Применение процесса интеграции воздействия на окружающую среду
Такой подход дает ценную информацию в начале процесса проектирования и систематизирует дизайн усилия, а процесс согласования целей с экологическими ограничениями.
Оценке воздействия на окружающую среду (ОВОС) представляет собой процедуру для определения, оценки и смягчения последствий биологических, предлагаемого проекта физические, химические, экономические и социальные последствия на окружающую среду. Когда ОВОС адреса общих целей и делает акцент на политику, планы и программы для области, региона или промышленного сектора, усилия называют стратегической экологической оценке (СЭО) (1).
Оценки экологических последствий оценки воздействия на окружающую среду проекта в целях предотвращения неблагоприятных последствий основных обязательств перед ресурса, (2). Это раннее включение экологических вопросов выходит за рамки экологических норм и считает, взаимодействия с соседними системами и пространственно-временной отслеживания выбросов. Очень важно при выборе альтернативных вариантов - раз потенциальные экологические проблемы выявлены, дизайн могут быть изменены или нового альтернативного дизайна генерируются по решению проблем, поднятых в ходе анализа.
Признавая необходимость проведения ОВОС, стран мира ввели правила, касающиеся их характера, масштабов и формата. Хотя конкретные процедуры реализации может отличаться от одной страны к другой, Есть общие темы для обычных ОВОС и за своей документации (называют экологической экспертизы, или EIS).
Процедура ОВОС
Как правило, ОВОС включает несколько вариантов из следующих этапов (рис. 1):
1. Описание проекта. Подготовка информации о характере и цели предлагаемого проекта. Описание должны обсудить основные особенности производственного процесса, в выбранном месте, и основные характеристики взаимодействия процесса "экологические и социальные компоненты.
2. Проведение предварительного отбора. Определите, соответствует ли ОВОС является необходимой для реализации проекта, и / или любой его части.
3. Выполните контекста. Поведения на высшем уровне анализ с целью выявления основных вопросов, которые будут включены в материалы ОВОС и в какой степени эти вопросы должны решаться.
4. Описать базовые окружающей среды. Для того, чтобы отслеживать любые воздействия на окружающую среду предлагаемого проекта, важно собрать и данные документа (например, физические, биологические, экономические, социальные) на существующее состояние окружающей среды, в том числе взаимодействующих компонентов (например, промышленных, жилых, и т.д.) и планируемых изменениях.
5. Создание альтернатив и описания процессов. Этот этап включает сбор и характеристику потенциальных технологий и решений для проекта. Для каждого варианта, разрабатывать описание процесса, который обеспечивает достаточно подробной информации о процессе (например, блок схем, основные массы и энергии противовесов, необходимой рабочей силы, строительных фаз, информация на сайте и т.д.). Предположения, проектирование баз данных и пробелы и неопределенности, должны быть задокументированы.
6. Выявление последствий. Это верхнего уровня (как правило, качественный) анализ воздействия деятельности по проектам, с особым упором на определении того, какие из них требуют moredetailed исследования.
7. Прогнозирования и оценки последствий. Количественно оценить возможности - последствия планируемой деятельности на окружающую среду. Опишите как положительные, так и отрицательные последствия с точки зрения величины, значение, обратимость, повторяемость, период возникновения и характер воздействия.
Некоторые методы могут быть использованы для прогнозирования и оценки последствий, таких как контрольные перечни, матричные методы и математические модели.
Перечень методов сбора информации с использованием форм и наводящих вопросов. Эти методы просты и доступны для использования.
Матричные методы обеспечивают 2-мерного подхода для оценки типа и степени воздействия на окружающую среду. Примером может служить Леопольд матрицы (3), в котором перечислены деятельности по проекту вдоль одной оси (например, сырьевых материалов, технологических установок, водоснабжения, энергоснабжения, строительство, выбросы в атмосферу, жидкие стоки, твердые отходы) по сравнению с сегментами окружающей среды вдоль другой оси (например, воздух, воду, почву, фауну и флору, население, экономика). Всякий раз, когда есть значительные физические, биологические или социальные контакты между столбца и строки, диагональная линия проводится через соответствующие ячейки. Тогда, два номера (по шкале от 1 = минимальной до 10 = высокий) заносятся выше и ниже линии, обозначающей, соответственно, величины и важности взаимодействия.
Математическое моделирование дает количественную оценку пространственных и временных последствий экологических явлений, представляющих интерес. Моделирование может быть механистической, полуэмпирических и эмпирических. Примеры включают airdispersion и качества воды модели (4-6).
8. Определить пути смягчения последствий. На основании прогнозирования последствий и оценки шаг, определить масштабы и важность ожидаемых экологических последствий. Для всех тех, с отрицательными последствиями, меры по устранению проблемы или уменьшения их до приемлемого уровня, должны быть разработаны. Смягчение подходы включают в себя дизайн и эксплуатационные изменения, дополнения сточных систем очистки и рассмотрения других процесс или альтернативных технологий.
В дополнение к оценке воздействия на окружающую среду смягчающих растворов, их технико-экономические показатели должны быть оценены, чтобы обеспечить реалистичным и осуществимым реализации. Если нет жизнеспособной будет найдено решение, что предлагаемый проект остановлен. Таким образом, необходимо использовать эффективный и действенный процесс-инженерных методов на данном этапе.
9. Разработка план экологического мониторинга. В целях поддержания экологически приемлемых операции, документ, описывающий план мониторинга и роли участвующих персонала должны быть разработаны.
10. Документ и обзор EIS. Воздействия на окружающую среду заявление документов ОВОС, обсуждения, выводов и рекомендаций. EIS должны включать: обзор процедуры ОВОС проекта и описания процессов; базовых параметров среды, перечень рассматриваемых альтернатив; технической, экономической и экологической эффективности и последствий альтернативных вариантов; рекомендуемые параметры и комментарии на пути продвижения вперед.
После завершения EIS рассматривается соответствующим по охране окружающей среды и других лиц, принимающих решения для получения окончательных замечаний и утверждения. Они могут одобрить проект, выберите один из проектных вариантов, требуют модификации, отклонить EIS и требуют дополнительных исследований, или отклонить все предложенные варианты.
Переговоры между компанией разработке проекта и регулирующий орган должен быть постоянно на протяжении вышеупомянутых мер, которые позволили значимой и своевременной обратной связи. Участие общественности должно быть также запросил прежде чем обращаться за окончательное утверждение. После ОВОС проверок, как правило, необходимой для проверки хода реализации раз начинается.
Технологический инжиниринг ограничения типичных ОВОС
Рассмотрим процедуру ОВОС с точки зрения деятельности технологических процессов, как показано на рисунке 2. Во-первых, различные варианты дизайна не предлагается. Эти альтернативные варианты, как правило, порожденных мозгового штурма, эвристические методы и эволюционный дизайн. Поскольку число возможных альтернатив дизайн огромные, такие подходы, как правило, не производят оптимальной или близкой к оптимальной конструкции, за исключением простейших случаев, и не они производят достаточно богатым набором альтернатив.
Группа технологических процессов необходимо выполнить технико-экономического анализа и оценки безопасности (например, опасности и работоспособности (HAZOP) или идентификации опасностей (HAZID) анализ) альтернатив. Он должен определить, прогнозирования и оценки воздействия на окружающую среду каждого варианта, а также разработать методы для смягчения любые неприемлемые последствия. Если такие последствия могут быть приемлемыми, EIS является подготовлены и обсуждены с руководителями и общественности, которые могут привести к проекту принимаются, изменены или отвергнуты. Принятых вариантов, затем стала готова к внедрению.
Такой подход имеет ряд недостатков с точки зрения processengineering. Во-первых, большое количество альтернатив должны быть получены и проанализированы. Хотя экологических норм, как правило, рассматривается в качестве ограничений при генерации альтернатив, более сложные воздействия на окружающую среду нет.
Например, вариант может удовлетворить определенные ограничения выбросов, но процесс разряда может взаимодействовать с другими экологическими явлениями и соседних системы таким образом, чтобы оказывать общее воздействие недопустимо. Поскольку эти усугубляются последствия выявленных при идентификации последствий и прогнозирования / оценки этапах ОВОС, вполне возможно, что многие альтернативы, будут отклонены на этом этапе. Это приводит к разочарованию технологов, поскольку к этому времени значительно усилия были направлены на сбор и анализ альтернатив.
Процесс интеграции можно преодолеть эти ограничения. Она служит эффективной основой для содействия processengineering деятельности, связанной с ОВОС, снижение инженерных усилий, предоставляя ценную информацию, а также систематизации дизайн усилий - в то время согласования различных процессов с целью охраны окружающей среды.
Основы процесса интеграции
Процесс интеграции представляет собой целостный подход к процессу проектирования, модернизации и эксплуатации, что подчеркивает единство процесса (7). Подробное обсуждение процесса интеграции можно найти в последних учебников и литературы (например, в работах. 8-10). Как правило, процесс интеграции включает 4 основных этапов (9):
1. Целевая идентификации - явное выражение конструкции с точки зрения действия задач.
2. Ориентация - определение тестах до детального проектирования. Концепция ориентации является одним из самых мощных взносов процесса интеграции.
3. Генерация альтернатив (процесс синтеза) - использование технологических методов синтеза для эффективного выявления тех альтернатив, которые отвечают цели в минимальные экономические и экологические издержки.
4. Детальный анализ выбранных альтернатив - использование технологических методов анализа (например, компьютерного моделирования, анализа безопасности и т.д.) для оценки альтернатив формируется на основе различных показателей эффективности.
Процесс интеграции, действенным средством для ОВОС
Процесс интеграции может быть использован для облегчения ОВОС несколькими способами: процесс синтеза для генерации альтернатив, и установить цели для экологических последствий сравнения до выполнения детального проектирования; "обратную задачу" разработка и интеграция альтернатив с остальной частью этого процесса.
Процесс синтеза. Вместо использования мозгового штурма, эвристики, и эволюционные процедур, методов процесс синтеза может быть использован для систематического создания альтернативных процессах. Ориентация затем определяет важных контрольных показателей эффективности альтернатив. Примеры полезной цели включают в себя:
* Минимальный объем fluegas (10)
* Минимальное использование ресурсов пресной и удаления отходов (11, 12)
* Минимальный производства водорода (13)
* Минимальный поколения сточных вод (14)
* Минимальные выбросы ЛОС из конденсации системы (15)
* Минимальный выброс CO2 от коммунальных систем (16)
* Минимальное использование внешних массовых разделяющей агенты (17)
* Минимальное потребление отопления / охлаждения коммунальные услуги (8, 18)
* Максимальная оперативность реагирования процессов (19-21)
* Максимальная эффективность комплексной реакции и процессы разделения (22).
Преимущество таких показателей является то, что они могут быть оценены за их воздействия на окружающую среду до детального проектирования осуществляется. Если цель будет признано неприемлемым, время, усилия и затраты в детальной разработки и анализа альтернативных устранена. Результатом является более эффективным процесс и сэкономить время и усилия для инженеров-технологов. Рисунок 3 представляет предлагаемый подход адресности и процесс синтеза.
Обратный постановки задачи. Типичные, или "вперед", проблемы охраны окружающей прогнозирование и оценка предполагает количественного определения пространственных и временных последствий альтернативных на окружающую среду, принимая во внимание взаимодействие с различными экологическими аспектами и другими системами (например, соседних растений, городов и т.д. .). В таких случаях разрядов порожденных альтернативных известны, но их воздействие на конкретные элементы окружающей среды в определенный момент времени неизвестно.
Как упоминалось ранее, различные средства доступны для прогнозирования и оценки воздействия (например, атмосферного рассеяния и качества воды модели (4-6)). Некоторые из них могут быть легко инвертирован (23, 24) - то есть, с учетом приемлемых удара или ограничение на меня окружающей среды, прогнозирования / модель оценки могут быть использованы, в основном в обратном порядке, чтобы определить допустимый уровень выбросов. Это называется обратной постановке задачи, и это позволяет соответствующие ограничения должны быть включены в ранние попытки синтеза процесс, так что оптимальной конструкции с приемлемыми воздействия на окружающую среду могут быть разработаны с самого начала. Прямом и обратном проблемы изображен на рисунке 4.
Интеграция альтернативных с этим процессом. Когда альтернатива считается неприемлемым в процессе ОВОС, это может быть возможным смягчить нежелательные последствия путем включения альтернативного с остальной частью этого процесса. Хотя предложенная альтернатива не может удовлетворить критериям ОВОС по себе, она может стать приемлемым, когда она объединена с остальной процесс.
Например, предположим, что новое оборудование дает неприемлемые теплового загрязнения. Когда это термически интегрирован с процессом через синтез сети теплообмена, теплового загрязнения могут быть исключены затраты путем обмена тепла с холодной один или несколько технологических потоков. Эта возможность может быть изучена путем введения соответствующих ограничений в отношении приемлемого теплового загрязнения в деятельности синтеза теплообменник-сети. Приемлемыми для других форм загрязнения могут быть исследованы аналогичным образом.
Интеграция альтернатива процесс может не только смягчать отрицательные последствия для окружающей среды, но выигрыш в эффективности, связанные с действием может повысить рентабельность процесса. Кроме того, возможны ситуации, когда интеграция не может быть экономически оправданным по себе, но когда environmentalmitigation целью учесть, интеграция становится экономически привлекательным.
Пример
Рассмотрим процесс варки Крафт (25) показано на рисунке 5. Пропускная способность растений необходимо увеличить с нынешних темпов производства 1200 тонн / сут беленой целлюлозы до 1500 т / D. Завод обладает достаточными возможностями операционной производить 1 500 тонн / сутки с одним исключением: узкое место в коричнево-фонда в области мойки, которые в настоящее время работает на полную мощность. Группа технологических процессов рассматривает три варианта: (а) устанавливать дополнительные шайбы для размещения 200-т / г рост производства; (б) приобретение 200 тонн / сут небеленой целлюлозы и корма, что для существующих установок отбеливателя или ( в) строить меньше Крафт мельницы для получения дополнительных 200 тонн / D.
На основании экономического анализа, первая альтернатива преследовали и ОВОС инициируется для понимания и решения его экологических последствий. В частности, существует серьезная озабоченность по поводу выполнения хлорид-ионов в потоки сточных вод, которые влияют приток, который соединяется с дренажной системой, которая в конечном итоге сбросов в озеро.
Принимая обратного проблема подход с использованием переломным модели, то она определяется мат максимальная допустимая нагрузка разряда хлора из расширенной завод 15,6 т / D. Таким образом, дизайн сосредоточить усилия на сокращении хлора разряда. Многие технологии дехлорирования доступны для конца трубы при очистке сточных вод. Возможности для альтернативных материалов, в хлорной завода также существуют.
Прежде чем заниматься трудоемким технико-экономический анализ различных устройств дехлорирования и materialsubstitution вариантов, инженеров изучить возможность достижения цели путем в процессе производства изменения использованием IOW / без стоимости стратегии прямых переработку (без добавления нового технологического оборудования). Есть четыре потенциально переработке источников: сточные воды от досмотра, многократный эффект испарителя, концентратор, и отбеливание завода. Четыре потенциальных поглотителей используют пресную воду: заслон, коричнево-фонда шайбу, шайбу, фильтра, а также операции отбеливания завода. Из-за проблем качества, отбеливание завод не имеет права принимать оборотной воды. Из-за потенциального накопления из нескольких компонентов, в результате переработки, модели процессов и различных технических и экологических ограничений необходимо учитывать при разработке стратегий переработки (25). Использование massintegration методы (9, 25), цель минимальный расход хлорида после прямого утилизации оказывается 15,2 т / D. Эта задача действительно достижимый, о чем свидетельствует схема на рисунке 6 ..
Заключительные мысли
Такой комплексный подход к ОВОС предлагает несколько важных преимуществ:
* Характеристики процессов может быть протестированные через строгий методами целевого
* Инженер может быстро создавать и проверки проектных альтернатив
* Неперспективных кандидатов исключены из анализа раннего
* Явных и неявных экологические ограничения учитываются
* Усугубляется воздействия на окружающую среду учитываются
* Соответствующий процесс изменения могут быть внесены путем обращения экологических проблем, препятствующих этому процессу и с использованием методов интеграции.
Такой подход сокращает процесс инженерных усилий, необходимых для процесса модернизации и разработки ОВОС исследования. Кроме того, она предоставляет ценную информацию в начале процесса проектирования и систематизирует дизайн усилий, в то время согласования различных технологических целей с охраной окружающей среды.
ЛИТЕРАТУРА
1. Далай-Клейтон, Б., Б. Сэдлер, "стратегической экологической оценке: справочник и руководство с международным опытом", Earthscan Pub., Лондон, Великобритания (2005).
2. Нобл, BF, "Введение в оценке экологического воздействия: Руководство по Принципы и практика", Oxford Univ. Пресс, Нью-Йорк, NY (2005).
3. Леопольд, Л. Б. и др.. ", Процедуру оценки воздействия на окружающую среду", Геологическая служба Циркуляр 645, Геологическая служба США, Вашингтон, DC (1971).
4. Арва, SP, "Air метеорологии и загрязнения окружающей среды дисперсией", Oxford Univ. Пресс, Нью-Йорк, NY (1999).
5. Мартин, JL, и SC Маккатчен, "Гидродинамика и транспорта для воды Моделирование качества", CRC Press, Бока Ратон, Флорида (1998).
6. Эль-Баз, А. А. и др. /., "Материалы анализа потока и интеграции водоразделах и дренажных систем: I. Моделирование и применение к аммония управления в Бахр-эль-Baqar дренажной системы", экологически чистых технологий и экологической политике, 7, стр. 5. 1-61 (2005).
7. Эль-Альваги, М., "Предотвращение загрязнения путем интеграции процессов: Систематический Дизайн Сервис", Academic Press, San Diego, CA (1997).
8. Кемп., I. C, "Анализ Пинч и процесса интеграции", второе издание, Elsevier, Амстердам, Нидерланды (2007).
9. Эль-Альваги, М. М., "Процесс интеграции", вып. 7, Process Systems инженерно серии, Elsevier, Амстердам, Нидерланды (2006).
10. Смит Р., "Химическая процесса проектирования и интеграции" второе издание, McGraw Hill, Нью-Йорк, NY (2005).
11. Эль-Альваги, М. М. и др. /., "Строгие Графические Ориентация для сохранения ресурсов через Материал Recycle / Повторное использование сети", штат Индиана Eng. Химреагент Рез., 42, с. 4319-4328 (2003).
12. Noureldin, MB, и М. Эль-Альваги ", предотвращения загрязнения цели посредством комплексного проектирования и эксплуатации", Comp. Химреагент Eng., 24, с. 1445-1453 (2000).
13. Алвес, JJ, П. Таулер, "Анализ НПЗ Системы распределения водорода", штат Индиана Eng. Химреагент Рез., 41, с. 5759-5769 (2002).
14. Ван, Ю. П. и Р. Смит, "Минимизация сточных вод", Chem. Eng. Sci., 49, с. 981-1006 (1994).
15. Richburg, А. и М. Эль-Альваги ", графический подход к Оптимальное проектирование тепло-индуцированные Разделение сетей по ЛОС восстановление" Айше серии симпозиум, Vol. 91, номер 304, с. 256-259, Айше, New York, NY (1995).
16. Linnhoff, Б. и В. дикая собака, "Ориентация на выбросы CO2 в целом Сайты," Хим. Eng. Technol., 16, с. 252-259 (1993).
17. Эль-Альваги, М. и В. Manousiouthakis, "Синтез сетей массового Exchange," Айше Journal, 35 (8), с. 1233-1244 (1989).
18. Linnhoff, Б. и Е. Хиндмарш, "Метод Пинч Дизайн для сетей Теплообменник," Хим. Eng. Sci., 38 (5), с. 745-763 (1983).
19. Achenie, LKE и LT Биеглер, "Разработка Целевые показатели по производительности Индекс химического реактора сетей", штат Индиана Eng. Химреагент / В., 27, с. 1811-1821 (1998).
20. Глассер, Д. и Д. Хильдебрандт, "Реактор и процесс синтеза," Comp. Химреагент Eng., 21, с. 775-783 (1987).
21. Эшли, В. и П. Линке, "Новый подход к реактор синтеза сетей на основе знаний Discovery и методы оптимизации", химического машиностроения
22. Линке П., AC Kokossis ", достижимой образцов для реакции и процессы разделения с Надстройка подход," Айше Journal, 49 (6), с. 1451-1470 (2003).
23. Эль-Баз, А. А. и др. /., "Материалы анализа потоков и интеграции водоразделах и дренажных систем: II. Интеграции и стратегии решения с применением к аммония управления в Бахр-эль-Baqar дренажной системы", экологически чистых технологий и экологической политики, 7, с. 78-86 (2005).
24. Laird, C, и др.., "Определение источника загрязнения водных сетей", ASCE J. водных ресурсов планирования и управления, 131 (2), с. 125-134 (2005).
25. Лавледи, Е. М. и др. /., "Комплексный подход к оптимизации использования воды и сброса в целлюлозно-бумажные комбинаты," Int. Сборник Environ и загрязнение окружающей среды, 29 (1-3), с. 274-307 (2007).
Махмуд М. EL-Альваги
TEXAS
EVA М. LOVE LADY
MUSTANG ENGINEERING
Ахмед Абдель-Вахаб
PATRICK Линке
TEXAS
ХАССАН Е. ALFADALA
Катарский Diar
Махмуд Эль-Альваги занимает должность профессора на Макферрин Арти Макферрин кафедры химической инженерии Техасского
и кандидат от Univ. Калифорния, Лос-Анджелес, все в области химической инженерии ..
EVA Лавледи представляет собой процесс, инженер Мустанг Техника (16001 Парк Десять Place, Houston, TX 77084, телефон: (713) 3507526, E-почта: <a href="mailto:eva.lovelady@mustangeng.com"> eva.lovelady @ <mustangeng.com />). Ее исследования в области проектирования, оптимизации и масштабам процесса синтеза и устойчивость. Ранее она работала инструктором в Техасе
Ахмед Абдель-Вахаб является доцент, координатор программы в химической программной инженерии в Техасе
Абдель-Вахаб является членом воздействия на окружающую среду (ОВОС) Комитет Катара Министерство охраны окружающей среды. Он получил степень бакалавра в строительстве и MS в области природоохранной инженерии из Almenia Univ. в Египте и докторскую степень в области инженерии окружающей среды из Техаса
PATRICK Линке является адъюнкт-профессором химического машиностроения в Техасском
Он Dipl СПГ-химических и технологических процессов с Univ. прикладных наук, Кельн, Германия, MS и степень доктора философии в процессе интеграции с Univ. "Манчестер институт науки и технологии (UMIST) ..
ХАССАН ALFADALA является заместителем генерального директора по операциям в катарской Diar, организация возложена реализации видения Катара устойчивых сообществ и проектов развития. Он работал деканом инженерно в Катаре Univ. и как режиссер газа университета процессинговый центр, universityindustry центр с 12 промышленных членов и многочисленных филиалов. Его основные научные интересы системной интеграции, процесс проектирования, моделирования, имитационного моделирования, оптимизации и реформы учебных программ, и он имеет большой опыт в области проектирования и газа. Он получил степень бакалавра в газовой промышленности и MS в области химического машиностроения из Техаса
