Внедрение новой технологии ArrowEcology как современного метода сортировки и переработки ТБО

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  ИМ.Р.Е.АЛЕКСЕЕВА 
 
 
 

Кафедра «Управление инновационной деятельностью» 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект на тему «Внедрение новой технологии ArrowEcology как современного метода сортировки и переработки ТБО» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила: ст. гр. 10УИзПВ

Жолобова  И.И. 

Проверила: Горностаева А.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Нижний  Новгород

2011

Содержание 

Введение

     Вынося  из дома мусор, мы редко задумываемся о том, что же с ним происходит дальше. А происходит вот что: во всех городах России, в том числе и Нижнем Новгороде, бытовые отходы, в основном, свозятся на полигоны или попросту – свалки. Свалки не эффективны для борьбы с возрастающим объемом отходов, кроме того, они наносят немалый вред окружающей среде. Даже обустроенные по последнему слову техники полигоны создают целый комплекс экологических проблем. В России таких «правильных» полигонов пока не более десятка, остальное — самые обыкновенные свалки, которые будут загрязнять окружающую среду еще около 100 лет после их закрытия.

     Очень небольшая часть отходов направляется на мусоросжигательные заводы (МСЗ). В печи МСЗ даже безобидные на первый взгляд бытовые отходы превращаются в настоящий «коктейль» опасных ядов. Там, где заводы есть, они считаются одними из основных источников загрязнения тяжелыми металлами, а также диоксинами и фуранами — двумя наиболее токсичными элементами, известными человечеству. Они являются сильными канцерогенами, а также воздействуют на репродуктивную и иммунную системы человека. Ни один даже самый дорогой фильтр не спасает от них полностью.

     Проблема  твердых бытовых отходов (ТБО) является остро актуальной, поскольку ее решение  связано с необходимостью обеспечения  нормальной жизнедеятельности населения, санитарной очистки городов, охраны окружающей среды и ресурсосбережения.

     ТБО, образующиеся в результате жизнедеятельности  людей, представляют собой гетерогенную смесь сложного морфологического состава (черные и цветные металлы, макулатуросодержащие и текстильные компоненты, стеклобой, пластмасса, пищевые отходы, камни, резина, дерево, уличный смет и пр.).

     Ежегодно  каждый городской житель производит 200-З00 кг ТБО, образующих городской мусор. Промедление с его удалением  и ликвидацией недопустимо, так  как может привести к глобальным эпидемиям (чума, холера и др.), к серьезному загрязнению городов. В то же самое тремя ТБО содержат ценные компоненты (металлы, органические вещества), а также являются потенциальным энергетическим источником.

     В мировой практике нашли промышленное применение четыре метода переработки ТБО:

     - термическая обработка (в основном сжигание);

     - биотермическое аэробное компостирование;

     - анаэробная ферментация (с получением биогаза);

     - сортировка (с извлечением тех или иных ценных компонентов для

     вторичного  использования).

     Каждый  из методов имеет свои преимущества и недостатки, свои оптимальные области  применения, зависящие главным образом  от морфологического состава ТБО  и региональных условий.

1 Исследовательская часть. Твердые бытовые отходы: классификация, уничтожение, современные подходы к борьбе

1.1 Бытовые отходы

     Термин  «твердые  бытовые  отходы» (ТБО),  кроме  отходов, производимых населением,  включает  также  отходы,  производимые  ресторанами,  торговыми предприятиями, разного рода учреждениями, муниципальными службами. 

ТБО делятся  на три категории: 

1.  Вторичное   сырье,  которое  можно  пустить   на  переработку.  Для  этого   его  нужно выделить из общего  потока, сепарировать и пустить  в  дальнейшую переработку – 35%. 

2. Биоразлагаемые  отходы, которые можно пустить на компост – 35%.

3. Неперерабатываемые  отходы (хвосты) –  в  настоящее  время  либо  не  могут  быть переработаны  в  полезную  продукцию,  либо  затраты  на  подобную  переработку  будут очень велики – 30%. 

     В настоящее время в развитых странах производится от 1 до 3 кг бытовых отходов на душу населения  в день. В 2006  году  в мире было произведено около 2 млрд тонн бытовых отходов (ТБО).

     Твердые  бытовые  отходы –  один  из  важных  параметров  воздействия  города  на окружающую  среду.  Качественный  и  количественный  состав  ТБО  постоянно  меняется. Это зависит от климатических условий и уровня развитости стран. Средний американец, например, в день оставляет после  себя от полутора до  трех килограммов отходов (и  это количество увеличивается на 10% каждые 10 лет), а средний африканец или индус только  0,2-0,3  кг. Правда  в последнее десятилетие глобализация  принесла  и в эти страны  свои «прелести» - массу современных напитков и фаст-фудовской еды, а потому в этих странах также  появилась  проблема  отходов,  причем  при  нулевом  уровне  культуры  обращения  с ними.

     Кроме бумаги, пластика, металла и пищевых  отходов в мусор попадают и  опасные вещи  и  вещества:  чистящие  и  моющие  средства,  растворители,  краски  и  лекарства, аккумуляторы  и  батарейки,  ртутьсодержащие  приборы  и  т.п.  Вещества  попадают  в канализационные  стоки,  растворяются,  затем  через  грунтовые  и  подземные  воды поступают в водоёмы. Батарейки, и ртутьсодержащие приборы безопасны до тех пор, пока

не  повредится  их  оболочка,  а  далее  соли  свинца,  кадмия  и  ртути  также  разносятся грунтовыми водами.

     Пищевые  отходы  разлагаются  всего  через  одну-две  недели,  но  именно  они наиболее  вредны  для  человека,  поскольку  часто  становятся  причиной  возникновения  и распространения различных инфекций через грызунов, с пылью и ветром. При их гниении происходит выделение метана, из-за которого  самовозгораются  свалки, и в воздух летит вся таблица Менделеева, включая остро-токсичные вещества. 

Состав  ТБО в Нижнем Новгороде на 2003 г.

     Как видно, состав отходов Нижнего Новгорода преобладают макулатура (30-35%) и органические отходы (25-30%).

     По  данным  Европейского  тематического  центра  по  устойчивому  потреблению  и производству  на 14.12.2009  в 27  странах  Евросоюза  бытовые  отходы  составляют примерно 14%  всех  отходов,  в  среднем  на  человека  производится 565  кг.  в  год (в некоторых странах бывшего СНГ- 306, а Австрия, Дания, Голландия, Ирландия - до 802,07 кг. в год на человека).   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.2 Уничтожение ТБО

     Можно  выделить  три  основных  направления:  захоронение;  сжигание; переработка.  Все три способа утилизации имеют  свои минусы и плюсы.  

Захоронение ТБО на полигонах 

     Самый  старый  и  известный  способ  ликвидации  отходов -  захоронение.  Проще говоря, отходы вывозятся и сваливаются на отведённый участок местности. Современные  полигон, конечно,  это  не  просто  кусок  поля  или  леса —  они  оборудованы в соответствии с санитарными, пожарными, экологическими и строительными правилами нормами,  в  частности,  имеют  водонепроницаемую подложку,  чтобы образующие, например,  в  результате  инфильтрации  атмосферных  осадков,  загрязнённые жидкости попадали ни в почву, ни в подземные воды.  Чаще всего их оборудуют в  глубоких карьерах от выработки известняка,  глины других  природных  богатств,  где  выстилают  дно  и  стены  специальными  синтетически прокладками  из резины и поливинилхлорида и устанавливают системы контроля и сбора стоков и газа, выделяющегося при анаэробном разложении ТБО. Такие полигоны имеют  обваловку,  защищающую  от  ветрового  уноса. Отходы  трамбуются  и  высыпают слоями, которые пересыпаются слоями инертного грунта. Тем не менее, строительство содержание  полигона  намного  проще  и  дешевле,  чем  устройство  мусоросжигательного завода (МСЗ)  или  мусороперерабатывающего  завода (МПЗ).  В  этом  состоят,  главные плюсы хранения отходов на полигоне. 

     Для  полигонов  для  захоронения  отходов  отчуждаются  большие  земельные площади (кроме  собственно  полигона  следует  учесть  и  окружающую  его  санитарно-защитную зону).

     При  данном  способе  практически  не  извлекаются  полезные  компоненты  отходов. То, на что потрачено немало материалов, труда и энергии, просто закапывается в землю.

     Кроме  того  свалки  не  украшают  наши  пейзажи  и  становятся  рассадниками инфекций. При их  самовозгорании, что  случается не редко, образуется масса  токсичных соединений  и  парниковых  газов.  При  сгорании  одной  тонны  ТБО  образуется 300-50 кубометров  продуктов  сгорания,  содержащих  до 14,8%   углекислого  газа.   

Сжигание  мусора

     Теоретически, отходы могут рассматриваться как  топливо, а МСЗ, соответственно, как  теплостанции.  На  практике  дело  обстоит  не  так  хорошо. Во-первых,  теплотворная способность отходов,  не  подвергавшихся  разделению,  очень низка.  Проще говоря,  они могут вообще не гореть на воздухе (это зависит от содержания в ТБО негорючих фракций и изменяющейся  в связи с погодными условиями влажностью).  Для  полного  сжигания может  потребоваться  дополнительная  сушка,  использование  настоящих  топлив, применение  обогащённой  кислородом  газовой  смеси  в  качестве  окислителя (вместо воздуха). 

     Сжигание  всё  равно  не  избавляет  от  проблемы  отходов.  Оставшийся  в  топках негорючий шлак, уловленная в очистных установках зола составляют до 10% по объёму и 30% по массе первоначального количества ТБО «въехавшего» в ворота МСЗ. Этот шлак и золу  всё  равно  надо  куда-то  девать.  И  часто  для этого требуются не  полигоны  для захоронения ТБО,  а из-за  их  высокой токсичности на специальных полигонах.

     В  минусах МСЗ –  высокая  стоимость  оборудования,  гораздо  более  сложная,  по сравнению  с  обычными  теплостанциями,  технология  сжигания  и  очистки  газов,  плохое извлечение  полезных  компонентов.  Даже  с  учётом  разного  рода  ухищрений (предварительная  сортировка,  полезное  использование  образующегося  тепла  и  шлака) МСЗ  редко  являются  прибыльными  предприятиями.

     Известно, что МСЗ вредят окружающей среде. Первый  завод по  сжиганию мусора был построен  в Англии  в 1874  г.,  но  лишь  спустя  сотню лет в отходящих газах МСЗ обнаружили  диоксины,  начались  исследования  вреда,  который причиняет сжигание мусора окружающей среде и здоровью человека.

     Тяжелые  частицы  пыли  от  сжигания  отходов,  в  которых  хорошо  адсорбируются диоксины,  выпадают  как  раз  в  зоне,  прилегающей  к  трубе МСЗ,  однако  более  мелкие частицы  разносят  диоксины  на  большие  расстояния. Попадают диоксины и в шлаки от сгорания отходов, а их образуется около тонны на  три-четыре  тонны  мусора.  Из  этих  шлаков  делают  бордюрные  блоки  и  блоки  для строительства,  добавляют  их  в  асфальт. При сжигании одного килограмма полихлорбифенилов или поливинилхлорида, из которого  изготовлены  многие   виды  линолеума,  обоев,  оконных  рам, электрооборудования  и  пластиковой  тары,  образуется  до 50  микрограммов  диоксинов.

     Выделение  в  воздух  ядовитых  веществ  нередко  происходит  лишь  при определенных температурах горения синтетических материалов. В связи с этим требуется тщательная  многоступенчатая  очистка  отходящих  газов,  а  также  применение  особо высоких температур, чтобы исключить неполное сгорание отходов (при полном сгорании образуются  менее  токсичные  вещества). 

     В  связи  с  этим  находить  площадки для МСЗ  оказывается  ничуть  не  легче,  чем  для  полигонов,  и  себестоимость  сжигания отходов  оказывается  ничуть  не ниже, чем  себестоимость  закапывания их в  землю. Путь сжигания отходов, прежде всего, неэкологичен. Во-вторых, он чрезвычайно дорог  и  неэкономичен,  причем  не  только  в  плане  затрат  на  строительство,  но  и  в эксплуатации  с  соблюдением  всех  санитарных  норм.  В-третьих,  вариант  со  сжиганием ТБО  просто  находится  вне современных  тенденций,  главной  приметой  которых  является  ресурсо-  и

энергосбережение.   

Переработка ТБО

     В последние годы ведутся работы по метановому сбраживанию ТБО. Уже апробирована в производственных условиях технология переработки ТБО в анаэробных условиях с получением горючего газа и органических удобрений.

     ТБО разгружают в приемный бункер, откуда грейферным краном их подают на питатель, а затем в коническую дробилку с вертикальным валом. Из дробилки измельченные ТБО перегружают на ленточный конвейер, проходящий под электромагнитным сепаратором, предназначенный для извлечения черного металлолома. Очищенные от черного металлолома отходы подают в метантенк вместимостью 500 м³, где их выдерживают в анаэробных условиях 10…16 суток при температуре 25 градусов с целью его сбраживания. В результате из каждой тонны отходов получают около 120..140 м³ биогаза: часть которого из метантенка поступает в газгольдер, а другую часть компрессором через уравнительную камеру подают под давлением под слой перерабатываемых отходов с целью перемешивания сбраживаемой массы.

     Отработанную  твердую фракцию выгружают и  потом подают в шнековый пресс  для частичного обезвоживания. Затем  обезвоженная твердая фракция поступает  в разрыхлитель и оттуда в цилиндрический грохот, в котором материал разделяют на массу, используемую в качестве органических удобрений, и крупный отсев.

     При сжигании биогаза без предварительной  очистки выделяется  23400 кДж/м³ тепла, или после его очистки от примесей диоксида углерода и сероводорода – 35600 кДж/м³.

     Перерабатывая отходы, мы сохраняем ресурсы и  поддерживаем окружающую среду. Сдавать  вторсырье — весьма очевидный  способ помочь природе, хотя и не такой  уж легкий. В некоторых городах России существуют пункты приемы вторсырья, где принимаются стекло, алюминиевые банки, макулатура (картон, офисная бумага, газеты и журналы), пластик (ПЭТ-бутылки), цветные металлы (латунь, бронза, медь). Необходимо развивать сеть подобных приемочных пунктов.

     Кроме того необходимо содействовать появлению контейнеров для разных типов мусора. Предполагается, что в дальнейшем эти отходы пойдут на переработку.

      Ни один из самых распространенных методов переработки не является эффективным в решении проблемы переизбытка твердых бытовых отходов в крупных городах.

1.3 Современные подходы к решению проблем ТБО 

Предложения специалистов в законодательной области:

1.  Ввести  налог (или  платежи)  на  использование  упаковки,  что   позволит 

сформировать  фонд  для  поддержки  переработчиков  отходов упаковки.  Размер налога  целесообразно сделать дифференцированным.  Это необходимо  для того, чтобы обеспечить определенное экономическое давление на применение тех видов упаковки,  которые оказывают большое вредное воздействие  на  окружающую среду.  Плательщикам  налога  должны  быть  производители  либо  потребители тароупаковочной  продукции (это  должно  быть  уточнено  в  процессе  выполнения программы), а также импортеры упаковочной продукции. По  предварительным  оценкам  и  опыту  зарубежных  стран  введение  налога  на упаковку приведет к увеличению стоимости продукции в среднем не более, чем на 1-2%,  и  не  сможет  оказывать  заметного  воздействия  на  снижение  спроса  на упаковочную продукцию. Однако, это позволит, во-первых, решить экологические проблемы с отходами тары и упаковки, во-вторых, будет способствовать быстрому возрождению  и  дальнейшему  развитию  системы  вторичных  ресурсов  в  России, поскольку,  как  показывает  опыт,  развитие  системы  вторресурсов  не  может осуществляться без экономической поддержки, а государство пока не в состоянии предоставить таким предприятиям какие-либо дотации или налоговые льготы. 

2.  Создать  систему финансовой поддержки  сборщиков и переработчиков вторичного  сырья (в том числе отходов тары и упаковки) из средств фонда, формируемого за счет налога на упаковку. 

3.  Создать  систему льгот по налогу на  прибыль и НДС для предприятий  по сбору и переработке отходов. 

4.  Придать   ресурсосберегающую  направленность  механизму  установления  лимитов размещения  отходов (путем  наложения  ограничений  на  федеральном  уровне  на захоронение вторичного сырья, установления более высоких уровней платежей  за размещение  отходов  для  традиционных  видов  вторичного  сырья,  установление нормативных  сроков  на  удельные  показатели  образования  отходов  и  лимитов  их размещения и т.д.). 

5.  Установить  на  законодательном  уровне  норму  освобождения  от  платы   за размещение отходов.  

6.  Рекомендовать   органам  местного  управления  использовать  систему муниципального  и  государственного  заказа  для  стимулирования  спроса  на продукцию с использованием отходов. Предварительная  сортировка  мусора  позволит  безболезненно  перерабатывать  его  в городах,  сохранять ценное  сырье.  Альтернатива  свалкам и МСЗ заключается в постепенном создании системы первичной сортировки мусора на территории городских и других поселений, начиная со сбора особо опасных компонентов (ртутьсодержащих ламп, гальванических  элементов и т.п.)  и кончая  отказом от  эксплуатации  мусоропроводов – главного  источника несортированного  мусора.  Необходимо  установить  поэтапность объемов сокращения  отходов.   Западные  страны   в законодательном порядке вводят обязательства по  сбору  отдельных  отходов.  В  национальных  планах  устанавливаются показатели  рециклинга  компонентов отходов.  Запустить ресайклинг вполне может легкий на подъем частный бизнес, но для этого необходимы  коррективы  нормативно-правовой  основы  обращения  с  отходами  и минимальная  поддержка  государства,  областных  и  муниципальных  властей.   

Мусорное  яйцо

     Красивый  и стильный мусоросборник Ovetto Recycling Bin поможет избавиться от бытового мусора с удовольствием. Сегментный дизайн позволяет упростить вторичную переработку, так как 3 различных отделения предназначены для сбора разного вида отходов.

      Ovetto Recycling Bin создан  по проекту итальянского архитектора  Джанлуки Солди. У мусоросборника  обтекаемый современный дизайн  в форме яйца, который позволяет ему органично вписаться в любое жилище, школу или офис. «Яйцо» вращается вокруг своей оси, что позволяет установить его как посреди комнаты, так и задвинуть подальше в угол, но по-прежнему иметь доступ ко всем отделениям. Каждое отделение имеет открывающуюся часть для удаления пакета и небольшое круглое отверстие сверху, куда и следует бросать мусор. Сверху на «яйце» расположен сминатель бутылок.

     Отделения плотно закрываются, не позволяя неприятным запахам выбраться наружу. Ярко окрашенные отделения помогут вам быстро разделить мусор на 3 группы, в соответствии с цветом контейнеров для вторсырья в вашем дворе. Сам мусоросборник тоже сделан из вторсырья: в его составе не менее 40% и максимум 70% переработанного пластика. 

Микроорганизмы-утилизаторы

     Специалисты НИИ биологии и биофизики Томского госуниверситета (ТГУ) разработали технологию очистки промышленных отходов и техногенных загрязнений с использованием микроорганизмов-утилизаторов.Т ехнология очистки окружающей среды, созданная сотрудником Биологического института Владимиром Калюжиным, позволяет без вреда для экологии перерабатывать промышленные отходы и устранять техногенные загрязнения.

     Сейчас  большинство предприятий утилизируют  промышленные отходы с помощью термической  обработки, в результате чего в атмосферу попадают вредные вещества. При захоронении токсичных отходов на специальных полигонах окружающая среда также загрязняется. Разработка ученых из лаборатории биокинетики и биотехнологий ТГУ, основанная на применении микроорганизмов-утилизаторов, позволяет эффективно и без негативных экологических последствий перерабатывать отходы промпредприятий, а также устранять техногенные загрязнения, возникшие, например, в результате разливов нефти, и восстанавливать пострадавшие экосистемы.

     Это универсальная методика - превращать грязь в полезные вещества. Можно делать все, что угодно. Например, смесь фенола и формальдегида: с помощью микроорганизмов мы ее разрушаем, и получаем универсальный бульон с аминокислотами и полезными веществами, которым можно кормить животных или даже человека.

     Разработчики провели более 20 опытно-промышленных испытаний технологии, в результате чего было рекультивировано более 330 гектаров загрязненных территорий. Для коммерциализации разработки ТГУ создал малое инновационное предприятие - ООО "Био-Ретокс ", которое будет оказывать услуги по очистке загрязненных территорий, а также по утилизации и переработке органических токсичных отходов. Услуги компании будут востребованы предприятиями нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, в химическом и фармацевтическом производствах, сельском хозяйстве, а также в деревообрабатывающей и металлообрабатывающей промышленности.  

Саморазлагающиеся пластиковые пакеты

     Ученые-химики изобрели пластиковый пакет, который полностью растворяется в воздухе. Сейчас продвижение новых саморазлагающихся пластиковых пакетов стало разумным решением многих природоохранных вопросов. Недавно появилась химическая добавка, уничтожающая пластиковый пакет. Эта добавка состоит из биосоединения, которое позволяет полимеру разрушиться в течение нескольких недель или лет, в зависимости от прочности полимера. Состав добавки в материале не превышает 3%, поэтому не оказывает вредного воздействия. После истечения срока хранения полиэтиленовый пакет начинает разлагаться на воду и углекислоту.

     Разлагающиеся пакеты могут оказаться единственной оптимальной заменой пластиковым. Альтернатива с бумажными пакетами привела бы к уничтожению лесов, а утилизация – по-прежнему, доступна не всем. Производство пакетов, имеющих способность к самоликвидации, окажет неоценимую услугу промышленникам, государству и всему человечеству.

     Для того, чтобы превратить обычный пакет  в биоразлагаемый в сырье необходимо просто включить специальную добавку. Это не требует дорогостоящей перестройки уже работающего производства полиэтиленовых пакетов. Биоразлагаемый пакет разлагается под действием различных факторов окружающей среды (t, УФ, вода, кислород, содержащийся в воздухе и т.д.) до низкомолекулярных соединений, которые затем усваиваются (ассимилируются) бактериями, в результате чего образуются СО2, вода и биомасса (совокупность растительных и животных микроорганизмов).

   Преимущества био-пакетов очевидны:

• при биоразложении выделяется не метан, а углекислый газ, что в гораздо меньшей степени сказывается на прогрессировании «парникового эффекта»;
• добавка значительно дешевле, чем перестройка/строительство нового производства полиэтиленовых пакетов;
• нет необходимости отказываться от привычных материалов, применяемых технологий, имеющегося оборудования;
• материал, включающий добавку, может быть пущен во вторичную переработку;
• изделие, изготовленное из материала с включением добавки, не требует особых условий для разложения;
• свойства материала и конечного изделия (прочность, прозрачность, водонепроницаемость, окрашиваемость) не меняются;

   Создание биоразлагаемых полимерных материалов в настоящее время является приоритетным направлением новых технологий, реализация которого позволит минимизировать загрязнение окружающей среды полимерными отходами, а также открывает новые возможности для вторичной переработки полиэтиленовых пакетов, что также будет выгодным для производителей.