РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ И ВЫБОРА ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНОЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ЭКОНОМИЧНОЙ СИСТЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ТВЕРДЫМИ ОТХОДАМИ ПОТРЕБЛЕНИЯ НА ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЯХ
Беспалов В.И.1, Парамонова О.Н.2
1Доктор технических наук, профессор,
2кандидат технических наук,
Ростовский государственный строительный университет
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ И ВЫБОРА ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНОЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ЭКОНОМИЧНОЙ СИСТЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ТВЕРДЫМИ ОТХОДАМИ ПОТРЕБЛЕНИЯ НА ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЯХ
Аннотация
В статье рассмотрено – проблема оценки и выбора системы обращения с твердыми отходами потребления на городских территориях, оптимизация критериев выбора системы обращения с твердыми отходами потребления, разработка параметрических зависимостей для определения критериев экологической эффективности и энергоемкостного показателя, разработка методики оценки и выбора системы обращения с твердыми отходами потребления на основе использования вышеназванных критериев. Ключевые слова: твердые отходы потребления, критерии выбора системы обращения с твердыми отходами потребления, экологическая эффективность, энергоемкостный показатель, методика оценки и выбора экологически эффективной и энергетически экономичной системы обращения с твердыми отходами потребления.Bespalov V.I.1, Paramonova O.N.2
1 PhD in Engineering, Рrofessor,
2PhD in Еngineering,
"Rostov State University of Civil Engineering"
DEVELOPMENT AND CHOICE OF AN EVIDENCE-BASED TECHNIQUE OF THE MOST ECOLOGICALLY EFFECTIVE AND ENERGETICALLY ECONOMIC SYSTEM OF REVERSION WITH THE FIRM WASTE OF CONSUMPTION IN URBAN AREAS
Abstract
А problem of an assessment and a choice of system of reversion with a firm waste of consumption in urban areas, optimization criteria for choosing the system of reversion with a firm waste of consumption; working out of parametrical dependences for definition of criteria of ecological efficacy and a power capacitor index, working out of a procedure of an assessment and a choice of system of reversion with a firm waste of consumption on the basis of use of the above-named criteria are considered in the article. Keywords: a firm waste of consumption, criteria of a choice of system of reversion with a firm waste of consumption, ecological efficacy, a power capacitor index, a procedure of an assessment and a choice of ecologically effective and energetically economic system of reversion with a firm waste of consumption. В крупных городах наблюдается наиболее интенсивное образование и накопление твердых отходов потребления (ТОП) в источниках их образования (жилых и общественных зданиях различного благоустройства, торговых, зрелищных, спортивных и других предприятиях, улиц, дворовых территорий), которые при несвоевременном удалении и обезвреживании значительно загрязняют окружающую среду (ОС). В настоящее время средний объем ТОП на душу населения в странах Европы составляет в среднем 200–700 кг/год, в США – 665 кг/год, в России – 250 кг/год. Таким образом, проблема ТОП становится все более актуальной и затрагивает все стадии обращения с ТОП, начиная с их сбора и транспортирования, и заканчивая подготовкой к использованию утильных компонентов и уничтожением или захоронением неиспользуемых фракций [1]. По данным Росприроднадзора, ежегодно в России образуется порядка 35-40 млн. тонн ТОП, и практически весь этот объем размещается на полигонах ТОП, санкционированных и несанкционированных свалках, и только 4-5% утилизируется иными способами. Это связано, прежде всего, с крайним дефицитом необходимой инфраструктуры и предприятий-переработчиков, которых на всю страну 389, из них: комплексов по переработке ТОП – 243, комплексов по сортировке – 53, мусоросжигающих заводов – около 10 [2]. Существующая система обращения с отходами в России, ориентированная преимущественно на их захоронение, является несовершенной, ведет к загрязнению атмосферного воздуха, грунтовых вод, почвы, и, как следствие, – снижению качества жизни, не согласуется с принципами устойчивого развития экономики и требует коренной модернизации [3]. В целях совершенствования системы обращения с ТОП и обеспечения экологической безопасности городских территорий функционируют предприятия жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), деятельность которых сводится к организации сбора, транспортирования и утилизации всех образующихся ТОП и благоустройству городских территорий. Однако организация данных этапов обращения с ТОП также сопровождается загрязнением ОС (например, потери ТОП в местах их сбора, при транспортировании; выделение продуктов сгорания топлива при транспортировании; выделение загрязняющих веществ при сжигании ТОП и пр.). Таким образом, сами предприятия (а точнее, используемые ими оборудование и транспорт), функционирующие с целью обеспечения экологической безопасности городских территорий, являются источниками «вторичного» загрязнения ОС. Именно поэтому в комплексе экологических проблем особое место занимает необходимость формирования системы снижения негативного воздействия ТОП на состояние ОС на основе оценки, выбора и разработки экологически эффективного и энергетического экономичного обращения с ТОП на этапах сбора, транспортирования и их утилизации, обеспечивающих экологическую безопасность городских территорий. При этом под системой обращения с ТОП, на наш взгляд, следует понимать в широком смысле комплекс организационных и технологических мероприятий по сбору, транспортированию, утилизации ТОП и контролю всего процесса, включающий не только применение технических средств реализации перечисленных этапов, но и организацию данных этапов на городской территории. А под системой снижения негативного воздействия ТОП на состояние ОС следует понимать комплекс инженерно-экологических мероприятий, включающий предупреждение, минимизацию образования ТОП, их сбор, транспортирование и утилизацию, и направленный на снижение образования всевозможных загрязнений при реализации этапов обращения с ТОП и минимизацию количества ТОП, направляемых на захоронение. Как правило, разработки по выбору и оптимизации системы обращения с ТОП на территории города сводятся к решению задач с учетом использования следующих групп критериев: - экономические: минимизация приведенных затрат (капитальных и эксплуатационных) на всех объектах инфраструктуры системы обращения с ТОП путем улучшения характеристики их производственных функций; снижение потребления и одалживания природных ресурсов, энергопотребления и трудовых затрат и др.; - экологические - показатели, обеспечивающие заданный уровень экологической безопасности системы обращения с ТОП за счет снижения до приемлемого уровня эмиссии загрязняющих веществ и шумового воздействия; уменьшения транспортных нагрузок на улично-дорожной сети внутри населенных мест и магистралях за их пределами; сокращения задолженности земельных территорий под объекты инфраструктуры системы, включая места окончательного размещения непереработанных отходов путем их захоронения; - социальные: учет отношения населения (общественности) к разработке (модернизации) системы обращения с ТОП; участие населения в реализации этих систем на этапах выбора участков для размещения объектов инфраструктуры системы; участия в раздельном сборе отходов; реализации программ по минимизации образования и управления качеством образующихся ТОП; предотвращения возникновения социальной напряженности [4]. В связи с тем, что система обращения с ТОП может быть реализована для городских территорий, отличающихся местными условиями (плотность и характер застройки, количество населения, наличие и характер мест компактного образования отходов и иных), а также наличием прямого, двухэтапного или смешанного удаления отходов, с учетом того, что сама система может изменяться во времени в зависимости от изменения местных условий, то при разработке системы обращения с ТОП, как правило, решаются следующие задачи:- Определение границ и площадей территорий сбора ТОП с характеристиками объема и количества образующихся отходов, характера и степени контейнеризации. В случае прямого удаления ТОП определяются границы и площади территорий сбора ТОП по населенному пункту в целом, а при двухэтапном или смешанном типе транспортирования ТОП вычленяются участки прямого удаления и для каждой мусороперегрузочной станции (МПС);
- Определение необходимого парка мусоровозной техники;
- Определение производительности каждой МПС;
- Расчет экономической эффективности различных технологий при обращении с ТОП на МПС;
- Расчет общего количества эмиссии загрязняющих веществ в атмосферу от мусоровозного транспорта, погрузочных и перегрузочных машин и механизмов, прессового оборудования, технологических процессов обращения с ТОП на МПС;
- Расчет увеличения срока эксплуатации полигонов захоронения ТОП;
- Расчет величины предотвращенного экологического ущерба от загрязнения объектов ОС при оптимизации системы обращения с ТОП [4].
- Формирование информационного блока исходных данных для объектов, участвующих в процессе снижения загрязнения ОС (для тех характеристик, у которых рабочие параметры могут изменяться, в информационный блок необходимо вводить значения диапазоном изменения этих параметров).
- Формирование набора технологических комбинаций «метод-способ-вид» реализации процесса снижения загрязнения ОС ТОП на этапах обращения с ТОП в условиях рассматриваемого участка городской территории [13].
- Сопоставление технологических свойств подобранных групп «метод-способ-вид» с реальными технологическими характеристиками и особенностями местности (вид благоустройства, расстояние от мест образования ТОП до мест их дальнейшей утилизации, степени контейнеризации и т.д.) и отбор наиболее приемлемых по требуемому соответствию параметров.
- В рамках каждого функционального элемента по каждой группе «метод-способ-вид» расчет критерия эффективности снижения загрязнения (Еэф) и выбор только тех групп, которые обеспечивают максимальные значения.
- Путем расчета для каждой выбранной комбинации «метод-способ-вид» фактической, максимально возможной эффективности (Еэф-MAX) уточнение набора вариантов для дальнейшего рассмотрения:
- Для каждой группы «метод-способ-вид», выбранной в п.5, расчет критерия энергетической экономичности.
- В рамках каждого функционального элемента системы СНВТОП на ОС выбор только той группы «метод-способ-вид», для которой показатель энергетической экономичности максимален. Если для нескольких групп значения показателя окажутся равными, выбор нужно осуществлять по минимальному из соответствующих значений затраченной энергии.
- По значениям экологической эффективности и энергоемкостного показателя для оптимального варианта ведется расчет рабочих параметров процесса (обратная задача) и подбор для этих параметров технического решения (либо из числа известных, либо конструирование нового).
- Формирование системы СНВТОП (по основным рассматриваемым функциональным элементам) с оптимальными рабочими параметрами, соответствующими максимальному значению экономичности для заданных условий и подбор соответствующих технических средств реализации каждого элемента системы.
Рис. 1 – Блок-схема методики оценки и выбора высокоэффективной и энергетически экономичной системы
Таким образом, разработанная методика формирования систем СНВТОП предполагает помимо разработки новых последовательностей выбора отдельных функциональных элементов системы СНВТОП в полной мере использовать накопленный опыт совершенствовать способы и средства на основе анализа величин, входящих в расчетные параметрические зависимости результирующих параметров: эффективности и энергоемкостного показателя.Литература
- Справочник вторсырья [Электронный ресурс]. - URL: http://sanbi.ru/tbo/
- Еco chemistry [Электронный ресурс]: Экспертный доклад. Ч. 2. - URL: http://eco-chemistry.livejournal.com/3777.html
- Росприроднадзор: в России мусор лучше сжигать, нежели сортировать и перерабатывать [Электронный ресурс]. - URL: http://www.forbes.ru/news/84388-rosprirodnadzor-v-rossii-musor-luchshe-szhigat-chem-sortirovat-ipererabatyvat%26post=-31641633_53
- Bendere, Ruta Waste management [Электронный ресурс] / Ruta Bendere. - Riga, Latvia, 2003. - URL: waste.ru
- Боровский, Е. Э. Промышленные и бытовые отходы [Текст]: Проблемы экологии / Е. Э. Боровский. - М.: Чистые пруды, 2007. - 32 с.
- Сметанин, В. И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления [Текст] / В. И. Сметанин. – М.: КолосС, 2003. – 230 с.
- Управление отходами. Механобиологическая переработка твердых бытовых отходов. Компостирование и вермикомпостирование органических отходов [Текст]: монография / Я. И. Вайсман и др.; под ред. Я. И. Вайсмана. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 225 с.
- Управление отходами. Сбор, транспортирование, прессование, сортировка твердых бытовых отходов [Текст]: монография / Я. И. Вайсман, В. Н. Коротаев, Н. Н. Слюсарь и др. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 236 с.
- Шубов, Л. Я. Технология твердых бытовых отходов [Тескт]: учебник / Л. Я. Шубов, М. Е. Ставровский, А. В. Олейник; под ред. Проф. Л. Я. Шубова. – М.: Альфа-М: ИНФРА-М, 2013. – 400 с.
- Беспалов, В. И. Физическая модель процесса загрязнения окружающей среды твердыми отходами потребления [Электронный ресурс] / В. И. Беспалов, О. Н. Парамонова // Инженерный вестник Дона. – 2012. - № 4 (часть 1). - URL: http://ivdon.ru/magazine/archive/n4p1y2012/11
- Беспалов, В. И. Физические основы снижения негативного воздействия твердых отходов потребления на окружающую среду [Текст] / В. И. Беспалов, О. Н. Парамонова // Мат. Конф. «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании '2012». - Одесса: Куприенко, 2012. – С. 76-80
- Беспалов, В. И. Физическая модель процесса снижения загрязнения окружающей среды твердыми отходами потребления [Текст] / В. И. Беспалов, О. Н. Парамонова // Мат. IX межд. науч.-практ. конф. «Современные научные достижения-2013», Прага, 27.01 – 05.02 2013 г. – Прага, 2013. - С. 92-96
- Беспалов, В. И. Классификационно-методические основы борьбы с загрязнением окружающей среды твердыми отходами потребления [Текст] / В. И. Беспалов, О. Н. Парамонова // Сб. науч. тр. SWorld. Мат. межд. науч.-практ. конф. «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2012». - Одесса: Куприенко, 2012. – Вып. 3. – Т. 9 – 89 с.
- Беспалов, В. И. Физико-энергетическая концепция описания процессов загрязнения и снижения загрязнения окружающей среды твердыми отходами потребления [Электронный ресурс] / В. И. Беспалов, О. Н. Парамонова // Науковедение. – 2013. – Вып. 5 (18). - URL: http://naukovedenie.ru/PDF/33trgsupdf
- Беспалов, В. И. Определение критериев выбора методов утилизации твердых бытовых отходов. Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования [Текст] / В. И. Беспалов, О. Н. Парамонова // Сб. тез. и ст. Всерос. Конф., г. Новочеркасск, 26-28 октября 2011 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ЛИК, 2011. – 384 с.
References
- Spravochnik vtorsyr'ja [Jelektronnyj resurs]. - URL: http://sanbi.ru/tbo/
- Eco chemistry [Jelektronnyj resurs]: Jekspertnyj doklad. Ch. 2. - URL: http://eco-chemistry.livejournal.com/3777.html
- Rosprirodnadzor: v Rossii musor luchshe szhigat', nezheli sortirovat' i pererabatyvat' [Jelektronnyj resurs]. - URL: http://www.forbes.ru/news/84388-rosprirodnadzor-v-rossii-musor-luchshe-szhigat-chem-sortirovat-ipererabatyvat%26post=-31641633_53
- Bendere, Ruta Waste management [Jelektronnyj resurs] / Ruta Bendere. - Riga, Latvia, 2003. - URL: www.waste.ru
- Borovskij, E. Je. Promyshlennye i bytovye othody [Tekst]: Problemy jekologii / E. Je. Borovskij. - M.: Chistye prudy, 2007. - 32 s.
- Smetanin, V. I. Zashhita okruzhajushhej sredy ot othodov proizvodstva i potreblenija [Tekst] / V. I. Smetanin. – M.: KolosS, 2003. – 230 s.
- Upravlenie othodami. Mehanobiologicheskaja pererabotka tverdyh bytovyh othodov. Kompostirovanie i vermikompostirovanie organicheskih othodov [Tekst]: monografija / Ja. I. Vajsman i dr.; pod red. Ja. I. Vajsmana. – Perm': Izd-vo Perm. nac. issled. politehn. un-ta, 2012. – 225 s.
- Upravlenie othodami. Sbor, transportirovanie, pressovanie, sortirovka tverdyh bytovyh othodov [Tekst]: monografija / Ja. I. Vajsman, V. N. Korotaev, N. N. Sljusar' i dr. – Perm': Izd-vo Perm. nac. issled. politehn. un-ta, 2012. – 236 s.
- Shubov, L. Ja. Tehnologija tverdyh bytovyh othodov [Teskt]: uchebnik / L. Ja. Shubov, M. E. Stavrovskij, A. V. Olejnik; pod red. Prof. L. Ja. Shubova. – M.: Al'fa-M: INFRA-M, 2013. – 400 s.
- Bespalov, V. I. Fizicheskaja model' processa zagrjaznenija okruzhajushhej sredy tverdymi othodami potreblenija [Jelektronnyj resurs] / V. I. Bespalov, O. N. Paramonova // Inzhenernyj vestnik Dona. – 2012. - № 4 (chast' 1). - URL: http://ivdon.ru/magazine/archive/n4p1y2012/11
- Bespalov, V. I. Fizicheskie osnovy snizhenija negativnogo vozdejstvija tverdyh othodov potreblenija na okruzhajushhuju sredu [Tekst] / V. I. Bespalov, O. N. Paramonova // Mat. Konf. «Sovremennye problemy i puti ih reshenija v nauke, transporte, proizvodstve i obrazovanii '2012». - Odessa: Kuprienko, 2012. – S. 76-80
- Bespalov, V. I. Fizicheskaja model' processa snizhenija zagrjaznenija okruzhajushhej sredy tverdymi othodami potreblenija [Tekst] / V. I. Bespalov, O. N. Paramonova // Mat. IX mezhd. nauch.-prakt. konf. «Sovremennye nauchnye dostizhenija-2013», Praga, 27.01 – 05.02 2013 g. – Praga, 2013. - S. 92-96
- Bespalov, V. I. Klassifikacionno-metodicheskie osnovy bor'by s zagrjazneniem okruzhajushhej sredy tverdymi othodami potreblenija [Tekst] / V. I. Bespalov, O. N. Paramonova // Sb. nauch. tr. SWorld. Mat. mezhd. nauch.-prakt. konf. «Nauchnye issledovanija i ih prakticheskoe primenenie. Sovremennoe sostojanie i puti razvitija 2012». - Odessa: Kuprienko, 2012. – Vyp. 3. – T. 9 – 89 s.
- Bespalov, V. I. Fiziko-jenergeticheskaja koncepcija opisanija processov zagrjaznenija i snizhenija zagrjaznenija okruzhajushhej sredy tverdymi othodami potreblenija [Jelektronnyj resurs] / V. I. Bespalov, O. N. Paramonova // Naukovedenie. – 2013. – Vyp. 5 (18). - URL: http://naukovedenie.ru/PDF/33trgsu513.pdf
- Bespalov, V. I. Opredelenie kriteriev vybora metodov utilizacii tverdyh bytovyh othodov. Problemy geologii, planetologii, geojekologii i racional'nogo prirodopol'zovanija [Tekst] / V. I. Bespalov, O. N. Paramonova // Sb. tez. i st. Vseros. Konf., g. Novocherkassk, 26-28 oktjabrja 2011 g. / Juzh.-Ros. gos. tehn. un-t (NPI). – Novocherkassk: LIK, 2011. – 384 s.