Экология / 2.Экологические
и метеорологические проблемы больших
городов и промышленных зон.
Д.т.н., проф. Беспалов
В.И., асс. Парамонова О.Н.
Ростовский государственный
строительный университет, Россия
Физическая модель процесса снижения загрязнения окружающей среды твердыми
отходами потребления
Проблема обращения с твердыми отходами
потребления (ТОП) с каждым годом усложняется, что вызвано ростом массы отходов,
изменением их состава и свойств, отсутствием в РФ экономических условий для
переработки основной массы ТОП, финансовыми потерями из-за захоронения ценных
компонентов ТОП и прочим.
В крупных
городах происходит наиболее интенсивное образование и накопление ТОП в
источниках их образования, которые при несвоевременном удалении и
обезвреживании могут значительно загрязнять окружающую среду.
Помимо этого сложность решения проблемы объясняется
отсутствием четкой научно-обоснованной классификации ТОП, неупорядоченностью
процессов загрязнения и снижения загрязнения окружающей среды ТОП,
необходимостью применения сложного капиталоемкого оборудования и отсутствием
экономической обоснованности каждого конкретного решения.
В целях совершенствования деятельности по обращению с ТОП и улучшению
экологической обстановки городских территорий функционируют предприятия
жилищно-коммунального хозяйства, деятельность которых сводится к обеспечению сбора, транспортирования и
утилизации всех ТОП, образующихся в городе.
Согласно предложенному нами подходу, такие предприятия являются
основным объектом обеспечения экологической безопасности городских территорий,
участвующим практически на всех стадиях процесса
снижения загрязнения окружающей среды ТОП.
В работе [1] нами предпринята попытка упорядочения
стадий процесса загрязнения окружающей среды ТОП на основе построения физической
модели, отражающей взаимосвязь каждого этапа обращения с ТОП.
Физическая модель процесса загрязнения [1] положена в
основу физической модели процесса снижения загрязнения окружающей среды,
сущность которой, по нашему мнению, заключается в представлении реализуемых
процессов как совокупности последовательных и целенаправленных этапов,
соответствующих, в свою очередь, каждому этапу процесса загрязнения.
На наш взгляд, процесс снижения загрязнения окружающей
среды на том или ином его этапе (стадии) включает различные физические объекты
(например, на стадии «Сбора-1» физическими объектами являются «источник
образования ТОП», «сырье» и образующиеся в результате их взаимодействия «ТОП»).
При этом наблюдается определенное соответствие отдельных этапов процесса
снижения загрязнения этапам процесса загрязнения окружающей среды:
-
процесс сбора-1 необходимо
организовать на этапе образования и распространения ТОП внутри помещений;
-
процесс сбора-2 – на этапе их
транспортирования;
-
процесс утилизации – на этапе
их сортировки и переработки.
Под
процессом снижения загрязнения окружающей среды ТОП, на наш взгляд, следует
понимать последовательное целенаправленное воздействие заранее подготовленными
внешними дисперсными системами на ТОП в процессе их «жизненного цикла».
При этом
сами ТОП, образующиеся в процессе взаимодействия источника их образования с
сырьем, предлагаем называть «исходной»
дисперсной системой. Внешние воздействия на ТОП нами предложено называть «дополнительными»
дисперсными системами. Часть
ТОП, оставшуюся в окружающей среде, предлагаем называть «остаточной»
дисперсной системой. Часть ТОП, направленную в заранее выделенную область,
нами предлагается называть «промежуточной»
дисперсной системой.
При этом процесс снижения загрязнения, который включает
два основных этапа, предлагаем рассматривать как комплекс последовательно
направленного воздействия «дополнительными» дисперсными системами на «исходные»
и «промежуточные» системы. Главной целью каждого этапа процесса снижения
загрязнения, на наш взгляд, является уменьшение количества ТОП в «исходных»,
«промежуточных» и «остаточных» дисперсных системах.
I этап
Образование ТОП обусловлено реализацией процессов жизнедеятельности человека, поэтому организация I этапа процесса представляется возможной на стадии взаимодействия исходного сырья (продукты питания, одежда, предметы быта и пр.) с источником образования (бытовая техника, оргтехника и пр.).
Для предотвращения загрязнения помещения мусором предлагается организовать процесс «Сбора -1» с помощью контейнеров (урн).
Для снижения потерь отходов в местах их образования (например, на кухонном столе и на полу возле него) предусматривается «Уборка - 1», а для снижения загрязнения внутри помещения – «Уборка - 2».
В результате реализации первой стадии процесса снижения загрязнения окружающей среды ТОП образуются две остаточные системы – это те ТОП, которые являлись потерями в местах накопления, сбора мусора, но после реализации «Сбора - 1» были собраны в контейнер (урну) и направлены для транспортирования за пределы помещения (на придомовую территорию или к мусоропроводу).
В качестве
второй стадии процесса снижения
загрязнения окружающей среды ТОП нами предусмотрен «Сбор - 2», состоящий из «Уборки - 3», которая
заключается в предотвращении распространения компонентов ТОП при их перемещении
от мест накопления внутри помещений до мест сбора, и «Уборки - 4», которая
заключается в предотвращении потерь компонентов ТОП и их распространения вблизи
мусоропроводов, жилых зданий или контейнеров.
Таким образом, организация I этапа процесса снижения загрязнения окружающей среды ТОП возможна на стадиях «Сбора - 1» и «Сбора - 2» в виде реализации уборок, что обеспечит значительное снижение вероятности распространения ТОП как внутри помещений, так и снаружи вблизи мест их накопления и сбора.
Для предотвращения распространения ТОП в окружающей среде, которые были собраны и направлены на реализацию следующего этапа, технологически предусматриваются системы транспортирования и утилизации (захоронения).
II этап
II этап включает в себя «Транспортирование» и «Утилизацию».
Для транспортирования ТОП от мест их накопления и сбора традиционно в городском хозяйстве применяются мусоровозы различных модификаций.
«Транспортирование» осуществляется на стадии
взаимодействия «источника распространения ТОП», т.е. уличного контейнера, с
мусоровозами. В результате их взаимодействия образуются две дисперсные системы
«O – II.1» система, т.е. потери ТОП,
которые могут отсутствовать за счет конструкции мусоровозов, предотвращающей
возможные потери, и «П – II.2» система – это ТОП, доставленные мусоровозами на
утилизацию.
На основе проведённого анализа построена
физическая модель процесса снижения загрязнения
окружающей среды ТОП (рис.1.).
Сущность процесса снижения загрязнения окружающей среды ТОП с учётом вероятности реализации каждого из его этапов как зависимых событий может быть выражена следующей формулой:
Р = РI * РII ,
где РI - вероятность реализации I этапа процесса снижения негативного воздействия ТОП на окружающую среду; РII - вероятность реализации II этапа процесса снижения негативного воздействия ТОП на окружающую среду.
Рисунок 1. Физическая
модель процесса снижения загрязнения окружающей среды ТОП
Анализ основных этапов процесса снижения загрязнения окружающей среды ТОП
позволяет сделать вывод о том, что наиболее экологически эффективной и
энергетически экономичной является реализация I этапа процесса, так как
относительные затраты энергии на его осуществление будут меньше и не
потребуется дополнительная энергия на реализацию последующего цикла стадий.
Таким
образом, проведенные
нами исследования позволили упорядочить последовательность технологических
операций обращения с ТОП и выявить взаимосвязь процессов загрязнения и снижения
загрязнения окружающей среды ТОП.
Целью дальнейших исследований является
разработка методики выбора оптимальных мероприятий по улучшению экологической
обстановки городских территорий с учетом определения результирующих критериев и
получения их параметрических зависимостей.
Литература
1. Беспалов В.И., Парамонова О.Н. Физическая модель процесса загрязнения
окружающей среды твердыми отходами потребления. Электронный научный журнал
«Инженерный вестник Дона». № 4 (часть 1), 2012 г.
2. Беспалов В.И., Парамонова О.Н. («в печати») Физические основы снижения негативного воздействия твердых отходов потребления на окружающую среду. Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2012».