Обращение с твердыми бытовыми отходами

Введение

Растущее количество отходов и нехватка средств их переработки характерны для многих регионов РФ. Муниципальные власти повсеместно пытаются найти лучший способ для утилизации отходов своих граждан.
Актуальность темы курсовой работы заключается в том, что переработка и утилизация отходов позволит сокращать потребность в печах для сжигания мусора, которые загрязняют окружающую среду, а красители и пигменты могут быть переработаны на более безопасные для экологии.
В РФ в целом и в Орловской области в частности, пожалуй, самой острой и актуальной экологической проблемой является проблема бытовых отходов. Для более эффективного использования отходов необходимо их раздельное собирания и исследования различных вариантов его реализации. Часть бытовых отходов Орловской области сжигается на мусоросжигательных заводах, но они выбрасывают в воздух соединения хлора, фтора, формальдегиды и фенолы. Огромное количества мусора просто вывозиться на свалки и находится там.
Целью курсовой работы является исследования и оптимизация моделей раздельного сбора твердых бытовых отходов в Орловской области.
Объектом курсовой работы являются: процессы совершенствования обращения с твердыми бытовыми отходами.
Предметом исследования является процесс управления и обращения с ТБО, как важнейший аспекта санитарной очистки области.
В целях курсовой работы были определены следующие задачи:
- проанализировать существующие способы обращения с бытовыми отходами;
- рассчитать эколого-экономический эффект при внедрении различных моделей поведения с ТБО, в том числе различных вариантов их раздельного сбора;
- выбрать оптимальную модель поведения с ТБО;
- разработать рекомендации по внедрению раздельного сбора ТБО.
В ведущих зарубежных странах проблемы образования отходов, как и проблемы экологического регулирования в целом, исследуются примерно в течение 30-40 лет, то есть это достаточно короткий срок по сравнению, например, с государственным регулированием экономики (и это несмотря на то, что человечество создавало отходы на протяжении всей своей истории). Так, затраты и выгоды раздельного сбора и вторичной переработки ТБО анализируют Д. Аадланд [1], Д. Бенжамин [3], Т.Киннаман и Д. Фуллертон [6]. На отечественном пространстве вопрос сопоставления ущерба от загрязнения окружающей среды и расходов на их предотвращение рассматривались в работе А.В.Рюмина [14], экономическом регулированию образования и обращение с отходами (промышленными и бытовыми) посвящены работы С.В. Гунич [10, 11]. Однако, в настоящее время недостаточно определены направления усовершенствования системы переработки отходов, что делает актуальным и своевременным данное исследование в рамках курсовой работы.
Обеспечение жизнедеятельности человека также связано с появлением огромного количества различных отходов. Этому способствует значительный рост в последние десятилетия потребления во всем мире. Сейчас один житель в среднем производит 200-300 кг / год отходов. В настоящее время масса потока отходов, поступающего ежегодно в биосферу, достигла почти геологического масштаба и составляет около 400 млн. тонн в год, что негативно влияет на санитарно - эпидемиологическое благополучие населенных пунктов.
По сведениям Федеральной службы по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзор) количество образовавшихся в 2017 году на территории России твердых коммунальных (бытовых) отходов (далее – ТБО) составляло 14,55 млн т [1]. При этом использовали и обезвредили 3,634 млн т, что равняется приблизительно 25% всех ТБО.

1. Обзор литературы по поводу обращения с твердыми бытовыми отходами в РФ

1.1. Анализ сути понятия «твердые бытовые отходы»

Отходы - любые вещества, материалы, предметы, образующиеся в процессе человеческой деятельности, и не имеющие дальнейшего использования по месту образования или выявления и которые их владелец избавляется, намеревается или должен избавиться путем утилизации или удаления [1].
Твердые бытовые отходы засоряют и загромождают природный ландшафт. Кроме того, они могут быть источником поступления вредных химических, биологических и биохимических препаратов в природную среду. Это создает определенную угрозу здоровью и жизни населения поселка, города, и области, и целым районам, а также будущим поколениям. То есть, эти ТП и
Твердые отходы нарушают экологическое равновесие. С другой стороны, ТБО нужно рассматривать как техногенные образования, нужно промышленно значимо характеризовать содержанием в них ряда ценных практически бесплатных компонентов, черных, цветных металлов и других материалов, пригодных для использования в металлургии, строительной индустрии, машиностроении, в химической индустрии, энергетике, в сельском и лесном хозяйстве [1].
В международной практике также отсутствует чёткое определение понятия "твёрдые бытовые отходы", но есть ряд связанных с данным понятием терминов. Так, в ОЭСР используется понятие "твёрдые отходы", которое трактуется как " … is useless and sometimes hazardous material with low liquid content. Solid wastes include municipal garbage, industrial and commercial waste, sewage sludge, wastes resulting from agricultural and animal husbandry operations and other connected activities, demolition wastes and mining residues" [1]. Данное определение можно считать обобщённой классификацией отходов определённой консистенции по источникам возникновения. В свою очередь, такими источниками, по мнению некоторых авторов, являются: домохозяйства; коммерческие учреждения (магазины, рестораны и т.п.); учреждения (школы, больницы, государственные учреждения); предприятия, производящие различные виды продукции; предприятия, осуществляющие деятельность в сфере сельского хозяйства и животноводчества [1, 2].
Однако некоторые исследователи дополняют перечень компонентов муниципальных твёрдых отходов строительным мусором (в том числе — мусором, образующимся при строительстве зданий и сооружений гражданского назначения), а также твёрдым осадком с городских очистных сооружений, брошенными автомобилями, отходами из учреждений здравоохранения [3].
То есть в целом, можно заключить, что понятие "твёрдые бытовые отходы", применяющееся в РФ, занимает промежуточное положение между использующимися в мире терминами "бытовые отходы" и "муниципальные твёрдые отходы" — оно шире первого термина и уже второго.
Данное замечание является существенным, поскольку, например, в некоторых отечественных нормативных документах и научно-практических исследованиях считалось, что понятия "твёрдые бытовые отходы" и "муниципальные твёрдые отходы" являются равнозначными [4].

1.2. Анализ существующей схемы обращения и управления твердыми бытовыми отходами (ТБО) в Орловской области

В жилом секторе орловской области применяется планово-регулярная система сбора ТБО: отходы собираются в металлические контейнеры, значительная количество которых - не имеют крышек. Контейнеры размещены на специальных контейнерных площадках во дворах [5]. Негабаритные отходы собираются отдельно. Состояние обращения с отходами остается одной из наиболее острых проблем. По предварительным данным, на предприятиях накоплено промышленных отходов I класса опасности - более 500 тонн, II класса - более 800 тонн, III класса - около 40 тыс. тонн, IV класса - около 6 млн. тонн. львиная доля (98,5%) отходов IV класса опасности приходится на г. Орел, из них 87% - отработанные формовочные смеси. За год образуется более 400 тыс. тонн отходов всех классов опасности. Для сравнения, объемы накопленных отходов в области на 1 км 2 в 12 раз меньше средних по РФ, образованных за год - в 7 раз меньше, в расчете на 1 жителя накоплен в 9 раз меньше, образовано в год - в 5 раз меньше. Отсутствие мощностей для утилизации, обезвреживания и захоронения твердых бытовых отходов негативно сказывается на состоянии почв. Не решены проблемы надлежащего хранения и утилизации бытовых отходов. На начало года насчитывалось около 900 свалок для захоронения твердых бытовых отходов общей площадью 750 га, из которых неудовлетворительно эксплуатировалась каждая третья [6]. Практически все свалки созданы и функционируют без надлежащего проектного обоснования.
Накопления бытовых отходов в значительной степени зависит от погодных условий, сезона года, степени благоустройства жилых домов, уровня жизни населения и тому подобное

. Плотность ТБО составляет 190-230 кг / м3. свалка эксплуатируется без соблюдения необходимой технологии, отсутствует послойная изоляция заполненных карт. Сделать производство безотходным невозможно так же, как невозможно сделать безотходным и потребления. В связи с изменением промышленного производства, изменением уровня жизни населения, увеличением услуг рынка значительно изменился качественный и количественный состав отходов. Утилизация одних - решена или решаемая задача, другие еще ждут своего часа.

2. Оценка экологической опасности твердых бытовых отходов в Орловской области

2.1.Определение критериев экологической опасности твердых бытовых отходов

По происхождению и составу ТБО подразделяются на: биологические; небиологические: искусственные; естественные (мусор).
По виду и степени влияния на окружающую среду они делятся на: отходы производства, которые не утилизируют, так как это экономически не выгодно, а сами они не представляют опасности для окружающей среды; - отходы, подлежащие переработке, или вторичное сырье; отходы 3 класса опасности; отходы 2 класса опасности; отходы 1 класса опасности. Иногда мы не задумываемся об опасности, когда выбрасываем разные предметы. При неправильной утилизации они могут не только быть опасными для здоровья людей, но и нанести непоправимый вред природной среде. Примеры опасных ТБО приведены ниже: батарейки и аккумуляторы; электроприборы; лаки, краски и косметика; удобрения и ядохимикаты; бытовая химия; медицинские отходы; ртутные термометры; барометры; тонометры; лампы. Безвредные, но содержащие токсичную начинку батарейки, градусники и пр. могут попасть в водоемы, грунтовые или подземные воды, а также испариться в атмосферу. Тем самым они наносят необратимый вред здоровью людей.

2.2. Проблема накопления отходов

По данным региональных докладов о состоянии окружающей среды в Орловской области (таблица 2.1.) в период с 2016 по 217 годы образовалось 212 мусорных свалок, которые заняли площадь 142.19 га и прекратили свою деятельность 4 полигона, чем уменьшали площадь занятую полигонами твердых бытовых отходов 66.22 га.
Таблица 2.1. Количество свалок и полигонов в Орловской области за 2013-2017 гг.
год свалки полигоны

Количество шт. Площадь, га
Количество, шт. Площадь, га
2013 352 270,6 11 240,7
2014 233 213,96 12 233,85
2015 7489 66 22 234,2
2016 68 179,89 22 328,27
2017 280 322,08 28 262,05
Самым распространенным методом уменьшения негативного влияния промышленных отходов на окружающую среду является складирование их на свалках, полигонах тому подобное.
Захоронение ТБО на свалках связано с экологическими проблемами: загрязнением подземных вод, неприятных запахом, развитием болезнетворных микроорганизмов. Но одна из главных проблем, связанных с захоронением отходов - образование биогаза или так называемого свалочного газа, компонентами которого являются метан (СН 4) и диоксид углерода (СО 2) примерно в равной пропорции. Биогаз неизбежно попадает в атмосферу, вызывает ряд негативных последствий. Известно много случаев отравления во время технического обслуживания углубленных инженерных коммуникаций. Накопление газа в теле полигона часто вызывает самовозгорание ТБО. Процесс горения сопровождается образованием токсичных веществ, в частности диоксинов [10]. Глобальная эмиссия свалочного метана составляет 40 млн. т / год, эта величина превышает массу метана, который выделяют угольные шахты, и является основным источником парниковых газов планеты. Также свалочный газ способствует появлению взрыво- и пожароопасных условий, как на самих свалках, так и на близлежащих объектах. Большую опасность представляет фильтрат, проникающий с территории свалок в подземные воды, и может принести с собой брюшной тиф, дизентерию, холеру, туберкулез и другие опасные болезни. Также, в свалки отчуждаются большие площади земель, которые практически невозможно использовать после консервации полигона.

2.3. Удельное образование твердых бытовых отходов

Таблица 2.2. Средний морфологический состав ТБО в Орловской области
Населенный пункт Ориентировочный состав ТВП % по весу

пищевые Пластиковые бутылки и изделия стекло бумага метал строительные резина другое
Города с населением более 20 тыс
31,82 12,36 7,82 7,9 3,68 5,28 3,48 27,66
Города с населением больше 10 тыс. 42,06 14,4 7,8 13,78 2,6 10,62 2,62 6,12
Поселки с население до 10 тыс
16,45 30,45 6,18 5,45 0,36 12,82 3,64 24,64
Небольшие поселки 9,30 23,81 13,43 2,18 1,08 14,63 4,59 31


3. Оптимизация обращения с твердыми отходами

3.1. Применение методов утилизации отходов

При всех способах переработки отходов важную роль играет их сортировка. Наиболее популярная японская система, называется "Нумазду", с сортировкой отходов и при фракции - те, что можно сжечь, утилизировать (бутылки, банки, тряпки и т.п.) и брассом.
Существуют возможные обезвреживания жидких промышленных и бытовых отходов. Они должны проходить химическую и биологическую очистку. Используются различные методы.
Высокоэффективный метод капельного фильтрации, который заключается в выведении сточных вод на слой песка толщиной до 1,5 метра на время до 6:00. Затем в течение 18 часов осуществляется продувка кислородом или воздухом, создает благоприятные условия для работы микроорганизмов, которые обезвреживают органическое вещество таких стоков.
Неплохой метод - это метод активного ила. Для его реализации создается система неглубоких биологических ставок, в которых идет смешивания сточных вод с илом, образовавшийся при предыдущем окислении сточных вод. В активном иле много микроорганизмов, которые завершают обезвреживания стоков.
Для РФ примером эффективного решения проблемы борьбы с мусором и сточными водами может быть Франция. Почти во всех городах, всей страны есть специальные мусоросжигательные средства, а мусор перед этим проходит предварительную сортировку. Есть большое количество компостных предприятий, утилизируют бытовые отходы и производят компост для виноградников и биогаз. В быту во многих случаях достаточно быстро изменили форму упаковки товаров, чтобы резко снизить количество бытовых отходов. В ряде стран Западной Европы уже отказываются от упаковки молочных продуктов в пластиково-картонные пакеты и предпочитают таре - стеклянные бутылки и банки.

3.2. Анализ потенциала твердых бытовых отходов как сырья для производства альтернативного топлива в Орловской области

Энергия , образующаяся при сжигании, должна быть утилизирована с получением пара или электроэнергии. Такие схемы эффективно внедрены и функционируют в Китае [8] и странах Евросоюза [11]. К сожалению, в Орловской области, как и в РФ, пока что такие схемы не внедрено.
Сегодня широко распространяется мнение, что захоронения ТБО на специальных полигонах – более экономичный и универсальный метод, чем сжигание, и в некоторых странах ТБО в основном вывозятся на свалки и полигоны. Так, количество ТБО, которые «хоронят» на свалках и полигонах, в Нидерландах - 45-55 %, США - 62-85%, Канаде - 93-96%, России - 97%.
Подготовка современного полигона ТБО включает уплотнение и гидроизоляцию дна, оборудование дренажной системы для отвода фильтрационных вод, прокладка труб для сбора образованного биогаза. Захороненный мусор пересыпают слоями песка и глины. При закрытии полигона толщина запирающих слоя почвы обычно составляет около 0,5 м. В большинстве развитых стран осадки сточных вод после предыдущего обезвоживания утилизируют вместе с ТБО. Но эта практика появилась только в последние десятилетия и в РФ не проводится в связи с недостаточным финансированием этой отрасли.
Итак, сегодня, технологии сжигания и захоронения отходов нет будущего, поскольку они не решают одну из двух важнейших проблем в мире - экологическую и энергетическую.
Логично получается, что самый эффективный метод сократить выход в атмосферу метана с полигонов ТБО – это его сбор, эффективное и рациональное использование.
Как известно, процесс образования биогаза происходит при анаэробном сбраживании органических веществ (Отсутствии кислорода) и состоит из двух этапов. На первом этапе сложные органические полимеры (клетки, белки, жиры и т.д.) под действием различных видов анаэробных бактерий разлагаются до простых соединений: летучих жирных кислот, низших спиртов, водорода и оксида углерода, уксусной и муравьиной кислот