Тема: МЕТОД МАТЕРИАЛЬНЫХ БАЛАНСОВ

Метод материальных балансовпозволяет провести анализ материальных балансов основных компонентов сырья и материалов, воды, загрязняющих веществ в каждом технологическом звене и на выходе технологии в природ­ную среду. При этом проводится анализ их превращений и пере­работки в производственном технологическом цикле, потерь при транспортировке, в т.ч. и межоперационной. Обязательно анализи­руется место размещения промышленного предприятия как источ­ника загрязнений и характеристики выпускаемой продукции (ос­новной и побочной). Дает возможность оценить фактическое воз­действие, контролируемое и неконтролируемое по отдельным ком­понентам, отходам и т.д.

Основой балансовых расчетов являются законы сохранения массы и энергии. При этом внутренняя структура геотехнической системы не вскрывается (принцип «черный ящик»). Материальный баланс составляется на единицу или массу выпущенной продукции (шт., т), на единицу массы или объема (кг, м ), в единицу времени (час, сутки, год). При составлении материального баланса для лю­бого технического объекта учитывают состав перерабатываемого сырья, готового продукта, избыток одного (или нескольких) компо­нентов, определяемый условиями реакции в реальных условиях, степень превращения сырья и возможные потери.

Данные материального баланса позволяют определить:

ü расход сырьевых и вспомогательных материалов при задан­ной мощности технологического аппарата (линии, цеха, предпри­ятия);

ü выход продукта и объем реакционной зоны аппарата;

ü производственные потери;

ü количество отходов, направляемых окружающую среду.

Балансовые методы материальных потоков позволяют выявить источники выбросов, дать количественную оценку техногенных по­токов, выявить качественный состав и агрегатное состояние загряз­нителей и, в целом, охарактеризовать все каналы связи технологии и природной среды.

При составлении балансовой схемы выделяют следующие ма­териальные потоки: 1) сбросы, выбросы, неиспользуемые отходы; 2) каждый из материальных потоков делится на контролируемые и неконтролируемые, которые в свою очередь делятся на организо­ванные и неорганизованные; 3) в качестве дополнительных типов потоков используются регулируемые с наличием методов и средств контроля (ПДВ, ПДС, лимиты на размещение)

Рассмотрим пример 1 материального баланса, со­ставленного для отходов основного производства. За отходы примем непригодные для производства данной продукции вследст­вие изменения своих свойств виды сырья либо возникающие в реультате осуществления технологических процессов материалы, вещества, изделия, оборудование, не подвергающиеся утилизации в сматриваемом производстве и не являющиеся его целью, а также риалы, вещества, изделия в виде готовой продукции, утратившие полностью или частично свои потребительские качества из-за физического и/или морального износа, связанного с технологиче­скими процессами производства, в результате чего они не могут ис­пользоваться по прямому назначению.

В общем случае укрупненный материальный баланс по отхо­дам выглядит следующим образом:

М₁+М₂ + М₃ = М₄ + М_И+М_Д+М_НД+∆,

где: М₁ - основное сырье и материалы; М₂ - вспомогательное сырье и материалы; М₃ - массовая доля переноса веществ с элемен­тов оборудования и инструментов вследствие износа, коррозии и т.п.; М₄ - готовая продукция; М_И - используемые отходы; М_Д -декларируемые отходы, подлежащие захоронению, согласно утвер­жденному лимиту на размещение отходов; М_НД- недекларируемые отходы, в т.ч. неорганизованно размещаемые, размещаемые на тер­ритории предприятия и т.д.; ∆ - твердая фаза в стоках и выбросах.

Представленный материальный баланс можно подвергнуть любой степени детализации, однако, с определенной небольшой до­лей погрешности он показывает фактический состав и объем недекларируемых отходов, которые представляют значительную угрозу окружающей среде и экологической безопасности.

Рассмотрим пример 2 исоставим схему некоторого производства и анали­тическое выражение для определения массы загрязняющих веществ - газопылевых (Г), жидких (Ж)и твердых (Т) отходов производства, поступающих в окружающую среду. Количество сырьевых и вспо­могательных материальных ресурсов, вводимых в технологический процесс – и соответственно; количество вещества, пере­шедшего в готовую продукцию - ; суммарное количество обра­зовавшихся отходов .

Составим схему материальных потоков в производ­стве (не вскрывая его структуры - принцип «черный ящик»), вклю­чая очистные сооружения, сбор и сортировку твердых отходов, по­токи в окружающую среду.

Всего образовалось отходов М_О, в том числе газопылевых , жидких , твердых .

Отходы поступают в окружающую природную среду через: 1) организованные источники М_О ,2) неоргани­зованные источники потерь вещества, участвующего в технологическом процессе

М_ОН=

Организованные отходы частично подаются на очистные со­оружения или сбор и сортировку.

Часть организованных отходов отводится в окружающую среду без очистки ( ).

Уловлен­ные на очистных (или сортировочных) сооружениях отходы:

Неуловленные на очистных сооружениях отходах:

.

Уловленные отходы, утилизируе­мые в качестве вторичных материальных или энергетических ресурсов (BMP, ВЭР):

.

Уловленные, но не ути­лизируемые отходы, вывозимые на свалки, полигоны:

Таким образом, загрязнение окружающей среды складывается из:

ü загрязнения газопылевыми выбросами в атмосферу:

ü загрязнения сточными водами:

ü загрязнения твердыми отходами:

Суммарное загрязнение окружающей среды при наличии i- веществ, поступающих из j- источников:

 

 

Контрольные задания:

Задание №1Составить схему материального балан­са и аналитическое выражение для материальных потоков нефтепе­рерабатывающего завода (т/год) на основе данных, представленных в таблице 13.

 

Таблица 13- Материальные потоки нефтеперерабатывающего завода (т/год)

 

Количество сырьевых и вспомо­гательных материальных ресур­сов, вводимых в технологический процесс	На выходе
Исходная нефть		Товарная продукция
Вспомогательное сырье		Собственное потребление (топли­во и другие нефтепродукты на собственные нужды)
Повторно используемые нефтепродукты		Сероводород (на собственное про­изводство)
в том числе:		Безвозвратные потери в том числе:
- ловушечный продукт		- углеводороды, сжигаемые в фа­келе
- нефтешлам текущего выхода в пересчете на нефтепродукты		Декларируемые выбросы углево­дородов в атмосферу
- газ от факела		Декларируемые выбросы серы в атмосферу (в пересчете на H2S)
- газовый бензин		Сбросы нефти и нефтепродуктов на биологическую очистку (в том числе декларируемые организо­ванные сбросы в водные объекты)	328 (16,4)
- битумная крошка		Прочие сбросы (воды из сырой нефти, соли)
		Неучтенные потери