Научный руководитель: проф. Краснянский М. Е. kalinihin@ukr.net/

1.Актуальность темы магистерской диссертации

По утверждению британского журнала The Economist, твёрдые отходы, - это экологическая проблема, вызывающая наибольшую озабоченность жителей развитых стран.

Исторически "на виду" всегда были жидкие и газообразные отходы - промышленные загрязнения воды и воздуха - и они становились объектом первоочередного контроля и регулирования, в то время, как твердые отходы всегда можно было увезти подальше или закопать - попросту тем или иным способом убрать "с глаз долой". В прибрежных городах отходы довольно часто просто сбрасывались в море.

Экологические последствия захоронения мусора - через загрязнение подземных вод и почв - проявлялись иногда через несколько лет или даже несколько десятков лет, однако были от этого не менее разрушительны.

В общественном сознании постепенно сформировалась идея о том, что закапывание отходов в землю или сброс их в море - это недопустимое перекладывание наших проблем на плечи потомков.

Параллельно наметилась и другая тенденция: чем жестче было законодательство по контролю воды и воздуха, тем больше производилось твердых токсичных отходов, так как все методы очистки газообразных и жидких сред приводят к концентрации загрязнителей в твердом веществе: в илах, осадках, золе и т.д.

В настоящее время в развитых странах производится от 1 до 3 кг бытовых отходов на душу населения в день, что составляет десятки и сотни миллионов тонн в год, причем, в США, например, это количество, увеличивается на 10% каждые 10 лет. В связи с отсутствием мест для захоронения этого огромного количества отходов на Западе заговорили о кризисе отходов или кризисе свалок.

Ситуация на Украине тоже не вызывает особого оптимизма, особо показательна в этом отношении Донецкая область. Основным источником информации об объёмах образования твёрдых бытовых отходов, могут служить действующие нормы их накопления.

Так с учётом этих норм ежегодно в области образуется около 6 миллионов кубических метров твёрдых бытовых отходов, а накопленное за все годы количество отходов составляет около 400 миллионов кубических метров.

Анализ статистической информации областных коммунальных указывает на то, что механизированная уборка осуществляется лишь в 42 городах нашей области. Кроме того, анализ ежегодной статистической отчётности позволяет выделить ряд тенденций в процессах уборки мусора нашей области. Так на пример, имеется чёткая тенденция к снижению объёмов удаления твёрдых бытовых отходов.

На пример, лишь 30% от нормативных объёмов накопления твёрдых бытовых отходов удалено в городе Макеевка, 42% в городе Дзержинск, 17% в городе Славянск, 82% в городе Донецк и т.д. Всё это приводит к возникновению стихийных свалок.

В 2000 году было выявлено 881 стихийную свалку, точный объём накопления твёрдых бытовых отходов, на которых не известен. Подавляющее большинство полигонов твёрдых бытовых отходов не отвечают условиям санитарных норм, некоторые из них исчерпали свои потенциальные возможности в качестве объектов санитарного захоронения.

При внимательном рассмотрении проблема отходов представляется более сложной, чем просто нехватка места для новых свалок[1]. Мест для новых свалок всегда не хватало. Таким образом "физическое" измерение проблемы ТБО - не только не единственное, но даже и не самое важное. Существуют другие взаимосвязанные аспекты этой проблемы, которые делают ее насущной именно в наше время:

Объем ТБО

Состав ТБО

Законы

Таким образом, одной из основных проблем в сфере обращения с отходами становится проблема создания новых технологий утилизации ТБО. Именно решению подобной задачи посвящена данная квалификационная работа.

В соответствии с поставленной целью основными задачами исследования стали:

1)Исследование свойств и состава ТБО нашего региона;

2)Анализ наиболее перспективных технологических решений утилизации ТБО;

3)Обоснование собственного технологического решения данной проблемы, как с экологической, так и с экономической точки зрения.

4)Анализ ресурсной базы ТБО Донецкого региона.

Все эти аспекты проблемы завязаны в узел, который необходимо развязать в ходе выполнения квалификационной работы магистра.

2.Научная новизна магистерской диссертации

Наибольшую значимость и научную новизну при решении поставленной задачи играет выяснение состава и свойств ТБО нашего региона, это объясняется крайне малым количеством и неоднозначностью информации по данному вопросу.

В 1989 году была проведена межведомственная Государственная экспертиза проблемы утилизации ТБО, в результате которой было собрано и обобщено достаточное количество информации по всему СССР, однако ее результаты, по-видимому, остались невостребованными и даже неопубликованными.

В прошлом, когда весь мусор просто свозился на городскую свалку, оценка потоков муниципальных отходов не была фундаментальным аспектом утилизации ТБО. Сегодня же многие современные технологии, ошибки, при проектировании которых могут дорого обойтись, требуют беспрецедентного количества информации о потоках отходов.

Поэтому точную информацию о количестве и качестве мусора трудно переоценить.

Полученные в результате выполнения квалификационной работы данные могут применяться, на пример при выборе автомашин и контейнеров для вывоза мусора, при определении размеров станции промежуточного хранения отходов, при маркетинге вторичного сырья, определении энергетической мощности сжигающего мусор предприятия или выборе для нее конкретного оборудования. И в целом носят универсальный характер.

Оценка отходов включала в себя сбор информации по тому, какие отходы производятся. Приблизительную информацию о количестве городских отходов обычно можно найти у руководителей соответствующих коммунальных предприятий, однако коммунальные предприятия города Донецка и области фактически не обладают достоверной информацией по данному вопросу.

Кроме того, очевидно, что новизна работы заключается в предложенной принципиально новой концепции термолизной переработки мусора.

С помощью термолиза можно перерабатывать не только бытовые, но и промышленные углеродистые отходы объёмы накопления, которых в области, вследствии гипертрофического развития угольно-энергетического комплекса, самые высокие на Украине. Кроме того, с помощью термолиза можно перерабатывать вещества, трудно поддающиеся переработке, такие как автопокрышки, лом пластмасс, отработанные масла, отстойные массы. Поскольку после термолиза практически не остаётся биологически активных веществ, то захоронение твёрдого зольного остатка не наносит существенного ущерба окружающей среде. К тому же при термолизе образуется пепел с высокой плотностью, что резко уменьшает объёмы отходов, подлежащих захоронению (ввиду термического разложения и последующего сжигания вещества эффект снижения объёма отходов больше, чем при прямом сжигании).

В этой связи целесообразно искать возможности переработки твёрдых углеродосодержащих отходов на коксохимических заводах, тем более что сейчас они загружены на 25-40% своей мощности, а некоторые коксовые батареи выведены на холодную консервацию. Последний момент особо важен для Донецкого региона, где концентрация коксохимических предприятий самая высокая в Европе[2].

Кроме того, проведённый предварительный финансово-экономический анализ указывает на то, что применение метода термолизной деструкции будет приносить прибыль, в виде дохода от продажи жидких и газообразных продуктов термолиза. Величина прибыли покроет инвестиционные вложения в проект за два года.

3.Практическая ценность диссертации

В конечном счёте, эти исследования могут стать отправной точкой для дальнейших изысканий по этой теме.

III. Содержание

Введение

Проблема утилизации твёрдых бытовых отходов приобретает в настоящее время всё более острый характер в связи с тем, что объёмы генерирования отходов постоянно растут, а темпы их переработки несопоставимо малы. Во всём мире происходит накопление громадного количества твёрдых бытовых отходов, которые загрязняют биосферу и атмосферу планеты. Это обостряет экологическую ситуацию не только для нынешних, но и для будущих поколений.

В настоящее время в развитых странах производится от 1 до 3 кг бытовых отходов на душу населения в день, что составляет десятки и сотни миллионов тонн в год, причем, в США, например, это количество, увеличивается на 10% каждые 10 лет. В связи с отсутствием мест для захоронения этого огромного количества отходов на Западе заговорили о кризисе отходов или кризисе свалок [5].

 Ситуация на Украине тоже не вызывает особого оптимизма, особо показательна в этом отношении Донецкая область. Так с норм накопления ТБО, ежегодно в области образуется около 6 миллионов кубических метров твёрдых бытовых отходов, а накопленное за все годы количество отходов составляет около 400 миллионов кубических метров.

Анализ статистической информации областных коммунальных указывает на то, что механизированная уборка осуществляется лишь в 42 городах нашей области. Кроме того, анализ ежегодной статистической отчётности позволяет выделить ряд тенденций в процессах уборки мусора нашей области. Так на пример, имеется чёткая тенденция к снижению объёмов удаления твёрдых бытовых отходов.

На пример, лишь 30% от нормативных объёмов накопления твёрдых бытовых отходов удалено в городе Макеевка, 42% в городе Дзержинск, 17% в городе Славянск, 82% в городе Донецк и т.д. Всё это приводит к возникновению стихийных свалок.

В 2000 году было выявлено 881 стихийную свалку, точный объём накопления твёрдых бытовых отходов, на которых не известен. Подавляющее большинство полигонов твёрдых бытовых отходов не отвечают условиям санитарных норм, некоторые из них исчерпали свои потенциальные возможности в качестве объектов санитарного захоронения [6].

Очевидно, что необходим поиск новых более эффективных путей переработки ТБО.

Одним из таких путей может стать термолиз ТБО. Метод более эффективный как с экологической, так и с экономической точки зрения.

1.Анализ литературных источников относительно состава и свойств ТБО.

Исторически "бытовыми" называли отходы, захоронением которых занимались городские власти. Однако в настоящее время в развитых странах значительное количество бытовых отходов собирается и перерабатывается не городскими коммунальными службами, а частными предприятиями, которые также имеют дело с промышленными отходами.

По мере роста количества и разнообразия отходов, усложнения отношений, связанных с их утилизацией, были выработаны различные классификации и определения типов отходов. Некоторые из них были положены в основу национальных законов, регламентирующих порядок обращения с различными типами отходов.

Отходы можно классифицировать как по происхождению: бытовые, промышленные, сельскохозяйственные и т.д., так и по свойствам. Самое известное разделение по свойствам, принятое в законодательствах большинства стран. Это деление на "опасные" т.е. токсичные, едкие, воспламеняющиеся и проч. И "неопасные" отходы [1-3].

Бытовые отходы, о которых пойдет речь, имеют различное происхождение.

Состав и объем бытовых отходов чрезвычайно разнообразны и зависят не только от страны и местности, но и от времени года и от многих других факторов. Бумага и картон составляют наиболее значительную часть ТБО (до 40% в развитых странах). Вторая по величине категория в Украине - это так называемые органические, в т.ч. пищевые, отходы; металл, стекло и пластик составляют по 7-9% от общего количества отходов. Примерно по 4% приходится на дерево, текстиль, резину и т.д. Соотношение компонентов ТБО демонстрирует Рис.1

Количество муниципальных отходов в Украине увеличивается, а их состав, особенно в крупных городах приближается к составу ТБО в западных странах с относительно большой долей бумажных отходов и пластика.