1.2 Принципи та методи ресурсозбереження.

Стратегія ресурсозбереження – це комплекс принципів, чинників, методів, заходів, що забезпечують неухильне зниження витрати сукупних ресурсів на одиницю валового національного продукту (в рамках країни) або на одиницю корисного ефекту конкретного товару за умови забезпечення безпеки країни, екосистеми, регіонів, фірм, людини.

Методи ресурсозбереження – конкретні технологічні чини, організаційні і інші методи розрахунку потреби і економії витрати ресурсів на одиницю корисного ефекту (роботи) по новому варіанту інноваційного проекту в порівнянні із замінюваним варіантом. Методи ресурсозбереження реалізуються через організаційно-технічні заходи, наприклад, по заміні фізично або морально застарілих технологій, устаткування, організаційних проектів, економічних і інших методів менеджменту.

Для рівня країни (регіону) стратегія ресурсозбереження повинна розроблятися на тривалу перспективу на основі розглянутих вище принципів.

Стратегіями ресурсозбереження на фірмі можуть бути :

1) спрощення кінематичної схеми (структури, принципу дії), товару;

2) міжвидова і внутрішньовидова уніфікація складових частин товару;

3) вдосконалення технологічності конструкції товару;

4) організаційно-технічний розвиток виробництва;

5) розширення зарубіжного виробництва якісного товару без зміни його конструкції в країні (країнах), де дешевше (ефективніше) конкретний вид ресурсу;

6) реалізація чинників ресурсозбереження.

В зарубіжній літературі приділяється багато уваги визначенню оптимальної потреби в ресурсах для забезпечення безперебійного виробництва і мінімізації затрат на зберігання запасів. На цьому роблять акцент багато відомих вчених як близького так і далекого зарубіжжя [1; 7].

Доцільно розглянути поняття «система показників ресурсоємності товару і виробництва» більш детально [1, с.389].

Цілі ресурсного забезпечення системи менеджменту полягають в своєчасному забезпеченні споживачів фірми необхідними видами ресурсів необхідної якості і кількості, поліпшенні використання ресурсів (підвищення продуктивності праці, фондовіддачі, скорочення тривалості виробничих циклів, забезпечення ритмічності процесів, скорочення оборотності оборотних коштів, повне використання вторинних ресурсів, підвищення ефективності інвестицій).

Розрізняють наступні види ресурсів:

• зовнішнього середовища;

• трудові – промислово-виробничий і непромисловий персонал;

• матеріальні – сировина, матеріали, паливно-енергетичні ресурси, запасні частини;

• основні виробничі фонди – будівлі і споруди, передавальні пристрої, силові машини, технологічне устаткування, транспортні засоби і пр.; 195

• фінансові;

• нематеріальні активи;

• організаційні – чинник часу, синергический ефект, оптимізація риски і т. п.;

• сукупні – сума перерахованих видів ресурсів в грошовому виразі.

Наявність і склад ресурсів визначаються об’ємом конкретного виду ресурсу, його структурою по номенклатурі і асортименту, якістю і термінами постачань.

Показники ресурсоємкості окремих видів товарів підрозділяються на:

1) абсолютні;

2) структурні;

3) відносні;

4) питомі.

До абсолютних показників ресурсоємкости товару відносяться показники по стадіях життєвого циклу:

• витрати на маркетинг (на одиницю товару);

• витрати на НДДКР (на одиницю товару);

• витрати на організаційно-технологічну підготовку виробництва нового товару;

• витрати на виробництво товару;

• витрати на сервіс споживачів товару;

• витрати на експлуатацію і технічне обслуговування товару;

• витрати на відновлення (ремонт) товару;

• витрати (економія) на утилізацію товару.

До структурних показників ресурсоемкости товару відносяться показники, що характеризують частку укрупненого виду ресурсу на кожній стадії життєвого циклу одиниці товару:

• сировина і матеріали (у відсотках від повних витрат на даній стадії життєвого циклу товару); 197

• комплектуючі купувальні вироби або запасні частини (у відсотках від повних витрат);

• паливно-енергетичні ресурси (у натуральному виразі і у відсотках від повних витрат);

• заробітна плата промислово-виробничого персоналу фірми, що доводиться на одиницю товару (у відсотках від повних витрат);

• амортизація основних виробничих фондів з розрахунку на одиницю товару на даній стадії (у відсотках).

До відносних показників ресурсоемкости товару відносяться показники витрати ресурсу на одиницю технічного параметра об’єкту або технологічні втрати ресурсу. Наприклад, витрата палива на 100 км. пробігу конкретного автомобіля, витрата конкретного виду вугілля на вироблення 1 кВт-ч електричної енергії, відсоток усихання при транспортуванні сільськогосподарської продукції, відсоток технологічних втрат конкретного виду ресурсу на конкретній стадії життєвого циклу товару, коефіцієнт використання конкретного виду ресурсу і ін.

До питомих показників ресурсоемкости товару відносяться показники, що характеризують витрату конкретного вигляду або сукупності ресурсів на окремій стадії життєвого циклу товару на одиницю його корисного ефекту.

До показників ресурсоємності виробництва відносяться показники, що характеризують ефективність використання окремих видів ресурсів в цілому по фірмі, без прив’язки до конкретних товарів. До них доцільно віднести:

• ефективність оборотного капіталу;

• ефективність накопиченого капіталу;

• рентабельності виробництва

• показник заборгованості;

• ефективність активів і ін.

Додатково до перерахованих показників ресурсоємності виробництва рекомендується включити наступні:

• продуктивність праці (відношення загального об’єму продажів за рік до середньорічної чисельності персоналу фірми);

• наднормативні втрати робочого часу (наприклад, за рік);198

• наднормативні втрати матеріальних ресурсів (включаючи паливно-енергетичні);

• наднормативні простої технологічного устаткування основного, допоміжного і обслуговуючого виробництв;

• наднормативні виплати штрафів і неустойок.

Як бачимо, така система показників дає можливість скласти цілком чітке уявлення про реальний стан речей у сфері ресурсозабезпечення і можливостей вдосконалення ресурсозбереження на будь-якому виробничому підприємстві не залежно від того в якій галузі воно функціонує.

3. Використання рекуперації при експлуатації локомотивів.

Застосування рекуперативного гальмування є ефективним способом,що

дозволяє при існуючих об’ємах руху економити до 5% електроенергії щорічно. Проте, сьогодні можливості рекуперації використовуються далеко не повністю. Про це свідчить аналіз обсягів рекуперації електричної енергії на залізницях України. Останнім часом повернення електроенергії не перевищує 2,21% від її споживання. Впродовж останніх років цей показник в середньому становить 1,71%.

Додаткове зростання повернення енергії рекуперації на 2% по відношенню до електроенергії, що споживається на тягу поїздів, орієнтовно дає економічний ефект, який протиставляється економічному ефекту від зниження кількості пошкоджень високовольтного устаткування електрорухомого складу, що виникає від перенапружень. У перспективі на основі досягнень фундаментальної науки ефективність рекуперації з погляду економії електричної енергії може бути доведена до 30-40%, а в цілому, по енергії, що споживається від енергосистеми, – до 10-15%. Вперше рекуперативне гальмування було застосоване в системі тяги постійного струму в середині 50-х років.

У системі тяги змінного струму рекуперативне гальмування почало застосовуватися з 1955 р., коли промисловість почала випускати випрямні електровози серії НО, що працюють на ртутних керованих вентилях.

Починаючи з 1962 р. вітчизняна силова перетворювальна техніка отримала якісно новий напрям розвитку, заснований на широкому застосуванні силових напівпровідникових приладів (діодів, тиристорів, симисторів). Перші тиристорні електровози ВЛ80Р з’явилися в кінці 60-х років. З появою керованих напівпровідникових випрямлячів значно розширилися області застосування перетворювальних пристроїв для створення оптимальних умов генерування, передачі і розподілу електричної енергії.

Випрямні електровози ВЛ80Р і ВЛ65 здійснюють перетворення однофазного струму в пульсуючий за допомогою однофазних (двонапівперіодних) випрямлячів, що виконуються по мостовій схемі. В даний час на зміну електровозам ВЛ80Р і ВЛ65 приходять ефект ровози з більш кращими силовими характеристиками вентилів, що мають значно більший ресурс перемикань (в Росії, наприклад, це електровози серії ЕП).

Більш досконаліші перетворювачі дозволяють застосовувати рекуперативне гальмування не тільки на затяжних і значних по величині ухилах, але і короткочасно, на відносно невеликих по протяжності і ухилу ділянках залізниць. Однією з переваг електровозів серії ЕП-1 також є збереження схеми ВІП (випрямно-інверторних перетворювачів), що застосовується на електровозах ВЛ80Р і ВЛ65 та дозволяє казати про тотожність електромагнітних процесів і використання раніше отриманих залежностей.

Відповідно до комплексної програми оновлення залізничного рухомого складу України на 2008-2020 рр., Укрзалізницею планується придбати 174 електровоза змінного струму для вантажних перевезень та 199 електровозів змінного струму для пасажирських перевезень.

Перспектива розширення полігону застосування рекуперативного гальмування неминуче приведе до загострення проблем якості електричної енергії, що висуває питання правильної оцінки, прогнозу і моніторингу показників якості електричної енергії на перше місце.

Більш ніж п’ятдесятирічний досвід використання рекуперативного гальмування дозволив виявити основні техніко-економічні переваги електричної тяги з рекуперацією:

- зниження питомої витрати електроенергії на тягу поїздів за рахунок її повернення в контактну мережу і зниження витрати на власні потреби електровоза;

- підвищення технічної швидкості руху за рахунок особливостей характеристик рекуперативного гальмування – підтримка постійної швидкості на спусках (замість її перепадів при поєднанні режимів пневматичного гальмування і вибігу);

- збільшення середньодобового пробігу і продуктивності локомотива за рахунок зростання технічної швидкості, а також зниження часу простою локомотива з поїздом на станціях обробки (немає масової заміни колодок);

- підвищення пропускної спроможності ділянок залізниць за рахунок підвищення швидкості на спусках, зниження часу обробки складів після спуску;

- прискорення обороту локомотивів і вагонів і, у зв’язку з цим, зниження їх потреби;

- підвищення безпеки руху поїздів за рахунок наявності в поїзді додаткового засобу гальмування;

- економія електричної енергії при рекуперативному гальмуванні;

- економія гальмівних колодок, зниження витрат на їх заміну;

- економія на обточуванні колісних пар.

- зниження забруднення колійного баласту і апаратури поїзда металевим пилом – поліпшення так званого «гігієнічного» стану колії, що дозволяє вирішувати крім чисто технічних ще й екологічні проблеми.

Слід зазначити переваги застосування рекуперативного гальмування на змінному струмі в порівнянні з системою постійного струму:

- повернена в процесі рекуперації енергія завжди знаходить споживача або на тяговій ділянці, або з первинного боку тягового трансформатора;

- рекуперуючий рухомий склад системи змінного струму не підвищує напругу на пантографі, забезпечуючи тим самим нормальні умови для роботи двигунів в рекуперативному і тяговому режимах;

- при низьких технічних швидкостях руху ефективність рекуперації зберігається;

- рекуперативне гальмування при низьких швидкостях руху автоматично і плавно переходить в режим гальмування противострумом, зберігаючи гальмівне зусилля до повної зупинки поїзда.

Проте, застосування рекуперативного гальмування вносить ряд негативних особливостей в роботу системи тягового електропостачання:

- завантажуючи мережу значними реактивними струмами, електровоз знижує напругу тягової мережі, що негативно позначається на інших електровозах, що працюють в тяговому режимі, – в деяких випадках це може привести до зниження пропускної спроможності ділянки;

- негативна дія на залізничну колію (зсув рейко-шпальної решітки характерний для рекуперативного гальмування в цілому);

- особливості роботи випрямно-інверторних перетворювачів рекуперуючих електровозів істотно впливають на показники якості електричної енергії, які представляють собою окремий комплекс проблем: знижена якість електроенергії негативно позначається не тільки на роботі самої електрифікованої лінії, але і на роботі споживачів, підключених до неї.

Найважливішим завданням у напрямі підвищення ефективності рекуперації є правильне визначення частки внеску кожного споживача (електрорухомого складу в режимі тяги або рекуперації) в погіршення якості електричної енергії. Тому вкрай важливо відстежувати якість електричної енергії у всіх проміжних ланках системи – починаючи із струмоприймача електрорухомого складу і закінчуючи стиком із зовнішньою системою електропостачання.

Разом з незаперечними позитивними якостями, застосування рекуперативного гальмування вносить ряд негативних чинників в роботу системи тягового електропостачання змінного струму. Правильна оцінка впливу як тяги, так і рекуперативного гальмування на показники роботи системи зростає в одне з необхідних завдань в області оцінки ефективності електричної тяги. Для підвищення ефективності електрифікації на змінному струмі в системі тягового електропостачання широко застосовуються різні пристрої і засоби, що підвищують якість і знижують втрати електроенергії: пристрої поперечної і подовжньої ємкісної компенсацій, пункти паралельного з’єднання, вольтодобавочні пристрої, різні способи підсилення тощо.

Питанням визначення оптимальних параметрів засобів підвищенням показників якості електричної енергії і забезпечення належного рівня електромагнітної сумісності приділялася велика увага в роботах вітчизняних і зарубіжних вчених, проте, питання підвищення якості електроенергії безпосередньо на електрорухомому складі з урахуванням застосування рекуперативного гальмування в належній мірі не вирішені і потребують істотного уточнення. Забезпечення стабільної якості електричної енергії на лініях змінного струму дозволить підвищити ефективність застосування рекуперативного гальмування, а також збільшити повернення електроенергії з 5-8 до 7-10% і більш.

Таким чином, проблеми погіршення показників якості електричної енергії, що виникають при застосуванні рекуперативного гальмування, вимагають детальної оцінки і пошуку шляхів їх вирішення. Одночасно з розвитком науково-технічного прогресу, розширенням експериментальної бази, появою нових методів досліджень виникає необхідність розробки заходів, що дозволяють прогнозувати і своєчасно виявляти проблемні з погляду показників якості електричної енергії режими роботи системи тягового електропостачання.

1.4.Методи водовідведення та очистки стічних вод(Біологічний метод).

Біологічний процес у навколишньому середовищі біологами сформульований більше, ніж триста років назад. Але його розуміння та застосування для очищення стічних вод, було запропоновано в кінці ХІХ ст. англійським хіміком Дибдіном. У інженерному вигляді біологічна очистка стічних вод була сформульована на початкуХХ ст., але сам процес біологічної очистки розглядувався як ”чорна скринька”. Визнані авторитети, суттєвим внеском яких є розуміння кінетики ферментативної реакції та споруд біологічної очистки стічних вод, серед вчених країн СНГ – Корольков К.Н., Строганов С.Н., Яковлев С.В., Мішуков Б.Г., Феофанов Ю.А., Разумовський Є.С., Карюхіна Т.А., Скірдов І.В., Бондарев А.І.

Біологічна (біохімічна) очистка стічних вод, як один з основних вузлів технології очистки, призначена для вилучення та окиснення нерозчинних і розчинних забруднень, переважно органічного складу. На споруди біологічної очистки стічні води надходять, як правило, після споруд механічної очистки. Це дозволяє регулювати приріст активної маси біоценозу, що необхідно для зниження чи виключення виносу активного мулу з вторинних відстійників. Встановлено, що у стічних водах, які надходять на споруди біологічної очистки, концентрація завислих речовин не має перевищувати 150 мг/л, щоб виключити перевантаження та винос активного мулу з вторинних відстійників.  Крім того, при розрахунку споруд біологічної очистки необхідно врахувати, що при відстоюванні стічні води частково звільняються не тільки від мінеральних речовин, але і нерозчинених речовин органічного походження, чим знижується БСК навеличину ~45...50 відсотків. Унаш час вчені надають перевагу врахуванню кількості забруднення (тобто навантаження на біоценоз), які доводяться на одиницю об’єму, що регулює швидкість окиснення. При цьому треба відмітити, що з міськими стічними водами надходять речовини, які інгібують (гальмують)

швидкість окиснення забруднень, що треба врахувати при розрахунку процесів та споруд.  Інженеру-технологу, насамперед, необхідно мати уявлення про механізм вилучення забруднень, тобто чому і як стічні води звільняються від молекул забруднень. У всіх випадках, при контакті, як у паралельному так і в протилежному напрямку, відбувається перехід молекул від рідкої фази (стічні води) на тверду поверхню (біоценоз), тобто адсорбційне вилучення забруднень.

Біологічне очищення господарсько-побутових стоків - це система очищення стоків, що представляє собою спеціальну установку, що містит у собі біомасу, яка і є рушійною силою біологічного процесу. Це метод видалення небажаних речовин і мікроорганізмів з побутових і промислових стоків, заснований на здатності мікроорганізмів до руйнування (мінералізації) забруднювачів органічного походження

Біологічне очищення господарсько-побутових стоків засновано на процесах окислення речовин органічного походження, які містяться у виробничих і господарсько-побутових стоках. Процес окислення базується на дії безлічі мікроорганізмів, спрямованих на здійснення єдиної мети ж, Виділяють два основні методи біоочищення стічних вод: 1. Біологічне очищення стічних вод за допомогою анаеробних бактерій. 2. Біологічне очищення стічних вод за допомогою аеробних бактерій. Анаеробні бактерії - це мікроорганізми, які здатні існувати у відсутності вільного кисню і отримують енергію в наслідок фосфорилювання субстратів,

або в процесі бродіння. Аеробні бактерії - це мікроорганізми, яким для біосинтезу клітини необхідний вільний молекулярний кисень, який використовується в процесі біологічного окислення органічних забруднень. Аеробні бактерії можуть знаходитися як у воді, так і в повітрі. Вони об'єднують безліч різноманітних видів, які мають характерні особливості і відрізняються від інших мікроорганізмів тільки їм притаманними властивостями, з яких можна виділити такі:

- Клітини аеробних бактерій мають палочковидну форму.  - Мають здатність до утворення ендоспори. -  Енергію зростання беруть з вільного кисню. - Ставляться до гетеротрофних організмів. - Розмноження проходить способом поперечного ділення клітин.

Продукти життєдіяльності - вода, азот, стабілізований активний мул.

В установці біологічного очищення стічних вод Bio-CWT використовується метод, при якому у великій кількості задіяні аеробні бактерії, хоча для здійснення деяких процесів використовуються і анаеробні організми. Недоліком використання великої кількості анаеробних мікроорганізмів є те, що при їх дії можуть виділятися неприємні запахи, які виникають в наслідок розкладання органічних сполук - метану і діоксиду вуглецю. Отже, в процесі біологічного очищення господарсько-побутових стоків важливим фактором є концентрація аеробних мікроорганізмів Якщо звернутися до класифікації аеробних бактерій, можна дізнатися про безліч видів і підвидів організмів. Більшість з цих мікроорганізмів між собою відрізняються тільки малозначними ознаками будови та розвитку клітин, фізіологічними показниками та особливостями колоніальної форми існування. Найчастіше для біологічного очищення використовуються сапробіонти. Ці організми в природному середовищі живуть у водоймах, які містять невелику кількість розчиненого у воді кисню, і сильно забруднені органічними речовинами. Саме за характеристикою забруднення виділяють різновиди мікроорганізмів, які мають безпосереднє відношення до біоочищення. Це полісапроби, мезосапроби, олігосапроби.