Фактор четыре

Вид материала

Книга

Содержание 2.6. Эффективное использование воды в промышленности Бумага и картон Бритвенные лезвия, авторучки и микросхемы 2.7. Эффективность бытового потребления воды

Подобный материал:

• Содержание м. Мельник Трамвай-траливай, 1441.12kb.
• Авторы: Н. М. Юрьева, Е. Н. Кульчинская, мдоу «Сказка», пос. Уренгой, 85.81kb.
• Ством России намечена стратегия развития внешнеэкономической деятельности, включающая, 239.47kb.
• Мелодия души художник, 617.45kb.
• Счет-фактура республиканское унитарное предприятие №3/05, 14.86kb.
• Фактор майя    (майянский фактор), 3491.72kb.
• Четыре стадии рождения и четыре стадии смерти, 686.73kb.
• Методический комплекс по дисциплине «Политика доходов и заработной платы» для студентов,, 1167.85kb.
• В. В. Загорского (предварительный план) Лекция, 26.5kb.
• Познавательно развлекательная программа для учащихся 1-3 классов Оформление: четыре, 71.63kb.

2.6. Эффективное использование воды в промышленности

Бумага и картон

В 1900 г. производители бумаги в Европе обычно расходовали тонну воды на 1 кг продукции. К 1990 г. это соотношение улучшилось более чем в 15 раз, понизившись до 64 кг воды, расходуемой на 1 кг бумаги и картона. Из них 34 кг шло на производство целлюлозы и 30 кг на изготовление бумаги и картона из целлюлозы (Лидтке, 1993).

В Германии в результате роста платежей за сточную воду и благодаря дальнейшим усовершенствованиям расход воды сокращен до 20—30 кг. А некоторые производители добились, кажется, невозможного. Бумажной фабрике на севере страны удалось совсем исключить сточные воды из производства упаковочной бумаги. Вся вода, участвующая в технологическом процессе, собирается и фильтруется для повторного использования. К ней добавляются лишь минимальные количества свежей воды с целью введения молекул воды, необходимых для механохимической стойкости бумаги и для того, чтобы компенсировать испарение. В конечном счете эта фабрика стала расходовать не более 1,5 кг пресной воды на 1 кг упаковочной бумаги (успехи в сокращении расхода воды представлены на

рис. 9).

Полный возврат воды в производственный цикл достигается последовательными процессами седиментации, флотации и фильтрации частиц, содержащихся в воде, которая используется в циклах производства и целлюлозы, и бумаги.

На языке факторов этой книги достижение данного производителя составляет примерно «фактор двадцать» по сравнению с нынешним европейским средним показателем, а для упаковочной бумаги имеется дополнительный «фактор восемь» по сравнению с тем, что та же фабрика обеспечивала ранее, до последней модернизации. Однако можно утверждать, что сегодняшнее состояние близко к пределу, поскольку часть воды должна идти на химию бумаги, а регенерация воды из пара привела бы к чрезмерно высоким затратам.

Бритвенные лезвия, авторучки и микросхемы^*

Компания «Джиллетт», один из ведущих в мире производителей бритвенных приборов, в 1993 г. в своем промышленном центре в южном Бостоне использовала на 96% меньше воды, чем в 1972 г. Другой промышленный центр этой компании, в Санта-Монике, также использовал в 1993 г. на 90% меньше воды, чем в 1974 г.

Была ли достигнута эта громадная экономия благодаря количественно определенным задачам, поставленным главными управляющими? Нет. Управляющие просто заявили о своем желании сделать эффективность ресурсов приоритетной задачей, что стимулировало работников к постоянному поиску путей совершенствования производственных процессов. Команды сотрудников на каждом участке «Джиллетт» стремились найти и реализовать идеи, комбинация которых дает результаты, нереальные для отдельного человека.

На одном заводе сотрудник предложил повторное использование технической воды, но это потребовало бы создания новой системы охлаждения. Другой работник предложил использовать в качестве системы охлаждения плавательный бассейн. Эти идеи были доложены европейским отделам компании, где был внесен еще ряд усовершенствований. В итоге завод в Бостоне стал получать все необходимое тепло от тепловых потоков, которые раньше улетучивались.

С подобными ресурсосбережениями связаны и усовершенствования технологических процессов, значительно уменьшивших загрязнение среды. Например, выбросы трихлорэтана, трихлорэтилена и метилэтилкетона (трех распространенных, но достаточно токсичных растворителей) сократились на 98% по сравнению с уровнем 1991г. благодаря тому, что промывка лезвий и других деталей переориентирована на системы с использованием воды. К 1993 г. объем отходов, внесенных в «Перечень токсичных выбросов», уменьшился по сравнению с 1987 г. на 97%.

Существенное улучшение имеет место даже в самых сложных высокотехнологичных производствах, где, казалось бы, возможности для замены материалов наиболее ограничены. Так, с 1991 г. «Мицубиси семикондакторс Америка» начала сокращать потребление воды и выбросы отходов на своем комбинате в Северной Каролине. Хотя производство возросло на 30%, потребление воды упало на 70%, а донные отложения из промышленной сточной воды — на 75% (от уровня 1992 г.). Сэкономлены также реактивы для обработки, улучшено качество воды, выросла производительность. Затраты на сумму в 1,2 миллиона долларов на два основных мероприятия по повышению эффективности — деионизацию и обратный осмос — окупились за два года. Первая фаза водосберегающей технологии обошлась в 40 тысяч долларов и сэкономила в первый год 240 тысяч долларов (при сроке окупаемости девять недель).

Более того, с 1991 г. производство опасных отходов сократилось в общей сложности на 75%, включая полное устранение хлорфторуг-леродов и уменьшение на 96% отходов, образующихся в процессе нанесения гальванических покрытий (путем изменения химической технологии без ухудшения качества продукции). Например, электрохимическое извлечение металлов сократило концентрацию свинца в осадке от гальванического процесса с 1100 до 30 частей на миллион, т.е. на 97%. Это сопровождается дальнейшим снижением использования химических реактивов, а значит, и отложений.

2.7. Эффективность бытового потребления воды^*

Жители типичного дома в США расточительно расходуют воду, потребляя около 303 литров воды на человека в день только для использования внутри здания. Выполнение требований национальных сантехнических стандартов США, вошедших в силу в 1992 г., могло бы сократить эту цифру на 35% лишь благодаря замене старой сантехники на оборудование, отвечающее нормам нового закона — туалеты с расходом 5,7 литра на слив и душевые головки и смесители, расходующие 9,5 литров в минуту. А если внедрить туалеты по австралийским стандартам (с двойным сливом и расходом до 5,7 литра на один слив), более эффективные посудомоечные и стиральные машины и «серую» воду для смыва в туалете, соответствующий показатель можно уменьшить еще на 50% и направить 113 литров сточной воды для других целей.

Подобные технологии работают по меньшей мере столь же хорошо, как и старые, и не должны стоить дороже. Австралийский туалет с двойным сливом обеспечивает сокращение расхода воды на 80% по сравнению с некогда стандартным туалетом, в то же время он работает лучше и обходится примерно во столько же (а иногда и меньше). Весьма надежным оказался шведский туалет с расходом 3 литра на слив, которым с 1983 г. пользуются многие из 40 тысяч посетителей Института Рокки Маунтин. Такие конструкции обеспечивают лучший смыв, чем модели с расходом 19 литров на слив, поскольку уменьшенный на 84% объем воды вместо бесцельного кружения в водовороте концентрируется в сильный, точно направленный поток. Аналогичным образом, горизонтально-осевая стиральная машина с загрузкой сверху, разработанная «Стэйбер индаст-риз» — небольшой фирмой в Грувпорте (Огайо), обеспечивает в несколько раз более мощное вихреобразование в воде, проходящей через одежду; при этом на стирку расходуется лишь одна треть воды (и энергии на ее нагревание) и одна четверть мыла по сравнению с обычной машиной.

Еще более крупные сбережения дает специально разработанное оборудование. В 1980 г. один американский изобретатель выпустил на рынок мощный душ, в котором умеренная струя воды при расходе 2 литра в минуту интенсивно разгоняется потоком теплого воздуха под низким давлением. В конструкции использовались элементы предложенного Бакминстером Фуллером капельного душа для подводных лодок. Потребляя в 4—5 раз меньше воды, чем достаточно эффективная душевая головка, или в 8—15 раз меньше, чем модель, существовавшая до 1992 г., этот душ расходует для работы вентилятора только 1—2% энергии, сберегаемой благодаря уменьшению нагреваемого количества воды: 0,43 кВт по сравнению с 20—75 кВт. Дополнительные затраты на оборудование в значительной степени компенсировались снижением расходов на монтаж, поскольку горячая вода подается по очень маленькой гибкой трубке, а не по большой и жесткой трубе, для установки которой нужен сантехник. Трубка настолько мала, что ее не нужно изолировать: любая теплоизоляция, за исключением очень толстой, привела бы к большей потере энергии за счет увеличения общей площади поверхности трубы.

Эффективное водопотребление можно сочетать с альтернативным водоснабжением. Например, использование дождевой воды для всего оборудования, за исключением подачи питьевой воды, могло бы сократить коммунальное водоснабжение на 90%, сэкономить мыло (дождевая вода настолько мягкая, что требует меньше мыла), а также дать существенное количество сточной воды для внешнего потребления.

Хотя использование сточной и собираемой с крыши дождевой воды может показаться необычным, эти источники уже сейчас используются во всем мире. Во многих районах штата Гавайи, на Карибских островах, в Австралии, в Техасе люди нередко удовлетворяют свои потребности частично или полностью за счет дождевой воды. В Германии в качестве одного из решений проблемы ливневого стока поощряется развитие систем сбора дождевой воды. В Токио многие новые административные здания и бейсбольный стадион «Токио доум» оборудованы системами сбора дождевой воды, поставляющими воду для туалетов и башенных охладителей. В Калифорнии аналогичные системы приобрели популярность после принятия законов, разрешающих применение сточной воды для подпочвенного орошения и смыва в туалетах.

Наружное потребление воды также можно значительно сократить. Во многих районах США в засушливые месяцы оно такое же или даже больше, чем внутреннее. Заложенные здесь возможности для сбережений почти беспредельны и во многом зависят от благоустройства участка. Эффективные ирригационные системы, сохранение дерна и посадка невлаголюбивых растений могут легко сократить потребление на 50% или больше. Использование сточной и дождевой воды может уменьшить расход из городского водопровода. Все эти методы зачастую позволяют экономить топливо, удобрения, гербициды и труд. Кроме того, хорошо продуманный ландшафт, в котором эффективно используется вода, может быть эстетически привлекательным, давать естественную прохладу и обеспечивать противопожарную защиту, а также привлекать птиц и других животных.

«Каса дель аква» (Дом воды) в Таксоне (Аризона) — на вид совершенно обыкновенный, полностью благоустроенный, симпатичный дом. Но по сравнению с другими домами в районе он расходует на 67% меньше воды из системы коммунального водоснабжения. В этом созданном по экспериментальному проекту здании сочетание систем дождевой и сточной воды, водосберегающего благоустройства территории и эффективной арматуры снизило общее потребление воды на человека примерно до 200 литров в день. Сейчас в Фениксе осуществляется аналогичный проект под названием «Дом в пустыне», который, как предполагается, обеспечит сокращение водопотребления по меньшей мере на 50%. Оба проекта разработаны Отделом по изучению засушливых районов в Архитектурном колледже Аризон-ского университета (Мартин М. Карписак и др., 1990).

Эффективность использования воды можно улучшить не только в отдельных зданиях, но и в целых населенных пунктах. Когда в Голета (Калифорния) во время засухи пришлось столкнуться с высокими затратами на новые водные ресурсы, управление водоснабжения помогло 74 тысячам жителей установить свыше 17 тысяч экономно расходующих воду туалетов (из них 14 700 были проданы со скидкой), раздало около 35 тысяч высокоэффективных душевых головок, определило более эффективные методы орошения для сотен хозяйств и привело тарифы на воду в соответствие с предельными издержками, чтобы люди понимали, во сколько обходится общине каждая дополнительная единица водопотребления. С мая 1989 г. по апрель 1990 г. бытовое потребление воды на человека упало более чем на 50% по сравнению со средней величиной за предыдущие пять лет. Общее потребление сократилось более чем на 30% — плановая экономия в 15% была превзойдена в 2 раза. Сбережения на одну семью, несколько семей или мотель составили в среднем соответственно 50,40 и 40—50%. Последующая экономия увеличила общие сбережения с 30 до 40%. Вся программа стоимостью в 1,5 миллиона долларов к июню 1990 г. сократила объем сточных вод с 25 до 15 миллионов литров в день. Это отодвинуло на неопределенный срок расширение ранее перегруженной водоочистной станции, которое считалось необходимым для удовлетворения стандартам Управления по охране окружающей среды и на которое потребовался бы не один миллион долларов (ИРМ, 1994).

Практикуя методы повторного использования, первоначально разработанные для космических кораблей, некоторые американские экспериментаторы обеспечили вполне достаточное водоснабжение для своих семей без потребления внешних водных ресурсов, возвращая в оборот буквально каждую каплю. В конце концов, именно это земля делает ежедневно, и чтобы осуществить то же самое, но в меньших масштабах, просто необходимо специальное оборудование. На этом принципе Тэг Бейкуэлл из Ладью (Миссури) разработал передвижные дома, не требующие подсоединения к коммунальным источникам водоснабжения. В повторном цикле такие дома используют всю свою воду и стоки, получают всю энергию от солнечных батарей и небольшого ветряка. Они снабжены беспроволочной телекоммуникационной связью и могут доставляться по воздуху, по воде (это дома-амфибии) или сбрасываться с парашютом в любое место, где хотят жить люди. Никакой инфраструктуры: если вы решили сменить местожительство, вы просто забираете свой дом, не оставляя после себя никаких канав или труб.

Конечно, чтобы избежать производства мусора, вам пришлось бы быть столь же скрупулезным в закупках, повторном использовании и компостировании, как одному калифорнийскому инженеру. Он не выносил мусор на улицу в течение многих лет, потому что в этом не было нужды: за месяц у него образовывалось менее 40 г твердых отходов!

Некоторые задают вопрос: каковы практические пределы повторного использования бытовых отходов? В 1987 г. Барри Коммонер из Центра биологии природных систем при Куинз-колледже Нью-Йоркского университета осуществил опытный проект, цель которого заключалась в определении процента мусора, пригодного для реальной переработки в приемлемый для продажи вид. Мусор, который добровольно сдавали жители, сортировался на компостируемые материалы, а также материалы, подлежащие и не подлежащие переработке. Было забраковано 2,4% собранного бытового мусора, 84,4% — было утилизировано путем компостирования или переработки.