, он требует большой разъяснительной и просветительской работы, потому что людям надо показывать и доказывать, в чем выгода, какие преимущества имеет это топливо по сравнению с другими. Но спрос еще полностью не сформировался, рынок в стадии становления», - вздыхает маркетолог.

Говоря о новой технологии, Евгения Васильева делает оговорку: переработка лузги - это не изобретение алтайского завода. Маслоэкстракционные предприятия, которые также производят биотопливо из лузги, работают в европейской и южной частях России. «Но это новинка в Алтайском крае и в Сибири вообще», - добавляет она.

Использовать топливные брикеты из лузги можно вместо дров или угля и в частном доме, и в котельных небольшой мощности, отапливающих села или административные учреждения: школы, больницы. Дрова и уголь можно заменять или дополнять этими топливными брикетами.

Вместо дров и угля

Древесина, которая сама по себе является биотопливом, - ресурс возобновляемый. В настоящее время в мире для производства дров или биомассы выращивают энергетические леса, состоящие из быстрорастущих пород - таких как, например, тополь. В России на дрова и биомассу в основном идет балансовая древесина, не подходящая по качеству для производства пиломатериалов.

На замену дровам приходят топливные гранулы и брикеты - прессованные изделия из древесных отходов (опилок, щепы, коры), соломы, отходов сельского хозяйства (лузги подсолнечника, ореховой скорлупы) и другой биомассы. Древесные топливные гранулы называются пеллетами, они имеют форму небольших - до трех сантиметров в длину и двух в диаметре - цилиндрических или сферических гранул. Сегодня в России производство топливных гранул и брикетов экономически выгодно только при больших объемах.

Однако для использования пеллетов необходимо специальное котельное оборудование, установка которого требует значительных затрат, в то время как топливные брикеты из лузги можно сжигать в уже установленных котельных.

По исследованиям компании «АгроСиб-Раздолье», в сравнении с традиционным углеводородным сырьем у топливных брикетов из лузги есть ряд неоспоримых плюсов: в отличие от дров топливные брикеты обладают стабильной влажностью - 8–10 процентов, в то время как влажность дров может постоянно меняться, отчего меняется и их теплопроводность. Оптимальная влажность дров для топки составляет порядка 20–25 процентов, но тогда их теплопроводность на 30–35 процентов меньше, чем у брикетов. «Зачастую поставляемые дрова имеют влажность 30–40 процентов, в таком случае теплотворность брикетов может быть выше на 40–100%.То есть для производства одного и того же количества тепловой энергии потребуется 100 кг брикетов от 130 до 200 килограммов дров», - объясняют в «АгроСиб-Раздолье». Количество выделяемого при горении брикетов тепла сопоставимо с теплоотдачей при горении каменного угля, но в то же время зольность брикетов намного ниже - всего 2,8 процента против 10–20 процентов у каменного угля и 5–10 процентов у древесины. «То есть образуется в 5–10 раз меньше продуктов сгорания. К тому же продукты сгорания угля содержат много вредных веществ и требуют обязательной утилизации - вывоза на золошлакоотвалы и прочее. Образующаяся в результате сгорания лузги зола абсолютно безвредна и может использоваться как удобрение», - уточняет Евгения Васильева.

Другие плюсы - экономия на транспортировке, экономия занимаемого ими пространства, но главное - экологичность. По словам Васильевой, при изготовлении брикетов не применяются клеящие синтетические вещества. «При высоком давлении и температуре из волокон выделяется клейкое вещество - лигнин, которое и соединяет лузгу в брикет. В связи с предельно малым содержанием в лузге таких элементов, как сера, азот, хлор при сжигании топливных брикетов не образуется никаких вредных летучих веществ», - поясняет маркетолог-аналитик.

Стоимость брикетов - от 1 900 рублей за тонну без транспортной доставки, цена зависит от вида упаковки, объема закупки и других факторов. По мнению производителей, это достаточно конкурентоспособная цена по сравнению с ценой дров. «В Барнауле сейчас средняя цена березовых дров - 1 300 руб­лей за кубометр. Если переводить это на килограммы и теплопроводность, то сжигание брикетов на 50–60 процентов выгоднее по цене. Цена угля для котельных примерно на том же уровне, а для населения уголь также обойдется существенно дороже», - объясняют в компании.

Продавать брикеты компания планирует в Алтайском крае и в ближайших регионах. В «АгроСиб-Раздолье» опасаются, что более протяженная логистика приведет к нерентабельному удорожанию продукта. Сбывать биотопливо компания намерена через своего барнаульского дистрибьютора.