автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования производственных систем в территориальных природно-технических комплексах

005010736

ЖИЛЬНИКОВА Наталья Александровна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ В ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ

Специальность 05.02.22 - Организация производства (в промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 0ЕЗ ШІ

Санкт-Петербург

2011

005010736

Работа выполнена на кафедре инноватики и управленій качеством Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Семенова Елена Георгиевна

Официальные оппоненты доктор технических наук

Терентьев Вячеслав Иванович

кандидат технических наук, доцент Добросельский Михаил Анатольевич

Ведущая организация Санкт-Петербургский научно-

исследовательский центр экологической безопасности РАН

Защита состоится «16» февраля 2012 г. в «14.00» часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.233.04 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» по адресу: 190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 67

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « »

2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор ^ у, - ^

В.П. Ларин

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

При организации территориальных природно-технических комплексов (ТПТК) все большую актуальность приобретает проблема повышения эффективности функционирования производственных систем различного типа по экологическим и технологическим критериям. Задачи мониторинга и эколого-технологического нормирования воздействия промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных производств ira природные экосистемы требуют комплексного системного подхода.

Значительно возросшие требования к обоснованию и обеспечению допустимого воздействия производственных систем на окружающую среду могут быть достигнуты только путем использования в основных производствах современных и перспективных технологий, а также современных систем и оборудования очистки и доочистки сточных вод, содержащих опасные загрязняющие вещества.

Современные технологии должны использоваться не только в процессах основного производства конкретной продукции, но при реализации природоохранных мероприятий, а также на этапе вывода предприятия из эксплуатации по окончании жизненного цикла.

Условия экологических разрешений для субъектов ТПТК предопределяют весь комплекс экологического мониторинга и природоохранных мер, которые должны обеспечить высокий уровень защиты окружающей среды в целом. При этом должна быть поставлена и решена задача оптимизации распределения квот нагрузки между субъектами ТПТК по критерию минимизации затрат.

Регионально-бассейновый подход не нашел должного применения в инженерной практике при эколого-технологическом нормировании техногенной нагрузки из-за отсутствия алгоритмов и методик учета специфики потоков опасных загрязняющих веществ.

Именно поэтому вопросы организации ресурсосберегающих и экологичных производствешшх систем, предусматривающие разработку алгоритмов и методик эколого-технологического мониторинга и нормирования нагрузки, а также пугей и средств достижения расчетных нормативов в соответствии с комплексными экологическими разрешениями обладают научной новизной и актуальностью.

Цель исследования.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности производственных систем для территориального природно-технического комплекса на основе разработки методик и алгоритмов экологотехнологического нормирования с учетом специфики потоков опасных загрязняющих веществ для снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду.

Задачи исследования.

Для достижения поставленной цели в диссертации поставлены следующие задачи исследования:

• анализ и сопоставительные оценки соответствия российских и международных нормативных документов по целевым опасным загрязняющим веществам;

• разработка методик и алгоритмов расчета допустимой массы сброса на основе эколого-экономической оптимизации водоохранных мероприятий;

• разработка методики эколого-технологического нормирования антропогенной нагрузки на основе зависимости между величинами норм допустимого сброса и уровнем экологичности производственных систем;

• разработка методик и алгоритмов оценки эффективности инвестиций в маркетинг производственных систем ТПТК;

• обоснование выбора и стратегии развития направления «технология нитриденитрификации и дефосфотации/аэрационные системы».

Методы исследования. Методологическую и общетеоретическую базу

исследований составляют теоретические основы системного анализа воздействия производственных систем на окружающую срсду в рамках ТПТК, численные методы анализа и математического моделирования, методы оценки риска маркетинговых стратегий

Основные теоретические результаты подтверждены при внедрении выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертационной работе. Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты анализа факторов и критериев, определяющих формирование

структуры и границ территориальных природно-технических

комплексов.

2. Методика и критерии оценки соответствия российских и международных экологических нормативов опасных загрязняющих веществ.

3. Методика повышения эффективности функционирования производственных систем на основе эколого-технологической оптимизации затрат на водоохранные мероприятия по заданным экологическим критериям.

4. Методика эколого-технологического мониторинга и нормирования нагрузки для предприятий территориального природно-технического комплекса.

5. Методика оценки экономической эффективности мероприятий по

развитию направления «технология нитриденитрификации и

дефосфотации/аэрационные системы».

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана методика повышения эффективности функционирования производственных систем при заданных экологических и технологических критериях.

2. Разработан и обоснован метод по учету специфики потоков опасных загрязняющих веществ для обеспечения норм допустимых сбросов (НДС) сточных вод ТПТК.

3. Предложена технология нитриденитрификации и дефосфотации

биологической очистки стоков для достижения НДС сточных вод в

соответствии с квотами в ТГ1ТК.

4. Разработан алгоритм определения допустимой массы сброса для каждого субъекта территориального природно-технического комплекса.

5. Разработаны методики эколого-технологичсской оптимизации водоохранных мероприятий для производственных систем ТПТК по уровню капитальных затрат, стоимости природоохранных мероприятий, а также величине ущерба при минимизации вреда водному объекту. Практическая ценность. Практическая ценность полученных в

диссертации результатов заключается в следующем:

1. Предложены мероприятия по управлению и повышению экологичности производственных систем на основании комплексного подхода к мониторингу и анализу потоков опасных загрязняющих веществ .

2. Предложенный системотехнический принцип повышения эффективности функционирования производственных систем ТПТК позволил обосновать подчиненные связи между качеством окружающей среды, нормами допустимых воздействий (НДВ) и допустимых сбросов.

3. Введенный критерий экологической эффективности позволил получить интегральную оценку воздействия ТПТК на окружающую среду по частным технико-экологическим показателям отдельных производств территориального природно-технического комплекса.

4. Предложенный алгоритм оценки воздействия отдельных видов продукции на окружающую среду может быть использован на протяжении всех этапов жизненного цикла (ЖЦ) этой продукции.

5. Предложен механизм выбора стратегии маркетинговой деятельности для достижения заданного уровня объема продаж и прибыли и увеличения доли рынка.

6. Обоснован выбор величины вреда, оказываемого водному объекту от субъектов территориального природно-технического комплекса в качестве целевой функции при эколого-экономической оптимизации . Результаты работы использованы в Балтийской дирекции по

техническому обеспечению и надзору на море в соответствии с планом природоохранных мероприятий Росприроднадзора «Мониторинг состояния загрязнения вод и биоты Невской губы и восточной части Финского залива».

Разработанные научные результаты использованы в ЗАО «Креал», а также в научной и практической деятельности лаборатории экологического нормирования при Санкт-Петербургском государственном технологическом университете растительных полимером и ОАО «Гидроэконорма» .

Результаты диссертационного исследования использованы в учебном процессе при подготовке магистров по специальностям «Управление качеством» и «Инноватика» в Санкт-Петербургском государственном университете аэрокосмического приборостроения.

Апробация.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XII Международной конференции «Организация природоохранной деятельности, повышение эффективности природопользования и

экологической безопасности» (С.-Петербург, 2003), Международной научнотехнической конференции PAP-FOR (С.-Петербург, 2004 г.), Международном экологическом форуме «День Балтийского моря» (С.-Петербург, 2005, 2006 гг.), Международном форуме «Рациональное природопользование» (Москва, 2005 г.), Международной конференции «Новейшие технологии для целлюлозно-бумажной промышленности» (С.-Петербург, 2007 г.), Международном конгрессе «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК (Москва, 2008 г.), Международной конференции COHIBA «Контроль за опасными веществами в регионе Балтийского моря» (Хельсинки, 2011 г.), Международном конгрессе «Цели развития тысячелетия и инновационные принципы устойчивого развития Арктических регионов» (С.-Петербург, 2011 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы, в том числе 12 статей, из которых 4 опубликованы в изданиях, рекомендованных Перечнем ведущих рецензируемых научных изданий Минобрнауки РФ, 12 тезисов докладов; 6 работ опубликованы без соавторов.

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 179 страниц, в том числе 34 таблицы и 39 рисунков. Список использованных источников включает 145 наименований.

И. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель, основные задачи, объект и предмет исследования, отражена научная новизна и практическая значимость, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведена концепция, классификация и типизация территориальных природно-технических комплексов.

Под территориальным природно-техническим комплексом (ТПТК) будем понимать совокупность различного типа предприятий, расположенных в пределах одного речного бассейна, в рамках которого должны быть обеспечены экологические нормативы.

В качестве экологических критериев приняты предельно-допустимые концентрации (ПДК) воды в водных объектах или в отдельных случаях бассейновые (региональные) нормативы. В качестве технологических критериев применены параметры основных и вспомогательных производств, соответствующие характеристикам наилучших доступных технологий (НДТ) в рассматриваемый период.

Уточнена необходимость обеспечения региональных нормативов и регламентирования потоков опасных химических веществ от всех видов антропогенной деятельности, с учетом изменяющихся параметров ТПТК. Для учета потоков загрязняющих веществ по каждому виду производств, входящих в ТПТК, необходимо определить целевые лимитирующие показатели, по которым в дальнейшем и устанавливаются подчиненные связи между качеством окружающей среды и величиной нормативов допустимых

{ Мониторинг | У ]

Механизмы зколаго-1 Управление

.технологической \—-—? ТПТК * качеством

оптимизации окружающей среды

1 <1 . Региональное

нормирование

. нагрузки .

Рис. 1. Схема взаимосвязи механизмов регулирования параметров ТПТК

Существующая в РФ структура эколого-технологического нормирования не оценивает в полной мере взаимовлияния всех производств ТПТК и степень воздействия каждого из них на окружающую среду.

Уточнены стратегические цели обеспечения рационального природопользования производственных систем в рамках ТПТК. Для обеспечения устойчивого развития производственных систем в рамках ТПТК необходимо сформулировать стратегию и политику в области качества, охраны окружающей среды, обеспечения экологической безопасности и рационального природопользования, а также в области обеспечения здоровья и безопасности на производстве.

Для повышения эффективности функционирования каждой производственной системы как субъекта ТПТК необходимо нарастающее использование современных технологических решений как собственно в производстве, так и в таких областях, как процессы жизненного цикла продукции, маркетинг, взаимодействие с потребителями, отношения с поставщиками и процессы, переданные сторонним исполнителям, а также разработка процедур оценки:

• современного уровня развития технологий внутри и вне производственной системы, включая перспективы их развития;

• оптимальных по технико-экономическим показателям затрат и эконо-

мических выгод;

• рисков, связанных с изменениями в технологии;

• состояния и тенденций развития конкурентной среды;

• способности оперативно реагировать на требования потребителей и

поддержания конкурентоспособности.

Экологичность производства является одним из важнейших факторов, влияющим на устойчивое повышение эффективности функционирования производственной системы ТПТК.

Предложен алгоритм эколого-технологического нормирования, а также критерии эффективности функционирования производственной системы по уровню экологичности. В табл.1 приведено соответствие эффективности

функционирования производств уровню экологичности.

Таблица 1

Оценка эффективности функционирования производственной системы

Характер производства Параметры эффективности производства Баллы* Уровень экологичности производства

Основная технология производства Удельное количество образующихся загрязняющих веществ (ЗВ) не соответствует/соответствует ндт 0; 1; 2 0-2 - низкоэкологичное 3-8 - экологичное 9-10-высокоэко-логич-ное

Водопотребление на единицу выпускаемой продукции по НДТ 0; 1; 2

Водоотведение на единицу выпускаемой продукции по НДТ 0; 1; 2

Соответствие НДТ удельных показателе»: сброса сточных вод 3

Соответствие НДС сбрасываемой массы ЗВ 4

Очистные сооружения (ОС) Отсутствие ОС 0 0-2 - низкоэколо-гичиое 3-8 - экологичное 9-11 - высокоэко-логкч-ное

Наличие ОС 1; 2; 3

Обеспечение проектных показателей очистных сооружений 1; 2; 3

Система доочистки, обеспечивающая НДС по лимитирующим показателям 2

Обеспечение уровня НДС по заданным целевым показателям в соответствии с НДВ 3

* - установлены по результатам экспертной оценки.

Экологичность производства оказывает влияние и на способность производственной системы ТПТК выполнять требования потребителей и других заинтересованных сторон.

В этой связи необходимо рассматривать риски и возможности, связанные с наличием и использованием энергии и природных ресурсов в краткосрочной и долгосрочной перспективе: уделять должное внимание увязке аспектов защиты окружающей среды с проектированием и разработкой продукции, а также разработке процедур снижения выявленных рисков.

Производственное предприятие должно минимизировать воздействия на окружающую среду в течение полного жизненного цикла продукции и инфраструктуры.

Одним из методов, разрабатываемых для этой цели, является оценка жизненного цикла (ОЖЦ). Метод ОЖЦ является одним из нескольких методов управления окружающей средой (например, мониторинг и оценка риска, оценка экологической эффективности, экологический аудит и оценка воздействия на окружающую среду). На основе метода ОЖЦ разработаны методики и средства экологического мониторинга, в том числе анализ потока веществ (ЯБА), оценка риска химических веществ и др. Кроме того, ОЖЦ используется при оценке экологической эффективности предприятия.

Проанализированы современные подходы к совершенствованию водопользования производственных систем и к регулированию опасными

химическими веществами в рамках ТПТК.

Дан анализ проблем мониторинга отдельных опасных веществ, обозначенных Хельсинкой комиссией по защите морской среды Балтийского моря применительно к РФ. Отмечено, что отсутствие научно-методической эталонной базы измерений концентраций вредных веществ, не позволяет в настоящее время оценить нагрузку вредных веществ на водные объекты на российской части водосборного бассейна Балтийского моря и, как следствие, не позволяет дать обоснование к превентивным мерам.

На основании аналитического обзора российских и зарубежных источников поставлены цели и задачи, направленные на повышение эффективности производственных систем для ТПТК на основе разработки методик и алгоритмов эколог«-технологического нормирования с учетом специфики потоков опасных химических (загрязняющих) веществ.

Во второй главе изложены теоретические основы обеспечения экологической безопасности производственных систем ТПТК. Представлены основные принципы и теоретические основы концепции технологического нормирования, мониторинга и эффективного управления охраной окружающей среды для производственных систем.

Концепция технологического нормирования на основе использования перспективных НДТ заключается в переходе на экологически-чистое производство, при котором контроль за образованием загрязняющих веществ ведется на всех этапах производственного цикла продукции, начиная от подготовки сырья к обработке и заканчивая сбросом сточных вод. В число НДТ входят технологии с наименьшим потреблением водных ресурсов, технологии повторного использования ресурсов, технологии с использованием менее вредных химикатов и в меньших количествах, а также технологии более полной очистки сточных вод. Опираясь на схему (рис. 2), можно заключить, что использование НДТ в качестве инструмента достижения нормативов сбросов позволит бороться с причиной загрязнений внутри производственного цикла, а не с последствиями «на конце трубы».

Рис. 2. Экологическое обоснование технологического нормирования путем

внедрения НДТ

Совершенствование технологий

Сокращения потерь сырья и затрачиваемых химикатов

Повышение ТеХНИКО'ЭКОНОМИЧеСКИХ' показателе*

Сокращение загрязнении

Повышение экологичности технологий

Уменьшение значения технологического норматива

Под НДТ понимают наилучшее сочетание показателей в целях охраны окружающей среды и экономической целесообразности при условии технической возможности применения.

Таким образом, экологичность технологий и всего производства в целом повышается путем сокращения удельных расходов сырья и химикатов, что приводит к сокращению удельных загрязнений. Это сокращение достигается за счет использования НДТ и реализации наилучшей природоохранной практики (НПП) - мер организационного порядка, зависящих от эффективности системы управления окружающей средой.

Необходимым этапом нормирования является обоснование лимитов на сброс, для чего необходимы мониторинг и оценка природоохранных мероприятий по защите водных объектов (ВО) с учетом экологических и экономических требований, что выражено задачей эколого-технологической оптимизации. Для решения этой задачи использованы средства эколого-экономического моделирования: метод оценки жизненного цикла продукции и модель процесса оценки экологической эффективности.

Метод оценки жизненного цикла включает в себя рассмотрение всего Ж1Д продукта от добычи сырья и его приобретения, включая производство энергии, материала и изготовление, до применения продукта и последующего прекращения его использования и окончательной утилизации. Системный анализ и учет перспективы развития производства обеспечивает возможность идентификации и исключения смещения экологической нагрузки между стадиями ЖЦ или индивидуальными процессами.

В общем виде целевая функция предлагаемой модели имеет вид:

г,(Х)+г2(0)+у(УЬ>тт, (1)

где Zl(X) - производственные затраты, включая расходы на реутилизацию загрязнения и на водоподготовку; 22(0) - затраты на очистку сточных вод; у(У) - функция экономического ущерба в зависимости от сброса загрязнения в реку.

В качестве оптимизируемой системы в модели рассматривается совокупность производственных объектов, размещенных на территории бассейна реки. Спрос на продукцию предприятий, входящих в систему, предполагается известным и подлежащим удовлетворению, а уровень спроса определяется из задачи размещения более высокого уровня, в котором исследуемый ТПТК рассматривается в качестве подсистемы.

На основании изложенных выше принципов и средств предложены и обоснованы критерии выбора и обоснования рациональных, технологий очистки сточных вод и обработки осадка с целью уменьшения технологических выбросов опасных химических веществ, образующихся в процессе производства.

В третьей главе установлены критерии расчета нормативов экологической безопасности ТПТК и разработана методика эколого-техно-логического нормирования нагрузки на основе зависимости между нормой допустимого сброса и уровнем экологичности производственных систем.

Предложена методика повышения эффективности функционирования производственных систем, включающая алгоритм эколого-технологического нормирования сбросов сточных вод на основе определения уровней экологичности производств; выбор и обоснование имитационной модели нормирования нагрузки на природную составляющую ТПТК; комплексную оценку технико-экологических параметров ТПТК в целом и водоохранных мероприятий для каждого водопользователя; эколого-экономическое обоснование водоохранных мероприятий для обеспечения НДС водопользователей ТПТК.

При лосгановке оптимизационной задачи для производств с низким уровнем экологичности основным условием является достижение уровня экологичного производства, а для экологичных производств - высокого уровня экологичности. Состав планируемых мероприятий на предстоящий период направлен на максимально возможное снижение величины вреда для БО в рамках ТПТК. Математически задача оптимизации водоохранных мероприятий для группы водопользователей ТПТК представлена в виде:

5 = ^5, - х, —> min;

/-1

(2)

»-1

У.х, — 1;л,. е {0,1};/ = К«;./' = 1,/я , «-•

где S- целевая функция, минимизирующая величину вреда для ВО;

Sj - величина вреда, оказываемого ВО при реализации /-го мероприятия; V,j - масса j-го загрязняющего вещества, которая будет сброшена после реализации /-го мероприятия, определяется как V,, - qj (1 - ß4), где ßtj (ßi)<l) - очищаемая часть массы сброса;

Vj - масса сброса, соответствующая оптимальному (или перспективному) уровню экологичности.

Для расчета эффективности функционирования систем экологического менеджмента предложены метод оценки жизненного цикла, методика выбора показателей эффективности управления и функционирования производственных систем и показателей состояния окружающей среды.

Проведен анализ рынка технологий очистки сточных вод, обоснован выбор технологии нитриденитрификации и дефосфотации в качестве рациональной технологии очистки от биогенных элементов. Предложены методики уточнения стратегий производственного водопользования и методика оценки эффективности инвестиционного проекта.

В качестве примера использования методики оценки эффективности инвестиционного проекта, с помощью программы Project Expert выполнена оценка эффективности инвестиций в маркетинговые мероприятия для ЗАО «Креап» по продвижению технологии нитриденитрификации и дефосфотации биологической очистки сточных вод. Вложенные в проведение маркетинговых мероприятий средства дадут пятикратный экономический эффект в течение 2-х лет. Дисконтированный доход на

инвестированные в маркетинговые мероприятия средства составит 8 258 тыс. руб. при колебании неопределенных факторов в интервале +/- 20%.

На основании полученной оценки эффективности плана маркетинговых мероприя тий с помощью программы Marketing Expert выбрана и обоснована стратегия маркетинговой деятельности производственной системы с целью достижения заданного уровня объемов продаж (на 25% в год) и прибыли (на 20% в год), и увеличения доли рынка по СЗФО - до 50%.

Предложена методика анализа потока веществ (SFA), которая позволяет увязать расчет потоков веществ в рамках ТПТК с нормативными требованиями к состоянию окружающих природных сред.

В качестве примера рассмотрен алгоритм и порядок оценки эффективности функционирования производственной системы по отдельным лимитирующим веществам для ТПТК, включающего нефтехимическое производство, химическую промышленность, металлургическое производство, целлюлозно-бумажную промышленность, радиоэлектронную промышленность и другие виды производств.

В каждой области целевого применения рассматриваемых веществ и по каждому виду производственных систем, в результате хозяйственной деятельности которых эти вещества используются или образуются их выбросы в атмосферу, поверхностные водные объекты или отходы, рассчитана нагрузка веществ на окружающую среду.

Предложишая методика основана на принципе масс-баланса: все количество вещества, поступившее в техносферу, в конечном итоге, поступает в окружающую среду в составе отходов, выбросов, сточных вод. Для каждой области целевого применения вещества осуществляется анализ его поведения и распределения в производственных процессах и распределения в продукции, который базируется на информации, предоставленной конкретными предприятиями или, если такая информация недоступна, на результатах предыдущих исследований объектов-аналогов.

В промышленных отраслях, где вещество поступает в технологические процессы в качестве естественной примеси в перерабатываемом или используемом сырье и материалах, расчет общего количества мобилизованного вещества производится путем умножения его концентрации в материалах или сырье на массу (объем) этого сырья:

7,-с, (3)

где Qj - общее количество i-ro мобилизованного вещества; qx - объем

потребляемого сырья; С* - концентрация вещества в сырье.

Расчет поступления вещества в различные компоненты окружающей среды в результате производственных процессов осуществляется путем умножения общего количества мобилизованного вещества на коэффициент удельного выброса вещества:

Mt = QrKsi _ (4>

где М; - выброс i-ro вещества; Q, - общее количество i-ro мобилизо-

ванного вещества; КРЛ - коэффициент удельного выброса i-ro вещества.

Коэффициенты выороса для производственной системы определяются либо на основании специальных исследований производственных процессов в рамках ТПТК, либо на основании коэффициентов выбросов, полученных для других стран, применяющих схожие технологии

В четвертой главе в качестве реализации разработанных теоретических положений представлены результаты анализа инвентаризации жизненного цикла продукции для ЗАО «Креал». Определены характеристики экологичности аэратора типа АЬ на двух стадиях их жизненного цикла: производства и использования на очистных сооружениях С.Петербурга (рис.З).

I Зяеюрожергкч

Произеодстео : аэраторов -

атмосферу

'..Нскоцныф-

материалы

:Исподьаовакиенз ;; | Отходы муниципальных .

:-:-: ::;очистнЫх .•

Рис.З Жизненный цикл аэраторов Данные инвентаризации жизненного цикла приведены в табл 2.

Декларация характеристик экологичности

Таблица 2

Характеристики экологичности оценки жизненного цикла продукции Стадия произ-ва Стадия использования Суммарный эффект

Использование ресурсов

Использование не возобновляемых энергетиче-:ких ресурсов ("кВтч) 6,5 28 000 28 000

Использование не возобновляемых материаль-шх ресурсов (кг) 0,1В 7,3 * 10-1 0,19

Использование возобновляемых энергетических ресурсов (кВтч) 0,0025 17 17

Использование возобновляемых материальных 5ЄСУРС01І (кг) 5,1 * 10'5 4,3 * Ю-' 5,2 * 10‘5

Выбросы

Эбразование продукта фотохимического разло-кения выхлошшх газов (кг этилена еч.) 0,0012 0,14 0,14

Эвтрофикация (кг кислородного эквивалента) 0,015 47 47

Повторно используемые ресурсы

Материалы (кг) 0,0011 0,20 0,20

Отходы

Зпасные отходы (кг)11 0,0048 68 68

Эбычные отходы (кг)1* 0,023 200 200

I—' -- -- "Т - - - - ,-«...4.,-,«- »• * »У»* ы пи 1^.4, 1. Л-* V; ирпилпж<>1шл<

Обычные химические отходы и радиоактивные отходы классифицировались как опасные. Неспецифические промышленные отходы классифицировались как малоопасные и неопасные.

Приведены результаты комплексного подхода к анализу и управлению потоками опасных загрязняющих веществ производственных систем ТПТК, полученные с помощью методики SFA и анализа экономической эффективности (cost-effectiveness analysis) по выбранному критерию экологичности (табл.З).

Таблица 3.

Управление потоками выбросов производственных систем ТПТК

Вещество Источник образования Меры по сокращению выбросов Результаты анализа затраты -эффективность

Диоксины, фу-раны и диоксиноподобные полихлорированные бифенилы (ПХБ) Топливный и энергетический сектор. Металлургия Переработка и сжигание отходов Совершенствован ие НДТ по сокращению пылевых выбросов Дальнейшее совершенствование практики применения НДТ позволит снизить выбросы диоксинов, фуранов и 1ХБ для производственных систем ГПТК металлургической промышлен-юсти и энергетического сектора на 1520%

Трибутил-олово и трифенил-тинолово Сточная вода от судостроительных доков Локальная очистка сточных вод на верфях Физико-химические системы очистки сточных вод позволят сократить содержание оловоорганических соединений на 99,8%.3атраты на установку фильтрационной системы составят 2,5 млн Евро для дока на 250 судов.

Перфтороктан овый сульфонат (ПФОС) Городские сточные воды, включая ливневые стоки и инфильтрат со свалок Доочистка сточных вод на адсорбционных фильтрах Эффективность очистки стоков от ПФОС на адсорбционных фильтрах составляет от 20 до 75% в зависи-мости от содержания вещества в сточной зоде, технических характеристик и др. Инвестиции в модерни-зацшо муниципальных очистных сооружений (500 тыс. жителей) составят 20 Евро па цушу населения.

Гексабромцик лододекан (ГБЦДЦ) Осадок от очистных сооружений промышленных предприятий Раздельная обработка осадков, содержащих ГБЦДД Обработка осадка сточных вод от очистных сооружений непосредственно на промплощадке позволит снизить нагрузку от ГБЦДЦ на 70-90% при затратах 2,9-3,9 млн.Евро на кг удаленного вещества.

Методика эколого-технологического нормирования апробирована на примере бассейна р. Луги и р. Ижора для расчета и обоснования НДС сточных вод и научного обоснования рекомендаций по их достижению.

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В диссертационной работе поставлена и решена научно-техническая задача, имеющая важное хозяйственное значение - повышение эффективности производственных систем для территориального природно-технического комплекса с учетом специфики потоков загрязняющих веществ.

В получены следующие новые научные результаты:

• разработана методика эколого-технологического нормирования

нагрузки на окружающую среду по потокам опасных загрязняющих веществ от производственных систем ТПТК;

• на основании комплексного подхода к анализу потоков опасных загрязняющих веществ предложены мероприятия по их управлению и сокращению выбросов;

• разработан системотехнический принцип повышения .эффективности функционирования производственных систем ТПТК, позволяющий обосновывать подчиненные связи между качеством окружающей среды и нормами допустимых воздействий и допустимых сбросов;

• предложен критерий экологической эффективности для оценки отдельных производств ТПТК;

• разработан алгоритм оценки воздействия отдельных видов продукции на окружающую среду на протяжении всех этапов жизненного цикла;

• на основе экспертной системы Marketing Expert предложен механизм

выбора стратегии маркетинговой деятельности для достижения

заданного уровня объема продаж и прибыли и увеличения доли рынка;

• на основе маркетинговых исследований обоснован выбор технологии нитриденигрификации и дефосфотации для обеспечения региональных экологических нормативов в ТПТК;

• в качестве целевой функции эколого-экономической оптимизации для

обоснования лимитов обоснована минимизация величины вреда,

оказываемая водному объекту от всех субъектов ТПТК;

• разработан алгоритм определения допустимой массы сброса для

каждого субъекта ТПТК;

• для производственных систем ТПТК разработаны алгоритмы эколого-

экономической оптимизации водоохранных мероприятий по величине капитальных затрат, стоимости природоохранных мероприятий, а также величине ущерба, наносимого водному объекту.

Методика эколого-технологического нормирования нагрузки для предприятий территориального природно-технического комплекса устанавливает прямую зависимость между величинами НДС, допустимой нагрузки и критерием экологичности производственной системы. Разработанная методика позволила повысить эффективность производственных систем в рамках ТПТК, снизить нагрузку и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду от предприятий отдельных отраслей промышленности.

Предложенные методики и алгоритмы позволяют повысить социальноэкономическую эффективность производств за счет выбора наилучших доступных технологий и наилучших экологических практик, увеличить конкурентоспособность предприятий.

Результаты работы применяются в Балтийской дирекции по техническому обеспечению и надзору на море в процессе практической деятельности проводимой в соответствии с планом природоохранных мероприятий Росприроднадзора «Мониторинг состояния загрязнения вод и биоты Невской губы и восточной части Финского залива».

Разработанные научные результаты использованы в ЗАО «Креал», а также в научной и практической деятельности лаборатории экологического нормирования при Санкт-Петербургском государственном технологическом университете растительных полимеров и ОАО «Гидроэконорма».

Результаты диссертационного исследования использованы в учебном процессе при подготовке магистров по специальностям «Управление качеством» и «Инноватика» в Санкт-Петербургском государственном университете аэрокосмического приборостроения.

IV. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Крючихин Е.М., Николаев А.Н., Жильпикова Н.А., Большаков Н.Ю. // Технологические инновации в области очистки сточных вод // Водные ресурсы. № 6. 2006. С. 15 - 21.

2. Николаев А.Н., Жильпикова H.A. И Инновации в области сокращения сбросов ЦБП // Целлюлоза. Бумага. Картон. № 4, 2007, с. 70 -72.

3. Крючихин Е.М., Жильпикова H.A., Большаков Н.Ю. // Технологические инновации в области очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. № 6, ч. 1. 2007, с. 6 -12.

4. Жильпикова H.A.U Повышение эффективности функционирования производственных систем на основе анализа потоков веществ в рамках природно-технических комплексов // Отраслевой сборник «Вопросы радиоэлектроники», сер. Общстехническая (в печати).

5. Жильпикова H.A. // Проблемы внедрения систем управления окружающей средой (экологического менеджмента) в Северо-Западном регионе России // Региональная экология. 2002. № 3-4 (19). С. 12 - 15.

6. Крючихин Е.М., Николаев A.H., Жильпикова H.A. II Совершенствование технологий очистки сточных вод // Экология производства. № 9. 2005. С. 38-42.

7. Жильпикова H.A. // Технологические инновации в области очистки сточных вод // Экология производства. № 5.2006. С. 50 - 53.

8. Крючихин Е.М., Николаев А.Н., Жильпикова H.A. // Методы очистки городских сточных вод от биогенных элементов // Сантехника. Отопление. Кондиционирование. № 8,2006, с. 24 - 26.

9. Крючихин Е.М., Жильпикова H.A. П Очистка сточных вод: новые решения // Экология производства. № 9,2007, с. 52 - 56.

10. Крючихин Е.М., Николаев А.Н., Жильпикова H.A. Н Эффективные решения проблем очистки сточных вод // Экология производства. № 9, 2008, с. 54 - 56

11. Крючихнн Е.М., Жилышкова H.A. // Очистка сточных вод от биогенных элементов // Экология производства. № 4,2008, с. 45 - 46.

12. Николаев A.H., Жилышкова H.A. //Сокращение сбросов предприятий целлюлозно-бумажной промышлешюсти.//Информационно-аналити-ческий обзор. Вып. 1,2009 г

13. Шишкин AM., Жилышкова H.A., Замараева B.C. Оптимизация нагрузки на водный объект с учетом заданных ограничений по лимитируюшим факторам // Организация рационального использования поверхностных и подземных вод. Экологическое нормирование выбросов на промышленных предприятиях. Материалы НПК 2000. СПб: ВНИИЖА, 2000, с. 63-67

14. Замараева B.C., Смольникова В.А., Шишкин А.И., Жилышкова H.A. Методология нормирования ПДВВ при недостаточном информационном обеспечении // Организация системы управления охраной окружающей среды. Материалы XII МНПМК 23-24 апреля 2002. СПб: СПбГТУРП, с. 39-47

15. Жилышкова H.A., Замараева B.C. // Сертификация систем управления окружающей средой по стандарту ИСО 14001 // IV Международный молодежный экологический форум «Экобалтнка». 2002. СПб, с. 100.

16. Жилышкова H.A. // Анализ текущего состояния управления качеством окружающей среды на предприятии // XII Российская межотраслевая международная конференция «Организация природоохранной деятельности, повышение эффективности природопользования и экологической безопасности». 2003. СПб: с. 146 - 150.

17. Крючихин Е.М., Николаев А.Н., Жилышкова Н.А. И Внедрение наилучших существующих технологий в целлюлозно-бумажной промышленности (на примере ОАО «Соликамскбумпром») // 5-й Международный экологический форум «День Балтийского моря». 2005. СПб: с. 63 -67.

18. Крючихин Е.М., Николаев А.Н., Жилышкова H.A. // Реализация наилучших существующих технологий в рамках программы реконструкции Соликамского ЦБК. // 8-я Международная научно-техническая конференция PAP-FOR-2004. СПб: 2004, с. 82 - 87.

19. Крючихин Е.М., Николаев А.Н., Жилышкова H.A. // Внедрение современных технологий биологической очистки сточных вод для обеспечения экологической безопасности Санкт-Петербурга и Финского залива // 6-ой Международный экологический форум «День Балтийского моря». 2005. СПб: с. 23-29.

20. Крючихин Е.М., Вайнштейн П.М., Жилышкова H.A. II Составление материального баланса целлюлозно-бумажного производства - эффективный инструмент для разработки рекомендаций по сокращению во-допотребления и стокоотведения предприятия // Международный форум «Рациональное природопользование. 2005, М: с. 161 - 162.

21. Крючихин Е.М., Николаев A.H., Жилышкова H.A. II Совершенствование технологий очистки сточных вод И Международный форум «Рациональное природопользование. 2005, М.: с. 266 - 267.

22. Крючихин Е.М., Николаев А.Н., Жилышкова H.A. // Инновации в области сокращения сбросов ЦБП // 2-я Международная техническая конференция «Новейшие технологии для целлюлозно-бумажной промышленности». 2007. СПб: С. 129 - 130.

23. Zhilnikova NA.//Identification and assessment of emissions in St.-Petersburg city and Leningrad Region// COHIBA conference “Control of hazardous substances in the Baltic Sea Region”. Helsinki, 11-12 October 201 l//www.cohiba-project.nct

24. Жилышкова ILA. И Эффективные меры управления и минимизации негативных последствий от выбросов опасных веществ на примере ртути// Материалы IV Международного конгресса "Цели развития тысячелетия и инновационные принципы устойчивого развития Арктических регионов». СПб, 2011, с. 126 - 129.

Печатается в авторской редакции Формат 60*84 1/16 Бумага офсетная Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № 645.

Редакционно-издательский центр ГУ АП. 190000, Санкт-Петербург, Б. Морская улица, д.67