В настоящей научной работе использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.0.002-74 ССБТ. Термины и определения.
ГОСТ 12.2.007.0-75 ССБТ. Изделия электротехнические.
ГОСТ 14.201-83 Общие правила отработки конструкции на технологичность.
ГОСТ 14.2. 064-81 Органы управления производственным управлением.
ГОСТ 14.203-73 Правила обеспечения технологичности конструкции сборочных единиц.
ГОСТ 14.204-73 Правила обеспечения технологичности конструкции деталей.
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
| Названиетерминов | Определения |
| Коммунальные бытовые отходы | Отходы, образующиеся в результате жизнедеятельности человека |
| Вид отходов | Совокупность отходов, имеющих общие признаки |
| Класс опасности отходов | Показатель вредности отходов, определяемый по степени возможного вредного воздействия на здоровье людей и окружающую среду |
| Лимиты на загрязнение окружающей среды | Пределы поступления общего объема загрязняющих веществ, отходов производства и потребления, а также влияния на окружающую среду шума, вибраций, магнитных полей и иных вредных физических воздействий в уровнях, при которых сохраняется благоприятная окружающая среда |
| Норматив обращения с отходами | Количественные и качественные ограничения, связанные с образованием, сбором, хранением, использованием, утилизацией, перевозкой и захоронением отходов с учетом их воздействия на окружающую среду |
| Обращение с отходами | Все виды деятельности, связанные с образованием, сбором, хранением, использованием, утилизацией, перевозкой и захоронением отходов |
| Объекты размещения отходов | Полигоны, шламохранилища, хвостохранилища, отвалы горных пород и другие специальные оборудованные места для хранения и захоронения отходов |
| Опасные отходы | Отходы, содержащие вредные вещества и обладающие опасными свойствами (токсичностью, взрывоопасностью, пожароопасностью, высокой реакционной способностью) либо которые могут представлять опасность для здоровья человека, окружающей среды самостоятельно или при вступлении во взаимодействие с другими веществами |
| Отходы потребления | Изделия, материалы и вещества, утратившие полностью или частично свои потребительские свойства в результате физического или морального износа |
| Отходы производства | Остатки сырья, материалов, химических соединений, образовавшихся при производстве продукции, выполнении иных технологических работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства необходимые для применения в соответствующем производстве, включая техногенные минеральные образования, отходы сельскохозяйственного производства |
| Малоотходная технология | Процесс производства продукции, при котором при производстве единицы продукции образуется меньшее количество отходов по сравнению с существующими способами получения этой продукции |
Термины и определения принятые в соответствии с межгосударственным стандартом СГНГ, ратифицированным РК (межгосударственный стандарт, Ресурсосбережение. Обращение с отходами. ГОСТ 30772-2001. Термины и определения.)
| Название терминов | Определения |
| Безопасные отходы | Отходы, существование которых и (или) обращение с которыми в определенных условиях и в определенное время признаны безопасными для жизни, здоровья человека и окружающей природной среды |
| Взрывоопасныеотходы | Отходы, смеси отходов, содержащие химические вещества способные к химической реакции с выделением газов такой температуры и давления и с такой скоростью, что это вызывает взрыв |
| Владелецотходов | Юридическое лицо или индивидуальный предприниматель, которые по соглашению с собственником отходов производят их заготовку, утилизацию, перевозку на места хранения, захоронения и/или уничтожение |
| Демеркуризация отходов | Обезвреживание отходов, заключающееся в извлечении содержащейся в них ртути и/или ее соединений |
| Жидкие огнеопасные отходы | Отходы в виде жидкости, смеси жидкостей и /или содержащие твердые вещества в растворе или суспензии, которые выделяют огнеопасные пары при температуре выше 60 град, в закрытом сосуде или выше 65, 6 град. — в открытом сосуде |
| Захоронение отходов | Размещение отходов в назначенном месте для хранения в течение неограниченного срока, исключающее опасное воздействие захороненных отходов на незащищенных людей и окружающую природную среду |
| Идентификация отходов | Деятельность, связанная с определением принадлежности данного объекта вотходам того или иного вида, сопровождающаяся установлением данных о его опасных, ресурсных, технологических и других характеристиках |
| Классификатор отходов | Информационно-справочный документ прикладного характера, в котором для удобства восприятия и хранения данные распределены и закодированы по определенным признакам в виде таблиц, графиков, описаний в соответствии с результатами классификации отходов |
| Кодирование отходов | Технический прием, позволяющий наиболее полно, кратко и достоверно представить классифицируемые отходы в виде групп знаков (букв, цифр, т т.п.) по правилам, установленным системой классифицирования |
| Лимит размещения отходов | Предельное количество отходов конкретного вида, разрешенное уполномоченными органами для размещения определенным способом в определенном месте (территория, емкость и т.п.) на установленный срок физическому или юридическому лицу |
| Минимизация отходов | Сокращение или полное прекращение образования отходов в источнике или технологическом процессе |
| Нейтрализацияотходов | Физическая, химическая иди биологическая обработка отходов с целью снижения или полного устранения их вредного воздействия на окружающую среду |
| Обезвреживание отходов | Обработка отходов, имеющая целью исключение их опасности или снижения ее уровня до допустимого значения |
| Обработка отходов | Деятельность, связанная с выполнением каких либо технологических операций, которые могут привести к изменению физического, химического или биологического состояния отходов для обеспечения последующих работ по обращению с отходами |
| Опасность отходов | Измеряемые и документируемые свойства отходов, обусловливающие возможность того, что в определенных условиях содержащиеся в составе отходов вещества, обладающие одним из опасных свойств, представляют непосредственную или потенциальную опасность для здоровья людей и природной среды как самостоятельно, так и при вступлении в контакт с другими веществами и отходами |
| Отходы | Остатки продуктов или дополнительный продукт, образующееся в процессе или по завершении определенной деятельности и не используемые в не непосредственной связи с этой деятельностью |
| Паспортизация отходов | Последовательность действий по идентификации, в том числе физико-химическому и технологическому описанию свойств отхода на этапах технологического цикла его обращения, проводимая на основе паспорта отходов с целью ресурсосберегающего и безопасного регулирования работ в этой сфере |
| Переработка отходов | Деятельность, связанная с выполнением технологических процессов по обращению с отходами для обеспечения повторного использования в народном хозяйстве полученных сырья, энергии, изделий и материалов |
| Полигон захоронения отходов | Специально оборудованная для захоронения . отходов, исключения воздействия захороненных отходов на незащищенных людей и окружающую природную среду |
| Производитель отходов | Любое юридическое лицо, индивидуальный предприниматель, которые производят отходы, или, если эти лица известны, лицо, которое владеет данными отходами или на чьей территории они расположены |
| Размещение отходов | Деятельность, вязанная с завершением комплекса операций по осуществлению хранения или захоронения отходов |
| Регенерация отходов | Действие, приводящее к восстановлению отходов до уровня вторичного сырья или материала для вторичного использования по прямому или иному назначению, в соответствии с действующей документацией и существующими потребностями |
| Сбор отходов | Деятельность, связанная с изъятием отходов в течение определенного времени из мест их образования, для обеспечения последующих работ по обращению с отходами |
| Сжигание отходов | Термический процесс окисления с целью уменьшения объема отходов, извлечения из них ценных материалов, золы или получения энергии |
| Складирование отходов | Деятельность, связанная с упорядочением размещением отходов в помещениях, сооружениях на отведенных для этого участках территории в целях контролируемого хранения ы течение определенного времени |
| Собственник отходов | Юридическое лицо, индивидуальный предприниматель, производящие отходы, в собственности которого они находятся, которое намерено осуществлять заготовку, переработку отходов и другие работы по обращению отходов, включая их отчуждение |
| Твердые огнеопасные отходы | Твердые отходы, кроме классифицированных как взрывоопасные, которые при транспортировании способны легко загораться либо могут вызвать или усиливать пожар при тушении |
| Технологический цикл отходов | Последовательность технологических процессов ликвидации конкретного отхода |
| Токсичныеотходы | Отходы, содержащие вещества, которые в случае попадания в окружающую среду представляют или могут представить угрозу для человека в результате биоаккумулирования и (или) токсичного воздействия на биологические системы |
| Транспортирование отходов | Деятельность, связанная с перемещением отходов между местами или объектами их образования, накопления, хранения, утилизации |
| Уничтожение отходов | Обработка отходов, имеющая целью практически полное прекращение их существования |
| Утилизация отходов | Деятельность, связанная с использованием отходов на этапах их технологического цикла и /или обеспечение повторного (вторичного) использования или переработки списанных изделий |
| Хранение отходов | Режим (вид) существования отходов, заключающийся в их нахождении в определенном месте, в определенных заданных или известных условиях, в течение определенного интервала времени, с целью последующей обработки, транспортировании, использования, уничтожения или захоронения |
| Этапы технологического цикла отходов | Последовательность процессов обращения с конкретными отходами в период времени от его появления и до окончания его существования: на стадиях жизненного цикла продукции и далее паспортизации, сбора, сортировки, транспортировки, хранения (складирования) включая утилизацию, захоронение и /или уничтожение отходов |
ВВЕДЕНИЕ
Процесс взаимодействия системы «общество-человек-окружающая среда» следует рассматривать, как создателей отходов потребления в не исчерпываемом количестве, а отходы потребления вечно, так как земные запасы сырья могут заканчиваться, следует отметить, что обеспеченность как отходов «Сырья» имеет взаимосвязь с существованием человечества.
«Отходы» — это материалы или вещества, образующиеся в результате человеческой деятельности, с древних веков свидетельствующие о присутствии человека.
Академиком В.И. Вернадским в начале XX-века сформулированы положения о химических, физических и анатомо-морфологических принципах образования отходов.
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, Япония, Австралия и др. утилизация отходов стала очевидной и серьезной проблемой, в результате загрязнения почв опасными веществами, увеличения городских полигонов, огромные суммы стали выделяться на восстановление нарушенного баланса окружающей среды, на предотвращение выбросов вредных веществ, развитию деятельности по вторичной переработке или сортировке отходов.
В городах происходит наиболее интенсивное накопление ТБО и жидких промышленных отходов, которые при неправильном и несвоевременном удалении и обезвреживании могут серьезно загрязнять окружающую природную среду.
Не менее острой экологической проблемой является переработка и хранение промышленных и бытовых отходов, которых на территории Казахстана накоплено более 20 млрд. тонн, в том числе 6,7 млрд. тонн жидких и токсичных. Каждый год цифра увеличивается на миллиард, что напрямую угрожает здоровью человека.
Это объясняется тем, что 95% отходов вывозится и складируется на открытых свалках, которые не соответствуют требованиям природоохранного и санитарного законодательства РК. Их размещение и обустройство осуществляется без проектов и 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 служит ресурсным и материально-пространственным базисом для общества.
Направление цивилизации привело в глобальном масштабе к ее деградации. Развитие производства 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 планетарных стратегических целей выживания человечества.
Концепция покорения природы привела к 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, которыми получены более 20-и инновационных патентов РК.
Целью предлагаемого проекта разработки и исследования технологии производства и потребления твердо-бытовых и жидких отходов (ТППТБЖО) является разработка технико-экономического обоснования (ТЭО) путем обоснования технологических, технических, климатических, конструктивных, энергетических, физико-химических и химических параметров процессов дробления, измельчения и химизация твердых и жидких отходов, которая обеспечит и будет способствовать реализации процессов путем прессования формообразования, экструдирования и т.д. Результатом являются поточность технологических процессов измельчения всех компонентов твердо-бытовых отходов (ТБО) до размеров 10 мм, при исключении человека, на всех стадиях операции. В качестве анализирующего измеряющего устройства, при конечном результате измельчения всех морфологических хозяйственных твердо-бытовых отходов, принято существующее серийное обогатительное оборудование[16-21].
Освобожденные от крупных компонентов ТБО, путем распаковывания и расформирования на скребковых конвейерах, одновременно проходят промывку и высушивание, где освобождаются от избытка влаги. Промывочные жидкости (эмульгаторы) насыщенные запахами и газами передаются в миксер, где производится химизация, затем используются для получения электроэнергии.
Высушенные ТБО попадают в накопительный бункер, который «сглаживает» цикличность поступления ТБО, затем порционно поступают в предварительную дробилку. Грузовым электромагнитном осуществляется извлечение железосодержащих материалов, отходов и т.д. После этого ТБО размерами до 80 мм поступают в предварительную дробилку, где проходят дробления до размеров 40 мм, после чего поступают на 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, который позволяет получить химические соединения всех компонентов твердых и жидких отходов.
Для ускорения химических реакций в миксере предусмотрена специальная конструкция вращающихся ромбообразных шнеков, которые регулируются и реверсируются в зависимости от содержания ТБО и компонентов химических соединении в миксере, в которых по необходимости будут установлены специальные приборы для наблюдения и управления за химическими процессами в миксере. Отходы после переработки в виде пульпы и газа отходят из смесителя в систему очистки для дальнейшего добавления различных производственных отходов рудников шахт, металлургических заводов, электро- теплоцентрали и т.д.
При помощи химических добавок они подготавливаются в виде пульпы к следующему этапу экструдирования, прессования и формообразования, при котором необходимо определить состав связывающих элементов, например, песка, илы, зало, строительных измельченных отходов и др. с красителями, которые позволяют получить различные цвета и блеск. С целью безопасности процессов утилизации отходов не допускается использование специальных опасных, радиоактивных, медицинских, взрывчатых веществ, горючих жидкостей и почвы, самовоспламеняющихся веществ, горючих газов, трупов животных, промышленных стоков, промывочных вод и др.
Процессы экструдирования, прессования и формообразования проводятся на базе существующего технологического оборудования, необходимого чтобы в зависимости от выпускаемой продукции, изделий и материалов определять соотношения химических добавок и связывающих элементов. Например, для выпуска материалов, таких как доски, стойки, железнодорожные снегозадерживающие заборы путем экструдирования необходимо: химические добавки — 10%, песок — 30%, зола — 8%, ил — 5%, красители — 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. Разработка технологии 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 будут осуществляться с помощью технологических линий завода утилизации твердо- бытовых и жидких отходов (УТБЖО).
Разработка конструкции специального устройства для переработки отходов путем резания различных полимерных автомобильных шин, отходы информационных технологий с целью их измельчение до размеров 1-3 мм для химических соединений в миксере, который дает возможность получить новые виды экологически чистых материалов.
Разработка способов нейтрализации вредных опасных веществ и токсичных отходов, с целью их использования при химических соединениях с различными отходами производства и потребления.
Необходимо отметить, что заводом УТБЖО обеспечивается технология комплексной переработки нефтяных шламов, исключающая загрязнение окружающей среды.
Завод УТБЖО позволяет использовать технологию 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 можно получить до 20 м 3 различных газов (метан, пропан и т.д.), в свою очередь из которых можно получить100 тысяч киловатт электроэнергии в смену.
Инновационный технологической проект одной линии утилизация отходов нефтегазовой промышленности позволяет получать новые материалы, путем использования при химических соединениях с отходами производства и потребления, а также позволяет перерабатывать шламы без загрязнения окружающей среды.
В результате получены новые материалы путем химических соединений отходов ТБО и производства, а также рассмотрены их физико-механические свойства для определения условии применения. Следует отметить, что заводом «УБТЖО» обеспечивается уменьшение объема «Парникового эффекта» в атмосфере земли.
Актуальность и полезность:
Безопасность окружающей среды выступает обязательным условием развития на урбанизированных территориях в условиях устойчивого развития. Процесс взаимодействия системы «общество-человек-окружающая среда» следует рассматривать, как создателей отходов потребления в не исчерпываемом количестве, а отходы потребления вечно, так как земные запасы сырья могут заканчиваться, следует отметить, что обеспеченность как отходов «Сырья» имеет взаимосвязь с существованием человечества.
Способ утилизации хозяйственных бытовых и жидких промышленных отходов (мусора) позволяет создать завод нового поколения, в котором все производственные процессы автоматизированы на базе современных технологий.
Преимуществами завода УБТЖО являются[21-24]:
1.Отсутствует физический и ручной труд;
2.Не требуются полигоны для захоронения отходов, так как производится химизация переработки твердых, бытовых и жидких промышленных отходов;
3.Образующиеся газы при химизации отходов используются для выработки тепла и электроэнергии;
4.Все виды твёрдых и жидких отходов (кроме металлических и железобетонных) перерабатываются в полезные, импортозамещающие изделия и продукцию для электроснабжения, а также используются для производства взрослых и детских обувных подошв;
5.Вышеуказанные 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, посредством которой можно получить свыше 100 наименований новых изделий и продукции для различных отраслей;
7. Разработана специальная инновационная технологическая линия с целью утилизации отходов химической промышленности путем химизации;
8. Разработаны специальные рекомендации по обеспечению экологической и санитарно-эпидемологической безопасности работы технологической линии со всеми операциями получения новых материалов путем химизации;
9. Разработана специальная инструкция и стандарт, отвечающий международным требованиям с целью привлечения инвестиционных проектов по утилизации отходов производства и потребления в странах СНГ и за рубежом;
10. Разработан инновационный индустриальный проект по утилизации отходов производства и потребления химическим методом, взамен городских полигонов захоронения, мусоросортировочных заводов, которые имеют широкое применение в странах США, Японии, Франции, Германии, Италии, России и др.;
11. Сформирована концепция осуществления государственного управления в сфере обращения с отходами и обеспечения экологической безопасности;
12. Разработан глоссарий по отходам;
13.Обеспечена концепция осуществления государственного управления, разработанная химико-физическим способом утилизации отходов производства и потребления, которая 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 оборачивания изношенных металлических труб термопластиком и устройства его осуществления;
- в) способ нанесения пластикового покрытия на внутреннюю поверхность изношенных металлических труб;
- г) индикация положения гидроцилиндра при различных получениях материалов, а также управление утилизацией отходов;
- д) адаптивно-программное управление утилизацией отходов потребления и промышленности;
- е) автоматическое управление процессами утилизации технологической линии;
- ж) разработка устройства для измельчения отходов до размеров 1-3 мм.
Стратегия президента РК по восхождению Казахстана в число 50 самых конкурентоспособных стран Мира стимулирует общество стремиться к разработке инновационных технологий. Казахстан присоединялся 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 развития науки.
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 2012 году.
Впервые в Мировой практике производиться исследование технологических процессов переработки твердо-бытовых 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) является исключение сортировочных работ ТБО и отказ от полигона городского захоронения;
- Сущностью технологических процессов УТБЖО является обеспечение поточности технологических процессов утилизации ТБО всех морфологических составов путем сначала сушки, затем дробления и измельчения при минимуме технологических операций;
- Повышение производительности и эффективности процессов дробления всех компонентов ТБО путем химизации твердых и жидких отходов, для которого необходимо проведение научно-исследовательских и экспериментальных работ;
- Теоретические и экспериментальные исследования параметров химизации ТБО и жидких промышленных отходов с учетом требований экологической, производственной безопасности, а также экологической чистоты выпускаемой продукции.
Ожидаемые результаты:
- выработанные за счет химизации газы (метан, пропан, бутан и др.) используется для получения тепло- и электроэнергии;
- все виды отходов утилизируются 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;
- процесс не сопровождается выделением вредных выбросов в атмосферу, не наносит вред водным ресурсам и земной поверхности;
- обеспечивается полная безопасность и охрана труда за счет автоматизации всех производственных процессов;
- вся выпускаемая продукция экологически чиста;
- не требуется предварительной селекции и сепарации отходов.
Новый инновационный проект по переработке и утилизаций твердых бытовых отходов химическим способом включен в программу НИОКР МООС РК на 2012-2015 годы [25-26, 66-76].
