отходы.
advertisement
Т.Е. ЕРМЕКОВ Ж.З. УРАЗБАЕВ Б.К. КАНИЕВ М.В. ДОЛГОВ Зарубежный опыт применения и выбор инновационных решений утилизации отходов потребления и производства Астана 2012 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ЕВРАЗИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Л.Н. ГУМИЛЕВА ДЕПАРТАМЕНТ НАУКИ И КОММЕРЦИАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТОВ Т.Е. ЕРМЕКОВ, Ж.З. УРАЗБАЕВ, Б.К. КАНИЕВ, М.В. ДОЛГОВ Зарубежный опыт применения и выбор инновационных решений утилизации отходов потребления и производства Астана 2012 2 Зарубежный опыт применения и выбор инновационных решений утилизации отходов потребления и производства. Ермеков Т.Е., Уразбаев Ж.З., Каниев Б.К., Долгов М.В., Астана: 2012-65с. www.enu.kz В лабораторных условиях получена инновационная пульпа за счет соединения в миксере твердо бытовых и жидких промышленных отходов, которые позволяют получить новые материалы и изделия путем соединения другими отходами производства и промышленности. В аналитическом обзоре изложены технология утилизации твердо-бытовых и жидких отходов (УТБЖО) – разработка техникоэкономического обоснования (ТЭО) путем обоснования технологических, технических, климатических, конструктивных, энергетических, физико-химических и химических параметров процессов дробления, измельчения и химизация твердых и жидких отходов, которые обеспечивает и способствует реализацию процессов путем прессования формообразования, экструдирования и т.д. Аналитический обзор предназначен для научных работников и студентов, специализирующихся по экологии, студентам вузов технических и экологических специальностей. Илл.44. Библ. 65. УДК, ББК: 65.314.15 Рецензенты: Гаценко Н.А. – д.т.н., профессор кафедры «Теплоэнергетика» ЕНУ им. Л.Н.Гумилева- международный эксперт по экологии; Тазабеков И.И. - д.т.н., профессор кафедры «Радиотехника, электроника и телекоммуникация» Казахского государственного агротехнического университета им. С.Сейфуллина. © Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева © Ермеков Т.Е., Уразбаев Ж.З., Каниев Б.К., Долгов М.В. 3 Введение Процесс взаимодействия системы «общество - человек окружающая среда» следует рассматривать как создателей отходов потребления в неисчерпаемом количестве, а отходы потребления вечно, так как земные запасы сырья могут заканчиваться, следует отметить, что обеспеченность как «Сырья» отходы имеет взаимосвязь с существованием человечества. «Отходы» - это материалы или вещества, образующиеся в результате человеческой деятельности, с древних веков свидетельствовали в присутствии человека, которые называются отходами потребления. Академиком В.И.Вернадским в начале ХХ века сформулированы положения о химических, физических, анатомоморфологических принципах. В последние годы проблемы утилизации отходов, являющихся продуктом нашей каждодневной жизнедеятельности, стала одной из серьезных экологических проблем. С развитием цивилизации количество отходов, выбрасываемых в окружающую среду, увеличивается. Современное общество часто называют «обществом массового производства, потребления и выброса мусора», где потребление вызывает очередное потребление [1-10]. После того, как в странах Европы, США, Японии, Австралии и др. утилизация отходов стала очевидной и серьезной проблемой, огромные суммы выделяются на восстановление нарушенного баланса окружающей среды. В результате загрязнения почв опасными веществами, распространившиеся в городских полигонах, на предотвращение выбросов в окружающую среду, развитию деятельности по вторичной переработке или сортировке отходов. В городах происходит наиболее интенсивное накопление ТБО и жидких, а также промышленных отходов, которые при неправильном и несвоевременном удалении и обезвреживании могут серьезно загрязнять окружающую природную среду. Не мене острой экологической проблемой является переработка и хранение промышленных и бытовых отходов, которые на территории Казахстана накоплено более 20 млрд. тонн отходов производства и потребления, в том числе 6,7 млрд. тонн жидких и токсичных. Каждый год цифра увеличивается на миллиард, что напрямую угрожает здоровью человека. 4 Это объясняется тем, что компоненты вывозятся и складируются на открытых свалках, 97% которые не соответствует требованиям природоохранного и санитарного законодательства РК. Их размещение и обустройство осуществлены без проектов оценки воздействия на окружающую среду. Только 5% твердых бытовых отходов в РК подвергается утилизации или сжиганию. Общество наращивает темпы удовлетворения потребителей за счет природной среды, а сама природа служат ресурсным и материально- пространственным базисом для общества. Направление цивилизации привело в глобальном масштабе к ее деградации. Современное производство достигло уровня, когда социально- экономическое развитие государств рассматривается в непосредственной взаимосвязи с качеством среды. Актуальность проблемы состоит, прежде всего, в необходимости минимизации отрицательных последствий антропогенного процесса. Экологические проблемы перешли в сферу обще планетарных стратегических целей выживания человечества. Концепция покорения природы привела к природе разрушающему характеру развития научно- технического процесса и хозяйственной деятельности [11-15]. В настоящее время перспективным направлением переработки ТБО является химический способ, предложенный ученными ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, которые получили более 20-и инновационных патентов РК. В результате проведенных научных исследований в лабораторных условиях получена инновационная пульпа за счет химического соединения твердо-бытовых и жидких промышленных отходов. Необходимо путем экспериментальных исследований доказать, что отходы производства можно соединить с инновационной пульпой. Например, промышленные отходы рудных и нерудных, нефти, угольных, фосфоритных, калийных и других месторождений полезных ископаемых, а также отходами тепло- электроцентрали (ТЭЦ), черной и цветной металлургии, информационных технологий, строительных и дорожных отходов. Полученные, в результате химических соединений инновационных пульп и выше перечисленных отходов производства можно получить инновационные материалы. В дальнейшем будут проводиться экспериментальные исследования для определения и 5 обоснования параметров с целью использования и применения, с учетом условий новых материалов, а также получение на них сертификации. ЕНУ им. Л.Н. Гумилева в настоящее время является обладателем патентов на инновационные материалы свыше 20 наименований по проекту «Утилизация твердо-бытовых и жидких промышленных отходов (УТБЖО)», рассматривается заявка на международный патент по указанному проекту, а также 7 заявок для получения патентов на изобретение. Годовой выпуск продукции одной технологической линии УТБЖО составляет свыше 180 млн. долларов США. 6 1 Актуальные проблемы экологии и природопользования в Казахстане. 1.1 Проблемы экологической безопасности Республики Казахстан. Экологические проблемы превратились в один из важнейших факторов, который оказывает непосредственное влияние не только на развитие народного хозяйства страны, но и на здоровье людей и саму жизнь любого региона. Эти задачи поставлены в принятой концепции экологической безопасности Республики Казахстан на 2004-2015 годы, утвержденного Указам президента Республики Казахстан от 03.12.2003г. №124 [1-7, 42-51]. Отдавая первостепенное значение решению основной задачи сегодняшнего дня осуществлению радикальной экономической реформы, целью которой является создание необходимых экономических условий для решения социальных проблем, к числу которых относится и экологическая безопасность, мы должны как составную и неотъемлемую часть этой задачи рассматривать вопросы охраны природы и рационального природопользования. В качестве важнейшего средства достижения указанной цели принимается переход на рыночные регуляторы развития. Мировой опыт показывает, что по мере обострения экологических проблем и значительного ухудшения качества внешней среды во всех странах с развитой рыночной экономикой стали создаваться и усиливаться централизованные административные системы управления охраной окружающей среды (командно- контрольные системы). Первоначально эти системы базировались на законодательном ограничении вредных воздействий на природу, его ужесточении, государственном нормировании, контроле за воздействиями, и использовании различного рода санкций к нарушителям природоохранного законодательства. Расширись масштабы безвозмездного государственного субсидирования природоохранной деятельности. Экономические стимулы играли второстепенную роль. Однако по мере роста затрат на охрану окружающей среды стала выявляться их малая эффективность, низкая по сравнению с другими сферами хозяйствования восприимчивость природоохранной 7 деятельности к достижениям научно- технического прогресса (НТП), недостаточность «силовых» методов охраны природы и необходимость их подкрепления мощной системой экономического стимулирования. Встал вопрос преобразования существующих административных систем управления охраной природы в комплексные административно- общественные экономические системы. Отличительная черта таких систем – широкое использование экономических (рыночных) регуляторов поощрения предпринимательских инициатив в рациональном природопользовании при сохранении и укреплении государственного и общественного контроля и нормирования в области охраны окружающей среды. Очевидно, и у нас нет другой альтернативы. Еще в недалеком прошлом в нашей республике механизм регулирования природопользования базировался на директивно предельно- допустимые выбросы загрязнений в окружающую среду, санитарные нормы и т.д., т.е. на нормативах, носящих не стоимостной, не экономический характер. Так, при соблюдении установленных «пределов» предприятия уже не несли никаких затрат по возмещению ущерба, наносимого окружающей среде. Эти затраты или ложились на плечи территории в целом, или вообще не покрывались. Штрафы за нарушения санитарных норм или эпизодически принимаемые административные санкции не могли существенно исправить ситуацию, поскольку применялись по экстремальным отклонениям, а не как элемент регулирования текущей деятельности предприятия. Такая природоохранная политика слабо связанна с реальными экономическими интересами предприятий. Стало очевидно, что привычные административные методы управления природоохранной деятельностью малоэффективны без экономических. Стало ясно, что рыночный механизм обеспечивает более благоприятные условия для рационального природопользования, нежели жесткие административные меры. Рыночный механизм ценообразования несовместим с искусственной дешевизной природных ресурсов или их бесплатностью, культивируемой административно- командной системой. Законы рынка диктуют более высокий уровень цен на природное сырье и материалы относительно цен конечной продукции. Рыночный механизм расширяет границы 8 прибыльных вложений в сбережение природных ресурсов с ростом их дефицитности. Для обеспечения эффективности природоохранной политики необходима ориентация экономических интересов природопользования на цели охраны природы и рационального использования природных ресурсов, на создание экономического механизма управления природопользованием и охраной окружающей среды (далее по тексту: экономический механизм природопользования). Правовая основа для создания и использования этого механизма появилась с вводом в действие Закона Республики Казахстан «Об охране окружающей природной среды». Что же представляет собой экономический механизм природопользования? Стержнем этого механизма, ставящего своей задачей планирование и финансирование из природоохранных мероприятий, является внедрение платы за природопользование – особой формы возмещения природных восстановительных затрат, которая включает в себя: - плату за пользование природными ресурсами; - плату за охрану и воспроизводство природных ресурсов; - плату за загрязнение окружающей природной среды. Платежи за природопользование являются основным источником формирования целевых экономических фондов, за счет которых можно финансировать природоохранные мероприятия государственного, межотраслевого и регионального характера. Как же мы – экологи видим весь процесс создания и включения в полном объеме экономического механизма природопользования? Эта работа состоит из двух составных частей – направлений и должна осуществляться в два этапа. Для этого на первом этапе планируется в целом по республике ввести все вышеуказанные платежи за природопользование с установлением систем экологических ограничений по территории и экосистемам, в рамках которых должно осуществляться развитие и размещение производительных сил. В этот же период необходимо создать разноуровневую систему фондов охраны природы. Экономический механизм природопользования не может и не должен включать в себя только «репрессивные меры». Поэтому на втором этапе внедрения общего экономического механизма природопользования в отдельные моменты параллельно с первым этапом должны быть разработана и внедрена мощная система 9 экономического стимулирования природоохранной деятельности с внесением изменений в налоговую, кредитную и амортизационную политику. В рамках этой системы экономического стимулирования предусматривается создание рынка купли- продажи прав на выброс загрязняющих веществ в окружающую среду, введение ряда льгот по отмене налогообложения с параллельным вводом специального налога на экологически вредную продукцию и выпускаемую с применением экологически опасных технологий. Необходимо планировать введение ускоренной амортизации природоохранных объектов и сооружений, а также льготное кредитование и субсидирование предприятий, эффективно осуществляющих задания экологических программ. Все это предусматривает включение экологических показателей в систему плановых расчетов и экономических стимулов хозяйственной деятельностью производства и территории. Создаваемые на первом этапе экологические фонды преобразуются в экологические банки. С переходом к рынку оптовых цен необходимо регулировать с учетом изменений в экономике природопользования, стимулирование ресурсосбережения, выпуска экологически чистой продукции и снижения загрязнения окружающей природной среды. На сегодняшний день из всего этого комплекса мер по созданию целостного экономического механизма природопользования, который является основой создания новой рыночной экономики природопользования внедрена одна из задач первого этапа – введены платежи за загрязнение окружающей среды с частичным вводом системы экологических ограничений, хотя и в этом разделе необходимы дополнительные наработки. К сожалению, после введения в действие платежей за загрязнение окружающей среды, дальнейшее создание экономического механизма природопользования не получает своего воплощения. Не работают статьи основного Закона Республики Казахстан, соответственно, не задействована плата за пользование природными ресурсами и плата за охрану и воспроизводство природных ресурсов, из-за практического отсутствия нормативнометодической базы под внедрение вышеназванных экологических платежей. При этом нами не принимаются в расчет отдельные экономические необоснованные виды платежей за пользование природными ресурсами. 10 К сожалению, мало, что можно сказать о выполнении задач второго этапа, создания экономического механизма природопользования. Они полностью не выполнены. Отсутствие экономических рычагов действительного хозяйственного механизма по рациональному использованию природных ресурсов, обоснованных экономических требований полного восстановления их, а также обоснованного комплекса экономических стимулов не заинтересовывают предприятия и ведомства в бережном отношении к природным богатствам, к состоянию окружающей среды. Очевидно, мы пришли к пониманию того, что проводимые организационно- структурные перестройки природоохранных органов и решение пусть очень важных, но все- таки отдельных экономических вопросов без создания целостного экономического механизма, природопользования не могут содействовать дальнейшему совершенствованию управления природоохранной деятельностью, создание единой, стройной системы управления экологической безопасностью в нашей республике. Вот здесь и хотелось бы обратить внимание на то, что хочет этот факт. Решение всех этих экономических проблем – дело достаточно сложное, а в ряде вопросов новое не только для нас, но и для ряда стран с богатым опытом рыночной экономики. Тем важнее не упускать время и уже сейчас в рамках общего перехода к рыночной экономике решать эти важные задачи. Необходимо развитие экологически чистых производств, которое отвечает предложенным нами новым технологическим и техническим решениям по созданию завода по сортировке и переработке твердых бытовых отходов для городов с населением свыше 500 000 жителей. 1.2 Анализ существующих проблем УТБЖО (утилизация твердо- бытовых и жидких отходов) в городе Астана Утилизация твердыми бытовыми отходами представляет собой часть системы УТБЖО хозяйственно- экономической системой территорий. Его цель обеспечение минимизации образования отходов, максимального вовлечения ТБО в качестве сырья в хозяйственный оборот, снижение негативного воздействия отходов на окружающую среду. 11 УТБЖО отходами в городе Астане, как и все другие стороны управленческой деятельности, предусмотрено функциями действующей системы законодательной и исполнительной власти Республики Казахстан, органов управления административными территориями. Основными функциями УТБЖО является организация, координация, планирование, стимулирование, финансирование, учет, контроль деятельности по обращению с отходами, а также информационное обеспечение в этой сфере. В связи с чем, управление с отходами – это интегрированный комплекс мероприятий, который охватывает этапы сбора, переработки, утилизации, обезвреживания и размещения ТБО. Объемы образования ТБО в городе Астане постоянную тенденцию к росту. Это требует совершенства УТБЖО, анализа процессов образования, сбора и удаления отходов, методов их переработки, возможности использования вторичного сырья из ТБО. Заметное влияние на сложность нынешней ситуации УТБЖО оказывает слабая механовооруженность и техническая отсталость производственных объектов предприятий коммунальной отрасли, отсутствие в городе Астане необходимой инфраструктуры для обезвреживания и утилизации ТБО, неразвитость производств по переработке полезных компонентов отходов. Особую озабоченность вызывает состояние полигона и несанкционированных свалок в городе Астане. Например, по данным санитарно- эпидемиологической службы города Астана на 01.04.06г. Сарыаркинского района 46 улиц, а Алматинского района 22 улицы охватывают несанкционированные свалки. Полигон захоронения ТБО находится в пределах г.Астаны на 6 км автодороги Астана- Павлодар Полигон эксплуатируется с 1974 года. В ведении АО «Астана Горкоммунхоз» находится с 20.09.99г., участок имеет площадь 65,6 га, в том числе в центре расположены карьер глубиной до 35м, имеет площадь около 6га. Указанный полигон не отвечает экологическим и санитарным нормам, санитарно- защитные зоны не организованы, в ряде мест отходы складированы не только на свалках, но и на прилегающих территориях. Кроме того, наблюдаются частые самовозгорания мусора в отвале. 12 Количество ТБО. Официально количество ТБО определяется лишь на полигоне, на основе учета количества машин и, соответственно, объемов мусора, привозимого ими на свалку. По отчетным данным 18 участков сбора ТБО г.Астаны на 1 января 2007 года, общий объем отходов, захороненных на полигоне за весь срок его эксплуатации с 1972 года составил более 16 миллионов м3, включая не только ТБО, но также производственные (промышленные) отходы и строительные. Состав ТБО. Физический состав ТБО отражен в нижеприведенной таблице 1.1. В состав ТБО входят 4 основных компонента – бумажные, пищевые отходы, отходы печного топлива (зола, шлаки) и пластмассовые отходы. Эти четыре компонента составляют более 80% всего состава в объемном отношении. По данным АО «Астана Горкоммунхоз» норма пластмассовых отходов в общем составе за последнее время значительно возросла. Влагосодержание ТБО колеблется в пределах 30-58%, а их объемная плотность составляет 0,18-0,3т/м3. Принимая во внимание разницу объемной плотности для каждого отдельного вида отходов, соотношение пищевых отходов в общем составе будет больше по весу, в силу высокого содержания в них влаги, по сравнению с другими типами отходов. В городе Астана наложена система сдачи- приема стеклянных бутылок. Например, пункт приема стеклопосуды возле центрального рынка принимает стеклянные бутылки разного типа: из-под пива, водки, безалкогольных напитков, которые можно повторно использовать. Приемная стоимость колеблется от 3 до 30 тенге, в зависимости от типа бутылки. Именно этим фактом обусловлено очень низкое содержание стекла в составе ТБО. С другой стороны, по причине отсутствия такой системы для пластмассовых бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ), достаточно распространенных для разлива безалкогольных напитков, такие пустые бутылки легко попадают в мусор. 13 Таблица 1.1 Объемное соотношение типов отходов. № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Тип отходов Бумажные отходы Пищевые отходы Пластмассовые отходы Древесные Текстиль Стекло Металл Кости Отходы печного топлива (зола) 10 Кожаная, резиновая обрезь 11 Каменный, кирпичный лом 12 Прочее ИТОГО: Объемное соотношение, % 25,85 24,60 14,75 4,35 3,85 3,30 4,35 20,35 100 Увеличение бумажных отходов в общем составе ТБО прогнозируется на основании столичного статуса города Астана, соответственно с множеством правительственных зданий, производящих большое количество бумажных отходов в ходе административной работы. Уровень отходов печного топлива, таких как зола, значительно снизится в связи с расширением системы централизованного отопления, а также систем газо- или энергоснабжения для бытовых целей. Ожидаемые изменения в составе отходов представлены в таблице 1.2. Таблица 1.2 Ожидаемые изменения в составе отходов. № п/п 1 2 3 4 5 Тип отходов Бумажные отходы Пищевые отходы Пластмассовые отходы Древесные Текстиль 14 Ожидаемые изменения в составе Увеличение Незначительное Увеличение Почти без изменения Почти без изменения 6 7 8 9 10 11 Стекло Металл Кости Отходы печного топлива (зола) Кожаная, резиновая обрезь Каменный, кирпичный лом Почти без изменения Почти без изменения Почти без изменения Снижение Почти без изменения Почти без изменения Твердые производственные (промышленные) отходы. По данным отчета, количество твердых производственных (промышленных) отходов, принимаемых на городской полигон, составляет примерно 5-10% от общего числа ТБО. Согласно же данным полигона, управления ТБО АО «Астана Горкоммунхоз» за 2006 год из общего количества ТБО, 974962 м 3 производственные отходы составили 68166,5 м3, что составляет 6%. Эти промышленные отходы не включают угольную золу от ТЭЦ, и обезвоженный ил от водоочистных сооружений. Большую часть производственных (промышленных) отходов (относящихся к V классу) составляет строительные отходы и строительный мусор, образующийся от сноса зданий: бетон, керамические отходы, опилки и осколки. На существующей свалке отведены специальные карты для складирования строительных отходов, металлолома и использованной авторезины. На карте вместе с использованной авторезиной размещаются древесные отходы. В последнее время эта карта почти пустует, так как резиновые шины были розданы частным организациям с целью их последующей продажи. Это мероприятие проводилось в рамках акции по переработке и повторному использованию отходов. Металлолом также регулярно вывозится со свалки компаниями по переработке металла. В соответствии со СНиП, промышленные отходы I и II класса опасности запрещено принимать на полигон ТБО. Определено также максимальное количество промышленных отходов III и IV классов опасности, разрешенных для приема и складирования вместе с другими неопасными твердыми отходами. В нижеприведенной таблице отражены результаты анализа состава твердых промышленных отходов, за исключением угольной 15 золы от ТЭЦ и обезвоженного ила от водоочистных сооружений. Результаты анализа состава твердых промышленных отходов представлены в таблице 1.3. Таблица 1.3 Результаты анализа твердых промышленных отходов. № п/п Тип промышленных отходов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Строительные отходы Черные металлы Цветные металлы Шлаки Железобетонные отходы Резиновые отходы Древесные отходы Керамический и глиняный лом Стекло Прочие Объемное соотношение, % 42,8 23,0 0,5 12,8 12,8 5,5 2,5 3,0 0,5 2,5 Изначально, ответственность за сбор, вывоз, обработку и захоронение промышленных твердых отходов возложена на каждое предприятие в отдельности. Таким образом, опасные отходы будут перерабатываться до уровня неопасных самими источникамипроизводителями отходов. Но с учетом того, что в городе Астана имеется лишь один разрешенный полигон для захоронения отходов, некоторые из промышленных отходов разрешено размещать на нем. В отношении строительных отходов практикуется талонная система. «Талон» - это разрешение, дающее право сгружать мусор на свалку. Существует два типа талонов: талон на 3м3 и 5м3 отходов. Водители грузовиков приобретают талоны у контролеров, а затем выгружают отходы на территорию полигона. Стоимость за складирование одного 1м3 строительных отходов составляет 91 тенге (данные 2006 года). Угольная зола от ТЭЦ и дегидрированные шлаки водоочистных сооружений должны относиться к категории промышленных отходов и соответствующим образом складироваться. Однако, весьма сомнительно, управляются ли эти отходы соответствующим образом. 16 Медицинские отходы. Сбор отходов, образуемых в результате деятельности учреждений здравоохранения, осуществляется теми же организациями, которые занимаются управлением ТБО. Их утилизация производится таким же образом, как и неопасных отходов, к которым относятся ТБО. По сведениям «Горкоммунхоза», отходы, получаемые от учреждений здравоохранения, расцениваются как неопасные и подвергаются захоронению или смешиванию с другими ТБО. В результате анализа современных условий по управлению отходами в г. Астана следует выделить следующие проблемы, требующие решения, как на данный момент, так и в перспективе: - устранение недостатков существующего полигона отходов; - техническое обслуживание существующей и приобретение в достаточном количестве техники по сбору отходов; - контроль над незаконными местами свалок; - установление системы управления опасными отходами, как промышленными, так и больничными. Наиболее серьезным вопросом, требующим срочного решения, является состояние существующей свалки. По данным городского Управления охраны окружающей среды свалка является источником загрязнения подземных вод. Свалка может явиться не только источником загрязнения подземных вод, но и источником загрязнения воздуха, в результате неконтролируемого самовозгорания мусора. Во избежание самовозгораний следует ежедневно проводить засыпку отходов изолирующим слоем грунта. По мнению «Горкоммунхоза» некоторые из строительных отходов могут быть использованы в качестве изолирующего слоя, но работы проводятся нерегулярно. Изолирующий слой грунта укладывают лишь при полном заполнении карты. Согласно СНиП РК «Полигоны для твердых бытовых отходов», ориентировочная площадь складирования полигона на расчетный срок эксплуатации 15 лет для городов с численностью 500700 тысяч человек должна находиться в пределах 41-61га при 20метровой высоте складирования ТБО. Для решения указанной проблемы на сегодняшний день построен новый полигон по испанской технологии площадью 50,4га земли, состоит из 4 ячеек. В настоящий период построена первая 17 ячейка размером 300х400м, где предусмотрена гидроизоляция для исключения фильтрации стоков содержимого ячейки. Эксплуатация полигона предусмотрена для приема ТБО только специальным автотранспортом, для исключения повреждения основания геотекстиля и геомембраны. На новом полигоне предусмотрены также отвод газа на установку по сжиганию газа, а сточные воды будут передаваться на очистные сооружения через отстойники. После очистки вода используется для технических нужд полигона, однако опыт работы испанского варианта не соответствует требованиям международного стандарта. Необходимым инструментом для обеспечения эффективного управления ТБО является обоснованный тариф. Изменение структуры и согласование нового тарифа, учитывающего все затраты, возврат инвестиций, получение прибыли необходимо для эффективного управления отходами. При этом задача обеспечения управления отходами должна решаться только на основе максимального учета интересов населения, связанных с расходами семейного бюджета малоимущих людей на вывоз отходов. Анализ материалов зарубежного и отечественного опыта показал, что для разработки эффективной системы управления отходами необходимы не только учет местных социальноэкономических, демографических, географических и других условий, но и соответствующая государственная бюджетная и налоговая политика, направленная на формирование системы оказания услуг в сфере обращения с отходами. Современная система с управлением с отходами в г. Астана является следствием разрозненности, слабости и ограниченности возможности государственных коммунальных предприятий. В городе Астана органом, ответственным за управление ТБО, является Департамент энергетики и коммунального хозяйства акимата города Астана. Администратором программ осуществляющие финансирование работ по благоустройству и санитарной очистке города являются районные акиматы. При этом АО «Астана Горкоммунхоз» является органом, непосредственно ответственным за осуществление деятельности по управлению твердыми отходами, в том числе сбору, перевозке и захоронению ТБО на полигоне. 18 При АО «Астана Горкоммунхоз», также существует управление по благоустройству города Астана, занимающееся уборкой улиц, сбором улично- парковой сметы. Эта организация несет ответственность на поставку и техническое обслуживание такого оборудования как мусорные урны, установленные по всей территории города, а также колесные пластмассовые контейнеры, метлы и другие предметы, используемые для уборки улиц. Сбором, вывозом ТБО занимаются также ряд предприятий, которые действуют согласно схеме разграничения границ обслуживания по вывозу ТБО в городе Астане, утвержденной курирующим заместителем Акима города, согласованные с Департаментом государственного санитарно- эпидемиологического надзора, Департаментом энергетики и коммунального хозяйства и акиматами районов города: АО «Астана Горкоммунхоз», ТОО «Техсервис Астана», ГКП «Турмыс» и ТОО «Бану». 1.3 Экологические аспекты в химическом образовании. Целью предлагаемого проекта утилизации твердо-бытовых и жидких отходов (УТБЖО) является разработка техникоэкономического обоснования (ТЭО) путем обоснования технологических, технических, климатических, конструктивных, энергетических, физико-химических и химических параметров процессов дробления, измельчения и химизация твердых и жидких отходов. В которые обеспечивает и способствует реализацию процессов путем прессования формообразования, экструдирования и т.д. Результатом являются поточность технологических процессов измельчения всех компонентов твердо-бытовых отходов (ТБО) до размеров 10мм, при исключении человека, на всех стадиях операции. В качестве анализирующее- измеряющего устройства, при конечном результате измельчения всех морфологических хозяйственнотвердых бытовых отходов принято существующие серийные обогатительные оборудования [16-21]. Освобожденные от крупных компонентов ТБО путем распаковывания и расформирования на скребковых конвейерах, одновременно проходят промывку и высушивание, где освобождают их от избытка влаги. Промывочные жидкости (эмульгаторы) насыщенные запахами и газами передаются в миксер, где 19 производится химизация, затем используется для получения электроэнергии. Высушенные ТБО подают в накопительный бункер, который сглаживает цикличность поступления ТБО, порционно поступают в предварительную дробилку. Затем грузовым электромагнитом осуществляется извлечение железосодержащих материалов, отходов и т.д., после ТБО размерами до 80 мм поступают в предварительную дробилку, которые проходят дробление до размеров 40 мм, после поступают во вторичное дробление и измельчение до размеров 10 мм. На этом завершается операция дробления ТБО, осуществляемая с помощью зубчатых и ножных дробительных установок. В дальнейшем начинается химический способ переработки ТБО путем смешивания с химическими отходами, такими как шламы гальвано производства, кислая смола, фусты коксохимии, отходы нефтепродуктов, лаков, красок, эмалей, смолы, а также жидкие отходы машиностроительной промышленности. Химические процессы смешивания осуществляются следующими операциями: в общий миксер поступают измельченные ТБО и жидкие смешанные химические отходы из специальных резервуаров, а также полимерный компонент, позволяет получить химические соединения всех компонентов твердых и жидких отходов. Для ускорения химических реакций в миксере предусмотрена специальная конструкция вращающихся ромбообразных шнеков, которые регулируются в зависимости от содержания ТБО и компонентов химических соединений в миксере, в которых по необходимости будут установлены специальные приборы. Для наблюдения и управления над химическими процессами в миксере в виде пульпы и газа, которые отходят с смесителя в систему очистки. Для дальнейшего добавления различных производственных отходов рудников шахт металлургических заводов, тепло– электроцентрали и т.д. С помощью химических добавок они подготавливаются в виде пульпы к следующему этапу и в последующем пригодны для экструдирования, прессования и формообразования, для которых необходимо определить состав связывающих элементов, например, песка, ила, золы, строительных измельченных отходов и др. с красителями, которые позволяют получить различных цвета и блеска. С целью безопасности процессов утилизации отходов не допускаются использование специальных опасных, радиоактивных, 20 медицинских, взрывчатых веществ, горючие жидкости и почвы, самовоспламеняющиеся вещества, горючие газы, трупы животных, промышленные стоки и промывочные воды и др. Процессы экструдирования, прессования и формообразования проводятся на базе существующего технологического оборудования, необходимо чтобы в зависимости от выпускаемой продукции, изделий, материалов определять соотношения химических добавок и связывающих элементов. Например, для выпуска материалов досок и стоек железнодорожных снегозадерживающих заборов путем экструдирования необходимо: химические добавки - 10%, пески 30%, золы - 8%, ила - 5%, красителя - 5%, а остальные 42% составляют химические пульпы из миксера- смесителя. В качестве инвестиционных проектов будут определены технологии переработки пищевых отходов, отработанной бытовой и электронной техники, отработанных батареек, аккумуляторов от телефонов и фотоаппаратов. Переработки пластмасса также разработка технологий получения новых материалов из отходов фосфорной промышленности с получением новых материалов, для использования в различных отраслях экономики, технологии комплексной экологически безопасной переработки минеральных отходов химических производств, которые позволяют путем технологических линий завода утилизации твердо- бытовых и жидких отходов (УТБЖО). Необходимо отметить, что заводом УТБЖО обеспечивается технология комплексной переработки нефтяных шламов, исключающие загрязнения окружающей среды. Заводов УТБЖО позволяет составления технологии получения продукта из крупнотоннажных отходов с учетом особенностей развития строительной отрасли страны. Лабораторными исследованиями доказано, что с одной тонны химических соединений ТБО и жидких промышленных отходов позволяет получить 20 м различных газов (метан, пропан и т.д.), из которых можно получить 100 тысяч киловатт электроэнергии в смену. Инновационной технологической одной линии утилизация отходов производства и потребления позволяет отходы нефтегазовой промышленностей, путем их использования при химических соединениях с отходами производства и потребления, а также переработка шламов без загрязнения окружающей среды. 21 В результате полученных новых материалов путем химических соединений отходов ТБО и производства, а также их физикохимических свойств для определения условий применения. Следует отметить, что завод «УБТЖО» обеспечивается уменьшение объема «Парникового эффекта» в атмосфере земли. 1.4 Актуальность и полезность Безопасность окружающей среды выступает обязательным условием развитие на урбанизированных территориях в условиях устойчивого развития. Процесс взаимодействия системы «Общество – человек – окружающая среда» следует рассматривать как создателей отходов потребления в неисчерпаемом количестве, а отходы потребления будут всегда, так как земные ресурсы могут закончиться. Следует отметить, что обеспеченность отходами как «Сырьем» имеет прямую взаимосвязь с существованием человечества. Способ утилизации хозяйственно- бытовых и жидких промышленных отходов (мусора) позволяет создать завод нового поколения в котором все производственные процессы автоматизированы на основных современных технологиях. Преимущества от существующих мировых технологий завода УБТЖО являются [21-24]: 1. Отсутствует физический и ручной труд; 2. Не требуются полигоны для захоронения отходов, так как производится химизация переработки твердых и бытовых жидких промышленных отходов; 3. Образующиеся газы при химизации отходов используются для выработки тепла электроэнергии; 4. Все виды мусора и жидких отходов (кроме металлических и железобетонных) перерабатываются в полезные, новые импортозамещающие изделия и продукцию для электроснабжения. А также для мужских и детских обувных подошв; 5. Выше указанные переработанные изделия являются стерильными, инертными, не разлагающимися, несгораемыми, долговечными, надежными материалами со сроком службы свыше 50 лет; 6. Разработана инновационная технология утилизации отходов производства и потребления путем химизации, из них можно 22 получать свыше 100 наименований новых изделий и продукции для различных отраслей страны и за рубежом; 7. Разработана специальная инновационная технологическая линия с целью утилизации химической промышленности путем химизации; 8. Разработаны специальные рекомендации по обеспечению экологической и санитарно- эпидемиологической безопасности работы технологической линии со всеми операциями получения новых материалов путем химизации; 9. Разработана специальная инструкция и стандарт отвечающих международным требованиям с целью привлечения инвестиционных проектов по утилизации отходов производства и потребления для стран СНГ и за рубежом; 10. Разработан инновационный индустриальный проект по утилизации отходов производства и потребления химических методов, взамен городских полигонов захоронения, мусоросортировочных заводов и процессов снижения ТБО которое имеет широкое применение в странах США, Японии, Франции, Германии, Италии, России и др.; 11. Сформирована концепция осуществления государственного управления в сфере обращения с отходами и обеспечение экологической безопасности; 12. Разработан глоссарий по отходам; 13. Обеспечена концепция осуществления государственного управления, разработанные химико– физическим способом утилизации отходов производства и потребления, которые позволяют получить инновационные материалы для различных отраслей, а также получения тепло и электроэнергии за счет полученных газов: а) способ термического прессования из полиэтилена и полиэтиленового регенератора; б) способ наружного обмолачивания изношенных металлических труб термопластиком и устройства его осуществления; в) способ нанесения пластикового покрытия на внутреннюю поверхность изношенных металлических труб; г) новые при переработке отходов для получения различных изделий продукции путем прессования материалов; д) индикация положения гидроцилиндра при различных получениях материалов, а также управление утилизацией отходов; 23 адаптивнопрограммное управление утилизацией промышленных и отходов потребления; ж) автоматическое управление процессами утилизации технологической линии; з) разработка устройства при утилизации отходов производством потребления с целью измельчения их до размеров 1-3 мм. Стратегия Президента РК по восхождению Казахстана, в число 50 самых конкурентоспособных стран Мира позволяет обществу стремиться к инновационным технологиям. Казахстан присоединился к Стокгольмской конвенции по стойким органическим загрязнителям, поэтому необходима проработка Закона об утилизации отходов. В республике создана Высшая техническая комиссия (ВНТК), которая будет определять основные приоритеты в науке. На Астанинском инновационном форуме от 28 мая 2010 года Холдинга «Парасат» был рассмотрен инновационный индустриальный проект Утилизация твердо- бытовых и жидких промышленных отходов взамен городских полигонов захоронения и мусоросортировочных заводов, в лабораторных условиях были получены новые импортозамещающие материалы. Согласно письму №57-3 от 5 марта 2010 года «Управление природных ресурсов и регулирование города Астаны» предусмотрена возможность строительства экспериментального цеха УБТЖО в 2013 году. В связи с изложенной научно- практической новизной темы является, что впервые в мировой практике производится исследование технологических процессов переработки твердобытовых и жидких промышленных отходов химическим способом. Научно- практическая значимость работы, а также задачи исследования: Главным достоинством технологии процессов переработки твердых бытовых и жидких промышленных отходов (УТБЖО) являются исключения сортировочных работ ТБО и отказ от полигона городского захоронения, что является практической значимостью. Сущность технологических процессов УТБЖО является обеспечение поточности технологических процессов утилизации ТБО всех морфологических 24 составов путем сначала сушки, затем дробления и измельчения при минимуме технологических операций. Повышения производительности и эффективности процессов дробления всех компонентов ТБО путем химизации твердых и жидких отходов, что необходимо проведение научно-исследовательских и экспериментальных работ. Теоретические и экспериментальные исследования параметров химизации ТБО и жидких промышленных отходов с учетом требований экологических, производственной безопасности, а также экологическую чистоту выпускаемой продукции. Ожидаемые результаты: - выработанные газы (метан, пропан, бутан и др.) за счет химизации используется для получения электроэнергии, а также горячей воды; - все виды мусорных отходов утилизируется в полезные новые импортозамещающие изделия и продукты для различных отраслей, которые составляют свыше 40 наименований; - не требуется сортировочная работа и захоронение ТБО на городских полигонах; - не сопровождаются выделения вредных выбросов в атмосферу, на водные ресурсы и земные поверхности; - обеспечивается полная безопасность и охрана труда за счет автоматизации всех производственных процессов; - все выпускаемые продукции экологически чистые; - не требуется предварительной селекции и сепарации отходов. Новый инновационный проект по переработке и утилизации твердых бытовых отходов химическим способом включен в программу НИОКР МООС РК на 2012-2015 годы [25-26, 66-76]. 25 2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ЗАВОДА БЕЗ СОРТИРОВКИ И ЗАХРОНЕНИЯ 2.1 Разработка инновационной технологии утилизации твердых бытовых и жидких промышленных отходов Главным достоинством технологии процессов утилизации твердых бытовых и жидких промышленных отходов (УТБЖО) является исключения сортировочных работ ТБО и отказ от полигона городского захоронения. Сущностью технологических процессов УТБЖО является обеспечение точности технологических процессов утилизации ТБО всех морфологических составов путем сначала, мойка и сушка затем дробления и измельчения при минимуме технологических операций, повышения производительности и эффективности процессов дробления всех компонентов ТБО путем химизации твердых и жидких отходов. Результатом УТБЖО являются различные сочетания химических соединений отходов: пластмасса, асбест, аккумуляторы, садовые отходы, отработанные масла, автопокрышки, электронные приборы, кислоты, щелочи, отходы информационных технологий и химические реактивы. Кроме этого, краски, лаки, красители, клеящие вещества, органические растворители, нефтепродукты, углеводороды, эмульсии, разлагающиеся органические отходы, органические химикаты и др. с раздробленными и измельченными до 10 мм компонентами ТБО, которые поступают в общий миксер. В дальнейшем в миксере происходит химические реакции полимеров, органических соединений с последующим провидением межмолекулярных реакции полимеризации. Химическая реакция в миксере происходит с повышенной температурой и давлением с выделением газов (метана, пропана, азота и др.) за счет регулирования выпуска газов в печи электро– теплоэнергии имеется возможность регулировать давление в (миксере) смесителя. В смесителе подготавливаются химическая смесь из измельченных твердых бытовых и жидких химических отходов, которые требуются специальные соединяющие элементы в виде химических добавок такие как: хлористый калий, натрий, окись железа, хлорные железо, окись хрома, полимеры и др. 26 После соединения химических смесей твердых бытовых и жидких отходов с химическими добавками они подготовлены в виде пульпы к следующему этапу, которые пригодны для экструдирования, прессования и формообразования, которые необходимо определить состав связывающих элементов, например песка, илы, строительных измельченных отходов и др. с красителями. С целью безопасности процессов утилизации отходов не допускаются использования специальных опасных, радиоактивных, медицинских, взрывчатых веществ, горючие жидкости и почвы, самовоспламеняющиеся вещества, горючие газы, трупы животных, промышленные стоки и промывочные воды и др. Процессы экструдирования, прессования и формообразования проводятся на базе существующего технологического оборудования, необходимо чтобы в зависимости от выпускаемой продукции, изделии, материалов определять соотношения химических добавок и связывающих элементов. Например, для выпуска материалов досок и стоек железнодорожных снегозадерживающих заборов путем экструдирования необходимо химические добавки – 10%, песка – 30%, золы – 8%, ила – 5%, красители – 5%, а остальные 42% составляют химические пульпы из миксера – смесителя. Техническая задача УТБЖО решается сначала отбором крупноразмерных, железо содержащих строительных отходов размерами (длина 500мм, ширина 300мм, высота 200мм) и более, посредством мойки и высушивания всех компонентов отходов (мусора) до состояния не слипания его компонентов. При этом, при постоянном его перемещении и последовательно их разрезания механическими ножницами крупных, картонных деревянных, полимерных и др. ящиков, емкостей, затем начало операции дробления всех морфологических составов ТБО до размеров 80 мм. После выбор железных отходов посредством магнитного потока, затем первичная дробилка до размеров 40 мм и вторичная дробилка и измельчения до размеров 10 мм. Далее все поступает в миксер, где производится смешивание с жидкими химическими отходами (шламы гальванопроизводства, кислая смолка, фусты коксохимии, ртутный шлам, отходы нефтепродуктов, лаков, красок, эмалей, органические химикаты, отработанные масла, шины, кислоты, щелочи, смолы, соединение цинка, хрома, свинца, углеводорода, эмульсии). Посредством вращающихся ромбообразных реверсируемых шнеков, которые ускоряют химические соединения, 27 находящиеся в смеси в различных соотношениях, а также обеспечивают полимеризацию компонентов отходов, которые нейтрализуется. Происходит детоксикация, так, как добавляются различные фосфорные, азотные и другие жирные кислоты, которые находится в смеси с твердыми отходами, в результате образующиеся густые пульпы и газы для дальнейшего очистки, затем использования для экструдирования и формообразования. В результате химических реакций при высоких температурах до 200 градусов Цельсия и повышенном давлении до 40 атмосфер происходит целый спектр молекулярных процессов: полимеры, текстиль, резины, органические и другие материалы расширяются; после чего все живые микроорганизмы, существовавшие в отходах такие, как бактерии и грибки погибают; все газы и пары, образующиеся в ходе химического процесса, перерабатываются в газоочистительной системе и затем используются для получения теплоэнергии. За счет более глубокой утилизации твердых бытовых отходов (мусора) при использовании привода с ромбообразными вращающимися и реверсируемые шнеками в миксере, что обеспечивает ускоренную детоксикацию, а также полимеризацию морфологических составов ТБО за счет повышения температуры и давления в миксеро – смесителе. Техническим результатом УТБЖО является поточность технологических процессов дробления и измельчения всех компонентов ТБО до размеров 10мм, а также химизация твердых и жидких отходов при исключении человека, на всех стадиях операции. В качестве технологических оборудований используются серийные технические средства с учетом измеряющего устройства, при конечном результате измельчения всех морфологических составов хозяйственно – твердых бытовых отходов. На рисунке 2.1 представлена схема способа утилизации твердых бытовых (ТБО) (мусора) и жидких промышленных отходов. На рисунках 2.2 и 2.3 технологические процессы переработки твердых бытовых и жидких промышленных отходов. Поступающие на переработку со всеми морфологическими составами ТБО мусоровозами 1 предварительно освобождают от крупногабаритных и железосодержащих изделий на разгрузочной площадке 3 размерами длина 500мм, ширина 300мм, высота 200мм, 28 не подвергаемые пластической деформации строительные железобетонные отходы посредством грейфера 2. Освобождения от крупных компонентов ТБО путем разрезания механическими ножами на скребковом конвейере 4 одновременно проходят мойка и высушивание, где освобождают их от избытка влаги. Испаренная влага, насыщенная запахами и газами, а также отработанной моечной химической жидкостью с нейтрализацией, по трубопроводу 5, транспортируется в миксер 14. Высушенные ТБО подают в накопительный вибропитатель бункер 6, который сглаживает цикличность поступления ТБО, порционно и последовательно через железоотделитель 7 и маталообнаруживатель 8 поступают в ленточный конвейер 9, затем на предварительную дробилку 10, затем грузовым конвейером. Затем, транспортируемые по конвейеру 9 осуществляется извлечение железосодержащих материалов, после компоненты ТБО размерами до 80мм, поточно поступают в первичную дробилку 11, которые проходят дробления до размеров 40мм, после поточно поступают во вторичное дробление до размеров 20мм 12 через конвейер 9, и измельчение 13 до размеров 0,5мм. На этом завершается операция дробления и измельчения ТБО, осуществляемая с помощью зубчатых, ножно – валковых дробильных 10,1,12 установок и измельчителя 13. В дальнейшем начинается химический способ переработки ТБО (рисунок 2.3), путем поступления жидких отходов в резервуары 15, 16 специальными автомашинами с жидкими отходами 17,18 для смешивания с химическими отходами, такими как шламы гальванопроизводства, кислая смолка, фусты коксохимии, ртутный шлам, отходы нефтепродуктов, лаков, красок, эмалей, смолы, соединений цинка, хрома, свинца и кислоты, другие жидкие промышленные отходы. 29 Рисунок 2.1 Способ утилизации твердых хозяйственно – бытовых отходов. Химические процессы смешивания твердых и жидких отходов осуществляются следующими операциями: в общий миксер смеситель 19 поступают измельченные ТБО размерами до 10мм и жидкие, смешанные химические отходы из специальных резервуаров 15,16, а также полимерные компоненты, и различные кислоты которые позволяют получить химические соединения всех компонентов твердых и жидких отходов (рис. 2.1 – 2.4) 30 Рисунок 2.2 Технологическая схема утилизации хозяйственно – бытовых и жидких промышленных отходов. Оборудование УТБЖО ОАО «Дробмаш» Россия. 1. Автомобиль мусоровоз; 2. Грейфер магнитный; 3. Приемная площадка ТБО; 4. Скребковый конвейер; 5. Трубопровод жидкости после мойки; 6. Вибропитатель; 7.Железоотделитель; 8. Металлообноруживатель; 9. Ленточные конвейеры; 10. Дробилка(40-80мм); 11. Дробилка (20-40мм); 12. Дробилка (10-20мм); 13. Измельчитель (3-10мм); 14. Смеситель (миксер) твердых и жидких отходов; 15. Привод со шнеками миксера; 16. Формообразователи; 17. Экструберы; 18. Агрегат управления (САУ). Для ускорения химических реакций в миксере 19, предусмотрена специальная конструкция вращающихся ромбообразных шнеков 20, которые регулируются и реверсируется в зависимости от содержания ТБО и компонентов химических соединений с приводом 21 миксера, в которых по необходимости будут установлены специальные, современные приборы для наблюдения управления над химическими процессами в миксере. После нейтрализации и детоксикации химических процессов за счет химических реакций в смесителе осуществляются: подготовка способа и выбора устройства для использования в процессах экструдирования, прессования и формообразования 22 различных изделий, продукция нужд народного хозяйства 23. В зависимости от свойств и конструкции выбираются состав соотношения добавочных химикатов в зависимости от выпускаемой продукции, например, количество связывающих элементов и красителей. Широкое внедрение предложенного способа утилизации твердых бытовых и жидких промышленных отходов дает возможности исключить способ сортировки и захоронения отходов в городских полигонах. 31 Рисунок 2.3 Технологические процессы утилизации твердых и жидких промышленных отходов. 32 Рисунок 2.4 План расположения оборудования одной технологической линии завода УТБЖО мощностью 200 тонн/смену. Условные обозначения: 1 – первичная дробилка; 1/ – жидкие смешанные отходы для нейтрализации и детоксикации; 2 – вторичная дробилка; 3 – измельчение; 4 – смешанные ТБО; 5 – смешивание твердых и жидких отходов (ТЖО в миксере); ХПК – химико – полимерные компоненты; ЖО – емкость жидких отходов; РХ – резервуар для хранения смешанных ТБО 33 2.2 Сравнительный анализ состояния переработки и утилизации твердых бытовых и жидких промышленных отходов в странах СНГ и за рубежом В настоящее время в городах Алматы, Астане и Караганде и других городах Республики Казахстан весь объем образующихся твердых бытовых отходов (в дальнейшем ТБО) вывозится и хоронится без сортировки и переработки, на городских свалках [8, 27]. По данным областного управления охраны окружающей среды на 1 января 2003 года на свалках захоронено 4,4 тыс. тонн ТБО, а в 2004 году планируется вывезти около 900 тыс. тонн. Такое количество мусора способствует созданию антисанитарной, экологически опасной обстановки в области. Поэтому возникла необходимость для проектирования и строительства мусороперерабатывающего завода, с возможностью сортировки, переработки и утилизации отходов. Анализ морфологического состава показывает в таблице 2.1, что в кубическом метре ТБО по г. Караганде содержится: 36% бумаги, 14% пищевых отходов, 6% текстильных изделий, 4% металла, 4% стекла, 9% пластмассы и полимеросодержащих отходов. Причем доля полимерных отходов в общей массе растет. Таблица 2.1 – Морфологический состав ТБО на 01.01.2010 г. Общий объем ТБО на полигоне города Караганды составляют 4495 тыс. тонн Классификация ТБО Бумага Пищевые отходы Дерево Текстиль Кости Металлолом Стекло Евро па 24,7 37,8 7,8 2,8 2,8 % от всего объема ТБО СНГ США РК г. Караганда 20-36 20-38 1-4 3-6 2,5 2-4 5-7 34 38,0 25,0 8,0 7,0 36,0 13,0 4,0 6,0 4,0 4,0 4,0 36,0 14,0 3,0 6,0 4,0 4,0 4,0 Пластик 8,0 8,9 Прочие (негабаритные предметы, химические и 16,1 10-35,5 строительные отходы, резины, шины и др.) Итого 100 100 8,0 9,0 9,0 15,0 24,0 20,0 100 100 100 По данным экологической службы ОАО РМУКХ Октябрьского района. Ущерб населению и народному хозяйству Республики Казахстан нарастает, как в силу антисанитарного состояния мусорных свалок, так и в следствии коррозии труб коммунальных сетей (отопление, водоснабжение и канализации) и достигает миллиардов тенге в год. Коррозии коммунальных сетей (трубопроводов отопления, водоснабжения и канализации) создает перерасход воды и тепла; ответное загрязнение подаваемой по трубе воды и грунтовых вод, химическую активацию среды грунта, которая разрушает трубопроводы с внешней стороны. Сточные воды и грунтовые воды, загрязненные в результате контакта с промышленными и бытовыми отходами, отрицательно влияют на химический состав почвы, и размещенных на ней и в ней конструкций инженерных сетей, зданий и сооружений. Возрос выпуск изделий из первичных полимеров и их композиций, выпускаемых в виде тары и емкостей различного назначения, предметов быта, обихода и технических деталей. По данным Карагандинского коммунального транспортного управления ежемесячно на общегородскую свалку поступает свыше 180 тонн полимерных, пластмассовых, промышленно-бытовых отходов, в том числе и в других городах Республики Казахстан, которые загрязняют природную среду, так как сроки разложения их составляют свыше 200 лет. Лабораторные эксперименты показали, что вторичная переработка полиэтиленов изменяет механические свойства на 1721% в сторону снижения таблице 2.3, остальные свойства остаются 35 неизменными. ТБО пластмассы можно использовать вторично для получения изделий, где не требуется высокая механическая нагрузка: оконные и дверные рамы и коробки, плиты, панели и др. Автомобильные детали (бамперы, ручки), а также снегозадерживающих заборов для железнодорожного транспорта, наружной оболочки для металлических труб с целью защиты от коррозии грунтовыми водами, внутренней футеровки отопительных водопроводах и канализационных труб [26]. Теоретическое и экспериментальное исследования показывают, что технологические процессы сортировки, очистки, разделения и переработки отходов обеспечиваются механическими, гидростатическими операциями разделения, операциями разделения в электростатическом поле и операцией магнитного гидростатического разделения в парамагнитной жидкости, состав которой нейтрализует биологическое загрязнение отходов, особенно полимерных. В странах СНГ (Россия, Украина, Белоруссия и др.), в странах дальнего зарубежья (США, Япония, Германия и др.) не занимаются комплексной переработкой ТБО с целью извлечения полимерных компонентов ТБО с последующим их использованием для получения вторичных полимерных изделий и покрытий. В этих странах превалирует тенденция к сжиганию ТБО с целью получения тепловой энергии и электроэнергии. Таблица 2.2 – Значения основных режимных параметров полиэтиленовых отходов при экструзировании Параметры Температура нагревателя Тн, Ñ Давление при оплавлении торцов заготовок Рпр, МПа Глубина проплавления материала труб, мм Продолжительность оплавления tн при толщине стенки, мм до 4 5-10 10-15 16 и более 0 36 ГОСТ 18599-83 ПНП ПВП 200±10 230±10 0,03-0,05 0,060,08 1-2 1-0 35 50-85 85-160 160 50 70-110 110-200 200 Продолжительность технологической паузы++ Давление осадки Рос, МПа Продолжительность выдержки под давлением осадки tос при толщине стенки заготовок, мм до 4 5-10 10-15 16 и более 3 2 0,1 0,2 180 240-480 480-720 900 240 300-540 540-720 900 Таблица 2.3 – Основные физико- механические свойства полиэтиленов до и после экструзирования ГОСТ 18599-83 Показатели ПВП 0,9450,965 0,7560,787 Плотность, г/см³ Предел текучести при растяжении, МП, не менее Относительное удлинение при разрыве, %, не менее Модуль упругости при изгибе, МП, не менее Интервал плавления, Температура среды, Тепловой коэффициент литейного расширения, 1/0С Теплопроводность, Вт/(м0С) Удельная теплоемкость, кДж Твердость по Бриннелю, Н/мм² Температура размягчения по Вике, 0С Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом*м Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом*м 37 ПНП 0,918-0,933 0,886-0,897 20,0/18,9 9,5/7,2 200/186 210/197 800/735 200/189 127-135 120-128 От -30 до +60 105-112 101-106 От -30 до +60 2*10 2*10 0,42 2,5 2,3 45-54 38-46 30 1,2*10 0,34 2,5 2,3 14-25 12-23 60 5*10 8,2*10 7,8*10 Примечание: числитель – при первичных свойствах полиэтиленов; знаменатель – при вторичном экструдировании. Таблица 2.4 – Сравнительный анализ альтернативных решений по техническим и стоимостным характеристикам № Наименование показателей 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Строительные работы Оборудование Упаковка, транспорт, страхование Шеф монтажные, пуско-наладочные работы и обучение ИТОГО Производительность в год Годовой объем выпуска продукции $ USA Значения показателей в долларах США Лучший в мировой практике ПредлагаеASTAnlagen Berlin мый образец USA NSL GBN (завод HYNDRO 2 СПТБО) M EX 1 вариант вариант 1200000 2391000 2704500 2000500 2300000 22200000 5041000 4551700 25000 796400 282100 348800 400000 1600000 1122400 949500 3925500 27000000 9250000 7850500 210000 300000 60000 60000 6800000 8700000 1600000 1160000 Путем экструидирования различных компонентов отходов (полимерные, картонные, бумажные, текстильные, резиновые, стекло и др.) можно получить следующие железнодорожные типы и конструкции постоянных снегозадерживающих заводов, согласно инструкции по снегоборьбе на железных дорогах РК № ЦП-751/1, 2001 г. Были проведены теоретические и экспериментальные исследования технологических процессов сортировки, зачистки, переработки мусора в электрическом поле и магнитного гидростатического разделения в бионейтрализующей парамагнитной жидкости, которую подвергают воздействию регулируемого по напряжению магнитного поля, при этом происходит дезактивация выделенных компонентов. 38 Исходным сырьем для производства продукции будут являться составляющие мусора: полиэтиленовые изделия, бумага, старая одежда, пластмассовые отходы. Мусор будет сортироваться, а затем отправляться на переработку. Основным компонентом для покрытия металлических труб, бывших в употреблении, является вторичный полиэтилен, полученный из массы промышленно-бытовых отходов. Сбор промышленно-бытовых отходов будет осуществляться специальными машинами в специально оборудованные контейнеры. Это позволит улучшить санитарное состояние города и области и тем самым положительно повлиять на экологическую обстановку области. При успешной реализации данного проекта опыт организации производства можно будет использовать в других областях Казахстана, а также наладить массовый выпуск продукции в регионах. В мире существу несколько технологий промежуточной очистки: сжигание, сжигание с регенерации тепла (в том числе выработкой электроэнергии), сжигание сплавкой зольной пыли, газификация сплавкой твердых металлов, регенерирование их отходов топлива, компостирование, измельчение и сортировка. В городах происходит наиболее интенсивное накопление твердых бытовых отходов (ТБО) и жидких промышленных отходов (растворы неорганических и органических веществ, органические жидкости в виде масел, растворителей и др.), которые при неправильном и несвоевременном удалении и обезвреживанием могут серьезно загрязнять окружающую природную среду. Страны мира можно подразделить на несколько групп, в зависимости от политики управления ТБО, основанной на региональных, климатических, геологических, экономических и политических. Так, например, в Японии более 70% мусора сжигается городскими властями. В таких странах как Швейцария, Дания, Люксембург также практикуют сжигание мусора (приблизительно 70% от общего объема) в связи с высокой плотностью населения, высоким уровнем ВВП и ограниченностью территорий. В то же время США, Канада, Испания, Норвегия, Великобритания, Германия, Италия, Португалия и Финляндия, непосредственно сбрасывают 60-90% отходов на полигоны ТБО. 39 Испания, Португалия и Финляндия около 10-20% городских ТБО отправляют на заводы компостной обработки. В США, Канада и Германия более 10% ТБО сортируют на промежуточных станциях в целях извлечения ценного материала из отходов. Во Франции, Бельгии и Нидерланды более половины городских отходов отправляются на полигон, 25-40% из оставшихся ТБО сжигаются, а остальные очищаются для компостирования либо для извлечения полезных материалов. Основная масса твердых бытовых отходов без разделения (сортировки) на компоненты вывозится и складируется на открытых свалках городских полигонах захоронения, 97% которых не соответствует требованиям природоохранного и санитарного законодательства РК. Во многих городах размещение и обустройство осуществлены без проектов и оценки воздействия на окружающую среду. Только 5 % твердых бытовых отходов в РК подвергается утилизации или сжиганию. В мире существу несколько технологий промежуточной очистки: сжигание, сжигание с регенерации тепла (в том числе выработкой электроэнергии), сжигание сплавкой зольной пыли, газификация сплавкой твердых металлов, регенерирование их отходов топлива, компостирование, измельчение и сортировка. Следует отметить, что иностранные инвесторы ТОО «Втормаэкология», АО «Имабеиберика» (Испания), ASTA Anlagen (Берлин), АК «Алтын алмас» (партнер Испания из Казахстана), «Ювента-ДВ» (Германия) и др. не жалея финансовых средств, стремятся внедрить в городах (Астана, Алматы, Атырау, Караганда, Актобе и др.) старую технологию по захоронению, сортировке и сжиганию ТБО. Результаты анализа сравнительных вариантов при переработке твердо-бытовых отходов (ТБО) показывают, что наиболее перспективным по экологическим, экономическим, технологическим и другим показателям Мирового стандарта отвечают заводы NSL HYNDROMEX (США) и «УБТЖО» Республики Казахстан. Главным достоинством технологии процессов утилизации твердо-бытовых и жидких промышленных отходов (УТБЖО) является исключения сортировочных работ ТБО и отказ от полигона городского захоронения хозяйственных отходов [27-41]. В последние годы, по отчетным данным за 2006 по 2009 годы объем поступивших отходов по г. Астана на захоронения составляет (таблица 2.5): 40 Таблица 2.5 - Данные за 2006 по 2010 годы поступивших отходов по городу Астана на захоронения № Поступление отходов на полигон захоронения 1. Поступило всего 2006 г. (м³) 2007 г. (м³) 2008 г. (м³) 553289,9 601449,0 678940,3 974962 2. Захоронено ТБО 5211253,6 574034,6 616050,3 906795,5 62290 68166,5 3. Производствен32036,3 ные жидкие и мед. Отходы 27414,5 2009 г. (м³) В ходе развития города Астаны значительно увеличился объем накопления, а также изменился состав производимых отходов от жилых, производственных зданий, учреждений здравоохранения, бизнеса и промышленности. С позиции санитарных норм и охраны окружающей среды, существующая система управления в городе Астана будет развиваться с целью обеспечения наименьшего воздействия на окружающую среду. Основная масса твердых бытовых отходов без разделения (сортировки) на компоненты вывозится и складируется на открытых свалках (полигонах), 97% которых не соответствует требованиям природоохранного и санитарного законодательства Республики Казахстан. Их размещение и обустройство осуществлены без проектов и оценки воздействия на окружающую среду. Только 5% твердых бытовых отходов в РК подвергается утилизации или сжигаются. С целью выбора альтернативных решений переработки ТБО, произведен анализ Мировой практики применения вариантов мусороперерабатывающих и сортировочных заводов по стоимостным, технологическим и эколого-эксплуатационным показателям, которые проведены в таблицах 2.6, 2.7, 2.8. 41 4 1500000 2391000 2704500 2000500 9800000 7430667 2 3 5 6 ТОО Вторма-экология (Испания) 3 Ак-Алтын-алмас (Испания) 2 NSL HYNDRO MEX (США) 1 1 СПТБО (Казахстан) Наименование показателей Значение показателей в долларах США Лучшие в мировой практике ASTA Anlangen Berlin (Германия) 1 2 Упаковка и транспорт Оборудование № Строительные работы Таблица 2.6 – Сравнительный анализ альтернативных решений по техническим и стоимостным характеристикам. 7 8 3000000 2220000 5041000 4551700 22600000 25000 796400 282100 42 348800 3200000 19466666 644835 6 7 Шефмонтажные, пусконаладочные работы Итого долларов США 5000000 27000000 9250000 7850500 32300000 27272422 1600000 1122400 949500 Производительность в год (тонн) 5 4000000 Годовой объем выпуска продукции 4 5300001 210000 (800 т в 300000 сутки) 60000 6800000 8700000 1600000 1160000 1472000 43 60000 200000 2250169 420000 1000000 12 Срок окупаемости 11 6 4 5,3 7 11 28 14 16 1,4 1,2 Отечест венные США Германия Германия Испания, Германия Испания, Германия 4,2 6,8 5,6 5,2 5 5 Оборудование отечест -венное Импортное оборудование Импорт -ное оборудо -вание Импорт -ное оборудо -вание Импортное оборудование Импорт -ное оборудование Технология Площадь для размещения завода, г и оборудование 10 8 Доставка комплектующих оборудований 9 1,5 Срок строительства (мес.) 8 44 Повсеместно возникающие вокруг городов плохо организованные и просто стихийные свалки являются наиболее серьезными загрязнителями поверхностных и грунтовых вод. В результате миграции с территории действующих и рекультивированных полигонов (свалок) химических веществ содержащих в фильтрате ТБО, в поверхностные и грунтовые воды происходит загрязнение почвы и водоисточников. Таблица 2.7 – Сравнительный анализ мусороперерабатывающих заводов по технологическим характеристикам № Варианты заводов Промежуточные станции да да нет нет Полностью Полностью нет да нет нет нет нет да нет нет нет Полностью Полностью Полностью Полностью да нет да да да Частично Частично да нет да да да Частично Частично да нет да да да нет Частично да нет да да да нет Частично 45 обезвреживание Хранение (разгрузка) Переработка ТБО Прямая доставка нет сортировка Захоронение отходов в полигоне 1 Завод СПТБО (РК) 2 УТБЖО (РК) 3 USA NSL HYNDR OMEX 4 ASTA Anlagen (1 вариант) 5 ASTA Anlagen (2 вариант) 6 АкАлтыналмас 7 ТОО Втормаэколо-гия Технологические показатели ТБО Таблица 2.8 Сравнительный анализ вариантов мусороперерабатывающих заводов по эколого-эксплуатационным показателям 46 Наличие физического ручного труда людей Отсутст- частично Казахстан вует полностью 2 УТБЖО Отсутст- Отсут- Казахстан вует ствует полностью 3 USA NSL Отсутст- ОтсутИз США HYNDRO вует ствует MEX полностью 4 ASTA Частич- частично Из Anlagen но Германии Berlin(1 вариант) 5 ASTA Частич- частично Из Anlagen но Германии Berlin (2 вариант) 6 Ак-Алтын Частич- частично Из алмас но Испании 7 ТОО Захоро- частично Из Вторманение Испании экология ТБО полностью Степень автоматизации производственных процессов 1 Завод СПТБО Оборудование из за рубежа Отсутствие вредных выбросов в атмосферу о водные ресурсы Отсутствие вредных продуктов для захоронения № Варианты заводов Эколого-эксплуатационные показатели да Нет да Нет да Нет нет нет нет нет нет Нет нет да Результаты анализа сравнительных вариантов заводов по переработке ТБО показывают, что наиболее перспективными по экологическим, экономическим, технологическим и другими показателями Мирового стандарта отвечают заводы NSL HYNDROMEX (США) и СПТБО и УТБЖО (Казахстан). 2.3 Способ термического прессования изделии из промышленных отходов и отходов производства Инновационная технология обработки пульпы из хозяйственно-бытовых и жидких промышленных отходов, а именно их соединение с отходами производства и с промышленными отходами. Известные способы утилизации твердых хозяйственнобытовых отходов (см. Казахстан, Предварительные патент № 24 236 (2010.01), где сухие измельченные твердые отходы смешивают в одном смесителя в систему очистки. Недостатками обоих изобретении является то, что не обеспечивается утилизация и переработка отходов производства и промышленности так как получаются только пульпы и газы. Следует отметить, что все морфологические составы ТБО кроме металлических желез измельчаются размером до 1-3мм затем смешиваются в герметизированном миксере с жидкими отходами. В процессе химических соединении в миксере температура 80-90 градусов и давление до 90-95 атмосфер. Выделяющиеся газы(метан, пропан, бутан и др.) высасываются для выработки электро- и тепло энергии. Получаются инновационные черные густые пульпы, 40-45% которых составляет полимеры. Рядом проводимых последовательных реакций химических превращений полимеров (полимероаналогичные превращения, межмолекулярные реакции деструкции) можно модифицировать полимерную основу бытовых отходов (бумага, полиэтиленовые мешки, ткани и т.п.) в ходереакции получается новый полимерный материал, который обладает новыми физико-химическими свойстами в виде пульпы. Для осуществления этих реакции в качестве эмульгатора можно использовать отходы мыла, порошка; в качестве растворителянефтепродукты: бензин, керосин и т.п. Химическая реакция в миксере происходит с повышенной температурой и давлением с 47 выделением газов (метан, пропан, бутан и т.д.) за счет регулирования выпуска газов в печи элекро-тепло энергии имеется возможность регулирования выпуска газов в печей электро-тепло энергии имеется возможность регулировать давление в (миксере) смесителе. Температура регулируется подачей холодной воды в наружный корпус смесителя. В смесителе подготавливаюся химическая смесь из измельченных твердых бытовых и жидких отходов, которые требуется специальные соединяющие элементы в виде химических добавок такие как: хлористый калии, натрий, окись железа, хлорные железа, окись хрома, полимеры и др. После соединения химических смесей твердых бытовых и жидких отходов с химическими добавками они подготовлены в виде пульпы. Известен способ формирования изделий из термопластика, в частности полиэтилена (см. Германия (ДЕ), заявка № OS 3713951, В29 С49/01) где термопластик перед опрессовавыванием обрабатывается или пропитывается оклеивающим веществом в прессформе. Недостатком является то, что склеивающее вещество надо равномерно распределит по разветвленной поверхности термопластика, заключенного в пресс-форму. Следует отметить, что отходам производства относятся отходы черной и цветной металлургии, зола ТЕЦ, строительные отходы, дорожные покрытия и т.д. К промышленным отходом относятся при разработке месторождении полезных ископаемых рудных и нерудных,угля, сланца, фосфора, калийных солей, нефти и другие. Целью изобретения является получение инновационных материалов и изделии, методом прессования изделия выполняются из композиции состоящей из пульпы 30% выполняют роль склеивающего вещества и измельчаются до 1-3мм, кирпич 35%, штукатурка 25%, зола 10% выполняющего роль термоаккумулирующего вещества, например, для условий города Астана. Аналогично, таким образом, выбираются отходы, расположенные близко к городу, так как в любом городе имеются хозяйственно-бытовые отходы, из которых получаются пульпы. Поставленная цель достигается, что для получения изделий используют инновационную пульпу, которая имеет различную 48 температуру плавления при близкой плотности. Разность температур плавления такова, что позволяет при не превышении температуры плавления более тугоплавкость, запасти тепла столько при превышении по объему всего в 0,9-1,2 раза, что его достаточно, чтобы расплавить один объем пульпы при нагреве его выше точки плавления до 80-85°. Новизна предполагаемого способа заключается в применении пульпы в качестве склеивающего компонента при использовании избыточного количества тепла запасенного пульпой при нагревании его до температуры, не превышающей температуру его плавления. 49 Рисунок 2.5 Блок-схема устройства для получения изделий из отходов производства и промышленности. На рис. 2.5 приведена блок-схема устройства для получения изделий из пульпы 1, но при наличии в высокотемпературном компоненте наполнителя имеющего температурные характеристики не хуже температурных характеристик компонента. Имеет синхронный двухъемкостный дозатор 2, 3, 4 с учетом их пропорциональности, позволяющий выдерживать соотношение как количественно для изделия, так и для осуществления проводимого 50 процесса. Имеют подогреватели 6 и 7, нагревающие порции пульпы до температуры близкой к температуре их плавления. После нагревания пульпы с компонентами засыпается в подогретую прессформу 8, температура внутренней поверхности, которой не превышает температуру плавления пульпы. При засыпании в прессформу пульпа равномерно перемешивается в свободном потоке с компонентами. Устройство на рис. 1 содержит бункер 1, 2, 3, 4 с наполнителем. Кроме того, устройство содержит дозатор 5, где отмеряется необходимая порция низкоплавкого компонента. Изделия получают следующим образом: из бункера 1, 2, 3, 4 (рисунок 2.5) компоненты подаются в двухъемкостный дозатор 5, где отмеряются порции в объеме необходимом для получения изделия, так и в соотношении объемов пульпы необходимых для расплавления пульпы высокого давления за счет термоаккумулирующих свойств пульпы. Из дозатора 5 каждый компонент подается в свой подогреватель 6-7, где нагревается до температуры не превышающий температуру его плавления. Из нагревателя 6 и 7 компоненты засыпается в нагретую пресс-форму 8. При засыпке осуществляется операция. Затем пресс-форма 6 охлаждается и вынимается готовое изделие. Таким образом, осуществляется цикл операций и при наличии наполнителя (рисунок 2.5) только после отмера соответствующих объемов в дозаторе 5 высокоплавкой пульпы и наполнитель смешиваются и нагреваются совместно с компонентами. Результаты лабораторных исследований показывают, что регенерированные пульпы отходов производства и промышленности можно использовать при получении вторичных изделий, не подвергающихся большим механическим нагрузкам. Широкое внедрение данного способа обеспечивается при утилизации и переработке отходов производства и промышленности. За счет самообеспечения вторичного сырья и дает огромный техникоэкономический эффект. Следует отметить, что дальнейшие совершенствования устройств и способов позволяют заменить городские полигоны захоронения, а также мусоросортировочные заводы, в которых присутствует физический труд. 51 Рисунок 2.6 Полученные инновационные материалы за счет соединения пульпы с отходами производства и промышленности. Таблица 2.8 Состав отходов из которого получен пульпа №1 № Название отходов 1 2 1. Полимерные отходы низкого давления (емкость из воды) 2. Полимерные отходы из высокого давления (емкость медикаментов) 3. Бумажные отходы из емкости Номер Номер 3 4 20 9 Название отходов 5 6 80 140 10 Отходы из вино водочных 25 11 Отходы из масел 52 Номер 15 20 4. Разноцветные резиновые отходы 5. Опилки из прессованных досок 6. Гипсовые отходы 7. Резины из каменных шин 8. Цветные полимеры 25 12 50 13 65 14 5 15 15 16 Отходы из масел резервуаров Отходы из вин Опилки из дерева Отходы из покрасок Отходы из ткани 45 45 60 45 45 Общая масса отходов, всего: 860 г 2.4 Экспериментальный цех «УБТЖО» Утилизация твердых и бытовых, и жидких, промышленных отходов (УТБЖО) является устойчивое улучшение экологической ситуации в городах и охрана здоровья населения путем организации современной системы управления ТБО на основе использования прогрессивных технологий обращения с отходами, создания производственной инфраструктуры по обезвреживанию и утилизации отходов. 1. Цель проекта: Обоснование экспериментальными исследованиями, результаты теоретических и лабораторных задач. А также параметры переработки утилизации мусоросортировочных и сжигающих заводов в городах. А также пути получения инновационных материалов с учетом физических, химических и механических свойств. 2. Новизна проекта: Впервые в мировой практике предлагаются технологические схемы по переработке и утилизации отходов потребления и производства на основе свыше 20-ти инновационных патентов на изобретение, а также обоснование параметров в лабораторных исследованиях. 3.Полезность проекта: 53 3.1. Переработка и утилизация хозяйственно-бытовых и производственных отходов позволяют получить инновационные промышленные материалы и изделия свыше 60-ти наименования; 3.2. Закрытие полигонов захоронения, мусоросортировочных и сжигающих мусор заводов в городах, что позволяют значительно уменьшить действие парникового эффекта в атмосфере и космосе; 3.3. Получение различных газов – метан, бутан и др. Из одной тонны утилизованного мусора можно получить свыше 10-ти м³ различных газов для дальнейшего получения теплоэнергии до 100кВт. 4. Отрасль применения: В городах Республики Казахстан, СНГ и за рубежом с населением свыше 50.000 жителей, где имеются хозяйственно-бытовые и производственные отходы (жилищнокоммунальное хозяйство). 5. Этапы выполнения проекта: Разработка ТЭО и ПСД экспериментального цеха одной линии с производительностью свыше 20 тонн в смену – в 2012 году. 5.1. Выбор и комплектация оборудования технологической линии. Разработка монтажной схемы и изготовление непокупного оборудования. Запуск экспериментального цеха технологической линии – в 2013 году. 6. Сметная стоимость проекта – 100 млн. тенге. 6.1. Стоимость изготовления оборудования – 40 млн. тенге. 6.2. Стоимость монтажа экспериментального цеха – 15 млн. тенге. 6.3. Стоимость покупных изделий – 20 млн. тенге. 6.4. Запуск экспериментального цеха – 5 млн. тенге. 7. Акимат города Астаны выделит здание площадью 30 м² и земли со всеми коммуникациями, а также 25 млн. тенге для экспериментального цеха. Согласно письму №57-3 от 05.03.2010 г. 8. Окончательные решения и результаты НИОКР экспериментального цеха УТБЖО являются строительство завода нового поколения по утилизации отходов потребления, производства и промышленности (УОП3) для внедрения в моно города и города РК, страны СНГ и зарубеж. 54 ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 1. Произведен обзор и анализ состояния утилизации твердых бытовых и жидких промышленных отходов в странах СНГ и за рубежом. 2. Путем лабораторных исследований были определены режимные параметры полимерных отходов и физико – механические свойства до и после экструдирования. 3. Определены основные размеры элементов заборов и снегозадерживающих устройств, а также других материалов и выпускаемой продукции Завода УТБЖО. 4. Обоснованы последовательные реакции – химических превращений твердых бытовых и жидких отходов с новыми физико – техническими свойствами в виде пульпы, при утилизации ТБЖО. 5. Осуществлен расчет параметров оборудования для промывки и сушки ТБО, для дробления ТБО, а также различных бункеров и емкостей. 6. Произведен расчет аэродинамических сопротивлений снегозадерживающих заборов для железных и автомобильных дорог, изготавливаемых из отходов. 7. Обоснованы параметры химизации ТБО и жидких отходов с учетом требования экологических, производственных безопасности, а также экологическую чистоту выпускаемой продукции. 8. Предложены технологические схемы переработки промышленных отходов (строительства, дорожно – асфальтных покрытии, металлургического завода, ТЭЦ и др.) для соединения к составам пульпы УТБЖО. 55 9. Разработан Бизнес – План Завода УТБЖО. 10. Разработана технологическая схема Завода нового поколения УТБЖО в замен городских полигонов захоронения и мусоросортировочных заводов. 11. В результате лабораторных исследовании физико – химических свойств отходов химическим способом при утилизации их получены следующие новые материалы: вторичные гранулы; досок (реек) для снегозадерживающих заборов железнодорожных и автомобильных дорог; строительные плитки; черепицы, дорожные бордюры; электрические изоляционные ленты для подземных кабелей с высоким напряжением 350 и выше Вольт; теплоизоляционные ленты для отопления; специальные материалы для наружного и внутреннего покрытия изношенных металлических труб; различные опознавательные знаки для железнодорожного и автомобильного транспорта и др. 12. Лабораторные исследования показывает, что из одной тонны химических соединений ТБО и жидких промышленных отходов позволяет получить до 20м3 газов метана, пропана, которые обеспечивает получить электроэнергии до 100 тысяч киловатт в смену. 56 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. Закон РК от 12 ноября 2006 № 216 «Об охране окружающей среды»; Концепция устойчивого развития на 2007 – 2024 годы. МООСРК 14.11.2006; Закон РК от 4 декабря 2002 года № 361 «О санитарно – эпидемиологическом благополучии населения»; Закон РК от 23 января 2001 года № 148 «О местном государственном управлении в Республике Казахстан»; Закон РК от 24 января 1998 года № 213 «О нормативных правовых актах»; Стратегия развития Казахстана до 2030 года; Концепция экологической безопасности Республики Казахстан на 2004 – 2015 годы, утвержденного Указом Президента республики Казахстан от 03.12.2003 г. № 1241; «Правила разработки и реализации отраслевых (секторальных) и региональных программ в республике Казахстан», утвержденным постановлением Правительства Республики Казахстан от 26 февраля 2004 года № 231; Санитарные правила устройства и содержания полигонов для ТБО. Министерство здравоохранения РК, 1997 г.; СНиП РК № 3 01.016.97. гигиенические требования к устройству и содержанию полигона для ТБО; Целевая программа «Строительство (реконструкция и безопасная эксплуатация полигонов по захоронению отходов города Новосибирска на 2004 – 2009 годы, РФ.)» Проект регионального стратегического плана управления ТБО в Донецкой области на 2005 – 2009 годы, Украина. Инструкция по проектированию и эксплуатации полигонов для ТБО. Москва. 1983. Минжилкомхоз РСФРС, АКХ им. Панфилова; Санитарная отчистка и уборка населенных мест. Справочник. Академия коммунального хозяйства им. Панфилова. Москва, 1997. 305с. Семинар по плану управления отходами в г.Астане, г-н Шунго Сьеда. (НИПГОН КОЕЙ СО. ЛТД, Астана, 2000г.); Девид Г.Бэнгз, руководство по составлению бизнес плана, М.Изд «ФЫинпресс». 57 17. Дозеф А. Ковелло. Бриан Дис. Хейзгелгрен. Бизнес – планы – М. Изд – во «Бионом», 1998 – 352 с. 18. Сборник Бизнес – планов с комментариями и рекомендациями (Под ред В.М. Попова, - М., Финансы и статистика, 1998 – 488 с.); 19. Завод по сортировке и переработке ТБО, (СПТБО) в г. Караганде, ПК «Енбекши». Технический проект, том 5 книга 2, руководитель Ермеков Т.Е., Караганда 198.59с.; 20. Ermekov T.E. Business – Pean «ORGANISATION OF PRODUCTION ACCODING TO PROCESS OF INDUSTRIAL AND EXISTENCE POLYMER AND PLASTIC WASTE FOR SORTING PROCESS OF ECONOMIC AND EXISTENCE RUBISH OF GENERALY STATED RUBBISH HEAP.» LTD «Enbekshy» Karaganda 2000. Page 40. 21. Бизнес план организации производства по переработке промышленных бытовых полимерных и пластмассовых отходов для процессов сортировки хозяйственно – бытового мусора общегородской свалки. ПК «Енбекши». Караганда, 1996, 5 с.; 22. Разработка, проектирование и внедрение технологии, средства механизации и автоматизации работ по сортировке переработке промышленных бытовых отходов (ТСМПФО) № Г.Р.0196 РК 00047, УДК, ББК: 65,9(2)304, Д81, Инв №0296 РК000102 Шифр темы: 48. ФН.11. Караганда, Пк «Енбекши» КарПТИ, 1995. С. 140. 23. Ермеков Т.Е., Мукашев Г.М., Мукашев Ж.Г. Научно – техническое и экономическое обоснование строительства завода сортировки и переработки ТБО в городах с населением свыше 500 тыс. жителей. Караганда. 2005.09 с. 24. В монографии: Научно – техническое экономическое обоснование строительства завода сортировки и переработки твердых бытовых отходов (прототип). Караганда, 2005 – 95. Авторы: Ермеков Т.Е., Мукашев Г.М., Мукашев Ж.Г. 25. Т.Е. Ермеков. «Актуальные проблемы экологии и природопользования в Казахстане и сопредельных территориях». Материалы международной научно-практической конференции. Павлодар: изд. –ПГУ, 2007, 431 с. 26. Отчет о научно-исследовательской работе за 2008 год Программа 003 «Научные исследования в области охраны окружающей среды» специфика:149 «Прочие услуги работы» по 58 27. 28. 29. 30. 31. 32. теме: «Обоснование параметров и разработка технологических процессов переработки твердо-бытовых и жидких промышленных отходов» № госрегистрации О.0411: № Г.Р. 1096РК00047. Отчет о научно – исследовательской работе за 2009 год Программа 003 «Научные исследования в области охраны окружающей среды» специфика:149 «Прочие услуги работы» по теме: «Обоснование параметров и разработка технологических процессов переработки твердо-бытовых и жидких промышленных отходов» № госрегистрации 0.0411: № Г.Р. 1096РК00047. Ермеков Т.Е. Инновационная технология утилизации жидких промышленных и хозяйственно-бытовых отходов химическим способом. С.118-121 Ермеков Т.Е., Байсалова Г.Ж., Идрисов Б.Р. Переработка бытовых отходов с целью получения новых полимерных материалов. Научно-технический сборник, выпуск 67, серия: технические науки и архитектура, Министерство образования и науки Украины. Харьковская национальная академия городского хозяйства. Киев, «Техника», 2006. с.369, с.64-69. Ермеков Т.Е., Байсалова Г.Ж., Идрисов Б.Р. Результаты исследований по переработке бытовых отходов с целью получения новых полимерных материалов. Материалы VIIМеждународной научно-технической Интернетконференции. 1-30 декабря. Министерство науки и образования Украины. Харьковское областное территориальное отделение Академии строительства, Харьковская национальная академия городского хозяйства, Харьков, 2005. 178 с., с.163-167 Ермеков Т.Е., Бекенов Т.Н. (г. Астана ЕНУ им. Л.Н. Гумилева), Глисон Г. (Университет Нью-Мексика, США). Разработка новой технологии переработки бытовых отходов, отвечающей мировым стандартам. Материалы международной научнопрактической конференции «Экологическая безопасность урбанизированных территорий в условиях устойчивого развития». 5-6 октября Астана, 2006. с.223-229 Ермеков Т.Е. (ЕНУ им. Л.Н. Гумилева), Тултабаев М.Ч. (МООСРК), Шутенко Л.Н. (Харьковская национальная академия хозяйства, Украина). Сравнительный анализ мировой практики и выбор альтернативных решений переработки твердых 59 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. бытовых и жидких отходов. Материалы международной научнопрактической конференции «Экологическая безопасность урбанизированных территорий в условиях устойчивого развития». 5-6 октября Астана, 2006. с.229-237 Ермеков Т.Е. и др. Разработка программы управления ТБО в условиях г. Астаны. Материалы конф. Астана, 2006. с.229-233 Ермеков Т.Е., Калиева Ж.Ж., Жуматаева Ш.О. Зарубежный опыт применения и выбор инновационных решений переработки твердых бытовых и жидких промышленных отходов. «Ломоносов – 2007» Доклады международной научной конференции, Астана. С.215-217. Б.К. Бекнияз, М.Ш. Тултабаев, Т.Е. Ермеков. Экономические проблемы экологии и безопасность окружающей среды, как взаимосвязанные и системы «Общество – человек». Материалы международной научно-практической конференции «Экологически эффективные и ресурсосберегающие технологии – 2008». Астана, 2008 3-5 июня. Б.К. Бекнияз, М.Ш. Тултабаев, Т.Е. Ермеков. Инновационный химический способ утилизации твердых бытовых и жидких отходов взамен городских полигонов захоронения. Материалы международной научнол-практической конференции «Экологически эффективные и ресурсосберегающие технологии – 2008» . 3-5 июня 2008 Б.Н. Дю, Т.Е. Ермеков, В.А. Селезнев – «Способ сортировки твердых бытовых отходов (ТБО)». Информ. Листок № 96-97 КазГОС ИНТИ, МН и АНРК, Карагандинский ЦНТИ, 1997 г., 7с. Б.Н. Дю, Т.Е. Ермеков. «Разработка автоматизированной технологической линии сортировки и переработки твердых бытовых отходов». Инфор. Листок № 89-97 КазГОС ИНТИ, МН и АНРК, Карагандинский ЦНТИ, 1997г. 5с. Б.Н. Дю, Т.Е. Ермеков, В.А. Селезнев «Устройство для получения моноблочных изделий из отходов термопластиков». Информ. Листок № 97-97, Р87.53.85. КазГОС ИНТИ, МН и АНРК, ЦНТИ, Караганда 1997 г. 4с. Б.Н. Дю, Т.Е. Ермеков, В.А. Селезнев «Способ наружного обвалачивания металлических труб отходами термопластиков» Информ. листок. Р11.01.91., №98-97 КазГОС ИНТИ, МН и АНРК, ЦНТИ, Караганда 1997г. 5с. 60 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. Б.Н. Дю, Т.Е. Ермеков, В.А. Селезнев «Способ термического прессования изделий из отходов полиэтилена и полиэтиленового регенерата». Информ. листок, Р.61.01.91 № 99-97 КазГОС ИНТИ, МН и АНРК, ЦНТИ, Караганда 1997г. 5с. Сборник Бизнес-планов с комментариями и рекомендациями (под ред. В.М. Попова, -М., «Финансы и статистика», 1998, 488с. Инструкция по снегоборьбе на железных дорогах Республики Казахстан. № ЦП-751/1, 2001г. Астана. Казахстан «Темір жолы». 70с. Зод по сортировке и переработке твердых бытовых отходов, (СПТБО) в г. Караганде, ПК «Енбекши», технический проект, том 5, книга 2. Караганда, 1998г. 59с. Бизнес-план организации производства по переработке промышленно-бытовых отходов полимерных и пластмассовых отходов для процессов сортировки хозяйственного бытового мусора общегородской свалки. ПК «Енбекши». Караганда, 1996. 5с. Разработка, проектирование и внедрение технологии, средства механизации и автоматизации работ по сортировке и переработке промышленно бытовых отходов (ТСМПФО) №Г.Р. 0196 РК00047, УДК, ББК: 35,9(2)304, Д81, Инф. №0296РК000102. Шифр темы: 48.ФН.11., Караганда, ПК «Енбекши» КарПТИ, 1995. 140с. Марков В.Д., Кравченко Н.А. Бизнес-планирование.Новосибирск:»Экор», 1996. 151с. Бухгалтерский анализ: пер. с англ. 2-го –к.: Торгово-издательское бюро ВНУ, 1998. 428 с. Макконелл К.Р., Брю С.Л. Экономикс: Принципы, проблемы и политика. В 2 т.: пер. с англ 2-го изд. Т.Т. – М.: Республика. 1998г. -399с.:табл., графики С.П. Артушин. Проектирование углеобогатительных фабрик. – М.:Недра, 1998, 380с. Оборудование обогатительных фабрик. Отраслевой каталог.М.:1988, ЦНИИ уголь, 380с. Кравченко Б.И., Бабенко Ю.И. «Зарубежные и отечественные пневматические, электростатические сепараторы для горной промышленности» (обзорная информация). М.: ИНИИТЭИ, 1998г. – 280с. 61 53. Ермеков Т.Е., Арпабеков М.И. Горные машины. По рекомендации Министерства образования и науки РК для организаций начального и среднего профессионального образования: учебник. – Астана: «Фолиант», 2009. с.372 54. T.E. Ermekov, Sh.O. Zhumataev, Zh.Zh.Kalieva, The Production of thermal Energy and Import substitution wares buchemical utilization of the Domestic and biguid wastes. Ecological sa[ety under urbanized territories conditions materials of the international scienti[ic and practical conference – Astana. 2008 – 423p.p.311 – 316. 55. Ермеков Т.Е., Идрисов Б.Р. Исследование параметров электроэнергии при утилизации отходов потребления. Тезисы докладов межд. науч. конф. студ, магистрантов и молодых ученых «Ломоносов 2009», II часть, посв. 15 летию инициативы през. РК Н.А. Назарбаева о создании Евросоюза, Казфилиал МГУ им. М.В. Ломоносова, Астана, 2009. С.232 – 233. 56. Ермеков Т.Е., Идрисов Б.Р., Калиева Ж.Ж. Пути повышения качества образовательных услуг по требованию «ISO – 9001 2000» Труды VI Межд. научная конференция Молодых ученных «Наука и образование - 2009», I часть, Астана, 2009. с.325 – 328. 57. Ермеков Т.Е., Идрисов Б.Р. Инновационный способ утилизации твердых бытовых и жидких отходов взамен городских полигонов захоронения. Труды VI Межд. научная конференция Молодых ученных «Наука и образование - 2009», I часть, Астана, 2009. с.328 – 331. 58. Ермеков Т.Е., Ибрагимова Д.К., Усенов А.М. «Общества окружающая среда», как взаимосвязанная система безопасности окружающей среды. Труды VI Межд. научная конференция Молодых ученных «Наука и образование - 2009», I часть, Астана. 59. Ермеков Т.Е., Долгов М.В., и др. Иновационо - индустриальный процесс. Переработка и утилизация отходов взамен существующих в мире технологий. ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, Астана, 2011. 51с. 60. Ермеков Т.Е. Разработка технологии утилизации хозяйственнобытовых и жидких промышленных отходов химическим способом взамен городских полигонов и захоронения и мусоросортировочных заводов. ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, Астана, 2012 61. Ермеков Т.Е. Обоснование и разработка технологических процессов перерабтки твердо-бытовых и жидких промышленных 62 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. отходов. Программа 003 научные исследования в области ООС РК. 2010-2011гг., Астана, 2012. 30с. Ермеков Т.Е. Утилизация твердо-бытовых и жидких промышленных отходов взамен городских полигонов. Захоронения и мусоросортировочных заводов. ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, Астана, 2012. 35с. Инновационный патент на изобретение № 18441. «Способ переработки хозяйственно – бытовых и жидких промышленных отходов (мусора)» ( авторы: Ермеков Т.Е., Идрисов Б.Р. и др.) ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. Заявка № 10679/04 от 18. 06. 05. Опубл. 15.05.07. бюллетень № 5. Инновационный патент на изобретение № 24241. «Устройство для получения моноблочных изделий из термопластической пластмассы». (авторы: Ермеков Т.Е., Арпабеков М.И. и др.). ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. Заявка №2010/0766.1 от 09.06.2010. Опубл. 15.05.07. бюллетень №5. Инновационный патент на изобретение № 24243. «Способ нанесения пластмассового покрытия на внутреннюю поверхность металлической трубы». (Ермеков Т.Е., Арпабеков М.И. и др.). ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. Заявка № 2010/0767.1 от 09.06.2010. Опубл. 15.05.2011. бюллетень № 7. Инновационный патент №23537 от 05.11.2010г. «Устройство для управления горного выемочного манипулятора». (авторы: Ермеков Т.Е., Шоланов К.С., Арпабеков М.И.). ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. Заявка № 2009/1447.1 от 08.06.2009. Опубл. 15.12.2010. бюллетень № 12 Инновационный патент №23535 от 05.11.2010г. «Устройство для управления горного выемочного манипулятора». (авторы: Ермеков Т.Е., Шоланов К.С., Арпабеков М.И.). ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. Заявка № 2009/1446.1 от 08.12.2009. Опубл. 15.12.2010. бюллетень № 12 Решение о выдаче предварительного патента по заявке 940721.1, 4/3104 от 12.08.96. Способ сортиовки хозяйственно-бытовых отходов. (авторы: Ермеков Т.Е. и др.). 1996 г. Нац. Пат. Ведомство РК Заключение о выдаче инновационного патента «Устройство утилизации твердо-бытовых и жидких промышленных отходов». Заявка № 2010/0763.1 (авторы: Ермеков Т.Е., Арпабеков М.И. и др.) 63 70. Заключение о выдаче инновационного патента «Способ наружного оболочивания металлических труб термопластиком и устройство его осуществления». № 2010/0765.1 (Ермеков Т.Е., Арпабеков М.И. и др.) 71. Заключение о выдаче инновационного патента «Способ термического прессования изделий из полиэтилена и полиэтиленового регенерата». Заявка № 2010/0764.1 (авторы: Ермеков Т.Е., Арпабеков М.И. и др.) Список инновационных патентов на авторское свидетельство изобретений: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Способ утилизации твердых хозяйственно- бытовых отходов. Патент РК №18441, выпущен бюл.№5 от 15.05.2007 (Ермеков Т.Е. и др.) Способ нанесения пластмассового покрытия на внутреннюю поверхность металлической трубы. Патент РК №24242, выпущен бюл.№7 от 15.07.2011 (Ермеков Т.Е. и др.) Устройство для получения моноблочных изделий из термоплатической пластмассы. Патент РК №24241, выпущен бюл. №7 от 15.07.2011 (Ермеков Т.Е., и др.); Устройство утилизации твердо- бытовых и жидких промышленных отходов. Патент РК №24236, выпущен бюл. №7 от 15.07.2011 (Ермеков Т.Е. и др.) Способ термического прессования изделий из полиэтилена и полиэтиленового регенерата. Патент РК №24535, выпущен бюл. №9 от 15.09.2011 (Ермеков Т.Е. и др.) Способ термического прессования изделий из полиэтилена и полиэтиленового регенерата. Патент РК №24535, выпущен бюл. №9 от 15.09.2011 (Ермеков Т.Е. и др.) Способ наружного оболачивания металлических труб термопластиком и устройство его осуществления. Патент РК №24536, выпущен бюл. №9 от 15.09.2011 (Ермеков Т.Е. и др.) 64 Содержание № п/п 1 1.1 1.2 1.3 1.4 2 2.1 2.2 2.3 2.4 Введение................................................................................... Актуальные проблемы экологии и природопользования в Казахстане................................................................................. Проблемы экологической безопасности Республики Казахстан.................................................................................. Анализ существующих проблем УТБЖО (утилизация твердо- бытовых и жидких отходов) в городе Астана......... Экологические аспекты в химическом образовании............ Актуальность и полезность..................................................... Разработка технологической схемы завода без сортировки и захоронения........................................................................... Разработка инновационной технологии утилизации твердых бытовых и жидких промышленных отходов......... Сравнительный анализ состояния переработки и утилизации твердых бытовых и жидких промышленных отходов в странах СНГ и за рубежом.................................... Способ термического прессования изделий из промышленных отходов и отходов производства................ Экспериментальный цех «УБТЖО»...................................... Выводы и предложения........................................................... Список использованных источников..................................... 65 4 7 7 11 19 22 26 26 34 46 52 54 56 Толеухан Ермеков Ермекович - доктор технических наук, профессор, лауреат премии Минвуза СССР, научный руководитель проекта. Уразбаев Жуматай Зейноллаевич - доктор технических наук, ведущий научный сотрудник по проекту «Исследование и обоснование параметров переработки и утилизации отходов потребления и производства» департамента НИР ЕНУ им. Л.Н. Гумилѐва. Каниев Болатбек Казиевич начальник отдела по коммерциализации проектов НИР департамента НИР ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. Долгов Максим Владимирович магистр наук, преподаватель кафедры «Организация перевозок, движения и эксплуатация транспорта» ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. 66 Т.Е. ЕРМЕКОВ Ж.З. УРАЗБАЕВ Б.К. КАНИЕВ М.В. ДОЛГОВ Зарубежный опыт применения и выбор инновационных решений утилизации отходов потребления и производства Таралымы 200 дана Пішіні 60х80 1/6 Қаріп түрі «Тimes New Roman» Тапсырыс 332. Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, Ақпараттық баспа бөлімі 010008, Астана қ., Қажымұқан к., 13. 67
