При проектировании безотходного производства предъявляются особые требования к самой его организации:
- ключевым здесь является принцип системности. В соответствии с этим принципом каждый отдельный процесс рассматривается как элемент более сложной производственной системы, а на более высоком иерархическом уровне - как элемент всей эколого-экономической системы. В основе создания безотходных или чистых производств, особенно эколого-промышленных парков, лежит принцип системности, который учитывает взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов. В качестве примера можно привести создание в различных отраслях народного хозяйства замкнутых водооборотных систем, являющихся составной частью безотходного производства. Раньше при проектировании промышленных производств водоснабжение, использование воды в самом производстве (для различных технологических нужд) и очистка сточных вод рассматривались отдельно. Результаты этого хорошо известны. В настоящее время при создании замкнутых водооборотных систем промышленных предприятий водоподготовка, использование и очистка воды рассматриваются одновременно с основными технологическими процессами. Образующиеся при очистке сточных вод осадки перерабатываются в продукцию или выдаются в виде вторичного сырья. В результате очистка сточных вод из вспомогательной операции превращается в основной промышленный процесс со всеми вытекающими отсюда последствиями. Серьезные изменения претерпел и взгляд на качество воды, используемой в технологических процессах. Исторически сложилось так, что при разработке технологических схем на качество воды внимания не обращали. Вода из обычных источников в подавляющем большинстве случаев удовлетворяла технологов, а использованную воду просто сбрасывали в водоемы и только позднее стали направлять на очистные сооружения. Но оказалось, что для многих технологических процессов нет необходимости брать питьевую воду, так как можно использовать бывшую в употреблении. Поэтому вопросом первостепенной важности при создании замкнутых водооборотных систем стала разработка научно-обоснованных требований к качеству воды для всех технологических операций и рациональное, многократное, каскадное ее использование;
- цикличность потоков веществ, например создание водооборотных и газооборотных циклов. Важнейшие из них – замкнутые водооборотные циклы, которые формируют производственную систему по аналогии с природным круговоротом воды. При этом должны соблюдаться следующие требования: водоснабжение и очистка сточных вод рассматриваются как единая система водного хозяйства, предприятия или региона. В основу технического водоснабжения должно лечь многократное использование воды сначала без очистки, а затем уже частично очищенной до качества, определяемого условиями использования. Очистка сточных вод должна в первую очередь ориентироваться на регенерацию локальных потоков отработанных технологических растворов, методы очистки должны обеспечивать одновременно извлечение и утилизацию ценных компонентов. В качестве примера организации технологических процессов с рециркуляцией газовых потоков можно привести замкнутую систему использования аспирационного воздуха после очистки на рукавных фильтрах в корпусах обогатительных фабрик асбестовых комбинатов. Подобная система позволяет очистить воздух от загрязнений (асбеста) до уровня предельно допустимых концентраций, получить дополнительную продукцию и поддерживать требуемую температуру внутри корпусов в зимний период времени без дополнительных затрат тепла;
- возможность комбинирования производств на основе комплексного использования сырья и энергоресурсов;
- возможность отраслевой кооперации производств на основе переработки и утилизации вторичных ресурсов. При организации малоотходных и безотходных или чистых производств большое значение имеет комбинирование и межотраслевое кооперирование на базе комплексной переработки сырья и утилизации отходов. Примерами такого комбинирования может служить создание производства карбамида на основе диоксида углерода, образующегося в качестве отхода при производстве аммиака. Совмещение производства аммиака и азотной кислоты, переработки апатита и получения сложных удобрений, соединений стронция, редкоземельных элементов и фтора позволило создать практически безотходное производство. Особенно важна кооперация производств с большим количеством отходов (получение фосфорных удобрений, чугуна, стали, переработка угля) с производством строительных материалов;
- обоснованность района и площадки строительства с учетом фонового загрязнения окружающей среды, перспектив развития данного производства и других производств в регионе;
- создание малоотходных и безотходных территориально-производственных комплексов (ТПК) или эколого-промышленных парков. В рамках таких комплексов складываются наиболее благоприятные условия для кооперирования различных производств таким образом, чтобы отходы одних предприятий использовались другими, решения транспортных проблем, размещения жилых массивов и рекреационных территорий и т.д. Примерами являются территориально-производственные комплексы, создающиеся на Кольском полуострове, формируемые в Сибири и других регионах, а также ранее упомянутые в начале этого раздела. В конечном итоге последовательные, целенаправленные действия должны привести к возникновению сначала в отдельных регионах, а в будущем и в масштабах всей страны непрерывного техногенного круговорота веществ и связанных с ним превращений энергии;
- рациональная организация производства. При этом подразумевается, что увеличение объема производства и расширение номенклатуры выпускаемой продукции не приводят к невосполнимым потерям природных ресурсов в регионе. Производство в данном случае должно оптимизироваться одновременно по энерготехнологическим, экономическим, экологическим и социальным параметрам. Одним из примеров такого подхода и организации безотходного или чистого производства является утилизация пиритных огарков - отхода производства серной кислоты. В настоящее время пиритные огарки полностью используются в производстве цемента. Однако при этом их ценнейшие компоненты, такие, как медь, серебро и золото, не извлекаются, а оксиды железа используются менее эффективно. В то же время разработана и опробована экономически выгодная технология их переработки (например, хлоридная), позволяющая получать медь, благородные металлы и использовать железо по его прямому назначению. Выделение ценных компонентов из пиритных огарков будет более рациональным по сравнению с их включением в производство цемента, хотя в обоих случаях реализуется безотходная переработка;
- создание региональных систем (или центров) по переработке и обезвреживанию отходов, прежде всего токсичных. Это полигоны, заводы по производству строительных материалов, использующие и обезвреживающие некоторые токсичные материалы в силу особенностей своей технологии (обжиг и спекание при высоких температурах), например Палемонасский керамический завод в Литве (утилизирующий около 20 видов токсичных отходов), и другие производства.
Как уже неоднократно отмечалось, главное в малоотходном и, тем более, безотходном или чистом производстве - не переработка отходов, а организация технологических процессов по переработке сырья таким образом, чтобы отходы не образовывались в самом производстве. Ведь отходы производства - это часть по тем или иным причинам неиспользованного или недоиспользованного сырья, полуфабрикаты, бракованная продукция, осадки и шламы очистных сооружений, не утилизируемые на данный период времени и поступающие в окружающую среду. Однако в большинстве случаев отходы являются сырьем для других производств и отраслей. Как еще в прошлом веке отмечал великий Д.И. Менделеев, - «В химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье». В связи с этим академик Б.Н. Ласкорин предлагал сам термин «отходы» заменить на «продукцию незавершенного производства», чем, по существу, они и являются.
Говоря о месте переработки отходов в системе безотходного производства, хотелось бы обратить внимание на то, что в «Декларации о малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов» на первом месте - малоотходное и безотходное производство, а на втором – использование отходов.
Конечной целью безотходного или чистого производства, как это уже неоднократно отмечалось, является максимально возможное удовлетворение потребностей людей (в пище, одежде, жилье и т.д.) без ухудшения (а иногда и с улучшением) cреды обитания, то есть - устойчивое развитие.