Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Відновлення Донбасу вимагає не тільки повернення до довісьвого рівня охорони навколишнього середовища, але і відкриває широкі можливості до впровадження інноваційних природоохоронних технологій. Однією зі сфер докладання таких технологій є вирішення проблеми утилізації твердих побутових відходів (ТПВ). Дана проблема є однією з найважливіших екологічних, економічних і соціальних проблем регіону.

1. Актуальність теми

Система складування твердих побутових відходів (ТПВ) міста Донецька, включає в себе чотири місця складування, кожен з яких не відповідає санітарним нормам. Рішенням даної проблеми є впровадження комплексних технологій ТПВ, що мінімізують кількість компонентів ТПВ, що надходять на компонування.

Так, за період з 1994 по 2014 рр. було накопичено близько 3,8 млрд м3 ТПВ, складованих на 53 полігонах (фактично є звалищами), багато з яких заповнені на 60–90 %, а деякі – переповнені і давно повинні бути закриті.

Рисунок 1 – Одне з глобальних несанкціонованих звалищ на околиці Донецька, яскравий приклад повного відхилення від усіх санітарних норм

Одним із шляхів вирішення проблеми утилізації ТПВ є впровадження комплексних технологій поєднують їх попереднє сортування, і подальшу глибоку переробку витягнутих компонентів. Впровадження таких технологій дозволяє: отримати значну кількість високоліквідного вторинної сировини (макулатура, пластмаса, текстиль, чорні та кольорові метали та ін.), В 3–4 рази зменшити обсяг компонентів ТПВ йдуть на глибоку переробку [1].

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Метою дослідження є обґрунтування запропонованої схеми з переробки ТПВ Донецької області за методом біотермічного компостування.

Основні задачі дослідження:

  1. Формування загального вигляду технологічної схеми.
  2. Огляд літературних джерел за темою.
  3. Розгляд біологічної переробки продукту.
  4. Визначення доцільності розміщення об’єкта та терміну його самоокупності.
  5. Моделювання процесу з метою оптимізації природоохоронних характеристик комплексу

Об’єкт дослідження: тверді побутові відходи.

Предмет дослідження: процес переробки твердих побутових відходів.

В рамках магістерської роботи планується отримання актуальних наукових результатів по наступним напрямкам:

  1. Аналіз і синтез.
  2. Теоретичне дослідження процесу.
  3. Узагальнення і системний аналіз науково-технічної інформації.
  4. Математичне моделювання імітаційній моделі.
  5. Еколого-еноміческій аналіз

3.Огляд технологічної схеми процесу

На думку авторів, найбільш перспективним видом комплексної переробки ТПВ слід вважати технологію, яка поєднуватиме селективний відбір утильних компонентів ТПВ допомогою механічної та ручного сортування з аеробним компостуванням, що дозволяє отримати з біоразлагающейся частин сміття товарні продукти у вигляді компосту і горючих газів, які в свою чергу можуть використовуватися в системах теплової генерації та когенерації [2].

Отриманий з ТПВ компост покращує грунтову структуру, вологовміст і зменшує ерозію грунтів, при цьому попередня сортування покращує і прискорює процес компостування органічних речовин ТПВ, полегшує очищення компосту від домішок, знижує необхідну продуктивність обладнання, покращує склад газів, що відходять.

Впровадження комплексної технологій переробки ТПВ на основі селективного відбору та аеробного компостування потребує вирішення завдань пов’язаних з обгрунтуванням загального вигляду технологічної схеми процесу і попередніми обґрунтуванням економічних показників пропонованої схеми. Пропонована авторами технологічна схема являє собою поєднання двох основних стадій технологічного процесу: селективний відбір допомогою ручної та механічної сортування та отримання компосту з біорозкладаної частини ТПВ за допомогою біобарабанов [3].

Ухвалення рішення про будівництво комплексу з переробки ТПВ вимагає визначення базових характеристик морфологічного складу ТПВ, визначення кількісних показників генерації ТПВ на душу населення, прогнозу базових закупівельних цін на компоненти вторинної сировини, що міститься в ТПВ. З метою відповіді на дані питання в дослідженні в якості базових показників були прийняті характеристики морфологічного складу ТПВ.

Побутові відходи доставляють на завод сміттєвози, які розвантажуються в приймальні бункера. Відходи з бункера розвантажують на стрічкові контейнери, по яких вони направляються в сортувальний корпус, оснащені грохотами, електромагнітними і аеродинамічними сепараторами. Відсортовані відходи, призначені для компостування, з конвеєрів потрапляють в завантажувальні пристрої біотермічних барабанів, у вигляді обертових циліндрів.

Маса надходить в обертові барабани, зроблені на основі випалювальних цементних печей. У них відбувається процес переробки сміття в органічне добриво – компост. Барабан (діаметром 4 м і довжиною 60 м) заповнюється масою на 2/3 об’єму (частота обертання його 1–1/3 об / хв). Для окислення спеціальним вентилятором подається повітря. Відходи знаходяться в барабані три доби, за цей час він робить до 2000 оборотів. Процес з виділенням тепла, в результаті чого компостируемой маса знешкоджується, а паперова маса і харчові відходи подрібнюються в частинки розміром 1–2 мм [4].

Рисунок 2 – Схема процесу постачання маси у біотермічний барабан і вивантаження обробленого матеріалу на стрічковий живильник (анімація, 6 кадрів, 133 КБ, 5 повторень)

Біотермічного процес знешкодження відходів відбувається завдяки активному росту термофільних мікроорганізмів в аеробних умовах. Маса відходів сама розігрівається до температури 60 °С, при якій хвороботворні мікроорганізми, яйця гельмінтів, личинки і лялечки мух гинуть, і маса відходів знешкоджується. Під дією мікрофлори, швидко гниють органічні речовини розкладаються, утворюючи компост. Для забезпечення примусової аерації на корпусі біотермічного барабана встановлюються вентилятори, що подають повітря в товщу відходів. Кількість повітря, що подається регулюється залежно від вологості і температури матеріалу. Оптимальна вологість для прискорення процесу компостування – 40–45 %. Зовні біотермічного барабан покривають шаром теплоізоляційного матеріалу для збереження необхідного температурного режиму.

Розвантажуються біобарабани на стрічкові конвеєри, які доставляють компост в сортувальний корпус. Тут матеріал летить у подвійну воронку, розділену перегородкою на два відсіки. Важкі частки (скло, камені), що володіють більшою інерцією, летять у дальній відсік, а легкі фракції (компост) зсипаються в ближній. Далі компост потрапить на дрібне сито, після проходу якого компост остаточно очищається від баластних фракцій. Компостований матеріал з гуркоту надходить у подрібнювач, розмір часток припадає до 25 мм (скла як найбільш тендітного компонента – до 3 мм). У такому вигляді компост можна використовувати в сільському господарстві. У ньому (у розрахунку на суху речовину) міститься близько 1 % азоту і по 0,3 % фосфору і калію, а також необхідні для підживлення рослин мікроелементи. Скло і невеликий баласт зсипаються у візки, а компост по системі конвеєрів подається на складські майданчики.

В процесі окислення відходів в барабані відбувається виділення газоподібних продуктів розпаду (в основному діоксиду вуглецю) і деяких погано пахнуть речовин, які відводяться в топку котельні. У такому вигляді компост можна використовувати в сільському господарстві. У ньому (у розрахунку на суху речовину) міститься 0,65–1 % азоту і по 0,3–0,5 % фосфору і калію, а також необхідні для підживлення рослин мікроелементи. Скло і невеликий баласт зсипаються у візки, а компост по системі конвеєрів подається на складські майданчики [5].

Викиди в атмосферу МПЗ при виробництві компосту містять аміак, ацетон вуглеводні, толуол, ксилол, бензол, оксиди вуглецю, оксиди азоту, нетоксична органічний пил мінерального походження та інше.

Головним джерелом викиду, через велику концентрацію шкідливих речовин у викидах, є труби біобарабанов.

4. Визначення доцільності розміщення об’єкта

В якості вихідних районів м.Донецька були обрані Калінінський і Ворошиловський райони міста, загальна чисельність населення яких робить доцільним впровадження такого роду технологічного комплексу. Загальний обсяг накопичених ТПВ для двох районів становить 324380 м3 / рік. При цьому загальний обсяг ТПВ від нежитлового сектора 129752 м3 / рік і величина загального обсягу відходів від житлового сектора 194628 м3 / рік.

Результати калькуляції техніко–економічних показників пропонованої схеми утилізації не враховують величини можливої очікуваного прибутку від реалізації одержуваної компостируемой маси і теплової енергії, одержуваної при спалюванні відходять попутних газів процесів біотермічного компостування, що пов’язано з відсутністю сформованого ринку споживання даних товарів і послуг.

Показники можуть бути уточнені на етапі створення пускового технологічного регламенту, пропонованої схеми утилізації [6].

Вивчення європейського досвіду оцінки екологічної доцільності застосування того чи іншого методу переробки ТПВ показує, що одним з найважливіших етапів аналізу є попереднє оцінювання економічних збитків, пов’язаних з процесом переробки. Коректна процедура оцінки економічного збитку вимагає пошуку оптимальної методики його розрахунку, що, в свою чергу, має на увазі проведення попереднього аналізу вже існуючих методик.

Екологічний збиток, виражений у вартісній формі, –  сукупність витрат по відновленню порушеного стану екосистем, вартості втрачених або пошкоджених її компонентів, а також упущеної вигоди, тобто доходів, недоотриманих унаслідок вибуття компонентів екосистем зі сфери використання.

Основний принцип оцінки екологічного збитку, що лежить в основі існуючих на сьогоднішній день підходів, може бути сформульовано таким чином: при забрудненні навколишнього природного середовища на рівні, що не перевищує порогових значень (ГДК), збиток абсолютно нееластичний і дорівнює нулю, тоді як при досягненні ГДК екологічний збиток стає абсолютно еластичним і, отже, нескінченно великим. В даний час оцінка екологічного збитку проводиться, як правило, тільки по тих компонентів екосистем, які залучені в господарський оборот в якості ресурсів і факторів виробництва (ресурсний підхід). Нормативний метод заснований на використанні системи законодавчо встановлених вартісних параметрів (нормативів), що фіксують залежність негативних наслідків забруднення від основних факторів. Як нормативи використовуються показники питомої шкоди в розрахунку на одиничну чисельність реципієнтів при фіксованому рівні забруднення. Найбільш зручними в застосуванні визнані показники питомих збитків на одиницю валових викидів і одиницю концентрації шкідливих речовин. Даний метод може використовуватися як для оцінки фактичного екологічного збитку, так і попередньої оцінки збитку від передбачуваного виду діяльності [7].

Висновки

Таким чином, на підставі проведених досліджень, була встановлена доцільність проектування і подальшого розміщення на території м.Донецька комплексу зі сміттєпереробки на основі біотермічного компостування органічної частини ТПВ. Це підтверджується результатами калькуляції техніко-економічних показників пропонованої схеми утилізації ТПВ. Термін самоокупності комплексу склав 4 роки.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2015 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

  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