Современные методы повышения экологической безопасности гальванического производства

Интенсивность полосы антрахинона существенно снижается при окислении красителя раствором анолита и в еще большей степени реактивом Фентона. Хромофорное поглощение и в том, и в другом случае отсутствует. Электронные спектры поглощения Turquoise Blue G (рис. 1-6) не претерпевают столь существенных изменений в результате обработки растворов красителя окислителями. В результате обработки растворов этого красителя окислителями в растворе обнаруживаются достаточно высокие концентрации исходных функциональных и хромофорной группировок.

Таким образом, показано, что окисление красителей реактивом Фентона наиболее предпочтительно по сравнению с анолитом. Наиболее устойчивыми к окислению оказались малорастворимые красители Turquose Blue G (активный); Indanthrone Green FFB (кубовый) и Lamprsion Orange H3R (дисперсный).

Анализ электронных спектров и работа с литературными источниками позволили разработать гипотетические схемы превращений красителей в процессах их обесцвечивания и окислительной деструкции, на примере красителя Turquose Blue G и Synozol Blue KHL (рис. 2). Сопоставление полученных результатов показывает, что применение реактива Фентона обеспечивает максимальные степени обесцвечивания красителей с образованием малотоксичных соединений.

УДК 621.357+502.174

Е.В. Колоярцева, Н.В. Бирюкова, Б.В. Ермоленко

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

This study deals with modem methods to ecological safety of plating manufacture increase. In this paper are showed principal dangerous items of plating manufacture. We drew up the general algorithm of decision making process. Methods of increase ecological and economic effectiveness of plating manufacturing in absence of the areas, cash resources and within the strict ecological guidelines have been offered.

В этой работе показаны основные опасные факторы гальванического производства. Нами был составлен общий алгоритм принятия и поддержки решения. Предложены методы повышения экологической и экономической эффективности гальванического производства в условиях отсутствия площадей, материальных средств и строгих экологических нормати-

В связи с участившимися случаями масштабных аварий на промышленных объектах с причинением многомиллионных ущербов, очевидна пер-востепенность обеспечения экологической безопасности в промышленности. Однако методы идентификации, оценки и анализа значимых опасных факторов производства не разработаны в должной мере, следовательно, управле-

ние ими затруднено. Решение актуальной проблемы снижения экологической опасности производства требует взаимодействия и консолидации различных современных подходов, охватывающих как методы управления, так и внедрение наилучших технологий с оценкой эколого-экономической эффективности и степени безопасности.

Гальваническое производство включает подготовку поверхности металлических и неметаллических изделий и последующее нанесение тонкого металлического покрытия для придания антикоррозийных, антифрикционных, декоративных свойств. Гальваническое производство - крупнейший потребитель дорогостоящих химических реактивов и цветных металлов (15% никеля, 50% кадмия, 70% меди, производимых в РФ). Чаще всего эти технологии используются в машиностроении и электронике. Только в Москве расположено более 300 гальванических цехов и участков, производств печатных плат для электронной техники.

Несмотря на существенные различия в технологии нанесения металлопокрытий, в любом гальваническом производстве образуются опасные отходы, которые могут находиться в жидком, твердом, пастообразном состоянии, выбросы в виде токсичных паров и аэрозолей и сбросы, содержащие вредные для окружающей природной среды и человека вещества.

Наиболее опасными факторами гальванического производства, влияющими на здоровье людей и окружающую среду, являются:

1. Пары, аэрозоли и туманы нагретых растворов электролитов (кислоты, щёлочи, хлорид аммония), растворителей (ЛОС).

2. Разбрызгивание и проливы электролита (с концентрацией вещества до 350 г/л) и попадание его на открытые участки тела работников.

3. Смыв с мест временного хранения отходов, содержащий соли тяжёлых металлов и концентрированные электролиты, унос в ливнёвую канализацию или в поверхностный сток.

4. Ежегодный перерасход чистой воды на промывку деталей (потребление более 0,65 км3 или 2 м3 на 1 м2 поверхности) с образованием сточных вод с концентрацией раствора технологической ванны порядка 0,5-3%.

К усугубляющим условиям работы персонала относятся:

- шум и вибрация от работы оборудования,

- высокая доля ручного труда в технологическом процессе,

- высокое напряжение в электрических сетях, большая доля электрооборудования,

- высокие температуры электролитов (80-90°С, а иногда до 450°С),

- работа с концентрированными кислотами, щелочами, солями тяжёлых металлов 1-2 класса опасности,

- нехватка производственных площадей для удовлетворения санитарным нормам.

Для повышения экологической безопасности гальванических производств, существуют следующие пути:

1. Применение оптимальных технологических решений для минимизации воздействия на основе наилучших существующих технологий.

2. Использование эффективного и экологически безопасного оборудования.

3. Повышение эффективности работы очистных систем.

4. Оптимизация системы управления и организации гальванического и вспомогательных производств, в т.ч. размещения и компоновки линий; хранения и транспортировки сырья, материалов и отходов; условий труда.

Большинство из этих решений являются капитало- и ресурсоёмкими, требуют больших временных затрат для планирования, финансирования, реализации. Эффективное решение этой задачи требует применение эконо-мико-математических методов и моделей оптимизации процесса выбора решений, который должен осуществляться с учётом степени экологической опасности технологии, а также с минимальными затратами и максимальным эффектом от инвестирования средств. Задача может быть продуктивно решена на основе системного подхода к оценке риска и к управлению опасностью химических производств. Для этого необходимо интегрировать в систему принятия решений на производстве определение и учет показателей его экологической опасности.

Оценка экологической опасности, прежде всего, должна производиться исходя из технологических, технических и прочих производственных характеристик гальванических линий, а именно: назначения покрытия, толщины покрытия, мощности производства, типового технологического оборудования, очистного оборудования и др. Немаловажным является учет морального и физического износа данных линий, уровень подготовки персонала, структура размещения линий в цехе относительно вентиляционных систем и окон, возможность дальнейшего использования данных линий и выпуска новой продукции на имеющемся оборудовании и др.

Наиболее эффективным и оперативным способом сбора исходных данных в целях оптимизации производства является инструмент внутреннего экологического аудита (ВЭА), особенно это актуально для тех предприятий, где внедрена система экологического менеджмента (СЭМ) в соответствии со стандартом КО 14001-2004 или ГОСТ Р ИСО 14001-2007 [1]. Это объясняется тем, что у данных предприятий уже имеются необходимые условия: выделенные ресурсы (материальные, людские, временные) и база необходимых данных или возможности для ее составления. Для предприятий, не располагающих данным институциональным инструментом, мы бы рекомендовали создать специальную рабочую группу из ведущих специалистов. Эффективная работа данной группы - необходимое условие учета и снижения возможных рисков, связанных с оптимизацией производства.

На рис. 1 представлена блок-схема процедуры принятия и поддержки решений оптимизации гальванического производства. Он описывает ключевые стадии самого процесса оптимизации и предшествующих этапов.

При осуществлении производственного процесса, часто уже после аварийных происшествий, происходит выявление и оценка актуальных проблем и анализ текущей деятельности. Становится понятна необходимость внесения оперативных изменений, в т.ч. в систему управления производством, технологические линии и подготовку персонала.

Для сбора дополнительной шн/юрмании анализируются базы данных, формирующиеся на производстве по результатам ведомственных проверок,

анализов производственной лаборатории, внутренних аудитов, общественным заявлениям. Также может осуществляться целенаправленный сбор дополнительных данных по специфике производства и оборудования посредством инструментов ВЭА (при работе специальной группы или штата внутренних аудиторов), таких как натурное обследование объектов, изучение сопутствующей документации, анализ истории эксплуатации, опрос рабочих, специализированные инструментальные замеры, экспертное мнение и т.д.

Блок постановка задачи подразумевает выделение приоритетного направления в улучшении деятельности, конкретизацию опасных факторов, оценку комплексного показателя экологического влияния производства -показателя экологической опасности (ЭО). Расчёт этого показателя основан на вычислении приведённой массы составляющих компонентов, которая зависит от состава, массы и агрессивности для реципиентов попадающих веществ в воздух (внутри и вне цеха), водную среду и отходы [2]. Комплексный показатель опасности также зависит от типа и износа оборудования, объёма чистой воды, расходуемой на производственные нужды, статистических данных по аварийности, автоматизации/механизации процессов и пр. -эти факторы учитываются в виде повышающих/понижающих коэффициентов.

Отметим, что руководство может начать оптимизацию с расчёта показателя ЭО и определения приоритетных направлений для проработки, не дожидаясь возникновения аварийной ситуации.

Поиск адекватного решения - разработка альтернативных сценариев, удовлетворяющих задаче уменьшения показателя опасности производства, линии или отдельной операции. В первую очередь стоит наладить систему управления производством и после этого переходить к улучшению технологических линий. В последнем случае могут использоваться имеющиеся базы данных оборудования, статистических данных, патентов, схем.

Чтобы подтвердить соответствие альтернативного решения поставленным задачам и имеющимся ресурсам, его следует оценить. Оценка решения подразумевает расчёт показателя ЭО предлагаемых технологических решений. Критерием выбора решения является уменьшение показателя ЭО производства/линии по сравнению с исходным вариантом. Экономический эффект от реализации того или иного мероприятия рассчитывается принятыми методами [3]. При этом также следует учитывать общие качественные улучшения: снижение аварийной опасности, сокращение стадий процесса, устранение факторов профессиональной вредности (снижение выплат по больничным и компенсациям по профзаболеваниям).

Практическая значимость процедуры обуславливается простотой и унифицированностью подхода, а также гарантией того, что даже малозначительные и несущественные на первый взгляд аспекты не будут упущены.

После выбора наиболее приемлемого из альтернативных решений, в соответствии с особенностями производства происходит адаптация решения, при необходимости идет сбор дополнительных данных. Вариант адаптированного решения вносится в базу данных для возможного последующего обращения к нему в аналогичных ситуациях.

Далее производится детальная предпроектная проработка решения, составляется техническое задание на выполнение работы и бизнес-план.

Для внедрения решения потребуются дополнительные ресурсы: финансовые затраты, организационные меры, обучение персонала и т.д.

Работа специальной группы

Внутренний экологический аудит і /

Выявление и оценка проблем и си-

Сбор дополнительных данных

Оценка решения

Бизнес-план

Адаптация

Внедрение

I______________________

Корректирующие

действия

Постановка задачи

Поиск адекватного решения

Базы дан-

I Необходи- | | мые ресурсы I

Рис. 1. Блок-схема процедуры принятия и поддержки решения о повышении экологической и экономической эффективности гальванического производства

Для эффективного функционирования данного алгоритма принятия и поддержки решения требуется обеспечить проведение систематических ВЭА. Таким образом, систематически наблюдая, оценивая и прогнозируя исполнение и результат принятого решения, можно оперативно разрабатывать и выполнять предупреждающие и корректирующие действия, тем самым максимально адаптируя выбранное решение для конкретного производства.

Описанная процедура будет весьма полезна высшему руководству предприятия (собственнику) при принятии ответственных решений об оптимизации (модернизации, реконструкции, расширении) производства, т.к. позволит не только оперативно собрать необходимую информацию с учетом специфики существующего производства, собственных возможностей пред-

приятия, но и максимально продуктивно учесть эти данные в предпроектной проработке планируемых мероприятий.

В результате анализа технологического процесса были выявлены наиболее опасные аспекты гальванического производства и предложена система принятия и поддержки экологически и экономически эффективных решений повышения его экологической безопасности. В её основе лежит определение комплексного практически-значимого показателя экологической опасности производства, имеющего большое значение в качестве оценочного критерия и "сигнала" к действию. Реализация расчета данного критерия возможна в специализированном программном продукте, в основе которого будет лежать учет статистических данных, экспертных оценок и т.д. В дальнейшем планируется расширить базу данных конкретными вариантами выбора под индивидуальные условия производства с учетом современных тенденций и европейских требований, определить повышающие/понижающие коэффициенты и оценочную шкалу для показателя ЭО гальванического производства.

Библиографические ссылки

1. Внедрение внутреннего экологического аудита /С.В. Макаров, Е.С. Лапен-кова, Н.В. Бирюкова// Экология производства, 2009. № 10. С. 35-41.

2. Анализ существующих методов эколого-экономической оценки воздействия предприятия на окружающую среду /Е.В. Колоярцева, Б.В. Ермоленко // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008. Т. XXII. №13. С. 47-52.

3. Арбузов В.В., Грузин Д.П., Симакин В.И. Экономика природопользования и природоохраны/ ИГУ; Пенза: Изд-во ИГУ, 2004. С. 188-200.

УДК 663.1; 579.262

Н.В. Орлова, А.А. Саранцева

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ВЛИЯНИЕ ЛАКТОЗЫ НА ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ АССОЦИАТИВНОЙ КУЛЬТУРЫ КЕФИРНЫХ ГРИБКОВ

A long term cultivation of kefir grains on medium containing lactose (milk) and medium with hydrolyzed lactose (zero lactose milk) was carried out. Lactose was shown not to be the main С source, which defines functioning of kefir grains.

Было проведено длительное культивирование кефирных грибков на среде содержащей лактозу (молоко 1ас+ ) и среде, в которой лактоза была гидролизована (молоко 1ас-). Было показано, что лактоза не является основным источником углерода, который определяет функционирование кефирных грибков.