|
|
Конкурс "Современные технологии на службе природы".
В рамках краевого детского экологического форума "Зеленая планета - 2010" проводится множество конкурсов. Один из них это конкурс "Современные технологии на службе природы". Это конкурс сайтов и web-страниц в Интернете по экологической и природоохранной тематике. Представленная информация, это наш вклад в общее дело - дело формирования у юных жителей страны экологической культуры и активной жизненной позиции по отношению к глобальным проблемам, стоящих перед человечеством.
|
Решение проблемы утилизации отходов
и уменьшения добычи невозобновимых ресурсов
путем рециркуляции и вторичного использования.
автор статьи: Пыхтеев Вадим Сергеевич
учащийся 10 класса, МОУСОШ №18, пос. Высокий
Курганинского района, Краснодарского края
|
Методы реализации проекта
1 способ утилизации отходов
Система раздельного сбора мусора
"Разделяй и используй"
Идеальная схема переработки отходов
Важность экономного и рационального использования природных ресурсов не требует обоснований. В мире непрерывно растет потребность в сырье, производство которого обходится всё дороже. Будучи межотраслевой проблемой, разработка малоотходных и безотходных технологий и рациональное использования вторичных ресурсов требует принятия межотраслевых решений.
Вторичные материалы и ресурсы (ВМР) - отходы производства и потребления, которые на данном этапе развития науки и техники могут быть использованы в народном хозяйстве как на предприятии, где они были образованы, так и за его пределами. К ВМР не относятся возвратные отходы производства, используемые повторно в качестве сырья технологического процесса, в котором образуются.
Побочные продукты и отходы - возможное сырье для других производств. Побочные продукты могут быть планируемыми и давать прибыль с их продажи или использования. Отходы - нежелательные, но неизбежные продукты.
Классифицируются ВМР по следующим критериям:
1. По отраслям промышленности или откуда исходят отходы;
2. По технологическим процессам;
3. По видам ресурсов;
4. По степени и возможности использования;
5. По агрегатному состоянию.
В зависимости от возможности использования ВМР подразделяются:
1. Реально возможные к использованию, т.е. существуют эффективные условия переработки и использования;
2. Потенциально возможные к использованию, ВМР, использование которых пока экономически и технически нецелесообразно.
По источникам своего появления существуют ВМР:
1. Отходы промышленного производства и строительства - остатки сырья, материалов или полуфабрикатов, пригодные к использованию в качестве сырья, вспомогательных материалов или готовой продукции;
2. Отходы сферы потребления:
1) Отходы средств производства, потерявшие непригодность для дальнейшего использования,
2) Отходы предметов потребления - изделия непригодные для использования по назначению, но потенциально годные как вторичное сырье
3) Твердые бытовые отходы, образующиеся у населения в процессе жизнедеятельности и вряд ли имеющие пригодность;
3. Отходы сферы обращения, т.е. материалы, пришедшие в негодность из-за неосторожной транспортировки, складирования и погрузки-разгрузки.
Кроме этого ВМР могут быть использованы в местах своего образования или в других отраслях хозяйства.
Малоотходные и безотходные технологии (МБТ), как правило, ориентированы на наиболее важные отрасли народного хозяйства: производство и рациональное использование металлов, стройматериалов, древесины, полезных ископаемых.
Существует несколько основных направлений по осуществлению МБТ:
1) Создание и внедрение процессов комплексной переработке сырья без образования отходов;
2) Переработка всех видов отходов производства и потребления с получением товарной продукции;
3) Выпуск новых видов продукции с учетом требований ее повторного использования;
4) Применение замкнутых систем промышленного водоснабжения с использованием осадков очистных сооружений;
5) Организация безотходных территориально-промышленных комплексов и экономических регионов.
4. При этом необходимо соблюдать ряд условий:
1) Самоочевидное использование всех компонентов того или иного сырья, которые обычно не находят применения вследствие отсутствия необходимых производственных условий и навыков обработки, и причисляются к отходам;
2) Взаимосвязь с экологической обстановкой, в которой реализуются проекты (выбросы в атмосферу, водоемы, почву, отчуждение пахотных или пригодных для других целей земель под захоронение или складирование);
3) Возможность вовлечения в хозяйственный оборот ресурсов, ранее не использовавшихся;
4) Применение одной или минимума прогрессивных операций в общей технологической цепи приводит к необходимости переводить всю технологическую систему на новый уровень;
5) Возможность получения новых материалов с необходимыми характеристиками;
6) Улучшение условий труда за счет сокращения процессов, сопровождаемых выделением вредных газов и пыли. Устранение вредных компонентов в качестве промежуточных продуктов и катализаторов.
Многостороннее и глубокое освоение безотходных производств - долговременное и кропотливое дело, которым предстоит заниматься ряду поколений ученых, инженеров, техников, экологов, экономистов, рабочих разного профиля и многих других специалистов. Полностью безотходное производство - далекая перспектива, но необходимо уже сейчас решать эту задачу, как на общеэкономическом уровне, так и в отдельных отраслях хозяйства.
Я считаю, что одним из путей решения проблемы является система раздельного сбора мусора.
Истощение природных ресурсов и неконтролируемое увеличение отходов - два фактора возможного краха цивилизации. Если взглянуть на эту проблему с другой стороны, получается парадокс: люди в поте лица и с затратой ресурсов (в том числе невосполнимых) изготавливают из природного сырья бумагу, картон, стекло, пластик, цветные металлы и т. п., а затем снова тратят труд и ресурсы, чтобы избавиться от всего этого. По оценкам специалистов Гринпис, 35% - 45% городского мусора составляют материалы, извлечение и переработка которых может быть экономически прибыльной или, по крайней мере, безубыточной. Еще около 30% - пищевые и иные биоразлагаемые отходы, которые можно превращать в компост и биогаз, компенсируя таким образом хотя бы часть затрат на их утилизацию.
В XIX веке французские шифоньеры тщательно выбирали из городского мусора все стеклышки и обрывки бумаги, отправляя их на вторичное использование. Лучшие сорта бумаги в России делались из льняной или ситцевой ветоши, исправно собираемой старьевщиками и офенями не только в городах, но и в деревнях. Однако в ту пору эти материалы производились на небольших полукустарных предприятиях. Сейчас их выпускают гигантские комбинаты, куда более чувствительные и к однородности сырья, и к стабильности его поставок. А таящееся в мусорной массе вторичное сырье распределено относительно небольшими партиями, его количество и состав очень переменчивы. Для современных предприятий такое сырье технологически чрезвычайно неудобно.
Но самый главный недостаток бытовых отходов как источника сырья - это его разнородность, перемешанность в нем самых разных субстанций. Многие из них от такого контакта просто портятся, причем часто непоправимо: бумагу или картон, перемешанных с влажными пищевыми отходами, уже невозможно переработать во что-то более ценное, чем компост. В общей куче ускоряется коррозия металлолома, из выброшенных батареек и аккумуляторов утекают электролиты и ионы металлов, отравляя тем самым биоразлагаемую фракцию, и т. д. Даже если пребывание в помойке интересующего нас вторсырья (например стекла) никак не влияет на качество последнего, в любом случае нужно как-то отделить его от других материалов. Между тем на дворе не XIX век, и желающих день за днем копаться в чужих отбросах находится немного: это занятие не приносит ни материального, ни морального удовлетворения. Как правило, за него берутся представители даже не социальных низов, а вовсе уж маргинальных слоев населения - нелегальные иммигранты, бомжи. Их квалификация и добросовестность - не лучшие, но и таких работников часто не хватает. Автоматизации же этот процесс поддается крайне плохо - опять-таки из-за предельной нестабильности состава и характеристик отходов. Кроме того, любая автоматическая установка обычно извлекает из общей массы только один вид вторсырья - часто при этом делая непригодным для переработки другие виды. Например, металлы и различные виды пластика отбирают, погружая мусор в соляные растворы разной степени концентрации - понятно, что если сортировка отходов будет начинаться с этой процедуры, входящая в их состав макулатура будет безвозвратно потеряна для переработки.
Я предлагаю только один способ решения проблемы путем разделения различных видов отходов - не смешивать их вообще.
Идея раздельного сбора бытовых отходов уже в той или иной степени реализована в целом ряде стран. Наиболее продвинутой в этом отношении можно считать Германию, где население послушно кидает в разные контейнеры даже стекло разного цвета, не говоря уж о пластике, макулатуре и металле. Конечно, этот успех в значительной мере основан на знаменитой немецкой традиции добросовестного и точного исполнения любых предписаний начальства. И это касается не только поведения населения - система раздельного сбора может прижиться лишь при четкой и бесперебойной работе обеспечивающих ее коммунальных служб. Если специальный контейнер, скажем, для зеленого стекла, забит и впихнуть в него очередную порцию невозможно, даже дисциплинированный немец вряд ли понесет свои бутылки обратно домой. Столь же легко можно погубить идею раздельного сбора, если на каком-то этапе отдельные виды отходов будут сваливаться в одну кучу (например, из-за нехватки емкостей или мусоровозов). Достижения Германии - результат не только ответственности и аккуратности большинства жителей, но и высокого качества работы профессионалов - как муниципальных служб, так и коммерческих фирм.
Таких достижений как у Германии их не хватает в России. В нашей стране пока, к сожалению, преобладают обратные тенденции: с каждым годом проблема бытовых отходов становится все острее. Особенно это касается деревень, поселков, небольших городов, дач и других населенных пунктов, не имеющих никаких способов утилизации мусора, кроме сваливания в овраг или карьер. Обочины российских магистралей, опушки лесов, лесополос давно превратились в сплошные многокилометровые свалки.
Рассмотрим проблему накопления, хранения и утилизации бытовых отходов на примере города Курганинска.
Это одна из центральных проблем городской экологии. По статистике, среднегодовой житель Курганинска ежедневно выбрасывает 200 - 250 кг мусора. Свалки опасны как распространители инфекции, загрязнители грунтовых вод. Примерно 0,4 % их составляют материалы высокой токсичности (содержащие ртуть, серную кислоту, краски, растворители, ацетон, спирт).
Городские свалки не оборудованы природоохранными сооружениями. Высокотоксичные материалы зачастую подвергаются захоронению вблизи берегов Лабы, и десятилетиям продолжается загрязнение подземных и речных вод. Захламлены также берега реки Куксы: в районе центрального рынка, и в других местах, берега пруда в поселке сахарного завода.
Лес в районе молочного завода превращён местами в свалку. До 50% выбрасываемого и вывозимого на свалки мусора составляют пластиковые и стеклянные бутылки и упаковки, которые, образуя ровный слой на поверхности земли и препятствуя доступу влаги и кислорода, в десятки раз замедляют разложение даже пищевых отходов или опавших листьев. Например, на свалке обнаружена газета двадцатилетней давности, вполне пригодная для чтения. Ниже представлена таблица сроков разложения бытовых отходов на свалке.
Бумага 1 месяц
Кожура банана 6 месяцев
Шерстяные вещи 1 год
Ветки деревьев 4 года
Картон 5 лет
Крашеные деревянные предметы 13 лет
Железная банка 100 лет
Алюминиевая банка 450 лет
Пластиковая бутылка Более 500 лет
Стеклянные изделия Не разлагаются
Прежде всего, необходимо добиться того, чтобы свалки на территории края соответствовали требованиям природоохранного законодательства и законодательства в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения. В частности, необходимо оградить по периметру территории полигонов, обустроить подъездные дороги, противопожарные резервуары, приобрести технику, сократить количество отходов, размещаемых на полигонах. Для этого нужно строить мусоросортировочные линии и комплексы, которые позволяют значительную часть отходов пускать в переработку. Предстоит построить производственные корпуса, установить оборудование сортировочных линий и прессов, обустроить весовые площадки, приобрести спецтехнику, Для реализации задуманного, прежде всего, требуется оформить необходимую проектно-сметную и разрешительную документацию, пройти экспертизы. Именно эти мероприятия будут организованы в 2009 году. Год от года будет сокращаться количество мусора, вывозимого на свалки для захоронения. Через пять лет до 40% нынешнего объема отходов предполагается использовать в качестве вторичных материальных ресурсов.
Опросы и локальные эксперименты показывают, что в стране неуклонно растет доля людей, озабоченных ее превращением в помойку и готовых противодействовать этому.
Достижение цели я вижу в поддержке правительства, а также в желании людей, живущих в нашей стране. Если проанализировать итоги развития российской экономики в последние годы, то становится очевидным, что механизм нерационального ресурсопотребления не только не остановлен, но и увеличил обороты, поскольку спад в выпуске продукции опережает сокращение потребления сырья и материалов. Вместе с тем прогресс науки и техники позволяет все более рационально использовать материальные ресурсы. Одним из важнейших направлений ресурсосберегающей деятельности является эффективное использование отходов производства. Среди различных факторов, определяющих их рациональное применение, важную роль играют организационные, в том числе система управления ресурсопотреблением, которой, к сожалению, лишь на немногих заводах уделяется внимание.
Моя цель состоит в том, чтобы реализовать такую программу и в нашем Курганинском районе - развитие ресурсосберегающих методов хозяйствования. Составная часть моего проекта - комплексная система управления рациональным использованием вторичного сырья.
Система предусматривает проведение следующих мероприятий:
научно-технического характера (использование передовой техники и технологии по сбору и переработке вторичного сырья);
экономического (внутрихозяйственное планирование образования, сбора, использования и реализации отходов, установление цен на эти ресурсы и продукты их переработки, материальное стимулирование их рационального применения, комплексный учет и анализ результатов работы с вторичным сырьем);
правового (использование директивных указаний и инструкций в работе с вторичным сырьем, подбор и расстановка кадров, расширение и упорядочение договорных отношений между поставщиками и потребителями;
экологического использование вторичного сырья с учетом аспектов защиты окружающей среды).
Система носит многоуровневый характер и охватывает все стадии жизненного цикла вторичных материальных ресурсов:
выявление ресурсов;
планирование их сбора и использования, сбор и подготовку к потреблению или реализации; собственно полезное применение;
реализацию на сторону;
профилактику частичного уничтожения.
Организационно-методической, нормативно-технической и правовой ее основой являются стандарты и сертификация вторичных ресурсов. Регламентируя прогрессивные нормы, правила и методы, а также этапы и содержание процессов, стандарты вносят ясность в работу исполнителей, четко разграничивая их права и обязанности, а также устанавливая формы материального и морального стимулирования.
Основные функции стандартов в области управления рациональным использованием вторичных ресурсов:
o упорядочение внутренних и внешних связей производственных систем для вовлечения в производство отходов, а также повышения эффективности их использования;
o нормирование требований к экономному, рациональному применению вторичного сырья и элементам производства, обеспечивающим выполнение этих требований;
o внедрение в производство достижений научно-технического прогресса и передового опыта (образцов вторичных ресурсов и технологии их полезного использования);
o организация трудовых процессов на основе прогрессивной технологии и совершенствования производственных отношений;
o обеспечение контроля за рациональным использованием отходов на стадиях их жизненного цикла;
o управление рациональным использованием дополнительных источников снабжения.
Особо следует отметить систему документов, регламентирующих специализированные функции управления рациональным применением вторичных ресурсов.
Предлагаемая стандартизация функций управления использованием вторичных ресурсов, на мой взгляд, даст возможность более рационально использовать отходы. Она позволяет, во-первых, ликвидировать систематические потери вторичных ресурсов, обусловленные несовершенством организации их выявления, сбора и переработки, во-вторых, повысить долю отходов в общем сырьевом балансе, удельный вес выпускаемых из них товаров в общем объеме производства.
Комплексная система управления рациональным
использованием ресурсов
Прогнозирование потребности в различных видах вторичных ресурсов. Изучение отечественного и зарубежного опыта их применения.
Выявление ресурсов, отходов и освоение новых сфер применения.
Планирование сбора и переработки вторичных ресурсов.
Сбор, сортировка, транспортировка, складирование вторичных ресурсов.
Технологическая подготовка производства изделий с использованием вторичных ресурсов.
Организация эффективного потребления вторичных ресурсов.
Реализация неиспользуемых вторичных ресурсов.
Утилизация неиспользуемых вторичных ресурсов.
Подбор, обучение и расстановка кадров.
Контроль, учет, анализ и правовое обеспечение рационального использования ресурсов.
Стимулирование рационального использования вторичных ресурсов.
Я считаю необходимым анализ деятельности по утилизации, захоронению и использованию промышленных отходов в Курганинском районе.
В большинстве своем свалки, хламонакопители, отвалы находятся, во введении самих предприятий и удаление образующихся отходов на них производится бесконтрольно с нарушением действующих нормативных актов и санитарных прав
Важными в решении данной проблемы являются такие задачи, как: осуществление разработки и реализации комплексной территориальной программы утилизации и рационального использования отходов, их безопасного обезвреживания, накопления и складирования.
Основным содержанием этой программы должна стать разработка и внедрение малоотходных технологических процессов на предприятиях всех отраслей промышленности; опережающее развитие мощностей по сбору и утилизации различных видов вторичного сырья, а также внедрение прогрессивных технологий их переработки.
2 способ утилизации отходов
Современные места захоронения бытовых отходов язык не повернется назвать свалкой: это своего рода ферментеры, промышленные установки, на которых использованные в послуживших человеку вещах материалы возвращаются в естественный геохимический круговорот веществ. Этот процесс максимально отделен от окружающей среды: мусор лежит на водоупорной подложке, окруженной кольцевым желобом, куда стекают образующиеся в ходе разложения жидкости. Хранилище разделено на отсеки, каждый из которых по заполнении закрывается землей, под которой его содержимое будет спокойно перепревать. Толща мусорной массы пронизана трубами, отводящими образующийся при разложении органики биогаз (метан).
Все это, разумеется, стоит денег. Трудности создает не столько цена, сколько сам характер сделки. Сфера отходов - это парадоксальный рынок с отрицательной стоимостью: на нем поставщик "товара" платит получателю, чтобы тот его забрал. Поскольку самому получателю "товар" не нужен, у него всегда есть соблазн взять деньги, не выполнив обязательств, свалив вывозимый мусор где-нибудь в укромном месте. Поэтому чисто рыночные механизмы приходится выполнять мерами контроля, позволяющими на каждом этапе удостовериться, что "продукт" доставлен куда следует. Система сбора и вывоза мусора - многоступенчатая, и контролировать нужно каждый этап. Понятно, что там, где начинается строгая отчетность, кончаются гибкость и экономическая эффективность.
Но самая большая проблема захоронения отходов состоит в том, что даже перепревший, обеззараженный, отдавший значительную часть своей массы в виде фильтрат и газа, многократно уплотненный бульдозером мусор занимает все-таки слишком много места. Причем занимает его навсегда: хотя современные технологии позволяют через некоторое время после закрытия свалки рекультивировать ее до состояния "зеленой лужайки", цена такой лужайки на земельном рынке всегда будет бросовой: состоятельные люди там никогда не поселяются и в построенный там ресторан или клуб ходить не будут. Мало того, соседство со свалкой снижает цену недвижимости на прилегающих территориях. Между тем в Европе и наиболее населенных районах США больших безлюдных территорий практически не осталось, кроме разве что природных парков и охранных зон питьевых водоемов, где никто не позволит устраивать свалку. Тем более свободных мест нет в непосредственной близости от мегаполисов и крупных городских агломераций - главных производителей отходов. Старые хранилища заполняются слишком быстро, а находить места для новых становится все труднее.
Я с энтузиазмом отношусь к идее мусоросжигающих заводов (МСЗ). Такой завод не требует отвода все новых и новых земель: он занимает ограниченную площадь. С другой стороны, горючие материалы: пластик, бумага, древесина и ее производные, тряпки, пищевые отходы. Последние, правда, содержат огромное количество воды, сильно затрудняющей горение не только их, но и всей мусорной массы. Однако можно использовать возможность "самопросушки": уже просушенный мусор, сгорая, выделяет тепло, которое сушит следующую порцию - и так до бесконечности. При правильной организации дела можно надеяться получить дополнительное тепло и энергию в городские сети. Очистительный огонь бессилен обезвредить, например, тяжелых металлы: они остаются токсичными во всех своих соединениях, но при сжигании часть их может перейти в летучую форму. Сожжение мусора может и само порождать чрезвычайно опасные яды. Например, знаменитые диоксины, для которых не удалось определить безопасных концентраций, образуются в результате неполного окисления хлорорганики илисмеси органических соединений с хлорными. Гарантировать полное сгорание при сжигании бытовых и производственных отходов трудно: состав этой субстанции чрезвычайно разнообразен, а влажность - весьма высока. Чтобы это исправно горело, нужно применять кислородный поддув. А чтоб выбросы МСЗ в атмосферу соответствовали хоть каким-то нормам экологической безопасности, на заводах приходится ставить очень мощные очистки отходящих газов. Из-за всего этого большая себестоимость схем захоронения. Построить МСЗ, сжигающий в год 300 тысяч тонн отходов, стоит примерно 125 миллионов долларов.
Огневой метод переработки токсичных промышленных отходов классифицируется в зависимости от типа отходов и способам обезвреживания:
1. Сжигание отходов, способных гореть самостоятельно - наиболее простой способ; горение происходит при температурах не ниже 1200 - 1300° С. (следует отметить, что данный способ не является целесообразным ввиду некоторой (большей или меньшей) ценности горючих отходов и возможности их использования в данное время или в будущем).
2. Огневой окислительный метод обезвреживания негорючих отходов - сложный физико-химический процесс, состоящий из различных физических и химических стадий. Огневое окисление применимо в большей степени по отношению к твердым и пастообразным отходам.
3. Огневой восстановительный метод используется для уничтожения токсичных отходов без получения каких-либо побочных продуктов, пригодных для дальнейшего использования в качестве сырья или товарных продуктов. В результате образуются безвредные дымовые газы и стерильный шлак, сбрасываемый в отвал. Так можно обезвреживать газообразные и твердые выбросы, бытовые отходы и некоторые другие.
4. Огневая регенерация предназначена для извлечения из отходов какого-либо производства реагентов, используемых в этом производстве, или восстановления свойств отработанных реагентов или материалов. Эта разновидность огневого обезвреживания обеспечивает не только природоохранные, но и ресурсосберегающие цели.
Для достижения требуемой санитарно-гигиенической полноты обезвреживания отходов необходимо, как правило, экспериментальное определение оптимальных температур, продолжительности процесса, коэффициента избытка кислорода в камере горения, равномерности подачи отходов, топлива и кислорода. Протекание процесса обезвреживания в неоптимальных условиях приводит к появлению компонентов в продуктах сгорания и, в первую очередь, в дымовых газах.
При сжигании на свалках пластмасс, синтетических волокон, хлороуглеводородов в дымовых газах могут образовываться токсичные вещества: CO, бенз-а-пирен, фосген, диоксины.
По моему мнению, огневое обезвреживание (чисто термическое или с применением катализаторов) промышленных отходов приводит к уничтожению органических веществ, которые могли бы явиться ценным сырьем целевых продуктов.
Далее ...
|
|
|
