Предприятия «замкнутого цикла» как точка стратегического развития отрасли. Замкнутый цикл

«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.

Для создания замкнутых экологических сельскохозяйственных циклов целесообразно использовать земли сельскохозяйственного назначения, однако многолетнее применение гербицидов привело их к многолетнему загрязнению, а отсутствие севооборота сельскохозяйственных культур к истощению земель. Луговые травы, кустарник и зарастание сельскохозяйственных угодий лесами, конечно, очищают землю, однако они одновременно обедняют почву и вызывают поверхностное накопление загрязняющих и канцерогенных веществ. Поэтому прежде всего необходимо проводить мероприятия по очистке любой территории, планируемой к организации замкнутых экологических сельскохозяйственных циклов.

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

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

Прежде всего необходимо спланировать территорию участка и приступить к его освоению и очистке. Необходимо учитывать климатические условия, характеристики почвы, особенности ландшафта и влажности участков.

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.

Очистку участка от загрязнения нужно начать с поиска информации о использовании участка ранее, а так же использования соседних участков и поиска потенциальных источников загрязнения воздуха, вешних и ливневых вод и потенциально опасных с точки зрения загрязнения объектов на вашем участке. Особое внимание нужно уделить официальным и фактическим скотомогильникам, существующим стихийным, организованным и заброшенным свалкам, кладбищам и стихийным захоронениям инфекционно и химически опасных отходов.

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.

Эксперимент личного подсобного хозяйства Анатолия Кохана показал, что цикл биологической очистки составил семь лет. За это время сельскохозяйственные животные были полностью переведены на полноценное питание с того же земельного участка и почвенный покров земельного участка получил достаточное обогащение органикой для сельскохозяйственных растений.

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.

Выращивание овощей, ягод и фруктов в замкнутом экологическом сельскохозяйственном цикле сопряжено с полным отказом от химикатов, защищающих от вредителей.

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.

Наиболее распространенными в средней полосе России плодовыми деревьями являются яблони, груши, вишня, черешня, алыча, слива. Плодовые деревья требуют поддержания плодородности и обработки почвы. Кроме того, плодовые деревья чувствительны к влажности почвы. Плодовые деревья, имеющие косточки, хорошо чувствуют себя на почвах с высоким содержанием известняка. Яблоня не любит избыточной влаги и предпочитает почвы с высоким содержанием железа и оксида железа. Все плодовые деревья требуют формирования кроны и не любят скученной посадки. Слива, вишня и черешня при созревании подвергаются налетам мелких птиц. Все эти факторы необходимо учитывать при формировании замкнутого экологического сельскохозяйственного цикла. Наиболее теплолюбивым из перечисленных деревьев является черешня, для ее посадки должно быть отведено соответствующее место.

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.

Для дома в 120 кв. метров достаточно 25 соток посадки деревьев в целях отопления. Существуют два способа выращивания деревьев на дрова. Первый - предусматривает плановую вырубку. Например, 25 соток делятся на 10 частей, ежегодно одна 10 часть вырубается и засаживается. Второй - предусматривает разовую посадку, ежегодное отпиливание крупных суков и замену погибших деревьев.

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

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.

Генеральный директор ООО «Технологическое оборудование»

Доклад на круглом столе «Оценка эффективности дополнительного обременения при выдаче квот на вылов водных биологических ресурсов»

Рыбохозяйственный комплекс играет существенную роль в продовольственном комплексе страны и является одним из основных источников занятости населения приморских регионов России. Это определяется наличием значительного потенциала водных биологических ресурсов, что является естественным конкурентным преимуществом России в глобальной экономике и составляет основу развития экономики и социальной сферы прибрежных субъектов.

1. Наделение правом на вылов на 2018-2043 гг.

Текущая ситуация в рыбохозяйственном комплексе Российской Федерации характеризуется положительной динамикой основных показателей. Так, за последние пять лет вылов водных биоресурсов вырос с 3801,4 тыс. тонн в 2009 году до 4296,8 тыс. тонн в 2013 году, или на 13%. Производство рыбы и рыбных продуктов, полуфабрикатов и продуктов глубокой переработки увеличилось за это же время с 3309 тыс. тонн до 3682 тыс. тонн (на 11%). Доля отечественной пищевой рыбной продукции на внутреннем рынке выросла с 72,4% в 2009 году до 78,2% в 2013 году, но пока еще не достигла порогового значения на уровне 80%, определенного Доктриной продовольственной безопасности. Существует ряд факторов, которые сдерживают развитие отрасли. Среди них одно из ключевых мест отводится моральному и техническому старению основных материальных фондов отрасли (в их числе - береговые перерабатывающие производства, флот).

На сегодняшний день производственный потенциал отрасли практически исчерпан. Необходим действенный механизм, способный дать толчок инвестированию в производство.

Депутатами Госдумы подготовлен законопроект, согласно которому срок закрепления квот на вылов ВБР предлагается увеличить с 10 до 25 лет. Более широкий горизонт планирования позволит привлечь в отрасль инвестиции для развития тех секторов рыбного хозяйства, которые сегодня остро нуждаются в модернизации и реновации.

Вместе с тем необходимо соблюсти принципы, которые станут гарантией того, что предпринимаемая мера будет эффективной и достаточной.

Право на вылов «2018 – 2043» должно дополнительно:

Закрепить принципы, гарантирующие устойчивое развитие отрасли;

Сбалансировать решение социально-экономических задач и сохранять природный (ресурсный) потенциал отрасли;

Отвечать экономическим и социальным интересам как государства, так и хозяйствующего субъекта;

Обеспечивать доступ к ресурсу и поощрять его рациональное и эффективное использование;

Стимулировать обновление основных материальных фондов отрасли.

Соответствие данным принципам при наделении ресурсом позволит стимулировать развитие как отрасли в целом, так и предприятий в частности.

2. Завод замкнутого цикла – точка стратегического развития отрасли

До настоящего времени не сформировано единого понимания сущности, принципов ограничений (обременений) прав на вылов. Между тем, необходимость обоснованного и документарного осмысления этого вопроса существует. Не только для государства, но и для осуществления практической, хозяйственной деятельности. Как было отмечено, право на вылов должно стимулировать субъекты бизнеса направлять средства в обновления фондов, но при этом не должно противоречить самой логике ведения экономической деятельности.

В качестве возможного механизма подобного стимулирования может рассматриваться сама необходимость модернизации производств, предполагающая внедрение на предприятиях современной технологии переработки поступающего сырья, которая позволит работать без отходов. Предприятия с правильно организованным технологическим циклом становятся замкнутыми, перерабатывающими все поступающее сырье в полезные продукты.

Заводы замкнутого цикла могут быть рассмотрены в качестве новой стратегической точки развития как отрасли в целом, так и предприятий в частности.

Современная технология, которая закладывается сразу при проектировании предприятия (как берегового производства, так и судового), позволит обеспечить:

Высокую технологичность производства (автоматизация);

Его эффективность (высокая степень переработки сырья);

Увеличить производительность труда до европейского уровня;

Увеличить добавленную стоимость каждой выловленной тонны ВБР.

Завод замкнутого цикла предполагает, что каждый шаг переработки имеет значение. Технология позволит принять, рассортировать, сохранить и переработать рыбу и морепродукты таким образом, чтобы на каждом этапе они не потеряли свое качество. Более того, завод замкнутого цикла также подразумевает, что любая часть (будь то прилов либо отходы производства) могла быть эффективно использована для получения рентабельной продукции.

Все, что вошло на завод, должно превращаться в товарную продукцию. Данная технология может быть реализована и на берегу, и на флоте. При этом она позволит работать на всех объектах промысла. В том числе включить в производственный цикл такие водные биологические ресурсы как сайра, сельдь, лосось, а также приловы и неодуемые объекты и все отходы производства.

Рассмотрим эффективность обозначенной концепции на следующих примерах:

а) Модернизация судовых рыбомучных установок

б) Модернизация берегового рыбоперерабатывающего комплекса по приемке лососевых.

_____________________________________________________________________

а) Традиционно основная масса гидробионтов добывается на судах в исключительной экономической зоне. Объем добычи ВБР в Дальневосточном бассейне составляют в год до 2,6 млн. тонн. При этом отходы от переработки гидробионтов на судах составляют от 30 до 40%, или 560 тыс. тонн.

Все крупнотоннажные суда оборудованы рыбомучными установками «традиционного» прессового типа для производства рыбной муки. Из-за несовершенства этой технологии до 25% сухих веществ удаляется из перерабатываемых отходов со сбросом за борт подпрессового бульона.

Модернизация существующих РМУ позволит увеличить выход рыбной муки на 15% и протеина - до 62%.

Так, суда типа МРКТ типа «Старжинский», имеющие судовую рыбомучную установку производительностью 150 тонн по сырью, при модернизации смогут увеличить выход рыбной муки на 6,3 тонны в сутки, что в денежном эквиваленте равно 260 тыс. рублей. И это только за одни рыбопромысловые сутки.

Если экстраполировать данный пример на отрасль, то мы увидим: 1,6 млн. тонн тресковых пород добывается в ИЭЗ РФ ежегодно. При использовании традиционной прессовой технологии образуется подпрессовый бульон, который при модернизации судовых РМУ декантерными центрифугами может дать дополнительно 32 тыс. тонн высококачественной протеиновой муки. В рублевом эквиваленте это равняется 1,2 млрд. рублей (37 млн. долларов).

б) В настоящее время на береговых предприятиях Дальнего Востока перерабатывается более 700 тыс. тонн разнообразных пород рыб – от камбалы до нерки. При этом отходы производства рыбопродукции составляют до 30%, или более 200 тыс. тонн. Зачастую они никак не используются. В лучшем случае предприятия перерабатывают отходы на малоэффективных прессовых установках в муку, однако большинство – сбрасывает отходы в море в 7-мильной зоне, либо закапывает.

Существующее на большинстве предприятий отрасли оборудование не способно обеспечить защиту экологических интересов и рациональное природопользование с одной стороны, с другой – производить из вторичного сырья качественные продукты для последующего использования в сельском хозяйстве, медицине и других отраслях, т.е. зарабатывать на отходах.

Среди основных причин, почему на данный момент отходы не используются эффективно, можно выделить следующие:

Отсутствие технологии сбора отходов;

Отсутствие инфраструктуры, позволяющей эффективно переработать отходы для получения на выходе маложирной муки с высоким содержанием протеина и рыбьего жира медицинского качества;

Отсутствие технологии, позволяющей эффективно перерабатывать малые (до 200 тонн в сутки) объемы отходов жирных пород рыб;

Малый объем доступных данных о специфике переработки жирных пород рыб (прежде всего, лосося).

Вместе с тем за одну лососевую путину при производстве обезглавленной продукции доля отходов составляет 15-20%, или около 66 тыс. тонн от 330 тыс. тонн освоенных лососевых. Пользуясь современной технологией на базе декантера, возможно извлечь из этого объема порядка 15 тыс. тонн муки и 11,5 тыс. тонн рыбьего жира.

По информации IFFO, за период с марта по сентябрь 2013 года стоимость муки достигала исторического максимума – 2018 долларов за тонну. Стоимость тонны рыбьего жира - 1,3 тыс. долларов, пищевого – 2200 долларов за тонну. Таким образом, только в текущем году отрасль недополучила более 50 млн. долларов США.

_____________________________________________________________________

И на флоте, и на берегу отходы могут стать точкой роста как предприятия, так и отрасли.

Внедрение заводов замкнутого цикла позволит продолжить нынешнюю тенденцию сокращения отходов и увеличения использования побочных продуктов обработки рыбы, что будет приносить растущую пользу в экономическом, социальном, природоохранном и экологическом плане.

Таким образом, внедрение заводов замкнутого цикла в рамках модернизации производств позволит нам сделать отрасль эффективной и закрыть вопрос «обременения» права на вылов.

2.1. Потребности рынка

Согласно данным Минсельхоза, потребность российского рынка в рыбной муке составляет 500 тыс. тонн. Производство при этом едва превышает 145 тыс. тонн, однако около половины объема – порядка 70 тыс. тонн – уходит на экспорт. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), потребность мирового рынка в рыбной муке составляет 10 млн. тонн в год.

Согласно прогнозам, потребность мирового рынка в рыбной муке и жире продолжит расти быстрее, чем темпы производства. Так, в период до 2015 года спрос на рыбную муку вырастет как минимум до уровня 6 млн. тонн в год. Повышенный спрос на муку будет обеспечиваться за счет роста аквакультуры, объем продукции которой, по прогнозам ФАО, увеличится на 10% - до 70-75 млн. тонн.

Что касается рыбьего жира, то наиболее перспективным направлением является производство рыбьего жира медицинского качества. Согласно докладу ФАО, глобальный спрос в 2010 году на компоненты с Омега-3 составил 1,595 млрд. долларов США.

Анализ аптечных продаж продукции, содержащей рыбий жир, демонстрирует высокую динамику: в упаковках рост этого сегмента составил +17%, а объемы продаж в денежном выражении выросли на 32%.

Всего в 2012 году через аптеки было реализовано 210 млн. упаковок БАД на сумму 29,9 млрд. рублей, при этом доля БАД, содержащих рыбий жир, составила 7,8 млн. упаковок (26%) на сумму 1 млрд. рублей.

Средневзвешенная стоимость у продукции, содержащей рыбий жир, выросла с 76,1 рублей в 2008 году до 126,6 рублей в 2012 году (на 40%).

Согласно данным «Розничного аудита БАД в РФ»™ (IMS Health), ежегодно ассортимент препаратов увеличивается на 8-14 наименований БАД, содержащих в качестве основного действующего вещества Омега-3 ЖК рыбьего жира. Если в аптечных продажах 2008 года из 113 торговых наименований сегмента препаратов РЖО-3 97 были БАД, то в 2012 году из 144 торговых наименований 129 являлись БАД. Доля лечебных средств (ЛС) сегмента в упаковках составила 11,5% (еще в 2008 году она составляла 20,9%), при этом и в денежном выражении – 10,2%.

Аналитики компании Frosn&Sullivan, проведя глубокое исследование, включавшее анализ данных о ключевых поставщиках сырья, конкурентной среде, производстве, спросе, распределении, ценообразовании, заболеваемости и других факторах, влияющих на перспективы потребления Омега-3 ингредиентов, прогнозируют 10-процентный среднегодовой темп роста мирового рынка полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК).

Одним из путей насыщения изучаемого сегмента рынка продукцией отечественных заводов-изготовителей может быть использование импортозамещающих технологий производства современных лекарственных форм.

2.2. Линия

Завод замкнутого цикла может существовать как в цепочке из нескольких предприятий, привязанных к основным центрам рыбопереработки с различной производительностью и единым центром производства и логистики, например, в порту. Так и быть обособленной, автономной структурой. Ключевое решение – технология безотходного производства.

3. Оценка влияния внедрения на практике заводов «замкнутого цикла» в стратегическом плане

С точки зрения государственного управления и с учетом целей и задач ФЦП внедрение заводов замкнутого цикла:

1. Соответствует принципам рационального природопользования, в том числе:

Решает экологические проблемы;

Исключает давление на промысловую базу.

2. Отвечает экономическим и социальным интересам государства и субъекта бизнеса, в том числе:

Является рычагом, стимулирующим увеличение поставок рыбопродукции на внутренний рынок;

Позволяет модернизировать рыбоперерабатывающий сектор (как береговые комплексы, так и на судах);

Увеличивает производство продукта с высокой добавленной стоимостью на территории страны;

Обеспечивает высокотехнологичное развитие рыбохозяйственного комплекса;

Имеет мультипликативный оздоровительный эффект для экономики территорий:

Стимулирует рост валового регионального продукта;

Приводит к увеличению доходов в бюджеты всех уровней.

Для субъектов бизнеса внедрение заводов замкнутого цикла позволяет:

Максимально эффективно использовать сырье в 100% объеме без увеличения себестоимости вылова;

Обеспечить непрерывный режим работы;

Добиться высокой автоматизации процессов;

Дает возможность перерабатывать любую рыбу, в первую очередь, наиболее жирные виды (универсальность);

Расширить номенклатуру предлагаемых товаров;

Извлечь максимально возможную прибыль;

Повысить конкурентоспособность предприятия на рынке;

Обеспечить высокий уровень экологической безопасности.

____________________________________________________________________

Заключение

Согласно распоряжению Правительства РФ от 25.10.2010 №1873-р, одной из основных задач государственной политики РФ в области здорового питания населения на период до 2020 года является развитие промышленного производства специализированных продуктов детского питания, продуктов функционального назначения, диетических (лечебных и профилактических) пищевых продуктов и БАД к пище, в т.ч. для питания в организованных коллективах.

1

Проведен системный анализ возможностей и границ повторного использования материалов в рамках промышленной экологии. Дана классификация невозобновляемых материалов. Отражены направления использования отдельных классов невозобновляемых материалов. Рассмотрены критерии эффективности повторного использования материалов. Приведены структурные признаки замкнутого цикла. Охарактеризованы возможные формы замкнутого цикла. Показано значение замкнутого цикла для обеспечения устойчивого развития. Рассмотрена роль энергии в обеспечении замкнутого цикла. Исследовано сжигание как возможный процесс утилизации отходов. Показана двойственная (позитивная и негативная) роль технологий для обеспечения устойчивого развития. Определено значение инновационных технологий для успешного перехода к промышленной экологии. Сделан вывод о необходимости расширенного использования существующей и испытанной устойчивой техники; инноваций и разработки новой устойчивой техники.

промышленная экология

устойчивое развитие

замкнутый цикл

1. Дорохина Е.Ю., Огольцов К.Ю. К вопросу о концептуальном понимании промышленной экологии // Путеводитель предпринимателя. – 2012. – № 16. – С. 95–103.

2. Дорохина Е.Ю., Огольцов К.Ю. О возможных стратегиях устойчивого развития и промышленной экологии // Путеводитель предпринимателя. – 2013. – № 17. – С. 100–108.

3. Дорохина Е.Ю., Пантелеев С.С. К вопросу о трех столпах устойчивого развития // Научные труды SWorld. – 2012. – Т. 33, № 4. – С. 16–21.

4. Allen D.T. An Industrial Ecology: Material flows and engineering design. Department of Chemical Engineering, Universitiy of Texas – Discussion Paper Austin, 2003.

5. Cohen-Rosenthal E. Making sense out of industrial ecology: a framework for analysis and action// Journal of Cleaner Production, 12. Jg. (2004), H. 8-10, P. 1111–1123.

Закрытие оборота материалов путем возврата в производство или потребления остатков производственных процессов или отслуживших срок старых продуктов и утильсырья называется замкнутым циклом. Замкнутый цикл как экономическая деятельность имеет длительные исторические традиции.

Цель нашего исследования - системный взгляд на возможности и границы возвращения материалов в рамках перехода к промышленной экологии (ПрЭ). Это - значимая и пока не решенная по ряду причин проблема. Процессы замкнутого цикла сложно охватить одним взглядом, в частности, трудно разграничить замкнутый цикл и управление отходами. Хотя известны основные структурные признаки замкнутого цикла, понятие это настолько многогранно, что даже в ПрЭ оно определяется разными способами. Для ПрЭ важны все формы замкнутого цикла - повторное использование, другое применение - во всех их проявлениях, причем переходы между названными формами часто размыты. Собственно говоря, возможность повторного использования материалов в хозяйственном обороте является одной из основных необходимых предпосылок функционирования ПрЭ. Подсмотренное у природы свойство - способность разбирать сложные материалы на их исходные компоненты для нового использования последних . При этом необходимо выяснить, какие формы замкнутого цикла играют существенную роль, и какие встречаются приложения. Различают 3 класса невозобновляемых материалов (см. таблица).

Классификация невозобновляемых материалов

Эта классификация относительна, так как технические возможности и экономические условия постоянно меняются, и участникам процессов не всегда известно, к какому классу относится материал.

Переход к ПрЭ требует, во-первых, увеличения использования в промышленных производственных процессах материалов из классов I и II, во-вторых, избегания материалов из класса III, в-третьих, нахождения путей компенсации незаменимых материалов из класса III с помощью инноваций в классах I и II. Разумеется, в классе III речь идет, прежде всего, о сильно диссипативных материалах, которые при применении рассеиваются в окружающей среде. Границы их повторного использования определяются лишь законами термодинамики, но с увеличением их применения необходимые издержки стремятся к бесконечности.

Экономическую границу замкнутого цикла разных материалов обуславливает отношение доли привлекательного сырья в природных материалах к его доле во вторичных материалах. Чем меньше эта величина, тем выгоднее обратное получение. При отношении существенно большем единицы замкнутый цикл представляет собой экономически невыгодную форму получения сырья . В конечном счете, все зависит от плотности сырья в первоначальном материале, которая имеет тенденцию к сокращению. С другой стороны, считается, что с уменьшением концентрации вновь обретаемого сырья во вторичных материалах экспоненциально растут затраты энергии для обратного получения.

Эмпирически доказано, что еще не израсходован экономический потенциал повторного использования тяжелых металлов, представляющих собой опасные отходы (hazardous waste). Однако ему противостоят диссипативные потери экотоксических субстанций, концентрация которых в экосфере во многих случаях повышается. Так как использование тяжелых металлов в ходе индустриализации непрерывно росло, то диссипативные потери постепенно приобретали все большее значение. Хотя не все экотоксические последствия и критические концентрации известны, но, начиная с их определенных уровней, можно ожидать значительных нарушений в окружающей среде.

Мы видим большой потенциал в освещении приложений ПрЭ, так как недостаток информации и правовых норм ограничивают инициативы даже по их экономически выгодному применению. Против использования невозобновляемых материалов III класса есть две причины: безвозвратное использование и истощение соответствующих материалов; токсические последствия для экосистем.

Вместе с тем может быть только один путь, реализуемый последовательно всеми заинтересованными лицами. Это путь, ведущий в направлении ПрЭ, т. е. к тому, чтобы все высоко диссипативные материалы соответствовали бы критерию непротиворечивости окружающей среде . Ждать до тех пор, когда технический прогресс позволит замкнуть оборот материалов, когда ресурсы станут настолько дорогими, что не будет никакого иного пути, было бы выражением неуместной инертности имеющихся промышленных систем. Каждая ступень и каждый элемент ПрЭ требует активного подхода. Можно выделить следующие ступени замкнутого цикла:

Непосредственный замкнутый цикл (в пределах того же самого производственного процесса);

Опосредованный замкнутый цикл (в пределах того же самого производственного процесса при временнoм или пространственном переносе);

Интегрированный замкнутый цикл (комбинация из обоих вышеназванных образований при дополнительном включении конструктивных элементов или блоков производственного процесса);

Системно-интегрированный замкнутый цикл (комбинация интегрированных в процесс внутренних положений замкнутого цикла с внешними, реализуемыми на другом предприятии производственными процессами).

При этом необходимо обеспечить, чтобы вторичные продукты использовались как можно раньше и в ближайшем регионе. Это даст экономические преимущества, связанные с уменьшением транспортных расходов и расходов по хранению. Чем выше стоимость вновь используемых благ, тем сильнее становится последний аспект.

Для ПрЭ требуется концепция, которая обобщает все формы замкнутого цикла в холархическую систему. Кроме того, нужны новые технологии возвращения материалов, продолжающие дело надежных и давно известных замкнутых циклов металлов, стекла и бумаги. При этом речь идет о материалах, для которых, вследствие их относительно простой химической и механической разделимости, уже теоретически возможен замкнутый цикл. Разумеется, даже в уже реализуемых кругооборотах материалов еще имеются нерешенные проблемы с примесями и недостаточной чистотой вторичных материалов, препятствующие более полному повторному использованию материалов. Например, в случае металлов, приобретающих специфические свойства при легировании, смешивание в ходе замкнутого цикла приводит к регулярному снижению качества вторичных материалов. Заметим, что металлы, как раз, характеризуются хорошей приспособляемостью к замкнутому циклу. Регулярно появляющиеся примеси при каждом кругообороте накапливаются во вторичном сырье и уменьшают его чистоту, что фактически соответствует даунциклингу. В рамках ПрЭ можно расширить границы управления циркуляцией, так как постепенно разрабатываются новые технические и организационные процессы очистки для тех циркуляций материалов, в которых этот феномен раньше не встречался. В перспективе это станет возможным в существенно большем объеме, так как и природное сырье характеризуется смесями материалов, которые затем разделяются посредством технологических процессов. Тем не менее, для функционирования ПрЭ неизбежна ориентация на замыкание циклов используемых в производстве материалов. При этом будет играть существенную роль «проектирование окружающей среды» (Design for Environment). При ПрЭ доля замкнутого цикла в производстве стремится к 1, так как это - целевое значение, устанавливаемое природой как «образцом». В любом случае это значение может быть достигнуто только в долгосрочной перспективе, так как многие материалы при нынешних замкнутых циклах теряют в качестве, и применимое сырье можно получить только при добавлении новых материалов.

Замкнутый цикл и энергия

Значение замкнутого цикла для устойчивой экономики можно оценить, анализируя следующие основные принципы, предлагаемые экологией:

а) все применимые невозобновляемые ресурсы должны повторно использоваться, пока это возможно;

б) отношение энергии, используемой для производства и потребления продуктов, и энергии, расходуемой для повторного предоставления сырья, должно быть изменено в пользу замкнутого цикла (т.е. доля энергии в замкнутом цикле в общеэкономическом потреблении энергии существенно увеличится);

в) невозобновляемые ресурсы могут быть введены в циркуляцию только в таком объеме, в каком для этого имеется регенеративная энергия, непригодная для других форм использования;

г) экономика потребления должна признаваться экономически равноценной экономике производства, так как создание там добавленной стоимости представляет собой существенную основу для производства.

Предпосылкой выполнения этих правил является то, что в долгосрочном периоде в распоряжении будут находиться исключительно возобновляемые энергоносители и в единицу времени - лишь ограниченное количество энергии. Вытекающие отсюда ограничения по использованию энергии в индустриальном обществе должны быть операционализированы с помощью критериев устойчивости . Пункты б) и в) показывают, что это вызывает проблему распределения. Если ограниченный ресурс «энергия» не теряется, как это было до сих пор, при нежелательной диссипации веществ в процессах производства и потребления, а направляется на возвращение сырья, то становится очевидным, что прежние способы производства эксплуатировали основы своего собственного существования с двух сторон: сырьевой и энергетической. Если обе стороны теперь рассматривать с энергетической точки зрения и их использование подчинить естественным ограничениям, то доступность энергии станет в конечном итоге самым узким местом промышленных процессов. Если привлекаться в хозяйственный оборот или связываться в продуктах должно большее количество материалов, то должно использоваться больше дефицитной энергии. Как утверждает экология, с возрастанием использования биомассы увеличивается расход энергии по техническому обслуживанию и ремонту. То есть, переход к ПрЭ не может пройти безрезультатно для объема и качества, как промышленного производства, так и массового потребления. Хотя эффективность и состоятельность (непротиворечивость) необходимы для жизнеспособной экономики, но без выполнения условий существования они не являются целевыми характеристиками. Технология, порождающая материальные и энергетические потоки, будет играть решающую роль при переходе к устойчивому развитию. Таким образом, неизбежно, что уже при планировании и конструировании продуктов следует принимать во внимание способность применяемых материалов к замкнутому циклу, и, кроме того, возможность применения бoльшего количества вторичных материалов. Это означает не что иное, как полное обновление способов производства при постоянном учете требований ПрЭ. Если речь идет о возвращения материалов в экономическую циркуляцию, то необходимо решение многокритериальной задачи, учитывающей, с одной стороны, соотношение между экономическими издержками и экологическими последствиями, а, с другой стороны, качество вновь обретаемых материалов и их экономическую эффективность. Термодинамика указывает на то, что энергетические затраты (и соответственно издержки) растут с уменьшением доли обратного получения и снижением качества вторичного сырья. Связь выражается следующим образом. Чем меньше плотность материала, предназначенного для повторного использования, тем дороже его концентрирование до приемлемой меры, поскольку это влечет за собой непропорциональное использование энергии. Тем не менее, этот процесс требует подробного анализа. Если на экологическом уровне рассматривать условия повторного и дальнейшего применения материалов, то на 5 ступенях трофики от первоначального производителя к первичному, вторичному и третичному потребителям, а также деструентам, можно видеть относительно возрастающую потерю энергии в форме излучаемого, т.е. неполезного тепла. Для перехода к ПрЭ потери энергии от одной до другой ступени потребления нужно описывать нормативными методами, учитывающими природно-экологические принципы. Сейчас сложно определить, какие именно процессы замкнутого цикла из-за чрезмерного использования энергии будут оказывать отрицательное влияние на устойчивое развитие, т.е. на «прочность» экосистемы. В обозримом будущем энергия солнца все-таки будет излучаться в экосистему Земли, поэтому узкими местами будут сохранение невозобновляемых материалов и устранение из природного кругооборота веществ, чуждых природе. Отрицательная экологическая «стоимость» потери материала не может превосходить стоимости экологических последствий предоставления энергии. Или, иначе выражаясь, в отношении устойчивости оптимальными являются такие антропогенные процессы замкнутых циклов, при которых предотвращенная отрицательная стоимость (окончательной) потери материала сопоставима со стоимостью предоставления необходимой для процесса (регенеративной) энергии. Проблема «оценки» на основе этого простого правила еще не решена.

Сжигание как стратегия утилизации отходов

Сжигание материалов, неинтегрируемых более в хозяйственный оборот, некоторыми специалистами называется «тепловым применением» и также считается формой замкнутого цикла. С точки зрения термодинамики, этого не может быть, так как сожженные материалы содержат негэнтропию (отрицательную энтропию), но при сгорании или производят энтропию в форме диссипации или, в лучшем случае, полезное тепло . Полученная тепловая энергия (которая, с точки зрения энтропии, представляет собой обесцененный вид энергии) сопоставляется с энергией, заключенной в сожженных (и диссипируемых) материалах. Последняя по своей значимости многократно превышает извлеченное тепло. Сжигание ранее применяемых, но по разным причинам утративших свою полезность, материалов согласно термодинамике является убыточным делом, поэтому не может относиться к методам замкнутого цикла и в рамках ПрЭ должно быть исключением. Оно представляет собой вынужденную меру при отсутствии фантазии и творческого подхода. Только в единичных случаях, которые следует тщательно проверять, сжигание может стать устойчивым решением, оставаясь в целом исключением. Процессы замкнутого цикла требуют адекватной технологии, учитывающей экономические, экологические и социальные интересы. В частности, при нынешних условиях экономические и экологические оптимумы технологических процессов находятся далеко друг от друга и, несомненно, требуют сближения. Известно, что создание мощностей по сжиганию требует высоких капитальных вложений, поэтому некоторые слои общества могут быть заинтересованы в их строительстве. При этом многие зависимости (экологические, социальные) недооцениваются. Отвергаются пути использования, которые могли бы составить конкуренцию сжиганию.

Значение инновационных технологий для обеспечения устойчивого развития

Технология как продукт культурной эволюции человечества при переходе к ПрЭ приобретает большое, если не решающее, значение. Технология играет ключевую роль для преобразования социально-экономических процессов в рамках ПрЭ. Технические инновации явились ядром индустриализации и следующего за ней экономического развития. При этом роль их двояка. Каждая новая технология только тогда становится успешной, когда присоединяемая к ней человеческая составляющая положительно корреспондирует с техникой, т. е. они способны к соединению. В этом случае новая технология может широко распространиться. Такой процесс называется диффузией технологии.

Технология, напротив, может стать и препятствием для перехода к ПрЭ, так как при высоких инвестициях возникают теневые зависимости.

Исторически культурную и технологическую эволюцию можно разделить на 3 крупных фазы: общество охотников и собирателей, аграрное общество и индустриальное общество. В ходе культурно-технологической эволюции из-за использования новых технологий непрерывно увеличивалось антропогенно вызванное потребление энергии и сырья. Идеализированное мнение многих экологов состоит в том, что устойчивой опцией будущего является отказ от технологии (в общем смысле), так как технология представляет собой главное звено, обусловливающее экологический кризис.

Заключение

На наш взгляд, динамика технологического развития является решающим элементом при переходе к ПрЭ. Антропогенное преобразование природных систем уже настолько продвинулось, что технологии и их действие на окружающую среду стали неотъемлемой частью планеты Земля. Жизнь как феномен возникла и поддерживается путем интеграции материи и энергии. Антропогенно-культурное развитие неотъемлемо связано с экологическим развитием. Первое возможно только путем преобразования материи на основе использования энергии. И окончательное решение этой задачи взяла на себя технология, которая должна приспосабливаться к вновь возникающим требованиям устойчивого развития. Вид и форма использование старой и, прежде всего, новой техники зависит от креативности участвующих лиц и общих экономических условий. В конечном счете, внедрение технических изобретений определяется экономическим эффектом, который они обеспечивают инвесторам. Инвесторы опять-таки зависят от системы стимулирования. Новая культурная организация материи всегда будет связана с технологией, так как только технология запускает феноменальные материальные и энергетические потоки. Таким образом, технологии соответствуют две стратегических опции: возрастающее использование существующей и испытанной устойчивой техники; инновации и разработка новой устойчивой техники.

Библиографическая ссылка

Дорохина Е.Ю. ЗАМКНУТЫЙ ЦИКЛ КАК ФОРМА ХОЗЯЙСТВОВАНИЯ В РАМКАХ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКОЛОГИИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 8-5. – С. 772-776;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=10167 (дата обращения: 22.03.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

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.