Системы учета и управления отходами Найман Софья Михайловна

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Теоретические аспекты обращения с отходами и способов их оценки 16

1.1. Проблема отходов 18

1.2. Анализ материально-сырьевых потоков 25

1.2.1 Материально-сырьевые потоки 25

1.2.2 Жизненный цикл продукции 29

1.2.3 Т ехнологический цикл отходов 32

1.3. Стратегия управления отходами 34

1.3.1 Предотвращение образования отходов и минимизация количества образующихся отходов 36

1.3.2 Максимально возможное вовлечение отходов в хозяйственный оборот и их материально-энергетическая утилизация как техногенного сырья 39

1.3.3 Изыскание экологически безопасных методов переработки отходов с наименьшими экономическими затратами... 42

1.3.4 Минимизация затрат на санитарную очистку города 42

1.3.5 Постепенный переход от полигонного захоронения твердых бытовых отходов к их промышленной переработке . 43

1.4. Управление отходами в России 53

1.5. Факторы, влияющие на образование твердых коммунальных отходов 56

Глава 2. Статистические методы исследования и вероятностные законы распределения 63

2.1 Статистические методы исследования 63

2.1.1 Статистический анализ 63

2.1.2 Выбор аппроксимирующих функций 68

2.2 Образование отходов из конечной продукции и вероятностные законы распределения 69

2.2.1 Срок эксплуатации продукции и процесс образования отходов 71

2.2.2 Статистические методы 75

2.2.3 Вероятностные законы распределения 79

Глава 3. Статистика отходов 93

3.1. Тезаурус и дефиниции отходов 93

3.2 Статистические данные об отходах в России 102

3.2.1 Проблемы стандартизации терминологии и статистика 102

3.2.2 Временные ряды отходов 105

3.2.3 Территориальное распределение отходов 117

3.2.4 Качество первичного учета отходов при статистическом наблюдении 117

3.3 Статистические данные об отходах в мире 125

Глава 4. Социально-экономические факторы и образование отходов ... 142

4.1 Влияние различных факторов на образование отходов в России 144

4.1.1 Распределение отходов по регионам РФ 144

4.1.2 Социально-экономические показатели и отходы 146

4.2 Страны мира 149

4.2.1 Кластеризация стран по социально-экономическим показателям 149

4.2.2 Аппроксимация социально-экономических показателей регрессионными моделями 151

4.2.3 Однофакторный дисперсионный анализ по кластерам 154

4.2.4 Зависимость экологических показателей от социально экономических факторов (корреляционный и регрессионный анализ) 156

Глава 5. Методология оценки количества отходов 164

5.1 Оценка образования отходов на основе существующих методик 164

4.1.1. Животноводческие отходы 165

5.1.2. ТБО 167

5.2 Отходообразующая база 178

5.2.1 Источник отходов 180

5.2.2 Образование и учет отходов 185

5.2.3 Модель образования отходов 193

Глава 6. Результаты расчета загрязнения окружающей среды по методу укрупненных оценок 205

6.1 Отходы в стране (регионе) 205

6.1.1 Ресурсная база 205

6.1.2 Топливно-энергетические ресурсы 206

6.1.2.1 Отходы сжигания 207

6.1.2.2 Нефть 211

6.1.2.3 Газ 232

6.1.2.4 Уголь 244

6.1.2.5 Отходы топливно-энергетических ресурсов 249

6.2 Материальный баланс и загрязнение окружающей среды 252

6.2.1 Оценка выбросов углеводородов 254

6.2.2 Отходы и стоки на предприятии (в технологическом процессе) 256

6.2.2.1 Водобалансовые схемы и количество сточных вод 258

6.2.2.2 Балансовые схемы и шлам 265

6.2.2.3 Расчет количества шлама на ТЭЦ 275

6.2.2.4 Балансовые схемы и платежи за сброс загрязняющих веществ со сточными водами 278

Глава 7. Вероятностный подход к оценке доли конечной продукции, переходящей в отходы в течение определенного срока 282

7.1 Анализ срока службы и скорость образования отходов 283

7.2 Скорость образования отходов и вероятностные модели 287

7.2.1 Выбор вида закона распределения для оценки образования отходов 288

7.2.2 Логарифмически-нормальное распределение 291

7.2.3 Гамма-распределение 293

7.2.4 Распределение Вейбулла 295

7.3 Характеристики распределения Вейбулла 299

7.3.1 Мода 299

7.3.2 Максимальные значения плотности распределения Вейбулла 303

7.3.3 Максимальные значения плотности распределения вероятностей для конкретных значений коэффициента вариации 307

7.3.4 Вероятность отклонения срока службы изделия от среднего значения 308

7.4 Модель определения количества конечной продукции, переходящей в отходы в течение определенного срока 310

7.4.1 Классификация объектов по среднему сроку службы 310

7.4.2 Определение количества отходов потребления, образующихся за год 312

7.4.3 Установление доли изделий, переходящих в отходы в течение определенного срока 315

7.5 Оценки согласованности закона распределения и экспериментальных данных 321

7.6 Расчет количества отходов электронного и электротехнического оборудования (ЭЭО) 329

7.7 Особенности определения количества отходов на основе объединения двух методов расчета (на примере макулатуры) 336

Глава 8. Управление отходами на основе балансового метода 341

8.1 Управление учетом отходов 341

8.2 Концепция управления отходами на базе объединенного производственно-потребительского баланса материальных потоков 344

8.3 Утилизируемый потенциал отходов, принцип лимитирования и выход полезной продукции 348

8.4 Учет и управление отходами на основе принципов стандартизации 355

Заключение 361

Принятые сокращения и используемые понятия 365

Список литературы 369

Приложения 403

• Постепенный переход от полигонного захоронения твердых бытовых отходов к их промышленной переработке
• Качество первичного учета отходов при статистическом наблюдении
• Образование и учет отходов
• Концепция управления отходами на базе объединенного производственно-потребительского баланса материальных потоков

Введение к работе

Актуальность проблемы. Практически любая деятельность человека связана с образованием отходов: действительных, сопровождающих процесс производства, и потенциальных, образующихся по истечении сроков годности и эксплуатации. Быстрый рост численности населения земного шара настоятельно требует увеличения переработки образующихся в результате жизнедеятельности и производственных процессов отходов. Возможность складирования отходов за счет расширения используемых под это площадей ограничена в связи с исчерпаемо-стью территориальных земельных ресурсов, особенно в густонаселенных регионах с развитым промышленным и сельскохозяйственным производством. Поэтому основным путем решения данной проблемы является интенсификация утилизационного производства при условии капитальных вложений на развитие материально-производственной базы и повышения эффективности использования имеющихся природных, материально-технических, экономических и других ресурсов. Задача заключается в том, чтобы не допускать попадания ценных вторичных сырьевых ресурсов в мусоросборник, а затем на свалку. Теоретические исследования и эмпирический опыт показывают, что при более эффективном использовании природных ресурсов, включая оптимальное управление ими, можно значительно увеличить выход полезного продукта и снизить воздействие на затрагиваемые в результате захоронения отходов геосферы.

При управлении отходами решения касаются видов и способов переработки подлежащих утилизации отходов, распределения их как вторичных ресурсов по отраслям и производствам, уровня планирования выхода полезного продукта, а также технологий их переработки, утилизации и захоронения для получения максимального выхода вторичной продукции в сложившихся производственно-экономических условиях. Для оптимизации принимаемых решений необходимо иметь достаточно достоверное представление обо всех возможных прямых и косвенных, близких по времени и отдаленных последствиях этих решений, связанных с производственной базой, степенью переработки материалов и охраной окружающей среды. Таким образом, отходы представляют интерес:

1. в количественном плане применительно как к отдельно взятому региону, так и в целом к стране;

2. как загрязнитель;

3. как объект переработки;

4. как объект платы.

На сегодняшний день во многих отраслях экономики уже налажена автоматизация учета и экономических расчетов. Дальнейший интерес предприятий направлен на совершенствование автоматизации управления производством. Иным образом обстоят дела в области обращения с отходами. Здесь еще не сформирован достоверный учет отходов. Применяемые в мировой и российской статистике методы сбора информации о количестве отходов дают детальную характеристику практически каждого вида отходов, но не позволяют установить их реальный объем, основанный не на простом суммировании, возможно, случайных результатов, а на совершенно конкретных объективных показателях.

Определение будущих отходов является основой планирования и эксплуатации систем по управлению твердыми отходами. Природоохранные органы должны иметь точную информацию для определения территории мусорных свалок, потенциала и срока их службы, для разработки программ по обращению с отходами, включающих сбор, транспортировку, утилизацию и захоронение. Обращение с отходами может быть запланировано более результативно, если прогнозы образования отходов доступны, надежны и эффективны при любых экономических условиях, как стабильных, так и изменяющихся, при любом уровне развития экономики, на любом временном интервале.

Таким образом, актуальность настоящей работы определяется необходимостью постоянного снижения образования отходов по всем видам экономической деятельности, что в значительной степени может быть достигнуто совершенствованием методов регулирования и учета производимых отходов. Управление качеством оценки отходов и на этой базе надлежащее управление охраной окружающей среды позволит повысить эффективность принимаемых решений и улучшить состояние природной и антропогенной среды.

Степень разработанности проблемы. Природоохранными нормативными документами узаконен порядок обращения с производственными отходами, санитарно-гигиеническими – очистка и уборка населенных мест. Разработано большое количество разнообразных методов снижения загрязнения природной среды, включая рециркуляцию сырья, извлечение из отходов вторичных ресурсов, утилизацию отходов, выбор экологически безопасной переработки конкретных видов отходов, повышение эффективности обезвреживания опасных отходов и т.д.

Неоднозначное взаимодействие природно-географических, технологических, социальных и экономических факторов рассматривается в работах Т.И. Забор-цевой.

Вопросы, связанные с управлением потоками твердых бытовых отходов, включая и раздельный сбор, и транспортирование, исследовались в самых разных странах, развитых и развивающихся, на всех континентах, в работах S. Guptha et al., A. Ohri et al., N.P. Thanh et al., А.А. Аболина и В.М. Куракова, В.С. Вагина, Я.И. Вайсмана, С. Васильева, Т.В. Великановой, М.А. Любарской, А.М. Малинина, А.Н. Мирного и В.Г. Систера, В.И. Сметанина, Л.И. Соколова, А.М. Старцева и В.С. Чекалина, Е.С. Тарасенко, П.Н. Чепиги, О.М. Черпа с соавт., Л.Я. Шубова и многих других.

Моделированию логистики отходов посвящены работы Ю.В. Трофименко с соавт., А.В. Макарова и П.П. Володькина.

Нейросетевые модели применительно к отходам разрабатывались в основном для процессов, происходящих на полигонах твердых бытовых отходов. Авторами этих исследований являются S. Bayar et al., F. Karaca et al., D.T. Kontos et al., С.Н. Костарев.

Энергетический потенциал твердых бытовых отходов (ТБО) с применением многослойного персептрона оценивался в работах C. Dong et al., T.Ch. Ogwueleka et al., H.Y. Shu et al.

Оптимизацией процесса сбора ТБО занимались Р.В. Каргин с соавт., на основе нейросетевых моделей это рассматривалось В.Б. Алексеенко.

Стратегию переработки отходов и оценку пригодности к переработке на основе искусственной нейронной сети разрабатывали Z.F. Liu et al.

Проблемы и результаты стандартизации в сфере обращения с отходами освещает М.Б. Плущевский.

Количество образующихся отходов оценивалось в работах S. Kim et al., W.R. Niessen.

Прогнозы образования отходов с использованием различных моделей, как макроэкономических, так и математических, делались в работах M. Abbasi et al., P. Beigl et al., O. Buenrostro et al., N.B. Chang et al., A. Katsamaki et al., M.Z.A. Khan, A. Pamnani, А. Bruvoll для Норвегии, I. Oribe-Garcia для Испании, М. Patel для Германии, П.Ф. Агаханянц для Санкт-Петербурга.

Попытки применить нейросетевые технологии к прогнозированию образования твердых бытовых отходов, в основном электронных, предпринимались в немногочисленных исследованиях зарубежных авторов. Это работы M.A. Abdoli, B. Batinic et al., J.S. Kumar, H. Shahabi et al., E. Shamshiry et al., цикл работ M. Jalili и R. Noori с соавт. В нашей стране это направление не развивалось, хотя оно может дать интересные результаты с точки зрения обобщения данных, ранжирования регионов страны и мира на основе сравнения экономических показателей и образования отходов.

Среди значительного количества существующих проблем при реализации программ обращения с отходами в России следует отметить недостаточность информации о факторах, способствующих появлению отходов, и невысокую достоверность прогнозов изменения количества отходов. Учет факторов, влияющих на возникновение отходов и имеющих важное значение для реализации политики по сокращению объемов отходов и прогнозирования их образования, является основополагающим при планировании систем по обращению с отходами.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей диссертационной работы является разработка научно-методических принципов создания системы учета отходов и прогноза их образования у субъектов любого уровня для повышения эффективности и качества управления отходами.

Задачи исследования:

1. Выполнить сравнительный анализ статистических данных по обращению с отходами у субъектов в России и в зарубежных странах для решения задач управления качеством получаемой информации;

2. Установить особенности формирования отходообразующей базы;

3. Формализовать учет отходов в зависимости от потребляемых ресурсов и материалов на основе материально-сырьевого баланса;

4. Сформировать стратегию учета отходов;

5. Разработать и апробировать на базе созданной модели алгоритмы расчетов отдельных видов отходов производства и потребления;

6. Доказать на основе использования разработанной методологии необходимость совместного учета отходов, сбросов и выбросов загрязняющих веществ на предприятии и в отрасли;

7. Обосновать динамику образования отходов готовой продукции с помощью математических моделей;

8. Использовать разработанные теоретические основы для прогнозирования образования отходов;

9. Построить систему управления отходами на основе полученных результатов исходя из обеспечения качества информации.

Объектом исследования являются материально-сырьевые потоки на всех стадиях жизненного цикла от добычи ресурсов до захоронения отходов.

Предмет исследования составляет стандартизация учета отходов и других загрязнителей, являющаяся основой управления качеством окружающей среды.

Информационной основой исследования и первичным материалом служили статистические сборники Росстата, Татарстанстата, Евростата, ОЭСР, ежегодные Государственные доклады природоохранных ведомств России и Татарстана, тематические информационные обзоры.

Научная новизна. В диссертационной работе получены новые научные результаты, имеющие важное хозяйственное значение в области управления отходами:

1. Разработано новое научно-обоснованное направление развития системы учета отходов на протяжении всего жизненного цикла ресурсов, включающего добычу ресурсов, производство первичной продукции и конечных изделий, образование, утилизацию и захоронение отходов. Созданный научно-методический аппарат позволил, в отличие от ранее известных, объединить: балансовый подход, вероятностные методы, необходимость совместного одновременного учета выбросов и сбросов загрязняющих веществ и образующихся отходов для решения задач управления качеством окружающей среды.

2. Разработан новый подход к укрупненной оценке количества отходов. Впервые создан алгоритм для расчета отходов производства, исходя из материально-сырьевого баланса, без дополнительного изучения промежуточных превращений, перемещений, повторного использования материалов на предприятиях.

3. Разработана модель расчета количественных характеристик отходов, отличающаяся тем, что для получения информации не используются имеющие низкую достоверность данные об отходах отчитывающихся природопользова-телей. Предложенная модель дает возможность учесть влияние на процесс от-ходообразования неприменяемых ранее в статистике отходов, но значимых для нее экономических показателей. Это универсальные, повсеместно используемые и непосредственно измеряемые натуральные показатели: потребление, производство, экспорт, импорт ресурсов и продукции.

4. Впервые для оценки количества выходящей ежегодно из эксплуатации продукции, в том числе радиоэлектронной, создана математическая модель с прогностическим эффектом на основе распределения Вейбулла.

5. Предложена новая концепция управления отходами исходя из принципов стандартизации. Концепция основывается на количественной оценке настоящих и будущих материальных потоков, включая учет отходов, вторичных материальных и энергетических ресурсов, и на определении лимитирующих выход конечного продукта факторов. Разработан алгоритм выработки стратегических решений по обращению с утилизируемыми отходами.

Разработанная в диссертации методология учета открывает новые возможности теоретического осмысления перспектив менеджмента отходов при минимизации исходной информации и более экономичном способе исчисления количества отходов.

Практическая значимость. Обоснованные в работе теоретические положения и методологические аспекты могут служить основой для принятия управленческих решений в области обращения с отходами на различных уровнях – от предприятия до страны в целом. Рекомендуемый подход представляет собой процесс, значительно менее трудоемкий и не требующий большого количества данных. Рассчитаны коэффициенты при экономических показателях, определяющих учет отходов в ходе жизненного цикла ряда ресурсов. Построены таблицы долей изделий, переходящих в отходы в течение определенного времени для различных средних сроков службы от одного года до 150 лет и для различных коэффициентов вариации V = 0,10,9. Эти таблицы и выведенные формулы пригодны для расчета конкретных количеств отходов в определенном году. Разработанные методики и математические зависимости применимы как для оперативного, так и для более долговременного контроля за образованием отходов и для составления направленных на улучшение качества жизни населения программ по управлению отходами на всех уровнях. Это совместимо с целями Федеральных законов «Об отходах производства и потребления» и «О стандартизации в Российской Федерации». Основанный на построенной модели прогноз накопления отходов позволит с необходимой точностью выявлять будущие проблемы в сфере загрязнения окружающей среды, определять потребности в отчуждаемой под полигоны отходов территории и в отходоперерабатывающих предприятиях. Полученные результаты могут быть использованы для разработки информационной системы по отходам в любой административно-территориальной и производственной единице – в стране, в регионе, городе или на предприятии. Результаты внедрены в практику предприятий Казанской ТЭЦ-2 филиала ОАО «Генерирующей компании», ОАО «Таткрахмалпатока», ООО «СервисМонтажИнтеграция», занимающейся выпуском и монтажом электротехнического и информационно-аналитического оборудования. Разработан и внедрен Стандарт организации СТО-11-2016 «Управление операциями в области охраны окружающей среды».

Материалы диссертации применяются в учебном процессе Института Автоматики и электронного приборостроения Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева при подготовке студентов, обучающихся по направлению «Техносферная безопасность».

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

6. Результаты исследования качества учета отходов, позволяющие выявить недостатки формирования официальной статистической информации.

7. Модель учета отходообразования на основе материально-сырьевых балансовых потоков, ориентированная на устранение несовершенства современного статистического инструментария в области природопользования.

3. Методология укрупненной оценки количества отходов производства, по
зволяющая максимально учитывать загрязнения окружающей среды без при-
7

влечения данных о технологических процессах и переделах сырья, что значительно повышает качество учета.

4. Новый алгоритм определения количества различных видов отходов по сведениям о ресурсах и производственной деятельности, отличающийся от существующего, основанного на статистических отчетах природопользователей, и способный значительно уменьшить число источников и время получения и обработки информации.

5. Способ совместной оценки материальных потоков, поступающих в окружающую среду, отличающийся от существующего, когда все загрязнения учитываются по отдельности, независимо друг от друга.

6. Вероятностная модель определения объемов образования отходов на базе оценки срока полезного использования продукции, позволяющая прогнозировать потоки отходов в будущем.

7. Стратегия управления отходами, основанная на учете потоков отходов и вторичных ресурсов, что повышает качество планируемых решений по снижению нагрузки на окружающую среду.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертация соответствует паспорту специальности 05.02.23 «Стандартизация и управление качеством продукции» по следующим пунктам: 1. Методы анализа, синтеза и оптимизации, математические и информационные модели состояния и динамики качества объектов; 3. Методы стандартизации и менеджмента (контроль, управление, обеспечение, повышение, планирование) качества объектов и услуг на различных стадиях жизненного цикла продукции.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы были представлены на Региональной научно-технической конференции «Развитие системы обращения с отходами производства и потребления» (Уфа, 2014), Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в науке, технике и технологиях» (Ижевск, 2014), Всероссийской конференции–школе «Химия и инженерная экология» (Казань, 2012-2015), Международных симпозиумах «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, 2004, 2006, 2007, 2010-2012, 2014-2016), Международных научно-практических конференциях «Спиридоновские чтения «Актуальные проблемы современной экономики России»» (Казань, 2003, 2005-2007, 2014-2016), Международной конференции «Экология, технологии, культура в современном мире: проблемы vs. решения» (Москва, 2010 г.), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в современном мире» (Тамбов, 2011 г.), Международной конференции «Экологическая культура в глобальном мире: модернизация российского образования в контексте международных стратегий» (Москва, 2012 г.), V международной научно-практической конференции «Развитие и динамика иерархических (многоуровневых) систем. Философские, теоретические и прикладные аспекты» (Казань, 2013 г.), Международных Конгрессах «Чистая вода. Казань» (Казань, 2014, 2016 г.), Международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию образования Федеральной службы по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзора) «Реализация экономических механизмов регулирования природопользования в области обращения с отходами. Опыт зарубежных и рос-

сийских компаний» (Казань, 2014 г.), Международной научно-практической конференции «Поиск эффективных решений в процессе создания и реализации научных разработок в российской авиационной и ракетно-космической промышленности» (Казань, 2014, 2016 г.).

Достоверность научных результатов работы подтверждается анализом значительного числа отечественных и зарубежных публикаций по рассматриваемой теме, использованием нормативно-правовых и нормативно-технических документов, детальным обоснованием предложенных научных гипотез, адекватным применением математических методов, методов системного анализа и научного обобщения, а также апробацией результатов исследований на отдельных предприятиях.

Личный вклад автора. В диссертации обобщены авторские исследования за 2000-2016 гг. Автором выдвинуты научные гипотезы, разработаны и созданы модели учета отходов, получены результаты и сформулированы основные выводы.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н. Вачагиной Екатерине Константиновне за всестороннее обсуждение диссертационной работы.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 81 научной работе, учебно-методических рекомендациях и учебных пособиях общим объемом свыше 150 п.л., в т.ч. 28 – в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Общее число научных работ – 131.

Структура и объем диссертации: работа состоит из введения, восьми глав, заключения. Библиографический список включает 688 наименований, в том числе 181 – на иностранных языках. Работа изложена на 421 странице компьютерного текста, включает 41 таблицу, 67 рисунков и 9 приложений.

Постепенный переход от полигонного захоронения твердых бытовых отходов к их промышленной переработке

Неперерабатываемая часть отходов, несгораемая или сгораемая с выделением токсичных веществ, подлежит глубокому захоронению и должна составлять примерно 10 %. Сейчас большую часть отходов в Европе, Америке, России вывозят на свалки и полигоны. Организация по экономическому развитию и сотрудничеству (ОЭСР) провела исследования, касающиеся способов утилизации муниципальных отходов в ряде стран Европы, Азии и Северной Америки. Выборочные результаты этого исследования, а также данные Евростата и Росстата суммированы в таблице 1.3. На графиках в первой колонке представлены временные ряды количества образования и захоронения отходов.

Как видно из таблицы 1.3, вторичной переработке в развитых странах может подвергаться до 40-50 % отходов (Бельгия, Германия), и это количество из года в год увеличивается. Значительная часть городских отходов (в некоторых странах - свыше 50 %) сжигается, причем практически всегда с выработкой тепловой или электрической энергии, то есть всё, в том числе и отходы, должно работать на благо общества. Часть отходов используют как вторичное сырье, органические отходы в некоторых странах перерабатывают в компост. По России таких данных нет, есть только сведения о количестве ТБО, вывозимых спецтранспортом на мусороперерабатывающие заводы.

Захоронению подвергается все меньше отходов, причем, по сравнению с 1995 г., доля размещенных на полигонах отходов сократилась в отдельных странах, особенно развитых, в десятки раз (Бельгия, Нидерланды, Норвегия, Швеция), в других - на 3-40 % (Финляндия, Франция, Греция, Венгрия, Исландия, Ирландия, Италия, Люксембург, Польша, Португалия, Великобритания), в некоторых, где изначально процент захоронения был низким, - в несколько раз (Дания). В Швейцарии тем или иным способом утилизируются все отходы и в окружающей среде ничего не размещается, несмотря на то, что общее количество образованных муниципальных отходов выросло за 12 лет на 20 %. В Германии процент захораниваемых отходов тоже стремится к нулю.

Из таблицы 1.3 можно также сделать вывод, что за 10 лет (2000-2010 гг.) изменение в количестве отходов, образованных на душу населения, варьирует в основном в пределах от -10 до +10 %, что значительно отличается от приводимых в различных статьях данных о ежегодном увеличении отходов на душу населения в 4-6 %. Этот показатель соответствует действительности только для России. Г рафики, приведенные в таблице 1.3, наглядно демонстрируют, что в тех странах, где хорошо налажены учет и контроль образования и использования отходов и развита мусороперерабатывающая отрасль (Австрия, Германия, Швейцария и др.), в последние годы наметилась явная тенденция к снижению и количества отходов, и доли неутилизируемых отходов. В сопоставимых с Россией по объему производимых отходов странах (Франция, Германия, Италия, Великобритания) количество отходов от года к году меняется незначительно с сохраняющейся общей тенденцией к снижению, в то время как в России этот показатель неуклонно растет (с 2003 по 2011 годы он вырос более чем на 40 %) при низком объеме перерабатываемых отходов.

Сравнение данных таблицы 1.3 показывает, что в 2000-ые годы лидировали по захоронению отходов на свалках и полигонах (до 90 %) страны Восточной Европы. Восточно-Азиатские государства - Китай, Япония, Южная Корея, как более технологически развитые, занимались утилизацией и меньше отходов размещали в окружающей среде.

Качество первичного учета отходов при статистическом наблюдении

Такое несовпадение цифр в официальных публикациях может свидетельствовать, с одной стороны, о различных подходах к сбору и представлению информации разными государственными структурами, но с другой стороны - о недостоверности приводимых сведений и некорректности выводов, делаемых на их основе.

Лица (3.2), и опять составители госдоклада МЭПР [221] сослались на изменение количества отчитавшихся организаций - 779 и 1770, соответственно. Здесь нужно учесть еще и тот факт, что количество зарегистрированных предприятий и количество отчитывающихся за отходы предприятий различны, причем цифры могут различаться в тысячи раз (таблица 3.5). Конкретный перечень отчитывающихся объектов (наблюдаемых субъектов) устанавливают территориальные органы федеральных природоохранных ведомств (до 2012 г. - Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзора) [538].

Сведения о бытовых отходах, вывозимых из жилого сектора, предоставляются коммунальными службами города уже по другой форме статотчетности - 1-КХ «Сведения о благоустройстве городских населенных пунктов», которая тоже претерпевала неоднократные изменения [133, 137, 138, 140, 141]. Но российское и татарстанское природоохранные министерства пишут свои доклады на основе отчетов 2-ТП (отходы). Получается, они не учитывают данные коммунальных служб? То есть сведения об общем количестве отходов, образующихся в стране за год, недостоверны. И к тому же, существует значительная разница между тем, сколько ТБО образовалось и сколько вывезено (таблицы 3.1, 3.2), а также, как уже написано выше, сколько размещено.

С самими этими формами первичного учета отходов также нет полной ясности. Как бы они ни детализировались, сколько бы ни писалось инструкций по их заполнению, результат не оправдывает затраченных усилий. Например, в случае твердых коммунальных отходов тождественны ли понятия «Использование отходов» - применение отходов для производства товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг или для получения энергии (согласно методическим пояснениям Росстата) и «Вывезено твердых бытовых отходов на предприятия промышленной переработки (мусороперерабатывающие заводы)» (сборники Росстата). Если здесь подразумевается одно и то же, то почему отличаются цифры для Республики Татарстан за 2012 г.: использовано 383,127 тыс. т [204] и вывезено на МПЗ 116 тыс. т (580,2 тыс. м [263]). Может быть, здесь учитывается Также вызывает правомерное сомнение в своей достоверности официально учтенное количество мусора, так как эта цифра зависит от плотности отходов, уп- лотняемости мусора в мусоровозе и, соответственно, его вместимости (плотность отходов в контейнере 100-200 кг/м , в мусоровозе с прессом 300 кг/м , в месте захоронения 800 кг/м и более), и, наконец, от честности коммунальных служб, приписки у которых проверить невозможно. Когда нет объективных данных учета, например, путем взвешивания, то информация, полученная, как того требуют приказы Росстата [133, 137, 138, 140, 141], на основе путевых листов мусоровозов, их вместимости или по количеству обслуживаемых коммунальными предприятиям мусорных контейнеров может быть существенно искажена недобросовестными исполнителями. То есть в определении количества отходов существенен человеческий фактор (как и во многих других сферах нашей действительности [443]), который следует исключить из цепочки принятия управленческих решений.

Даже на уровне отдельного предприятия невозможно свести концы с концами. Так, ООО «ПЖКХ», согласно Госдокладу МЭПР за 2010 г. [218], приняло на мусороперегрузочную станцию по ул. Васильченко, 6 за 2010 г. 292,381 тыс. т отходов (1461,9 тыс. м - пересчитано нами; из них отсортировано 5,832 тыс. т). Брикетированные ТБО поступают на полигон ТБО Московского района, расположенный в 14 км от пос. Новая Николаевка. Однако по открытым данным Государственного комитета Республики Татарстан по тарифам [254] ПЖКХ произвело услуг по утилизации (захоронению) отходов 2684,64 тыс. м , или 536,93 тыс. т (против 292, 381 тыс. т из Госдоклада МЭПР-2010 [218]). Но даже совместно с другим предприятием, КЭК, эта цифра никогда не превышала 475 тыс. т. Откуда взялись лишние для всей Казани 60 тыс. т отходов только у ПЖКХ, если учесть, что самосыровская свалка в 2010 г. была закрыта на рекультивацию? Эти же «лишние» отходы появляются и при анализе объемов вывезенных ТБО, годовой мощности и вместимости полигонов, куда они вывозятся: суммарная вместимость официально эксплуатируемых в Казани полигонов 3223 тыс. м3, годовая мощность - 810 тыс. м /год [218], а вывезено было в 2010 г. - 2792 тыс. м [218], в 2011 г. - 2814 тыс. м3 [219], в 2012 - 2852 тыс. м3 ТБО [220]. Конечно, сопоставление данных показателей может быть не совсем корректно ввиду уплотнения отходов на полигоне в 3-4 раза [487]. Но ведь в явном виде это нигде не отмечается, и поэтому анализ существующей ситуации существенно затруднен, так как все оперируют разными цифрами, либо подразумевая, что это всем понятно, либо не задумываясь над тем, что стоит за этими данными. Здесь, наверное, еще раз было бы уместно сказать, что наилучшим показателем оценки количества отходов является их масса, а не объем, существенно зависящий от компрессионной характеристики материала исходных отходов и внешних условий (нагрузки) при транспортировке и захоронении.

Из текстов Г осударственных докладов также не прослеживается явным образом связь между «твердыми бытовыми отходами» и «отходами производства и потребления». Кроме того, даже в статистических сборниках, выпускаемых одним и тем же органом - Росстатом, проскальзывает неясность трактовок и, в связи с этим, расхождение в данных (количество промышленных и утилизированных отходов за 1998-2001 гг.). Таким образом, налицо явная несогласованность учета как между различными структурами, занимающимися вывозом, захоронением, утилизацией отходов, так и между органами, собирающими, систематизирующими и анализирующими информацию об образовании, использовании, обезвреживании, транспортировании и размещении отходов производства и потребления. На такое же положение вещей по вывозу ТБО указывает и Агаханянц П.Ф. для Санкт-Петербурга [331], отмечая существенный разброс (в 1,4-1,6 раза) в данных, предоставляемых компаниями-перевозчиками и районными администрациями. Поэтому субъектам предпринимательской деятельности и органам государственной и муниципальной власти затруднительно исполнять свои обязанности и полномочия в области обращения с отходами, например, планировать площадь территории, отводимую под полигоны отходов, да и количество самих полигонов, количество и мощность (производительность) мусороперегрузочных, мусоросортировочных и мусороперерабатывающих предприятий, количество мусоровозов и контейнеров и т.п.

Кроме того, истинная информация о количестве отходов является необходимым инструментом для оценки будущих возможных тенденций, для принятия стратегических решений при управлении потоками отходов, что обеспечит развитие системы в целом, с учетом межотраслевых, технико- и эколого экономических взаимосвязей в системе, а также создание рынка ВМР и продукции из них.

Следовательно, затрудняет получение достоверной информации о количестве отходов:

1) терминологическая путаница при классификации отходов;

2) проведение расчетов количества отходов, основанных не на натуральных замерах и исследованиях, а на нормах, рекомендованных различными ведомствами;

3) периодическая смена нормативов образования отходов;

4) разные нормативы образования отходов в различных регионах;

5) периодическая смена методик подсчета отходов;

6) изменение форм учета отходов;

7) разные формы статотчетности - 2-ТП (отходы) и 1-КХ;

8) разные единицы учета количества отходов - в тоннах и в кубических метрах (ТБО). Причем переход из одних единиц в другие осуществляется с помощью переводного коэффициента - плотности отходов. Но и она в разных документах отличается - 200 кг/м по данным Росстата (Евростата) [294-298], 190-220 кг/м [487], 175 кг/м3 для ТБОП [102];

9) разная оценка объемов ТБО в разных формах статотчетности - по нормативу образования в 2-ТП (отходы) и по количеству вывезенного мусора в 1-КХ. Все показатели грузов в форме 1-КХ определяются по количеству рейсов и вместимости всех видов мусоровозов, бортовых автомобилей и самосвалов на основании данных путевых листов или документов, подтвержденных заказчиками в установленном порядке [138, 141];

10) неполный охват государственным статистическим наблюдением отходообразующих предприятий и организаций - форму 2-ТП (отходы) не заполняют на законных основаниях [510] органы управления, культуры и искусства, физической культуры и спорта, образования и просвещения, страховые и прочие финансово-кредитные организации. Это около 20 % от количества зарегистрированных организаций, как в РФ, так и в РТ [289]. Но ведь отходы образуются и у них!;

11) непредставление сведений предприятиями и организациями, обязанными это делать (отчетом должны быть охвачены 80 % зарегистрированных предприятий, отчитываются порядка 3 %, таблица 3.5);

12) отсутствие сведений об образовании отходов и обращении с ними в сельских поселениях и дачных поселках, не охваченных централизованным сбором и вывозом мусора;

13) вероятность двойного учета отходов при их сортировке и предварительной (смешивание, измельчение, переупаковка и т.п.) и окончательной (получение товарной продукции) переработке;

14) отсутствие контроля за достоверностью вносимых параметров;

15) несведение воедино данных из разных форм статотчетности.

Образование и учет отходов

Образование и учет отходов можно представить в виде комплекса диаграмм различных иерархических уровней. На некоторых из нижеприведенных диаграмм указаны цель создания модели, кто в них нуждается, и исполнители - источники данных об интересующих аспектах материальных потоков.

На контекстной диаграмме верхнего уровня R0 (рисунок 5.8) выявляются пять основных блоков, отражающих функциональные связи внутри потока.

В итоге декомпозиции контекстной диаграммы R0 для каждого из ее блоков определены входные и выходные материальные и информационные потоки и процессы, в результате которых образуются отходы. Добыча (поступление) ресурсов является началом материального потока и, находясь в системной связи с производством, эксплуатацией и потреблением, оказывает значительное влияние на весь жизненный цикл продукционной системы. Декомпозиция данного блока R1 приведена на рисунке 5.9 а. Декомпозиция остальных блоков представлена на рисунках 5.9 б-д.

Таким образом, для дальнейшего анализа воспользуемся не общепринятым делением отходов на отходы производства и потребления, а другой классификацией. Общее количество отходов (WM = LWijikgh), образованных за определенный промежуток времени (обычно календарный год), состоит из отходов производства (WMM), отходов эксплуатации (WMO) и выбывших из эксплуатации изделий (WMP): WM = WMM + WMO + WMP. (5.16)

Отходы производства состоят из отходов добычи HRo, отходов производств добывающих (WMR) и обрабатывающих (WoMR): WMM = HRo + WMR + WoMR. (5.17)

Отходы добывающих производств WMR зависят от количества добываемых ресурсов MR и степени извлечения из них полезного компонента - природного сырья (UMR) для последующей переработки: WMR = MR - UMR. (5.18)

Количество отходов у обрабатывающих производств зависит от количества используемого сырья NMR и уровня технологии и рассчитывается [434, 436, 437] в соответствии с нормативами образования отходов N, установленных в различных нормативных документах, причем бракованная продукция учитывается в расходе сырья. Также в процессе любого производства затрачивается энергия, то есть используются энергоресурсы REnMP: UMR. = NMR + REnMP.

Чем выше уровень технологии, тем меньше расход сырья и тем ниже норматив образования отходов N (для энергоресурсов - N): WoMR = NMR N + REnMP N\ или

WoMR = WNMR + WEnMP , где WNMR и WEnMP - отходы сырья и сжигаемого топлива при производстве продукции из добытых ресурсов.

C другой стороны, согласно материальному балансу WoMR = NMR - MP.

В отходы эксплуатации на производстве, в соответствии с бухгалтерским учетом, входят отработанные расходные материалы, оснастка, инструмент и т.п., то есть предметы, срок полезного использования которых менее одного года, которые относятся к предметам труда и необходимы для производства продукции, работ, услуг, для хозяйственных нужд организации. Отходы эксплуатации можно объединить с отходами производства, потому что на их выпуск тоже было потрачено природное сырье и потому что они также образуются в результате производственной деятельности. Кроме того, включим в отходы эксплуатации также отходы энергоресурсов, затрачиваемых как на производство продукции, так и на потребление.

К выбывшим из эксплуатации изделиям относятся отработавшие ресурс (на производстве и в быту) оборудование, техника, машины, их составные части, агрегаты, узлы, одноразовая продукция и т.п. [478]

Таким образом, путем подстановок получаем:

Q = HRo + MR, (5.19)

или

Q = HRo + WMR + MREn + NMR,

или

Q = HRo + WMR + REnMP + REnMC + NMR,

или

Q = HRo + WMR + MP + WoMR + REnMC,

или

Q = HRo + WMR + MP + WoMR + WEnMC. (5.20)

Так как, в соответствии с формулой (5.17), HRo, WMR, WoMR являются отходами WMM любого вида производственной деятельности, начиная от добычи сырья и заканчивая выпуском конечной продукции, то формула (5.20) примет вид: Q = MP + WMM + WEnMC. (5.21)

Следовательно, отходы производства будут представлять количество извлеченных из недр ресурсов минус масса (материалоемкость) изделий и минус сожженное для потребления топливо. Так как WMM + WEnMC = WMA представляют собой отходы производства и отходы всех потребленных энергоресурсов, то Q = MP + WMA, (5.22) откуда WMA = Q-MP. (5.23)

Можно сказать, что для ресурса и продукции, которая существует только один год и менее, справедлива формула (5.9), в случае же продукции, эксплуатируемой свыше одного года, должна применяться формула (5.23), так как изделия (продукция) переходят в отходы постепенно, в течение ряда лет.

При учете экспорта Е и импорта I ресурсов (ER и IR), промежуточной (ES и IS) и конечной продукции (EP и IP) направление материальных потоков приобретает несколько иной вид и, соответственно, изменяется количество отходов от обрабатывающих производств WoDR. Здесь появляются понятия «внутреннее потребление» ресурсов DRC, промежуточной продукции (материалов, полуфабрикатов) DSC и конечной продукции DPC:

Таким образом, теоретический подход к оценке загрязнения окружающей среды функционирующей экономикой выглядит так, как изображено на рисунке 5.10 а, реальная ситуация по учету загрязнений представлена на рисунке 5.10 б, предлагаемый нами подход - на рисунке 5.10 в.

Как видно из рисунка 5.10 б, в настоящий момент очень много видов экономической деятельности, а с 2017 года, в связи с выходом нового ОКВЭД 2, их стан- новится еще больше. При этом статнаблюдением могут быть охвачены не все организации и предприниматели, не все из них отчитываются по природоохранной деятельности, либо не по всем формам отчетности, а если отчитываются, то стараются занизить объемы загрязнения, чтобы уменьшить платежи за негативное воздействие на окружающую среду. То есть здесь не совпадают количество источников образования отходов и количество источников информации. Поэтому в схеме присутствует фактор неопределенности, связанный с неполными и недостаточно достоверными данными.

В случае предлагаемого нами подхода резко сокращается количество источников информации, что облегчает ее дальнейшую обработку, информация становится более полной и более достоверной. Это связано с тем, что исчезает заинтересованность в сокрытии сведений, данные базируются не на отчетах предприятий о выбросах, сбросах, отходах, а на гораздо более точных и более всеобъемлющих сведениях о добыче ресурсов и производстве продукции, то есть на самой производственно-экономической деятельности предприятий, зависящей от материально-сырьевых потоков. Производственно-экономическая деятельность значительно лучше поддается учету и контролю как со стороны государства, так и самого предприятия ввиду того, что она в конечном итоге сводится к финансовым потокам, которые формируют и доход государства, и доход предприятия.

Поэтому можно сделать вывод, что статистику производства необходимо дополнить еще одним показателем - постоянно определять общую массу любой выпускаемой продукции, включая и конечные изделия.

Подобным образом можно укрупненно рассчитать количество отходов производства как для страны или региона в целом, так и для отдельного предприятия, так как нам известны добываемые ресурсы (поступающее на предприятие сырье) и масса производимых изделий. Причем, исходя из рисунка 5.4, формулы (5.23) для замкнутой экономики (без экспорта и импорта) и формулы (5.32) для открытой экономики, видно, что для оценки отходов производства не нужно изучение промежуточных превращений, перемещений, повторного использования материалов в производстве, а достаточно знать приход ресурса и количество конечной продукции, будь то полезное изделие или газообразные и жидкие издержки производства. Доля промышленных изделий в нашей стране составляет менее 20 % от основного объема производства [522], а согласно В. Данилову-Данильяну еще меньше - 4 % [367].

Концепция управления отходами на базе объединенного производственно-потребительского баланса материальных потоков

Основой управленческих решений в области обращения с отходами должен служить анализ потенциала отходов в качестве источника энергии и вторичных материальных ресурсов [432]. При разработке комплексных долгосрочных программ ресурсосбережения, обращения с отходами, использования ВМР обязательно должен составляться сводный (объединенный) производственно-потребительский баланс отходов (ОППБО) по аналогии с топливно-энергетическим балансом. На основании ОППБО можно будет судить о:

- достаточности или нехватке первичных и вторичных материально-сырьевых ресурсов;

- целесообразности создания отходоперерабатывающей инфраструктуры;

- возможности и целесообразности ввоза и/или вывоза ВМР.

ОППБО необходим для понимания, каким образом и в каких секторах экономики формируются отходы, сколько в них содержится ВМР, как они трансформируются при утилизации, в каких пропорциях они потребляются для выпуска конечной продукции. Также ОППБО можно будет использовать при:

- анализе и прогнозе увеличения ресурсоэффективности, факторов и причин изменения ресурсопотребления;

- разработке и контроле программ по обращению с отходами;

- разработке отходоперерабатывающих стратегий, программ развития мусороперерабатывающего комплекса страны и регионов;

- анализе и формировании потребностей в ресурсах для повышения материально-технической безопасности региона;

- анализе динамики, факторов и причин изменения материалоемкости ВВП и ВРП;

- разработке моделей прогноза потребления ресурсов относительно моделей прогноза развития экономики района либо страны, и т.д.

ОППБО должен интегрировать балансы производства и потребления продукции, образования отходов от использования отдельных видов ресурсов (сырья).

Тогда можно будет представить в одной таблице все важнейшие материальные потоки и пропорции исходного сырья и отходов:

- показать значение отдельных ресурсов в материально-сырьевом балансе страны (региона);

- показать значение определенных секторов экономики в потреблении определенных ресурсов;

- показать взаимосвязь между потреблением первичных и вторичных ресурсов;

- оценить степень их взаимодополняемости и взаимозаменяемости;

- увеличить точность прогнозирования уровня потребления вторичных ресурсов в экономике с учетом конкуренции различных отраслей экономики и регионов страны за ВМР.

ОППБО должен строиться на основе агрегированного баланса материальных потоков (АБМП), с учетом и других эмиссий загрязнений в окружающую среду в результате переделов исходного сырья, так как, как рассматривалось выше, все используемые ресурсы распределяются в итоге между выбросами, сбросами и отходами. В таблице 8.1 представлена матрица АБМП. В этой матрице в столбцах указаны виды используемых первичных и вторичных ресурсов, в строках - целевое назначение и потребление данных ресурсов. Таким образом, материальносырьевая система страны (региона) рассматривается как органическое взаимодействие ресурсопотребления, производства продукции и экономики.

В данной таблице удобно использовать сведения по отраслям экономики, а не по видам экономической деятельности. Степень детализации АБМП должна определяться целью его использования. Если он применяется для оценки текущего загрязнения различных компонентов окружающей среды, то можно анализировать меньшее количество данных. Если он формируется для разработки комплексной долгосрочной программы управления качеством окружающей среды, в частности, управлением отходами, то необходимо применять детальное представление производства и потребления определенных видов ресурсов, продукции с разбивкой по секторам экономики.

Такая матрица систематизирует информацию о материально-сырьевых потоках и позволяет учитывать эволюцию технологий и видов продукции как ретроспективно, так и в перспективе, как для каждой отрасли, так и для страны в целом. Агрегирование данных и по ресурсам, и по отраслям может производиться в зависимости от поставленных задач. При создании комплексных программ по ресурсоэффективности следует подробно рассматривать каждый вид сырья. При разработке программ по управлению отходами можно ограничиться формированием следующих групп: полезные ископаемые, вторичные материальные ресурсы, отходы. При производстве продукции можно отдельно выделить виды деятельности - непосредственное производство, транспортировка, эксплуатация, потребление, сжигание, и виды продукции - высоко- и низкотехнологичные, материалоёмкие и не очень, систематизированные по времени жизни.

Следовательно, в разрабатываемом АБМП потребление ресурсов в различных отраслях экономики распределяется по видам продукции, работ и процессов. Структурирование данных по отходам и работам даст возможность наблюдать за параметрами технической эффективности производства продукции и предлагать варианты технологической и продуктовой реорганизации.

Формирование АБМП производится по столбцам на основе статистических данных. Отдельный столбец матрицы в таблице представляет собой одноресурсный баланс - баланс производства и потребления определенного ресурса. «Расход» означает безвозвратный выход ресурса из системы, например, выбросы, сбросы, отходы либо потребление удобрений, которые полностью выводятся из техногенного материального потока и встраиваются в биотический круговорот. Так как, исходя из доказанного в главе 5 положения, что для конечной оценки отходов не требуется учитывать повторное использование материалов в производстве, то есть ВМР, образующиеся на предприятиях и являющиеся сырьем для других технологических процессов, отходами, как таковыми не являются, то мы при составлении балансовой таблицы использовали термин «утильные фракции отходов» (УФО). УФО образуются в основном при эксплуатации и после окончания срока службы готовой продукции. Ячейки матрицы, выделенные жирным шрифтом, являются суммой значений по строке или столбцу.