Магистерский диплом на тему Эффективность утилизации твердых бытовых отходов

Содержание:

Введение 3
1. Теоретические основы экономической и технологической эффективности утилизации твердых бытовых отходов 5
1.1. Понятие твердых бытовых отходов и их классификация 5
1.2. Методы утилизации твердых бытовых отходов 11
1.3. Государственная политика в сфере утилизации твердых бытовых отходов 20
2. Анализ эффективности утилизации твердых бытовых отходов в РФ 25
2.1. Анализ отечественного и зарубежного опыта в сфере утилизации твердых бытовых отходов 25
2.2. Анализ деятельности завода по механизированной переработке бытовых отходов в г. Санкт-Петербург (МПБО-2) 37
2.3. Технологические процессы и их экономическая оценка 43
3. Решение проблем утилизации твердых бытовых отходов в РФ 60
3.1 Совершенствование технических процессов утилизации твердых бытовых отходов 60
3.2 Оптимизация вывоза твердых бытовых отходов в Ленинградской области 67
3.3 Использование брикетирования, солнечной энергии и биогаза для утилизации твердых бытовых отходов 75
Заключение 83
Список литературы 89
Приложения 97

Введение:

Одним из существенных источников загрязнения планеты являются бытовые отходы. За последние 20 лет наблюдается активный рост объемов, образующихся твердых бытовых отходов, который пагубно
сказывается на экологии земли. Основная задача состоит не только в уменьшении количества производимого мусора, но и во внедрении высокотехнологичных способов утилизации отходов. В общемировой практике
используется большое количество различных методов, позволяющих экологично и экономично утилизировать твердые бытовые отходы.
В настоящее время в России 97 % утилизации данных отходов идет через полигонное захоронение, что является вредным и опасным для природы и
человека, а также затратным для государства способом.
Последние несколько десятков лет в России относительно мало уделялось внимания проблемам утилизации и использования отходов. В ряде регионов Росси в окрестностях крупных городов накопились огромные объемы отходов на полигонах, без должной их обработки. Такая проблема приближает общество к техногенной катастрофе – отравлению среды обитания человека. По данным различных источников, около четырёхсот килограммов мусора в год приходится на каждого россиянина. По статистике больше трети всех бытовых отходов — ценный ресурс, пригодный для вторичного использования, но на заводы попадает не больше десяти процентов от общего количества мусора. На всю Россию сейчас работает около 250 перерабатывающих заводов, около 10
мусоросжигательных и 50 предприятий сортировки, что далеко не достаточно для утилизации и переработки того объёма отходов, который накопился и который продолжает расти.
Целью исследования является разработка рекомендаций по решению проблем утилизации твердых бытовых отходов в РФ.
Задачи исследования:
1) рассмотреть понятие твердых бытовых отходов и их классификацию;
2) изучить методы утилизации твердых бытовых отходов;
3) представить показатели оценки эффективности политики в сфере утилизации твердых бытовых отходов;
4) изучить государственную политику в сфере утилизации твердых бытовых отходов в РФ и других странах и ее эффективность;
5) проанализировать деятельности завода по механизированной переработке бытовых отходов в г. Санкт-Петербург (МПБО-2);
6) охарактеризовать технологии переработки и утилизации твердых бытовых отходов на заводе по механизированной переработке бытовых отходов в г. Санкт-Петербург (МПБО-2);
7) рассмотреть совершенствование технических процессов утилизации твердых бытовых отходов;
8) предложить оптимизацию вывоза твердых бытовых отходов в Ленинградской области;
9) предложить использование брикетирования, солнечной энергии и биогаза для утилизации твердых бытовых отходов.
Объектом исследования является деятельность завода по механизированной переработке бытовых отходов в г. Санкт-Петербург (МПБО-2).
Предметом исследования является технология утилизации твердых бытовых отходов и ее совершенствование.
Теоретическая база исследования представлена книгами, статьями и интернет-источниками по вопросам утилизации твердых бытовых отходов и ее совершенствование.

Заключение:

В настоящее время, в России только начинаются формироваться подходы к проблемам утилизации и переработки отходов. Решаются вопросы организации селективного сбора, вопросы внедрения новых высокоэффективных технологий разделения отходов на компоненты и их эффективное использование, вопросы строительства современных высокотехнологичных мусороперерабатывающих предприятий.
Зарубежный опыт показывает, что для развития и нормального функционирования отрасли по переработке отходов, необходимы льготные и
стимулирующие условия их деятельности. Например, льготные кредиты для
заводов по переработке и утилизации отходов, скидки в системе госзакупок
и другие стимулирующие методы.
В результате проведенного исследования, сформулированы следующие выводы:
1. Основываясь на нормативно-правовой базе Европейского Союза были разработаны предложения по совершенствованию нормативно-правовой базы Российской Федерации.
2. Был проведен анализ существующей системы обращения с отходами в Ленинградской области.
3. Были выявлены основные проблемы системы обращения с отходами в Ленинградской области в настоящее время.
Правильно построенная система обращения с отходами дает возможность правильной и качественной переработки отходов, включая твердые коммунальные. Отходы являются таким же сырьем, ресурсом, как и привычные нам природные ресурсы. Стоит понимать, что основная задача-это снижение негативного воздействия на окружающую среду, повышение качества окружающей среды и защита здоровья населения.
История создания крупнейшего на Северо-Западе природоохранного предприятия — «Завод по механизированной переработке бытовых отходов» начинается в 1965 году.
2018 год стал одним из переломных и знаковых периодов в истории предприятия: по результатам конкурсного отбора СПб ГУП «Завод МПБО-2» присвоен статус регионального оператора по обращению с твердыми коммунальными отходами на территории Санкт-Петербурга. Это означает, что в ближайшие 10 лет предприятие будет обеспечивать обращение с твердыми коммунальными отходами на территории северной столицы России.
На предприятии используется технология компостирования ТБО.
Проведенное исследование деятельности предприятия по утилизации твердых бытовых отходов в Санкт-Петербурге (МПБО-2) выявило недостаточную эффективность деятельности предприятия в целом. Несмотря на использования современных технологий, утилизация ТБО является затратной и потому деятельность убыточна. Вместе с тем, предприятие в 2019г. тестировало внедрение новой технологии утилизации ТБО в надежде, что это позволит работать более эффективно.
Выводы по тестируемой технологии:
1. Определены оптимальные соотношения вводимых ингредиентов с целью получения компоста заданного состава из расчета на сухое вещество — 20-40 % сброженной в метантенках смеси осадков сточных вод и избыточного активного ила, 5-20 % выбранных из группы: сырой осадок сточных вод, избыточный активный ил, смесь сырого осадка сточных вод и избыточного ила, до 15 % древесной щепы размером 10-30 мм и порядка 25-45 % подрешеточной фракции твердых бытовых отходов.
2. Разработаны оригинальные технические решения по созданию нестандартного оборудования: системы дренажа, аэрации и контроля технологического процесса.
3. Проведен массообменный и тепловой расчет установки полигонного (в буртах) компостирования. Показано, что в летний период в расчѐте на один погонный метр в месяц образуется 35 л воды и 83 кг углекислого газа и может испаряться до 108 л воды. Следовательно, в жаркий период требуется дополнительное орошение компостируемой массы порядка 70 л. Дополнительное орошение необходимо как для теплосъѐма микробиологического тепла за счѐт испарения, так и для увлажнения компостируемой массы.
4. Показано, что в зимний период образующаяся влага испаряется в малых количествах, а основная часть выводится через дренажную систему.
5. При компостировании тепловой баланс в основном складывается из тепла вносимого компостируемыми ингредиентами и микробиологическим теплом. Причѐм тепло образующиеся в результате биосинтеза (6248 мДж на погонный метр) является подавляющим в тепловом балансе.
6. Тепла, образующегося при биосинтезе достаточно для поддержания оптимальной температуры в любое время года. Причѐм, летом требуется дополнительное орошение.
7. Проведѐн гидравлический расчѐт установки. Показано, что гидравлическое сопротивление системы аэрации составляет 1100 – 1400 Па, а требуемый расход воздух в режиме периодической продувки 745 м3 /час. Подобран вентилятор – Ц4-70 №3.
Для крупных городов России, таких как Санкт-Петербург, остро стоит проблема утилизации твердых бытовых отходов. Сложности возникают не только из-за необходимости организации сложной структуры транспорта. В первую очередь Санкт-Петербург переживает так называемый «мусорный коллапс».
Для нужд Петербурга и Ленинградской области уже сейчас производится поиск свободных зон под площадки. Изначально этих зон было 10, теперь 3 – в Кингисепском, Кировском и Тосненском районах. При этом речь идет не только о размещении. Согласно поручению губернатора области, необходимо строить именно перерабатывающие мощности вместе с территориями для захоронения.
Наиболее вероятным местом расположения нового полигона на 2020 год является площадка в Кировском районе. По заявлениям администрации Ленинградской области, площадка должна располагаться на расстоянии до 75 км от города.

Фрагмент текста работы:

1. Теоретические основы экономической и технологической эффективности утилизации твердых бытовых отходов
1.1. Понятие твердых бытовых отходов и их классификация
В современном мире одно из центральных мест занимают вопросы
экологии. Проблемы, которые появляются из-за нарушения экологического
баланса, есть следствие небрежного отношения к природе. Особенно, когда
речь идет о захламлении окружающего мира. Ведь за последние годы мусора
на планете становится всё больше и больше. Различают такие виды отходов как: бытовые, органического и промышленного производства, медицинские, радиоактивные.
Размещение свалок ведет к выделению метана — химическое вещество, которое выделяет парниковый газ и постепенно уничтожает окружающую среду. Сжигание отходов приводит к выделению ртути, кадмия, свинца, тяжёлых металлов, а также к распространению неприятного запаха. Загрязнение мусором водоёмов ― к постепенному уничтожению и флоры и фауны, у животных появляются различные заболевания, приводящие к сокращению их численности [15, с. 129-131].
Во все времена проблемы системы сборы, вывозы, утилизации и переработки твердых бытовых отходов (в дальнейшем ТБО) имела высокую значимость, и не только каждым годом, каждым днем ее актуальность только
увеличивается. В связи с резким ростом потребления в последние десятилетия, вопрос об управлении с отходами стал актуальным для некоторых стран, в том числе и для РФ.
К ТБО относятся бесполезные, ненужные или выброшенные за ненадобностью материалы, являющиеся продуктом деятельности человека, образующиеся в отдельных домах, общественных, лечебных и других учреждениях, подлежащие удалению с территории городов и сельских
поселков по единой централизованной системе специализированными коммунальными предприятиями на полигоны твердых бытовых отходов [39, с. 255-259].
Несмотря на все применяемые мероприятия по контролю, формируется достаточно большая категория отходов в процессе жизнедеятельности человека, в число которых входят твердые бытовые отходы (ТБО). Особенно остро проблема ТБО проявляется в больших городах, так, например, в Москве за один календарный год появляется 7 млн. тонн отходов.
В последние годы объем отходов очень возрос, а в развитых странах количество ТБО в день на одного человека составляет 1…3 кг, исходя из этого, получаем, что ежегодно образуются сотни миллионов тонн мусора. Так, например, в США производство отходов ежегодно возрастает на 10%. Численность человечества каждый год возрастает на 1,5…2%, а количество ТБО на 5,5…6%.
Таким образом, увеличение роста количества муниципальных отходов превосходит рост численность земного шара в 3 раза. Поэтому прежний подход к проблеме, когда отходы собирали на специальных полигонах, закапывали или сбрасывали их в моря и океаны стал экологически очень опасен. Из-за нехватки полигонов для захоронения такого громадного объема ТБО, в странах с большой численностью населения, задумались о нецелесообразности использования метода захоронения.
Особенностью нашей страны, в сравнении с другими развитыми странами, является то, что 95… 98% твердых отходов транспортируется на свалки, в числе которых 88%, еще с далекого 1989 года, находятся в непригодном состоянии. Этот способ утилизации уже отразился на окружающей среде путем загрязнения подземных вод, а, следовательно, и прилежащих водоемов, что создало множество экологических проблем.
Структура и объем муниципальных отходов весьма разнообразны, они могут зависеть от местоположения, времени года и ряда других причин. В России структуру муниципальных отходов можно представить таким образом: органические и бумажные отходы, 39 и 33% соответственно; металлические, стеклянные и полимерных отходе колеблются в пределах от 3 до 6%; резиновые и деревянные отходы составляют около 1… 2%.
На данный момент в России изготавливается, импортируется и используется промышленная продукция различного состава. В связи с этим происходит то, что состав муниципальных отходов нашей страны приближается по показателям к развитым зарубежным странам. Стремительные перемены экономического и политического состояния в мировом обществе, приводят к усугублению проблемы ТБО.
По мнению ученых, 50…70% муниципальных отходов, по их составу и структуре, целиком и полностью удобны для повторного использования. Исходя из практики зарубежных стран, утилизация ТБО является очень прибыльной технологией. Кроме того, дефицита материала для вторичной переработки не предвидится [24, с. 7-11].
В составе муниципальных отходов содержатся элементы, требующие чрезвычайно сложной переработки.
ТБО представляют собой источник ряда опасностей, основными из которых являются:
1) Вымывание веществ и загрязнение грунтовых вод ядовитым фильтратом.
2) Образование метана: в связи с тем, что у захороненного мусора практически нет доступа к кислороду, то его разложение идет анаэробно, при этом образуется легко воспламеняющийся метан.
3) Просадка грунта: с течением времени весь участок свалки превращается в болото с ядовитой водой.
4) Эпидемиологическая опасность: болезнетворные бактерии могут стать причиной инфекций и целых эпидемий.
5) Воздействие токсических веществ на организм человека. Так, после того, как возросла нагрузка на полигон «Ядрово» в г. Волоколамске, в городе был введен режим ЧС. По данным Роспотребнадзора, было выявлено