Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Восстановление Донбасса требует не только возращения к довоенному уровню охраны окружающей среды, но и открывает широкие возможности к внедрению инновационных природоохранных технологий. Одной из сфер приложения таких технологий является решение проблемы утилизации твёрдых бытовых отходов (ТБО). Данная проблема является одной из важнейших экологических, экономических и социальных проблем региона.

1. Актуальность темы

Система складирования твёрдых бытовых отходов (ТБО) города Донецка, включает в себя четыре места складирования, каждый из которых не отвечает санитарным нормам. Решением данной проблемы является внедрение комплексных технологий ТБО, минимизирующих количество компонентов ТБО, поступающих на компонирование.

Так, за период с 1994 по 2014 гг. было накоплено около 3,8 млрд кг ТБО, складированных на 53 полигонах (фактически являющихся свалками), многие из которых заполнены на 60–90 %, а некоторые - переполнены и давно должны быть закрыты.

Рисунок 1 – Одна из глобальных несанкционированных свалок на окраине Донецка, яркий пример полного отклонения от всех санитарных норм

Одним из путей решения проблемы утилизации ТБО является внедрение комплексных технологий сочетающих их предварительную сортировку, и последующую глубокую переработку извлечённых компонентов. Внедрение таких технологий позволяет: получить значительное количество высоколиквидного вторичного сырья (макулатура, пластмасса, текстиль, черные и цветные металлы и др.), в 3–4 раза уменьшить объём компонентов ТБО идущих на глубокую переработку [1].

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью исследования является обоснование предложенной схемы по переработке ТБО Донецкой области по методу биотермического компостирования.

Основные задачи исследования:

  1. Формирование общего вида технологической схемы.
  2. Обзор литературных источников по теме.
  3. Рассмотение биологической переработки продукта.
  4. Определение целесообразности размещения объекта и срока его самоокупаемости.
  5. Моделирование процесса с целью оптимизации природоохранных характеристик комплекса

Объект исследования: твёрдые бытовые отходы.

Предмет исследования: процесс переработки твёрдых бытовых отходов.

Методы исследования:

  1. Анализ и синтез
  2. Теоретическое исследование процесса.
  3. Обобщение и системный анализ научно-технической информации.
  4. Математическое моделирование имитационной модели.
  5. Эколого-эномический анализ

3. Обзор технологической схемы процесса

По мнению авторов, наиболее перспективным видом комплексной переработки ТБО следует считать технологию, сочетающую селективный отбор утильных компонентов ТБО посредством механической и ручной сортировки с аэробным компостированием, позволяющим получить из биоразлагаемых частей мусора товарные продукты в виде компоста и горючих газов, которые в свою очередь могут использоваться в системах тепловой генерации и когенерации [2].

Полученный из ТБО компост улучшает почвенную структуру, влагосодержание и уменьшает эрозию почв, при этом предварительная сортировка улучшает и ускоряет процесс компостирования органических веществ ТБО, облегчает очистку компоста от примесей, снижает необходимую производительность оборудования, улучшает состав отходящих газов.

Внедрение комплексной технологий переработки ТБО на основе селективного отбора и аэробного компостирования требует решения задач связанных с обоснованием общего вида технологической схемы процесса и предварительным обоснованием экономических показателей предлагаемой схемы. Предлагаемая авторами технологическая схема представляет собой сочетание двух основных стадий технологического процесса: селективный отбор посредством ручной и механической сортировки и получение компоста из биоразлагаемой части ТБО с помощью биобарабанов [3].

Принятие решения о строительстве комплекса по переработке ТБО требует определение базовых характеристик морфологического состава ТБО, определение количественных показателей генерации ТБО на душу населения, прогноза базовых закупочных цен на компоненты вторичного сырья, содержащегося в ТБО. С целью ответа на данные вопросы в исследовании в качестве базовых показателей были приняты характеристики морфологического состава ТБО.

Бытовые отходы доставляют на завод мусоровозы, которые разгружаются в приемной бункера. Отходы из бункера разгружают на ленточные контейнеры, по которым они направляются в сортировочный корпус, оснащены грохотами, электромагнитными и аэродинамическими сепараторами. Отсортированные отходы, предназначенные для компостирования, с конвейеров попадают в загрузочные устройства биотермических барабанов, в виде вращающихся цилиндров.

Масса поступает во вращающиеся барабаны, сделанные на основе обжиговых цементных печей. В них происходит процесс переработки мусора в органическое удобрение – компост. Барабан (диаметром 4 м и длиной 60 м) заполняется массой на 2/3 объема (частота вращения его 1–1/3 об / мин). Для окисления специальным вентилятором подается воздух. Отходы находятся в барабане трое суток, за это время он делает до 2000 оборотов. Процесс с выделением тепла, в результате чего компостируемая масса обезвреживается, а бумажная масса и пищевые отходы измельчаются в частицы размером 1–2 мм [4].

Рисунок 2 – Схема процесса поставки массы в биотермический барабан и выгрузки обработанного материала на ленточный питатель (анимация, 6 кадров, 133 КБ, 5 повторений)

Биотермический процесс обезвреживания отходов происходит благодаря активному росту термофильных микроорганизмов в аэробных условиях. Масса отходов сама разогревается до температуры 60 °С, при которой болезнетворные микроорганизмы, яйца гельминтов, личинки и куколки мух погибают, и масса отходов обезвреживается. Под действием микрофлоры, быстро гниющие органические вещества разлагаются, образуя компост. Для обеспечения принудительной аэрации на корпусе биотермического барабана устанавливаются вентиляторы, подающие воздух в толщу отходов. Количество подаваемого воздуха регулируется в зависимости от влажности и температуры материала. Оптимальная влажность для ускорения процесса компостирования – 40–45 %. Внешне биотермический барабан покрывают слоем теплоизоляционного материала для сохранения необходимого температурного режима.

Разгружаются биобарабаны на ленточные конвейеры, которые доставляют компост в сортировочный корпус. Здесь материал летит в двойную воронку, разделенную перегородкой на два отсека. Тяжелые частицы (стекло, камни), обладающие большей инерции, летят в дальний отсек, а легкие фракции (компост) ссыпаются в ближний. Далее компост попадет на мелкое сито, после прохода которого компост окончательно очищается от балластных фракций. Компостированный материал с грохота поступает в измельчитель, размер частиц приходится до 25 мм (стекла как наиболее хрупкого компонента – до 3 мм). В таком виде компост можно использовать в сельском хозяйстве. В нем (в расчете на сухое вещество) содержится около 1 % азота и по 0,3 % фосфора и калия, а также необходимые для подкормки растений микроэлементы. Стекло и небольшой балласт ссыпаются в тележки, а компост по системе конвейеров подается на складские площадки.

В процессе окисления отходов в барабане происходит выделение газообразных продуктов распада (в основном диоксида углерода) и некоторых дурно пахнущих веществ, которые отводятся в топку котельной. В таком виде компост можно использовать в сельском хозяйстве. В нем (в расчете на сухое вещество) содержится 0,65–1 % азота и по 0,3–0,5 % фосфора и калия, а также необходимые для подкормки растений микроэлементы. Стекло и небольшой балласт ссыпаются в тележки, а компост по системе конвейеров подается на складские площадки [5].

Выбросы в атмосферу МПЗ при производстве компоста содержат аммиак, ацетон углеводороды, толуол, ксилол, бензол, оксиды углерода, оксиды азота, нетоксична органическая пыль минерального происхождения и прочее.

Главным источником выброса, за большой концентрации вредных веществ в выбросах, являются трубы биобарабанов.

4. Определение целесообразности размещения объекта

В качестве исходных районов г. Донецка были выбраны Калининский и Ворошиловский районы города, общая численность населения которых делает целесообразным внедрение такого рода технологического комплекса. Общий объём накопленных ТБО для двух районов составляет 324380 м3 / год. При этом общий объём ТБО от нежилого сектора 129752 м3 / год и величина общего объёма отходов от жилого сектора 194628 м3 / год.

Результаты калькуляции технико-экономических показателей предлагаемой схемы утилизации не учитывают величины возможной ожидаемой прибыли от реализации получаемой компостируемой массы и тепловой энергии, получаемой при сжигании отходящих попутных газов процессов биотермического компостирования, что связано с отсутствием сложившегося рынка потребления данных товаров и услуг.

Показатели могут быть уточнены на этапе создания пускового технологического регламента, предлагаемой схемы утилизации [6].

Изучение европейского опыта оценки экологической целесообразности применения того или иного метода переработки ТБО показывает, что одним из важнейших этапов анализа является предварительное оценивание экономических ущербов, связанных с процессом переработки. Корректная процедура оценки экономического ущерба требует поиска оптимальной методики его расчёта.

Экологический ущерб, выраженный в стоимостной форме, – это совокупность расходов по восстановлению нарушенного состояния экосистем, стоимости утраченных или поврежденных ее компонентов, а также упущенной выгоды, т. е. доходов, недополученных по причине выбытия компонентов экосистем из сферы использования [7].

Основополагающий принцип оценки экологического ущерба, лежащий в основе существующих на сегодняшний день подходов, может быть сформулирован следующим образом: при загрязнении окружающей природной среды на уровне, не превышающем пороговых значений (ПДК), ущерб абсолютно неэластичен и равен нулю, тогда как при достижении ПДК экологический ущерб становится абсолютно эластичным и, следовательно, бесконечно большим. В настоящее время оценка экологического ущерба производится, как правило, только по тем компонентам экосистем, которые вовлечены в хозяйственный оборот в качестве ресурсов и факторов производства (ресурсный подход). Нормативный метод основан на использовании системы законодательно устанавливаемых стоимостных параметров (нормативов), фиксирующих зависимость негативных последствий загрязнения от основных факторов. В качестве нормативов используются показатели удельного ущерба в расчете на единичную численность реципиентов при фиксированном уровне загрязнения. Наиболее удобными в применении признаны показатели удельных ущербов на единицу валовых выбросов и единицу концентрации вредных веществ. Данный метод может использоваться как для оценки фактического экологического ущерба, так и предварительной оценки ущерба от предполагаемого вида деятельности.

Выводы

Таким образом, на основании проведённых расчетов, была установлена целесообразность проектирования и дальнейшего размещения на территории г. Донецка комплекса по мусоропереработке на основе биотермического компостирования органической части ТБО. Это подтверждается результатами калькуляции технико-экономических показателей предлагаемой схемы утилизации ТБО. Срок самоокупаемости комплекса составил 4 года.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2015 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Vogtmann H. European Composting Methods: Treatment and Use of Farmyard Manure and Slurry. Composting Theory and Practice for City / H. Vogtmann // Industry and Farm JG Press: Emmaus PA, USA.– 2010. – Pp. 214–216.
  2. Попов А. Н. Комплeкс инжeнeрных рeшeний по пeрeработкe и утилизации отходов в больших городах и экономичeская эффeктивность таких рeшeний / А. Н. Попов // Издательство Крокус – 2012. – С. 285.
  3. Пан Л. Н. Экология и тeхнологичeскиe процeссы соврeмeнных мeтодов пeрeработки твeрдых бытовых отходов. / Л. Н.  Пан // Издательство Лыбидь – 2011. – С. 334.
  4. Lieberth J. Greenhouse Industry Survey Reveals / J. Lieberth // The American Vegetable Grower and Greenhouse Grower – 1982. – Pp.120.
  5. Knapp D. Composting in a Solar Greenhouse for Heat / D. Knapp // The Solar Greenhouse Book – 2005. – Pp. 287–292.
  6. Oliver Jr. The Aspergillus Fumigatus Problem / Jr. Oliver // Composting Theory and Practice for City, Industry, and Farm Press – 1998. – p. 296.
  7. White J. Growing Basics / J. White // The Solar Greenhouse Book – 2007. – p. 240