CC BY
29
УДК 502.174.1-035.676:005(470.43)
ОПТИМИЗАЦИЯ И МОНИТОРИНГ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В Г. О. ТОЛЬЯТТИ
© 2015
К.Э. Батова, магистрант А.Е. Краснослободцева, кандидат экономических наук, доцент кафедры «Рациональное природопользование и ресурсосбережение» В.В. Заболотских, кандидат биологических наук, доцент кафедры
«Рациональное природопользование и ресурсосбережение» Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)
Аннотация. В настоящей работе рассмотрена организация системы переработки отходов лакокрасочных материалов на территории городского округа Тольятти и предложен новый подход к их использованию в качестве вторичного сырья для строительной индустрии. Актуальность данной работы обусловлена необходимостью снижения антропогенной нагрузки за счет уменьшения количества токсичных отходов лакокрасочных материалов, подверженных процессу захоронения, на полигонах городского округа Тольятти. Решение данной проблемы возможно при условии разработки эффективной системы вторичного использования лакокрасочных отходов. В результате экспериментальных исследований были изучены основные свойства полимеров и отхода ЛКМ и определена возможность применения отхода ЛКМ для получения полимерного бетона. Проведен анализ объемов образования и особенностей накопления лакокрасочных отходов, выявлены основные вредные факторы от процедуры захоронения данного отхода на полигонах для токсичных отходов, определена величина возможного предотвращенного экологического ущерба земельным ресурсам, рассчитана плата за негативное воздействие на окружающую среду за размещение отходов производства, а именно шлама ЛКМ, на примере ОАО «АВТОВАЗ» и приведены основные капитальные затраты в случае реализации проекта. Предложенные в работе решения по разработке системы вторичного применения отходов лакокрасочных материалов в строительной индустрии в качестве сырьевого компонента, позволят снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду за счет снижения количества, либо исключения захоронения отходов ЛКМ на полигонах.
Ключевые слова: отходы, переработка, лакокрасочные материалы, вторичное сырье, окружающая среда, поли-мербетон, полигон, токсичность, антропогенная нагрузка, негативное воздействие, ущерб.
Постановка проблемы в общем виде и ее связь с важными научными и практическими задачами. В настоящее время, как отмечается многими учеными (В.Е. Лотошь [8], С.В. Белов [9], и др.), все актуальнее становится проблема роста объемов производства, и, как следствие, образования большого количества промышленных отходов. Таким образом, мы становимся свидетелями того, что единственным и стратегически верным решением является ресурсосбережение, а именно - использование отходов в качестве вторичного сырья. Следовательно, используя отходы в качестве ресурса, можно не только улучшить качество получаемого продукта, но и получить экономическую выгоду.
Целью данной работы является снижение антропогенной нагрузки от полигонов промышленных отходов лакокрасочных материалов путем разработки оптимальной системы переработки и вторичного использования на территории г. о. Тольятти.
Объект исследования: процесс переработки и вторичного использования лакокрасочных отходов.
Предмет исследования: Отходы лакокрасочной промышленности, их характеристики и свойства.
Поставленная в работе цель достигается решением следующих основных задач:
- проанализировать объемы накопления отходов ЛКМ в г.о. Тольятти и их воздействие на окружающую среду, и здоровье человека;
- определить источники образования отходов ЛКМ;
- оценить экономический ущерб от процедуры захоронения на полигонах;
- выявить вредные факторы и приоритетные показатели опасности ЛКМ;
- провести исследования для определения возможности применения отходов ЛКМ в качестве вяжущего компонента
- разработать технологию изготовления полимербе-тона с использованием отходов ЛКМ.
Рынок вторичного сырья является одним из важнейших объектов государственного регулирования на региональном уровне управления. Это обусловлено следующими факторами:
- значительными масштабами образования отходов, представляющими собой пока еще недостаточно ис-
пользуемые резервы экономии материально-сырьевых ресурсов;
- высоким уровнем негативного воздействия используемых отходов на окружающую природную среду.
С целью урегулирования вопросов переработки технологичных отходов необходимо создание программ по реализации комплекса мер, направленных на развитие и внедрение ресурсосберегающих технологий.
Защита окружающей среды от загрязнения ТПО в широких масштабах должна решаться путем внедрения малоотходных технологий в производство, а также массовой утилизацией компонентов промышленных отходов в готовый продукт. В общем объеме образования отходов примерно 4/5 составляет доля промышленных отходов (79,5 % в 2013 году). На территории Самарской области по данным статистической отчетности по форме 2-ТП - (отходы) за 2013 год (по основному кругу предприятий и организаций) образовано 9656,224 тонн отходов органических растворителей, красок, лаков, клея, мастик и смол.
Отходы лакокрасочной промышленности относятся к числу технологичных, что позволяет направлять их большую часть в переработку для вторичного использования в основном производстве при приготовлении красок для разметки дорог, наружной окраски зданий и сооружений, а также включения в строительные материалы.
Лакокрасочные материалы составляют довольно широкий круг материалов, используемых в практике. Это и эмали, и растворители, и грунтовки. Самую большую опасность для окружающей среды представляют растворители.
Одним из весьма распространенных и опасных для здоровья человека видов ТПО (токсичных промышленных отходов) являются лакокрасочные материалы (ЛКМ). Они образуются в результате производственной деятельности и при потреблении в быту. Обычно отходами производства считаются остатки сырья, материалов или полуфабрикатов, образовавшиеся при изготовлении продукции, а также продукты физико-химической или механической переработки сырья. Практически все эти виды остатков и отходов характерны для производства ЛКМ. Однако не меньшее значение в их формировании
имеет нанесение грунтов, красок, лаков, и вспомогательных материалов на производстве. Относительно высокий коэффициент образования ТПО в лакокрасочной промышленности и производстве окрасочных работ, ведет к повышению степени риска воздействия данного вида отходов на здоровье работающих и населения, а также вероятного загрязнения ими окружающей среды.
Возможность применения отходов ЛКМ в качестве вяжущего средства для получения бетонов изучалась нами в результате лабораторных исследований, проводимых в институте химии и инженерной экологии Тольяттинского государственного университета.
Необходимы специальные исследования изменения состава и свойств ЛКМ (особенно токсических) при вторичной переработке и возможностей использования отходов ЛКМ в качестве вяжущих компонентов для получения строительных материалов, в том числе поли-мербетонов.
Результаты исследования и их обсуждения
Для определения возможности и перспективности применения отхода ЛКМ для получения полимерного бетона были изучены основные свойства полимеров и отхода ЛКМ в лабораторных условиях.
В качестве методики был выбран ГОСТ 17537-72. Материалы лакокрасочные. Методы определения массовой доли летучих и нелетучих веществ. Настоящий стандарт распространяется на лакокрасочные материалы, их полуфабрикаты, смолы и т. п. и устанавливает методы определения массовой доли летучих и нелетучих веществ.
Метод заключается в нагревании пробы лакокрасочного материала при определенной температуре нагрева в течение заданного времени (2.5 ч) и определении массовой доли летучих и нелетучих веществ по разности результатов взвешивания до и после нагревания.
Отбор проб производился по ГОСТ 9980.2-86.
Проведение испытания
В чашки отбирались пробы массой 1,80 - 2,20 г и нагревались в течение 2,5 ч при температуре 105 ° С. Одновременно проводилось 3 параллельных определения. В сушильном шкафу устанавливали необходимую температуру. Перед взвешиванием чашки предварительно протирали ацетоном, выдерживали в сушильном шкафу при температуре испытания в течение 10 минут. После этого чашки помещали в эксикатор, охлаждали до комнатной температуры и взвешивали. После взвешивания чашки с пробами помещались в сушильный шкаф в горизонтальном положении. После нагревания их охлаждали в эксикаторе и снова взвешивали. Так как нагревание проводилось до постоянной массы. То первое взвешивание проводили через 1 ч, а затем каждые 30 мин.
Обработка результатов
За результат испытания принимается среднее арифметическое значение результатов параллельных определений.
Массовая доля летучих веществ составила:
Х=(Х1+Х2+ Х3)/3=28,2%
Массовая доля нелетучих веществ составила:
Y= ^^2+ Y3) =71, 8%
Исходя из результатов описанных выше опытов и обзора применяемых материалов при изготовлении полимерных бетонов, и сравнения качественного состава отхода ЛКМ следует вывод: по нелетучей части отход соответствует составу вяжущего компонента для получения полимерного бетона. Остальные показатели: стойкость к истиранию и морозостойкость не проводились, однако теоретически, последний показатель из-за малого водопоглощения полученных образцов должен соответствовать ГОСТ 17608-91.
В результате экспериментальных исследований были изучены основные свойства полимеров и отхода ЛКМ и определена возможность применения отхода ЛКМ для получения полимерного бетона. Определение массовой
доли летучих и нелетучих веществ в отходе по ГОСТ 17537-72. «Материалы лакокрасочные.
Методы определения массовой доли летучих и нелетучих, твердых и пленкообразующих веществ» показало, что массовая доля летучих веществ составила - 28,2 %, нелетучих- 71,8%.
Рисунок 1. Массовая доля летучих и нелетучих веществ в отходе.
Исходя из анализа применяемых материалов при изготовлении полимерных бетонов и сравнения качественного состава отхода ЛКМ было выявлено, что по нелетучей части отход соответствует составу полимерного бетона. Испытания на определение возможности полимеризации отхода и оптимальной температуры нагрева, при которой происходит сшивка отхода в пространственную структуру, показали, что входящие в состав отхода синтетические смолы являются полимери-зованными термореактивными смолами. Установлена оптимальная температура нагрева - 150°С.
Предлагаемая нами технология применения ЛКМ предусматривает обезвоживание отхода, его сушку с последующим помолом до частиц размером в 5-30 мкм. Измельченные отходы термопластичных полимеров (полиэтилен, полипропилен, полиэтилтерафталат и др.) смешиваются с кварцевым песком и пигментами, и нагреваются в экструдере. Полученная высоковязкая смесь размещается в формы для остывания. Так изготавливают тротуарную плитку, черепицу, бордюры и другие изделия. В отличие о подобных изделий из бетона на минеральном вяжущем, изделия из полимер-песчаного бетона обладают рядом преимуществ: высокая химическая стойкость; высокая морозостойкость; стойкость к износу; низкая водопроницаемость; большая деформа-тивность; снижение токсичности (класса опасности) отхода.
Полученный продукт может быть использован в качестве наполнителя в производстве строительных и шу-моизоляционных материалов. Входящие в состав ЛКМ полимерные термореактивные смолы имеют ценные свойства и могут служить альтернативой применения другим материалам.
Можно также предположить, что стойкость к истиранию также должна соответствовать требованиям, предъявляемым к бетону для тротуарных плит, что подтверждается высокой твердостью лакокрасочных покрытий из материалов, входящих в состав отхода.
Таким образом, анализ применяемых материалов при изготовлении полимерных бетонов и сравнение качественного состава отхода ЛКМ, полученного в результате эксперимента, позволил выявить, что по нелетучей части отход соответствует составу полимерного бетона. Испытания на определение возможности полимеризации отхода и оптимальной температуры нагрева, при которой происходит сшивка отхода в пространственную структуру, показали, что входящие в состав отхода синтетические смолы являются полимеризованными термореактивными смолами. Установлена оптимальная
30
70
50
50
Летучие вещества Нелетучие вещества
* 40
30
20
10
температура нагрева - 150°С.
Действующим законодательством Российской Федерации предусмотрена плата за негативное воздействие на окружающую природную среду (НВОС). Необходимость платы за негативное воздействие на окружающую среду предусмотрена Федеральным законом от 10.01. 2002 № 7- ФЗ «Об охране окружающей среды». Этот закон устанавливает, что негативное воздействие на окружающую среду является платным.
Расчет платы за негативное воздействие на окружающую среду за размещение отходов ЛКМ на полигоне захоронения промышленных отходов «Даниловский-1» Самарской области, с. Русская Борковка:
Расчет платы за размещение отходов производства и потребления определялся следующим образом:
п
отх
Н
х VOTX х К у xKpxKN
где : Потх - плата за размещение отходов, руб.;
Н отх - норматив платы за размещение 1 тонны отхода III класса опасности, (497 руб./т);
V0TX - объем размещенного отхода, (2795т);
Кэ - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости почвы территории экономических районов (Кэ = 1,9);
Кр - коэффициент способа размещения отхода;
KN -коэффициент индексации платы за негативное
воздействие на окружающую среду (в 2015 году 2.45).
Так как, шлам ЛКМ относится к 3 классу опасности, и нам известны объемы, поступающие на захоронение, на примере ОАО «АВТОВАЗа» 2013 года, можем рассчитать ил?""' за негативное воздействие:
497 х 2795 х 1.9 х 1 х 2.4 = 6466330.325 РУб-
Потх
Плата за размещение отхода на полигоне Самарской области, с. Русская Борковка составила 6466330,325 руб. В том числе:
- в пределах лимита: 6466330,325 руб.; -сверх лимита: 0 руб.
Кроме того, дополнительные экономические эффекты можно выявить при расчете величины возможного предотвращенного экологического ущерба земельным ресурсам по «Временной методике определения предотвращенного экологического ущерба».
Анализ возможного экологического ущерба от отходов ЛКМ показал, что антропогенное воздействие ЛКМ выражается главным образом в деградации почв и земель; в загрязнении земель химическими веществами; в захламлении земель несанкционированными свалками.
Величину предотвращенного в результате природоохранной деятельности ущерба от деградации почв и земель определяли по следующей формуле: О = Ня х£ хК{ хКп ,
где:
: О.
величина предотвращенного в результате
природоохранной деятельности ущерба от деградации почв и земель на рассматриваемой территории, тыс. руб./год;
Н я - норматив стоимости земель, тыс. руб./га ;
S -
площадь почв и земель, сохраненная от деграда-
ции, га;
К f - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости территории (Табл. 2);_
Кп - коэффициент для особо охраняемых территорий.
Из доклада по Самарской области известно, что в данном регионе преобладают черноземы маломощные и среднемощные, таким образом, норматив стоимости земель принимаем за 221.
Таким образом, на основании расчётов был определён предотвращенный экологический ущерб в результате вторичного применения отходов ЛКМ вместо их размещения на полигоне, который равен:
Y = 221 х 3 х 1,9 х 1,0 = 1259,7 оип . доа.
В ходе исследования решены следующие задачи и получены следующие результаты:
- проанализированы объемы накопления отходов ЛКМ в г.о. Тольятти, которые составили более 9 тыс. т/г;
- определены основные источники образования отходов ЛКМ в г. о. Тольятти (ОАО «АВТОВАЗ»; КуйбышевАзот; СТО);
- установлены потенциальные возможности использования отходов лакокрасочных материалов ЛКМ в качестве вяжущего компонента для производства поли-мербетона, из которого изготавливают тротуарные плиты и другие строительные материалы;
- определены условия минимизации антропогенной нагрузки на окружающую природную среду при условии разработки промышленной технологии и экономической целесообразности изготовления полимербетон-ных изделий с применением отходов ЛКМ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Баженов Ю.М. Технология бетона. - М.: АСБ, 2007.
2. Васильев, А. В. Обеспечение экологической безопасности в условиях городского округа Тольятти : учеб. пособие / А. В. Васильев. - Самара : Самар. науч. центр РАН, 2012. - 200 с. : ил. - Библиогр.: 200 с.
3. Дмитренко, В. П. Экологический мониторинг техносферы : учеб. пособие / В. П. Дмитренко, Е. В. Сотникова, А. В. Черняев. - СПб. [и др.] : Лань, 2012.
- 364 с.
4. Доусон Г., Мерсер Б. Обезвреживание токсичных отходов: Пер. с англ. — М.: Стройиздат, 1996. - 288 с.
5. Ермакова О.Н. Твёрдые бытовые отходы как один из основных источников загрязнения урбанизированных территорий / О.Н. Ермакова, Г.Е. Никифорова.
- Саратов: СГТУ, 2009. - С. 89 - 91.
6. Королёв, В. А. Мониторинг геологических, литотехнических и эколого-геологических систем [Электронный ресурс] : учеб. пособие / В. А. Королёв ; под ред. В. Т. Трофимова. - Гриф УМО. - М. : КДУ, 2007.
- 416 с., [8] с. цв. ил. : ил. - Библиогр.: 408-416 с.
7. Кравцова, М. В. Надежность технических систем и техногенный риск : учеб.-метод. пособие / М. В. Кравцова, Н. С. Потчибий ; ТГУ ; Автомех. ин-т ; каф. «Управление пром. и экол. безопасностью». - ТГУ. -Тольятти : ТГУ, 2011. - 235 с. - Библиогр.: 232-233 с.
8. Лотош В.Е. Экология природопользования. -Екатеринбург: Изд-во Ур. гос. экон. ун-та, 2001. - 540 с.
9. Охрана окружающей среды /С.В.Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф.Козьяков и др. - М.: Высш. шк., 1991. -319 с.
10. Scrivener K.L., Kirkpatrick J. Innovation in use and research on cementitious material/ Cement and Concrete Research, № 38 (2008). - Elsevier, 2008. - 128 - 136
11. Батова К.Э., Краснослободцева А.Е., Заболотских В.В. Эколого-экономическое обоснование целесообразности применения отходов лакокрасочных материалов в строительной индустрии: сборник. - Л.:Научное партнерство «Аргумент», 2015.- 152 с.: ил. ISBN 978-59906325-0-9
отх
OPTIMIZATION AND MONITORING OF MANAGEMENT AND DISPOSAL
PAINT WASTE IN TOGLIATTI
© 2015
X. E. Batova, master
A.E. Krasnoslobodtseva, candidate of economical science, associate professor of the chair «Environmental management and resource conservation» Togliatti State University V.V. Zabolotskikh, candidate of biological sciences, associate professor of the chair «Environmental management and resource conservation» Togliatti State University, Togliatti (Russia)
Abstract. In this paper we consider the organization of waste paint and varnish materials on the territory of the city of Togliatti and a new approach to its use as secondary raw materials for the construction industry. The problem is the need to reduce the anthropogenic load on reducing the amount of toxic waste paints, subject to the process of disposal in landfills City of Togliatti. The solution to this problem is possible if the development of an effective system of recycling of waste paint. As a result of experimental studies have investigated the properties of the polymers and the main waste paints and varnishes and the possibility of using waste picked lacquers and paints for preparing a polymer concrete. The analysis of the volume and characteristics of the formation of accumulation of paint waste, identified the main hazards of the procedure of waste disposal in landfills for toxic waste, have determined the possibility of preventing environmental damage land, is designed for negative impact on the environment for waste disposal, namely sludge varnishes and paints, for example, "AvtoVAZ" and are the main capital expenditure in the case of the project. Proposed in the decision to develop a system of secondary use of waste paint and varnish materials in the construction industry as a raw ingredient, will reduce human pressure on the environment by reducing the amount or exclusion of landfill varnishes and paints in landfills.
Keywords: waste, recycling, paints, secondary raw materials, environment, polymer concrete, polygon, toxicity, human pressure, the negative impact of the damage.
УДК: 332.122:379.84
ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ ЗАПОВЕДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
© 2015
А. В. Богославская, кандидат экономических наук, доцент кафедры «Международная экономика»
Николаевский национальный университет имени В. А. Сухомлинского, Николаев (Украина)
Аннотация: В статье освещаются современные теоретико-методические основы и методические аспекты формирования стратегии развития заповедных территорий
Ключевые слова: заповедные территории, ландшафты, рациональное использование, конкурентоспособность.
Statement of the problem: Intense anthropogenic environmental changes caused attention of scientists and practitioners to the need to preserve natural features of the environment. From this point of view, at the end of the twentieth century. became the following priorities in the conservation of nature as the protection of biological [3, 4] and landscape diversity, conservation and restoration of existing environmental spent «activity» and ecosystem homeostasis [5]. The relevance and importance of these activities in Ukraine confirmation by the Cabinet of Ministers of Ukraine «On the Concept of the National Programme of biological and landscape diversity of Ukraine» dated 12.05.1997 and the formation of the National Biodiversity Programme for the years 1998-2015, which were aimed at supporting the European Strategy for conservation of biological diversity.
Other words biological and landscape diversity in Ukraine and its regions is one of the most important resources of a society that demands not only storage, but also practical problems playing it, creating an enabling environment for the life and prospects of the existence of the nation. It follows that the main methodological requirements of modern study of nature in Ukraine - a consideration of the specifics of the reproductive process of biological and landscape diversity as an integral part of nature, using historical experience, available methodology foundation and developing all the best from the world of thought.
But what should be the script conservation and enhancement of biodiversity, how to move the process of spending in the coming years? A significant step in solving the above-mentioned problem is the development and testing of integrated methodological principles of constructing models of ecosystems that have played a unifying competitiveness situation of nature in the fight against techno-human pressure, which leads to the «transformation of natural ecosystems, depletion of species richness of flora and fauna» [6,
p. 5]. Forming the shape and logical sequence focuses on maintaining diversity group of authors [9, 10] concentrated expressed his views as follows: «for the effective conservation of natural diversity and sustainable use of land and soil resources is now becoming an important state of knowledge, diversity and integrity of ecosystems».
Analysis of studies and publications on the issue: The issue of protected areas in different periods have been addressed by such scholars as A. Haydayenko, I. Hetmanchyk, V. Gorlachuk, P. Hutz, D. Dobryak, O. Kovalenko, Y. Smith, V. Tailors, D. Krylov, E. Mishenin, L. Nowakowski, A. Sohnych, V. Tregobchuk, A. Tretiak, S. Kharichkov, M. Hvesyk, A. Chlapak. The purpose of the study. The main purpose of the article is to study the problem of strategy development of protected areas.
The main material: At the World Summit, held in Johannesburg in 2002, dedicated to sustainable development, it was noted that the most promising contribution to the conservation of biodiversity and landscapes are protected areas that have concentrated expressed the possibility of creating an integrated system of conservation, restoration and enhancement of natural resources in the national territory of the continent, while ensuring economic progress. Strategic idea of protected areas aimed at preserving natural holistic framework in Europe, combining into a single European network of its most valuable natural areas that will support the overall ecological balance and other equally important factors which determines the set of socio-economic growth of Ukraine's regions, increasing their competitiveness in terms of deepening international integration.
It is worth mentioning that in today's current law [1, 2] use of the existing potential of protected areas is in the form of nature reserves, biosphere reserves, national parks, regional landscape parks, nature reserves, natural monuments, natural reserves, botanical gardens, parks dendrological ,
