Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Твердые бытовые отходы (ТБО) являются многотоннажными отходами потребления (отслужившие свой срок товары и изделия, а также ненужные человеку продукты и их остатки, образовавшиеся в системе городского хозяйства, бытового обслуживания населения, туристического бизнеса и пр.). ТБО представляют собой гетерогенную смесь различных но свойствам, крупности и степени опасности компонентов.
Проблема ТБО является весьма актуальной, поскольку ее решение связано с необходимостью обеспечения нормальной жизнедеятельности населения, санитарной очистки городов, охраны окружающей среды, ресурсо- и энергосбережения. Проблема ТБО характерна для каждого города, но особенно острой она является для такого крупного мегаполиса как Московский регион, где ежедневно образуется и вывозится на объекты захоронения до 20 тыс.т ТБО. Актуальная задача - создание эффективной системы управления таким потоком отходов, тем более, что сбор, удаление и переработка ТБО - это вид коммунальных услуг, оплачиваемых населением. Минимальная оплата коммунальных услуг базируется на создании эффективной системы управления ТБО.
Управление потоками техногенного сырья и его переработка становятся все более сложной задачей со многими неизвестными, которая должна решаться с единой методологической позиции современной системотехники. Общая эффективность системы управления ТБО зависит от параметров, связывающих все элементы системы. В то же время на сегодня каждый элемент системы (сбор, удаление, сортировка, переработка, захоронение) существует как бы сам по себе.
Цель настоящей работы - изучение и совершенствование технологических процессов с позиции ресурсо- и энергосбережения в смежных с химической отраслях промышленности, обеспечивающих минимизацию отходов, их использование в качестве вторичного сырья и нетрадиционного источника энергии в процессе газификации (экологически наиболее приемлемого термического процесса), включая методы оптимизации механических процессов подготовки ТБО к процессу газификации.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:
исследование состава отходов и оценка их обогатимости;
анализ оптимизируемой системы управления ТБО;
анализ и выбор критериев оптимизации (эффективности) сепарационных процессов, влияющих на моделирование и результат оптимизации;
повышение комплексности использования ТБО на основе оптимизации процессов управления отходами как единой технологической и экономической системы путем регулирования качества и количества входящих в систему потоков отходов, повышения эффективности функционирования каждого элемента системы и отдельных технологических устройств и аппаратов;
сокращение потока отходов на захоронение до 10-20% от исходного (достигнутый уровень европейской практики).
Методы исследований: экспериментально-статистические методы, моделирование технологической системы сбора, транспортировки и сортировки ТБО, моделирование процесса сепарации волокнистых компонентов (на основе метода полного факторного эксперимента), гранулометрический и морфологический анализ ТБО, физические методы сепарации ТБО.
Научная новизна защищаемых положений:
впервые процесс управления ТБО рассмотрен как иерархическая структура, в которой определены отношения последовательной соподчиненности уровней и в итоге предложено решение задачи оптимизации механических процессов подготовки ТБО к термообработке (на основе масштабной сортировки ТБО и создания рациональной системы раздельного сбора отходов);
впервые разработана технологическая модель совместного функционирования системы сбора и транспортировки ТБО, их сортировки и газификации, учитывающая гетерогенный состав ТБО и задачи их переработки; согласно критерию оптимальности требуется получить такое содержание целевых компонентов в исходном сырье на стадии сбора отходов, чтобы обеспечить максимальный выход полезной продукции на стадии сортировки и снизить экологический риск практических действий на стадии газификации;
на основании регрессионных зависимостей извлечения целевых компонентов и их содержания в продуктах сепарации от изменения влияющих факторов определены оптимальные значения технологических показателей процесса сепарации и уточнены конструктивные параметры сепаратора волокнистых компонентов.
Практическая значимость и реализация результатов работы 1. Разработана, с учетом требований процесса газификации, технологическая схема комплексного управления ТБО, учитывающая специфический состав и физи-
ческие свойства отечественных ТБО как объекта для переработки и обеспечивающая их рациональное использование как техногенного сырья. Предложено решение задачи оптимизации системы управления муниципальными отходами; в качестве критерия оптимальности приняты степень утилизации ТБО, экономические и технологические критерии.
2. Положения диссертации в части селективного сбора вторсырья и газификации подготовленных остаточных отходов использованы на стадии предпроектнои проработки комплексного управления ТБО в Смоленской области. Положения выносимые на защиту:
-
Оптимизированная система комплексного управления ТБО.
-
Установленная взаимосвязь извлечения ценных компонентов, состава сырья и производительности процесса сортировки ТБО.
-
Технология сортировки обогащенных ценными компонентами фракций отходов жилого и нежилого сектора города и подготовки к газификации остаточных после выделения вторсырья отходов.
-
Аппарат и модель технологического процесса выделения из ТБО волокнистых и пленочных компонентов.
Апробация работы
Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на: международной специализированной выставке WASMA «Рециклинг, переработка отходов и чистые технологии» (г. Москва 2008г.); всероссийских научных конференциях: «Современные проблемы туризма и сервиса» (РГУТиС, 2009-2011гг.), «Наука Сервису» (РГУТиС, 2010г.), подготовлен отчет о научно-исследовательской работе «Разработка технологических решений, повышающих эффективность сепарации твердых бытовых отходов (ТБО) по крупности» ГБ-ФС-02-10.
Публикации
По результатам исследований опубликовано 14 статей, в т.ч. 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура работы
