ГБОУ_СОШ_№1474_Шабановx

Государственное бюджетное образовательное учреждение города Москвы
средняя общеобразовательная школа №1474 ОШП №1474/1 (2020).
ПРОЕКТНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
ПО ТЕМЕ
«Возможности использования ресурсосберегающих
технологий в северном административном округе города Москвы»
Работу выполнил ученик
9 «А» класса
ГБОУ СОШ №1474 (от. 2020)
Шабанов Дмитрий Эдуардович.
г. Москва, 2013-2014 гг.
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Содержание
1. Введение
2. Теоретическая часть
3. Нынешнее положение ресурсосбережения и экологическая ущербность
производств коммунального хозяйства на территории САО г. Москвы
 Энергоснабжение
 Водоснабжение
 Хранение и переработка мусора
4. Недостатки в нынешней модели
5. Предлагаемая модель
 Энергоснабжение
 Водоснабжение
 Хранение и переработка мусора
o Технология «3R»
6. Заключение
7. Список использованных источников
2
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Введение
Актуальность: на сегодняшний день в ресурсы занимают одно из важнейших мест во всех видах промышленности и хозяйств. Именно по этой причине вопрос их рационального использования и сбережения и очень актуален
в настоящее время.
Цель работы: предложить модель ресурсосбережения на территории САО г.
Москвы.
Задачи:
1. Выяснить понятия ресурсов и ресурсосбережения.
2. Изучить нынешнее положение ресурсосбережения и экологическую
ущербность предприятий коммунального хозяйства на территории САО г.
Москвы.
3. Выявить недостатки в нынешнем положении.
4. Изучить технологии ресурсосбережения и переработки ресурсов, решающие выявленные проблемы в ходе проектной работы.
5. Представить собственную модель рационального использования ресурсов
и ресурсосбережения.
3
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Теоретическая часть
Ресурсы – это природные или созданные человеком ценности, которые
предназначены для удовлетворения производственных и непроизводственных потребностей.
Ресурсосбережение – это совокупность мер по бережливому и рациональному использованию факторов производства (капитала, земли, труда).
Ресурсосбережение обеспечивается посредством:
 использования ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий;
 повышения производительности труда;
 сокращения затрат живого и овеществленного труда.
Ресурсосберегающие технологии – технологии, обеспечивающие производство продукции с минимально возможным потреблением топлива и других
источников энергии, а также сырья, материалов, воздуха, воды и прочих ресурсов для технологических целей.
Ресурсосберегающие технологии включают в себя следующие меры:
 использование вторичных ресурсов;
 утилизацию отходов;
 рекуперацию энергии;
 замкнутую систему водообеспечения.
Эти меры позволяют экономить природные ресурсы и избегать загрязнения
окружающей среды, а, следовательно, не ухудшать экологическую обстановку на этой территории.
4
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Нынешнее положение
Энергоснабжение (тепло- и электроснабжение)
На территории САО города Москвы располагаются 2 ТЭЦ (теплоэлектроцентрали - тепловой электростанции, которая не только производит электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных
системах теплоснабжения)
1. ТЭЦ-21 — предприятие энергетики московской энергосистемы, расположенное на севере Москвы (Дмитровский район, промышленная зона
Коровино). Работает, преимущественно, на природном газе.
Вырабатывает электричество и горячий водяной пар.
2. ТЭЦ-28 (очередь-28 ТЭЦ-21) — предприятие энергетики московской
энергосистемы, расположенное в Москве (промышленная зона Коровино). Также работает на природном газе и вырабатывает электричество и горячий водяной пар.
Водоснабжение
На территории САО г. Москвы нет ключевых объектов водоснабжения.
Большую часть чистой воды поступает с Северной станции водоподготовки
(ССВ) около города Долгопрудный.
 Мощность - 1920,0 тыс. куб. м в сутки (это 28,6 % от суммарной мощности всех станций водоподготовки в Москве и МО)
Объем мощностей водоподготовительных
станций в Москве, тыс. куб. м/сут.
1920
1400
Севрная
Рублёвская
Западная
1700
Восточная
1680
5
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
 Очистка воды производится базово гипохлоритом натрия (натрием
хлорноватистокислым)
Водостоки уходят на Зеленоградские очистные сооружения, которые считаются одним из цехов Курьяновских водоочистных сооружений по очистке
воды (в частности, этот цех занимается очисткой воды от азота и фосфора).
После всех фильтраций очищенную воду пускают в Москва-реку.
 Мощность – 140 тыс. куб. м в сутки
Объёмы мощностей водоочистительных
сооружений в Москве, тыс. куб.м / сутки
Курьяновские ОС
(включая
Зеленоградсие ОС)
3080
3265
Люберецкие ОС
(включая ОС в Южном
Бутово)
 Технологическая схема
6
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Хранение и переработка мусора
На близлежащей территории к САО находятся два мусорных полигона:
 Полигон ТБО г. Долгопрудный
o Площадь - 13,89 га
o Состояние – скоро закроется из-за переполнения (на данный момент
заполнен более чем на 90%)
o Влияние на окружающую среду – резко негативное, вызывает загрязнение почвы на близлежащей территории, также является причиной многих дыхательных и онкологических заболеваний у населения рядом.
 Полигон ТБО «Левобережный»
o Площадь – 20 га
o Состояние – официально закрыт в 2012 г.
o Влияние на окружающую среду – резко негативно влияет на экологию города Химок и северо-запада Москвы, Также резко негативно
влияет на уровень жизни на территориях рядом, является причиной
многих онкологических и дыхательных заболеваний.
7
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Недостатки
Энергоснабжение
1. Выделение большого количества диоксида углерода (углекислого газа).
2. Трудности с транспортировкой горячего пара приводит к потере тепла
через окружающую среду, а это влечет за собой изменение температуры
грунта и нерациональное использование ресурсов.
Водоснабжение
1. Транспортировка горячей воды на очень далёкие расстояния приводят к
потерям тепла через окружающую среду (температура воды падает).
2. Большие затраты ресурсов уходят на подготовку воды из рек и водоемов.
Хранение и переработка мусора
1. Полигоны исчерпали свои возможности по хранению мусора – один из
них уже закрыт, второй скоро закроют.
2. Эти полигоны резко негативно влияют на окружающую среду - загрязняют почву токсическими веществами, а также загрязняя и ухудшая качество воздуха токсическими испарениями от разложения отходов на этих
полигонах
3. Полигоны также являются возбудителями и распространителями различных заболеваний, в особенности онкологических заболеваний и заболеваний дыхательной системы
8
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Предлагаемая модель
Предлагаемая модель будет состоять из комплекса мер и решений для каждой отрасли производства жилищно-коммунального хозяйства
Энергоснабжение
Для устранения недостатков, указанных выше, есть следующие решения:
 Выделение большого количества диоксида углерода
1. Перевод электростанций на другой тип выработки энергии (например,
на расщепление ядра, т.е. на атомный тип)
o Недостаток заключается в том, что ядерная электростанция и является экологически чистым производством во время выработки
электроэнергии, но нет технологий полной переработки ядерных
отходов, а, следовательно, этот тип электростанций будет оказывать более негативное влияние на экологию (не только САО, но и
других районов, где будут храниться ядерные отходы).
o Другие же типы выработки электроэнергии, как солнечные или
ветряные электростанции, не актуальны для нашего региона.
2. Принятие мер на ТЭЦ по сокращению выброса углекислого газа, а
также посадка лесополос вокруг ТЭЦ с целью усвоения выработанного углекислого газа растениями в темновую фазу фотосинтеза
o Мы полностью не избавляемся от выброса углекислого газа в
окружающую среду.
 Трудности с транспортировкой горячего пара без потери тепла в окружающую среду.
1. Разработка и использование технологий по термоизоляции с трубами
на полимерной основе:
o Технологии еще не отработаны хорошо, поэтому потери тепла не
на много меньше, чем у обычных труб, а, следовательно, замена
труб – дело дорогое, но нерациональное на данный момент.
2. Перевод водяного пара во внутренний цикл ТЭС с целью повышения
КПД станции:
o КПД станции не покроет полностью отсутствие такого вида энергоносителя, как водяной пар.
9
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
3. Замена паровых турбин на ТЭЦ на газотурбинные генераторы:
o КПД станции не покроет полностью отсутствие такого вида энергоносителя, как водяной пар.
Водоснабжение
Для устранения недостатков, указанных выше, есть следующие решения:
 При транспортировке горячей воды происходят большие потери тепла
1. Разработка и использование технологий по термоизоляции с трубами
на полимерной основе
o Технологии еще не отработаны хорошо, поэтому потери тепла не
на много меньше, чем у обычных труб, а, следовательно, замена
труб – дело дорогое, но нерациональное на данный момент.
2. Создание локальной сети котельных, на пять – десять домов каждая
котельная:
o Рациональное использование ресурсов – меньше тратится горячей
воды, а, следовательно, меньше энергии и меньше воды.
 Большие затраты каждый раз на подготовку воды из реки и водоемов
1. Использование замкнутой системы водообеспечения – с очистных
сооружений сразу на станцию водоподготовки
o Меньшие затраты на дальнейшую очистку воды;
o Меньший забор воды из волжской речной системы, а, следовательно, меньшее влияние антропогенного фактора в речных системах.
Хранение и переработка мусора
В этой отрасли существуют самые большие проблемы, поэтому здесь надо
использовать комплекс решений:
1. Официальное закрытие полигона ТБО в городе Долгопрудном.
2. Строительство на близлежащей территории к САО комплекса класса
«3R» по переработке отходов.
3. Развитие у населения культуры первичной сортировки мусора.
10
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Технология переработки мусора «3R»
Современные методы переработки отходов (сжигание, захоронение и т.д.)
являются малоэффективными, так как образуют полигоны, влияют на состояние окружающей среды и атмосферы, не позволяют использовать все материалы повторно.
В начале 90-х группа нидерландских ученых начала исследования и разработку новой технологии, основными задачами которой стала переработка отходов без предварительной сортировки, получение качественного (в т.ч.
очищенного от ядовитых и вредных веществ) первоначального сырья, а так
же приемлемость по затратам, прибыльность и, одновременно, экологическая
безопасность.
В 2000 году ученые добились своей цели, протестировали и запатентовали
так называемую «3R» технологию, объединяющую в себе все вышеперечисленные принципы.
Особенность работы «3R» – это использование уже существующих технологий переработки в сочетании с новыми дополнениями.
Эта технология в состоянии переработать любые виды отходов в пределах одной системы, без предварительной сортировки. Это практически
полностью автоматизированный процесс, позволяющий с минимальным участием персонала, сортировать, обрабатывать и получать первоначальные материалы высокого качества.
С ее помощью можно будет решить одновременно 3 проблемы:
 Общество - не будет негативного влияния от накопления и переработки
мусора.
 Экология – абсолютно нейтрально для окружающей среды, не выделяет газов, отравляющих веществ или CO2, не наносит вреда планете,
очищает отходы от ядовитых веществ и радиации.
 Финансы - завод может быть построен без государственных инвестиций, так как сразу после запуска в эксплуатацию завода, можно получать прибыль от продажи очищаемого сырья.
Основываясь на подсчетах «EPC Group», при обработке 100 кг отходов, получается 97 кг готового сырья высокого качества (выход и качественный состав сырьевого материала зависит от типа отходов, поставляемых в систему).
11
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Техническое описание процесса.
В зависимости от задач, завод комплектуется из необходимых самостоятельных блоков.
На этапе проектирования, проводится анализ отходов, предполагаемых к рециклингу (повторному использованию) в системе. Так определяется качественный состав для просчета эффективности и окупаемости, которую сможет гарантировать производитель, а так же наличие опасных или радиоактивных веществ в их составе.
Технология способна перерабатывать в любом виде несортированные материалы, такие как:
 бытовые отходы
 крупногабаритный мусор неизмельченный (мебель, строительные материалы т.д.)
 органические отходы
 содержимое свалок
 неразобранные машины и части грузовиков, аккумуляторы, покрышки
 электронное и электрическое оборудование (телевизоры, холодильники
и т.д.)
 медицинские отходы
 индустриальные отходы
 батарейки, градусники, лампы и многое другое.
Пример схемы переработки бытовых отходов.
Описание процесса:
1. Несортированные отходы автоматически сортируются непосредственно
на заводе. Дополнительный разбор мусора перед доставкой на завод не
требуется.
2. Процесс переработки начинается с разбора пластиковых отходов и их соединений от непластиковых, электрических и электронных составляющих. Далее отделяются магнитные материалы, а так же дерево, стекло.
12
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Все они упаковываются в тару для дальнейшей продажи. Немагнитные
материалы подвергаются дальнейшей очистке.
3. Собранные пластиковые отходы подвергаются анализу на качество и степень эрозии.
4. Все материалы поступают в измельчитель.
5. Разбор и сортировка материалов: металлы, бумага, картон разделяются и
готовы к продаже.
6. Экстрактор: пластики очищаются от остаточных продуктов. Красители
выделяются из материалов и могут быть использована повторно.
7. Пластик сортируется по видам - PET, PVC, HP, HDPE, PURE, ABS и т.д.
(Термический сканер отделяет PP и LDPE).
8. Цветовое разделение: разделенный по видам пластик далее сортируется
по цветам. Так же можно выделять из пластика цветовую составляющую,
но это не является целесообразным.
9. Смешивание и прессование: пластики готовятся на продажу, с возможным учетом требований покупателя.
10. Газовая ферментация - органические материалы собираются для использования на электростанциях.
11. Система переработки картона: различные виды дерева перерабатываются
и очищаются для дальнейшего использования в целлюлозно-бумажной
промышленности.
12. Сырые остатки от газовой ферментации и щепа от картона и дерева, поставляются брикетный блок, где масса высушивается, перемалывается и
прессуется в топливные брикеты. Брикеты так же могут использоваться в
сельском хозяйстве и фермерской индустрии, как удобрение.
Общая схема
13
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Сепарация пластика с помощью термального сканера. Разделение происходит по индексу плавления, так как каждый вид имеет свой температурный
предел.
Пример схемы переработки несортированного мусора со свалок с применением пиролиза.
Примечание: в случае переработки методом пиролиза ядерных отходов, полученную энергию можно направлять на электростанцию города или на нужды самого завода.
14
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Отдел газовой ферментации
Блок по изготовлению брикетов, сушка и хранение.
Затраты на проект.
Минимальная стоимость строительства завода составляет 30 млн евро.
Ниже приведен сравнительный анализ проектируемого завода 3R в Джакарте
и уже существующих заводов.
Параметры оценки и
стоимость завода
(млн. евро)
Завод
«3R»
Завод AEB
Amsterdam
Завод
Dusseldorf
Завод
Harlingen
Строительство
500
862
300
151
Операционные и технические расходы
170
221
77
38
Амортизация (15 лет)
33
57
20
10
Всего расходов за год
203
278
97
48
Кол-во перерабатываемых отходов (тонн)
1.000.000
1.300.000
450.000
228.000
Прибыль
410
- 164
- 58
- 28
Окупаемость
0.82
- 0.19
- 0.19
- 0.19
15
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
На территории Германии успешно функционирует демонстрационный завод,
где специалисты могут ознакомиться с принципами работы технологии, увидеть процесс «вживую» и получить более детальную техническую информацию.
Применение данной технологии в моей модели.
Москва ежегодно производит 3,7 млн. тонн ТБО. Каждый день вывозится более 10 тысяч тонн мусора, из которых треть сжигается, а остальные вывозятся на полигоны Московской области. Но полигоны все либо закрыты, либо
заполнены на 90%.
Именно для того что бы справиться с несортированным потоком мусора из
Москвы и нужен завод такого класса. Как показывают цифры, если поставить
4 таких завода в ближайшем Подмосковье, то проблема хранения мусора исчезнет.
Также, для того, что бы избавиться от полигонов в Подмосковье (на примере
САО, от полигонов в Химках и Долгопрудном), которые резко негативно
влияют на экологию, и рекультивировать территорию, предлагаю выделить
фиксированную квоту для переработки отходов с этих полигонов. В дальнейшем, после того, как окупятся все четыре завода, построить пятый, который будет заниматься полностью переработкой мусора полигонов.
Может появиться вопрос по поводу пятого завода: а чем он будет заниматься
после рекультивации полигонов? Ответ прост – переработкой отходов. С
каждым годом население Москвы будет расти, а, следовательно, Москва будет производить больше отходов.
Таким образом, завод такого класса будет долго актуален для Москвы и МО.
16
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Заключение
В ходе исследования были выявлены недостатки в нынешнем положении ресурсосбережения и экологическая ущербность предприятий коммунального
хозяйства на территории САО г. Москвы.
Также были предложены варианты решений для выявленных недостатков, а
именно в плане водообеспечения и переработки мусора. Но также остались
не до конца решенными проблемы в области энергоснабжения (тепло- и
электроснабжения).
По этой причине, я буду связываться с другими организациями и группами,
занимающимися данной проблемой, и надеюсь найти самое лучшее решение
выявленных недостатков.
Также, я надеюсь, что мой проект-исследование будет рассмотрено другими
организациями, и в дальнейшем будет усовершенствовано и воплощено в
действительность.
17
Использование ресурсосберегающих технологий в САО
Список использованной литературы.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Свидерская, О.В. Основы энергосбережения / О.В.Свидерская. – Минск:
ТетраСистемс, 2008. – 176с.
Сторожко, О. О чём мыслит дом? / О.Сторожко // Московская перспектива. – 2009. – 10 декабря.
Энергосбережение // Вестник энергосбережения Южного Урала. – 2009.
– 11. – С.15
Словари и энциклопедии на Академике
http://dic.academic.ru/dic.nsf/ecolog/931
Ресурсосберегающие технологии
http://gov.cap.ru/home/49/baner/2009/energi/index.htm
Эстетика и экология консервной банки.
http://www.dipa.ru/news.html?action=29/03/2006
Википедия – переработка отходов
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%80
%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0_%D0%BE%D1
%82%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%B2
Источники водоснабжения – сайт Мосводоканала
http://www.mosvodokanal.ru/index.php?do=cat&category=istoch
«3R» технология по сжиганию мусора
http://smartcityclub.com.ua/rechenie-dlya-goroda/utilizaciya-musora/3rtexnologiya-po-szhiganiyu-musora.html
Долгопрудненский полигон – сайт города Долгопрудный
http://dolcity.ru/novosti-dolgoprudnogo/dolgoprudnyi-2013-god-ekologiivorobev-reshil-ne-stroit-musoropererabatyvayushchii-zavod.html
3R технология - новое в переработке отходов
http://www.new-garbage.com/?part=92
Полигон ТБО в мкрн. "Левобережный" г. Химки
http://activatica.org/problems/view/id/112/title/poligon-tbo-v-mkrnlevoberezhnyy-g-himki
Википедия - газотурбинная установка
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D1%82
%D1%83%D1%80%D0%B1%D0%B8%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%
8F_%D1%83%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D
0%BA%D0%B0
18