Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УТИЛИЗАЦИИ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ВО ВТОРИЧНОЕ СЫРЬЕ

Горячева А.А. 1 Дярькин Р.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный технологический университет»
Подавляющее воздействие на степень переработки и утилизации резинотехнических отходов оказывает высокая обеспеченность промышленности России углеводородным сырьем. Ежегодный прирост резинотехнических отходов увеличивает объемы их утилизации путем сжигания, что наносит вред здоровью населения и окружающей среде. Предложена эффективная схема сбора резинотехнических отходов, способствующая работе органов местного самоуправления в привлечении инвестиций со стороны заинтересованных инвесторов, юридических или физических лиц. Выполнено математическое и компьютерное моделирование утилизации резинотехнических отходов во вторичное материальное сырье, позволяющее усовершенствовать эколого-экономическое развитие предприятий-переработчиков. Реализация предлагаемых направлений позволяет решить не только экологическую задачу утилизации резинотехнических отходов, но также расширить сырьевую базу строительных изделий и материалов. К этому следует добавить высокий экономический эффект от создания рабочих мест до развития индивидуального и городского строительства.
сбор и утилизация резинотехнических отходов
математическое и компьютерное моделирование
1. Бабанин И.В. Организация селективного сбора отходов: методические рекомендации // Твердые бытовые отходы. – 2009. – № 9. – С. 10–17.
2. Бурцева Н.Н. Экоиндустрия в сфере отходов: планирование на территориальном уровне // Твердые бытовые отходы. – 2011. – № 3. – С. 10–12.
3. Дярькин Р.А. Применение отходов автотранспортного комплекса в качестве вторичного сырья при производстве строительных материалов // Теория и практика повышения эффективности строительных материалов: сб. трудов Международной конференции. – Пенза, 2011. – С. 70–72.
4. Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование: идеи, методы. – М.: Физматлит, 2002. – 320 с.
5. Чумаченко Н.Г. Критерии оценки промышленных отходов с целью использования их в стройиндустрии // Экология и здоровье человека. – Самара, 2001. – С. 201–203.
6. Уэйн Л.В. Microsoft Office Excel 2007 // Анализ данных и бизнес-моделирование. – СПб.: БХВ – Петербург, 2007. – 446 с.

Утилизация резинотехнических отходов (РТО) – это многочисленные физические и химические методы деструкции отработавшего изделия во вторичное материальное сырье. Механическая переработка позволяет сохранить физико-химическую целостность РТО и тем самым максимально результативно осуществить их рециклинг [2]. Для увеличения эколого-экономической эффективности и качества оценки рециклинга резинотехнических отходов необходимо применение математического моделирования [4].

На сегодняшний день наблюдается рост негативного воздействия объектов экономики на окружающую среду и жизнедеятельность населения урбанизированных территорий. В связи с этим актуальным является совершенствование региональной политики, предусматривающей тесное взаимодействие экономики и экологии. Переработка различных видов техногенных отходов ведется во всех развитых странах мира и представляет собой последовательный процесс, предусматривающий анализ и оценку образования отходов и способы их утилизации. Технологии утилизации отходов оцениваются исходя из эколого-экономической эффективности, интерес к которой возникает как со стороны органов местного самоуправления, так и со стороны отходоперерабатывающих предприятий и потребителей продуктов переработки техногенных отходов [5].

Одними из наиболее опасных техногенных отходов для окружающей среды и здоровья населения являются резинотехнические отходы (РТО), негативное воздействие которых, главным образом, проявляется в виде несанкционированного сжигания с выделением выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, захламления территорий муниципалитетов, свалок, водоохранных зон и т.д. Однако в состав большинства резинотехнических отходов входят различные материалы, такие как каучук, лом легированной стали, текстиль и кожа, применение которых после переработки возможно в промышленности строительных изделий, что позволит увеличить использование вторичного материального сырья и уменьшить потребление природных ресурсов [3].

Сбор и временное накопление РТО на урбанизированных территориях должны осуществляться исходя из следующих основных аспектов: численности проживаемого населения; наличия постоянного транспортного сообщения и удаленности от других населенных пунктов [1]. Мероприятия, проводимые в рамках временного накопления РТО, должны включать в себя:

– сбор резинотехнических отходов от хозяйствующих субъектов, объектов инфраструктуры и населения многоквартирных жилых домов и в местах временного накопления отходов, обустроенных

а) контейнерами емкостью от 10 до 15 м3;

б) бункерами закрытого типа емкостью от 10 м3 до 15 м3;

в) спецплощадками временного накопления РТО;

– сбор резинотехнических отходов от населения частного жилищного фонда с использованием безконтейнерного сбора или позвонковой системы;

– сбор резинотехнических отходов от объектов инфраструктуры и хозяйствующих субъектов:

а) в местах сбора, расположенных на территории объекта инфраструктуры хозяйствующего субъекта;

б) в местах сбора, расположенных рядом при наличии заключенного договора на сбор и вывоз РТО с владельцем места сбора отходов;

– сбор резинотехнических отходов, образующихся в садоводческих, огороднических и дачных некоммерческих объединениях граждан и гаражно-строительных кооперативах:

а) в местах сбора отходов, расположенных на их территории;

б) в местах сбора отходов, расположенных рядом с территорией при наличии заключенного договора на сбор и вывоз отходов с владельцем места сбора РТО;

– транспортирование резинотехнических отходов, которое осуществляется на универсальные полигоны отходов напрямую или через мусороперегрузочные станции, если это экономически выгодно для муниципалитетов;

– сортировку и ликвидацию резинотехнических отходов на универсальных полигонах отходов или на предприятиях полной линии утилизации РТО в конечные продукты [1].

Универсальный полигон отходов необходим для каждого крупного населенного пункта. Все универсальные полигоны отходов должны носить статус межмуниципальных объектов размещения отходов.

Организация сбора и утилизации резинотехнических отходов на урбанизированных территориях субъектов Российской Федерации включает в себя комплекс мероприятий: подбор клининговых компаний, введение дифференцированных ставок оплаты финансовых средств за сдачу отходов хозяйствующими субъектами и частным сектором, подбор участков для размещения специальных площадок и контейнеров сбора резинотехнических отходов и т.п. Проведение названных мероприятий должно возлагаться на органы местного самоуправления законодательно на местном уровне.

При разработке эффективной системы организации сбора резинотехнических отходов на территории конкретного субъекта Российской Федерации урбанизированные территории городов и районных центров могут разделяться на центральные, крупные, средние и малые населенные пункты.

Эффективная схема сбора резинотехнических отходов разработана по двум основным направлениям:

а) утилизация РТО на предприятиях полной или частичной линии утилизации в конечные продукты (строительные изделия и материалы);

б) поставка продуктов переработки резинотехнических отходов с территории универсальных полигонов отходов или перерабатывающих организаций на предприятия полной или частичной линии утилизации РТО (рис. 1).

Сбор и утилизация резинотехнических отходов по безотходной технологии является наиболее перспективным направлением, при этом для обеспечения принципа безотходности необходимо сохранить физико-химические и механические свойства всех составляющих компонентов РТО. Из всех известных способов переработки такому требованию удовлетворяет механический метод, позволяющий раздельно извлекать резиновую крошку от сопутствующих материалов.

Вместе с тем такие аспекты, как многокомпонентность резинотехнических отходов, широкий спектр применяемого технологического оборудования для переработки, оценка качества РТО и продуктов переработки, оценка получаемых изделий, должны быть объективно рассмотрены с точки зрения экологической (малоотходность при производстве строительных изделий за счет увеличения материалоемкости) и экономической (получение максимальной прибыли от реализации продукции и минимизации сопутствующих затрат) составляющих. Подготовительный период утилизации РТО предполагает формулировку общих целей и задач, а также исследование существующего рынка утилизации продуктов переработки резинотехнических отходов или готовых строительных изделий, оценку требуемых ресурсов в регионе. Цикл реализации предусматривает внедрение технологий сбора и утилизации резинотехнических отходов органами местного самоуправления. Оценка результатов складывается помимо достижения поставленных задач цикла реализации из экономического обоснования процесса утилизации РТО при помощи моделирования [4].

pic_5.tif

Рис. 1. Схема сбора резинотехнических отходов

Математическое моделирование утилизации исходного объема определенного вида резинотехнических отходов Rvс дальнейшим использованием продуктов, получающихся после переработки в различных параллельно-последовательных технологиях (например, помола на экструдерах различной мощности, фракционирования, переплавки, захоронения, товарной реализации, прессования для получения изделия и т.п.), выполнено в следующей последовательности (рис. 2).

pic_6.tif

Рис. 2. Схема последовательной утилизации резинотехнических отходов

В каждом r-м рецикле (r = 1, ..., R – количество рециклов) образуется kr – видов продуктов и mr – видов отходов. Обозначим через Eqn43.wmf объём i-го продукта в r-м рецикле, а через Eqn44.wmf объём j-го отхода. Очевидным условием каждого r-го этапа, является выполнение материального баланса (1), прерывание которого на r-м рецикле будет зависеть от социального заказа получаемых материалов. При этом отход r-го рецикла может оказаться исходным продуктом для следующего возможного рецикла.

Предлагаемая математическая модель представлена следующим выражением процесса утилизации РТО [4]:

Eqn45.wmf (1)

Определение качественно-аналитических оценок на очередном рецикле начинается с постановки основной цели в виде планирования перечня возможного получения промежуточных или конечных продуктов, а также отходов. Постановка цели определяется после содержательного качественного анализа доступных и работоспособных методов, эколого-экономической ситуации, социального заказа, стоимостных оценок и др. Очевидно, что количество рециклов и их рациональность определяет пользователь исходя из конкретных задач.

На каждом из этапов (рециклов) утилизации резинотехнических отходов, с помощью линейного приближения определяется максимальное значение целевой функции:

Eqn46.wmf (2)

Обеспечение максимального значения целевой функции (2) включает набор неизвестных (x1, x2, ..., xn), являющихся решением системы неравенств [4]. Переменные x1, x2. и xn принимают положительные значения: x1 ≥ 0, x2 ≥ 0, xn ≥ 0 и являются, например, показателями цены продуктов переработки РТО в отдельном регионе в зависимости от их объема и установленных фракций. Коэффициенты системы неравенств и функции F(x1, x2, ..., xn) определяются условием конкретной задачи и задаются в виде известных чисел.

В соответствии с предложенной математической моделью утилизации резинотехнических отходов (1) с использованием Microsoft Office Excel 2007 разработаны программы «Материальный баланс» и «Оптимизация составов». Численное решение находится симплекс-методом при использовании пакета MS Excel с помощью надстройки «Поиск решения» [6]. Использование данных программ и ввод имеющихся исходных данных перед началом утилизации РТО позволяет:

1) оптимизировать работу предприятия-переработчика;

2) выполнить эколого-экономическую оценку от внедрения в производство строительных изделий наиболее доступных технологий использования вторичного материального сырья.

Рецензенты:

Рыжаков В.В., д.т.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий кафедрой «Техническое управление качеством», ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный технологический университет», г. Пенза;

Прошин И.А., д.т.н., доцент, заведующий кафедрой «Автоматизация и управление», ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный технологический университет», г. Пенза.

Работа поступила в редакцию 20.09.2013.


Библиографическая ссылка

Горячева А.А., Дярькин Р.А. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УТИЛИЗАЦИИ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ВО ВТОРИЧНОЕ СЫРЬЕ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10-5. – С. 963-967;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32433 (дата обращения: 23.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074