Введение к работе
Актуальность темы. Проблема управления твердыми отходами является одной из приоритетных. Для России использование твердых отходов имеет особое значение, поскольку отечественная промышленность функционирует в экстремальных, не имеющих аналогов, социально-экономических и технологических условиях. Количество твердых промышленных отходов (ТПО) в России примерно в 4-5 раз превышает средние показатели зарубежных предприятий. Твердые отходы промышленных предприятий содержат в себе железо, кремний, марганец, кальций, вольфрам и т.д. Только на ОАО «Промтрактор» образуется до 20 тыс. тонн твердых промышленных отходов в год. В их числе отходы пылегазоочиски, зачистки литья, заточки инструмента и других технологических процессов. Аналогичные отходы создаются и на других предприятиях г. Чебоксары и Республики Чувашия в целом.
Ситуация со складированием, сбором, учетом, переработкой, утилизацией, обезвреживанием и захоронением твердых отходов производства и потребления усугубляется еще и тем, что до сих пор нет научных основ моделирования имеющихся статистических табличных данных. Все это затрудняет разработку экологических и технологических мероприятий для решения актуальной проблемы.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка научных основ для повышения эффективности переработки смеси твердых промышленных и бытовых отходов электротермическим способом на основе выявления и применения закономерностей динамики образования, движения, сбора и распределения твердых отходов на примере г. Чебоксары и Чувашской Республики. При этом экологическое обоснование мероприятий выполняется на этапе эколого-технической подготовки смеси отходов к электротермической переработке.
Для достижения поставленной цели при выполнении диссертационной работы были решены следующие основные задачи:
сбор статистических данных о структуре и динамике ТПО и ТБО по годам с выявлением закономерностей движения их по технологическим процессам переработки отдельных видов твердых отходов;
разработка рекомендаций по организации сбора, сортировки и транспортировки ТБО к установке пиролизно-восстановителыюй плавки смеси ТПО и ТБО;
участие в разработке и опытно-промышленных испытаниях установки пиролизно-восстановителыюй плавки производительностью 15 тыс. тонн в год;
4) внедрение результатов исследования в производство, коммунальное хозяйство г. Чебоксары и в учебный процесс.
Объект исследования - смесь твердых промышленных и бытовых отходов при различном сочетании в них органической и неорганической частей. Предлагается территориальная система образования, сбора, сортировки и складирования на временное хранение перерабатываемых в шлаковой ванне отсортированной части объемов ТБО и не переработанных на предприятиях ТПО, с последующей перевозкой их на крупный завод с металлургическим производством.
Предмет исследования - закономерности распределения объемов ТПО и ТБО, на примере г. Чебоксары и Чувашии, позволяющие обосновать рациональные смеси ТПО и ТБО. Найденные закономерности позволяют полнее задействовать территориальную систему сбора, сортировки и переработки ТБО в промышленных условиях в смеси с ТПО с использованием установки высокотемпературного пиролиза этой смеси в шлаковой ванне установки ПВП.
Методы исследования - анализ учета и хранения ТПО и ТБО; территориальный подход к динамике ТПО и ТБО; анализ технологий пиролиза; анализ последствий загрязнения территорий от свалок и полигонов твердых отходов; классификация продукции и отходов; сбор и анализ статистических данных; статистическое моделирование табличных данных, а также математический и графический анализ готовых моделей.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
закономерности образования, распределения, обезвреживания ТПО и ТБО по классам опасности, структуре и объемам отдельных видов и разновидностей в Чувашской Республике и г. Чебоксары;
способ совместной переработки твердых органических и неорганических отходов в установке пиролиза в шлаковой ванне;
технология пиролизно-восстановительной плавки на примере работы предприятия - ОАО «Промтрактор»;
прогнозирование динамики ТБО и эколого-экономических эффектов на ближайшую перспективу.
Научная новизна результатов исследования. Выявлены закономерности системы сбора, сортировки, транспортировки и совместной переработки твердых органических и неорганических отходов для последующей их переработки в установке скоростного пиролиза. Разработана методика обоснования мероприятий для сокращения экологической опасности производства.
Практическая значимость. Результаты проведенного статистического моделирования позволят выбрать оптимальную схему обраще-
ния с отходами и рациональную технологию их переработки в территориальных и производственных условиях, управлять содержанием в них органической и неорганической частей для повышения экологического уровня предприятий г. Чебоксары и поселений Чувашской Республики.
Методика обработки данных включена в курс статистической экологии для студентов специальности 280202 «Инженерная защита ок-
p^vncuOuL^M \jyj\*/i,t>w а иОлли.ким ірїишолс іуілДігі (і і j ).
Установка пиролизно-восстановительной плавки производительностью 15 тыс. т в год может выпускать до 3800 т металла, до 2500 т шлакоизделий и давать тепла до 30 000 Гкал/год, обезвреживая при этом значительное количество твердых отходов.
Достоверность результатов исследования. Достоверность оценки объемов образования, движения и накопления ТПО и ТБО подтверждается проведенным статистическим анализом. Погрешности вывяленных закономерностей не превышают 5 %.
Личное участие автора в получении результатов: собран статистический материал по образованию ТПО и ТБО на предприятиях г. Чебоксары за 10 лет; проведен анализ разнообразия ТПО и ТБО г. Чебоксары и Чувашии; исследована динамика образования ТБО за 10 лет; выявлены закономерности распределения состава ТБО; выявлены закономерности утилизации ТБО; проведены пробные плавки на пилотной пиролизно-восстановителыюй установке.
Реализация результатов работы. Результаты исследования были использованы ОАО «Промтрактор», ОАО «ЧЭАЗ», Волжским Филиалом МАДИ (ГТУ), а также администрацией г. Чебоксары для решения экологических проблем города.
Апробация результатов работы. Основные материалы диссертации доложены на конференциях: II и III научно-практической конференциях «Дорожно-транспортный комплекс: состояние и перспективы развития» г. Чебоксары, ВФ МАДИ (ГТУ), 2004 и 2009 гг.; научно-практической конференции «2-е Луканинские чтения: Пути решения энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе», МАДИ (ГТУ), 24-25 января 2005 г; IV Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая природная среда и экологическое образование и воспитание», г. Пенза, 17-18 февраля 2006 г.; Международной научно-практической конференции «Экология - наша судьба и методологический лидер современного естествознания и методологии», Пенза, ПГУ, 15-17 февраля 2006 г.; ежегодных научно-технических конференция, Йошкар-Ола, Мар. ГТУ, 2005 и 2006 гг.; Международной научно-практической конференции «Инновации в
бизнесе и образовании: состояние и тенденции развития», г. Армавир, СКИБИИТ, 2008 г.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 1 монография, 15 статей, в том числе 2 - из списка журналов, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ, а также получен 1 патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, выводов и содержит 136 страниц текста, в том числе 39 таблиц, 9 рисунков, 96 формул, список литературы из 216 наименований и 8 приложений на 70 страницах.
