CC BY
56
ЛГП ТГП Лигнин
Компонент
Рис. 1. Степень биодеструкции компонентов комплексног о субстрата на момент окончания процесса
В настоящее время также проводятся исследования природных сообществ микроорганизмов, и изучается возможность использования как естественных, так и искусственных консорциумов для биодеструкции целлюло-зосодержащего сырья.
Библиографические ссылки
1. Стабников В. Н. Этиловый спирт / Стабяиков В. П., Ройтер И. М, Проток Т. Б. - М.: Пищевая промышленность, 1976. - 272 с.
2. Технология гидролизных производств / Шарков В.И. [и др.]. - М..: Лесная промышленность, 1973. - 402 с.
3. Холькин Ю.И. Технология гидролизных производств / - М: Лесная промышленность, 1989. - 467 с.
УДЮ51 7.977:628.4.03
В. В. Бутылии, Б. В.Ермоленко
Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева, Москва, Россия
ЗАДАЧА ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ В КРУПНЫХ Г ОРОДАХ
The basic problems and ways of increase of efficiency ef municipal waste management systems are considered. The structure of economic-mathematical model for search of optimum directions of development of such systems is offered.
Рассмотрены основные проблемы и пути повышения эффективности муниципальных систем управления отходами. Предложена структура экономико-математической модели для поиска оптимальных направлений развития таких систем.
Одной из основных мировых проблем в этой области охраны окружающей среды является проблема обращения с отходами производства и потребления. На сегодняшний день весь цивилизованный мир осознал, что правильная организация и построение инфраструктуры в городах и странах, служб, которые реализуют решение проблемы с мусором и отходами, дает возможность быть уверенным не только в завтрашнем дне, но и в том, что наши дети будут жить хотя бы в относительной чистоте. В России «мусорная проблема» в основном наблюдается в городах и поселках городского типа (сфере компетенции местного самоуправления по Конституции РФ). Создание эффективной системы управления твердыми бытовыми отходами является одной из важнейших задач, требующих безотлагательного решения.
Наиболее остро проблема «мусорного» кризиса стоит перед властями столицы. По их данным, город производит 5,5 миллиона тонн мусора в год, из них 4 миллиона тонн вывозится на подмосковные, без того переполненные, свалки. Власти Московской области уже закрыли 10 полигонов твердых бытовых отходов, на двух ограничен прием мусора, емкости остальных хватит на три года (данные на начало 2008 года. Ежегодно в жилом секторе образуется более 2 млн. тонн твердых бытовых отходов (далее - ТБО) и более 0,5 млн. тонн крупногабаритного мусора (далее - КГМ), более 1 млн. тонн ТБО в нежилом секторе, и свыше 2 млн. тонн отходов строительства и сноса, около 200 тыс. тонн медицинских отходов, более 3 млн. тонн промышленных отходов производства и потребления, объем загрязненных строительных грунтов составляет более 6 млн. тонн, а осадков очистных сооружений - 3,5 млн. тонн. Итого в городе образуется более 18 млн. тонн отходов производства и потребления. Средний прирост объемов образования различных видов отходов производства и потребления на протяжении последних 10-15 лет достаточно стабилен и составляет 3-4% в год. При таких темпах общий объем образования всех видов отходов производства и потребления в городе к 2010 году превысит 22 млн. тонн. Потенциал полезных фракций в настоящее время практически не используется, хотя необходимость ресурсосбережения не требует доказательств.
Поскольку в потоке ТБО жилого сектора содержится 30% пищевой фракции, 30% коммерчески привлекательных фракций (макулатура, отходы полимеров, металлы и т.д.), 10% приходится на отсев, мусоросжиганшо в идеале должно подвергаться не более 30% этого потока. Примерно такая же доля мусоросжигания приходится на ТБО нежилого сектора и КГМ. Следовательно, общий объем сжигаемых ТБО в городе должен составить 1,25 млн. тонн в год, т.е. к 2010 году при условии направления на захоронение только балластной части ТБО дефицит мощностей мусоросжигания достигнет примерно 0,5 млн. тонн.
Анализ структуры образующихся в городе отходов производства и потребления, направляемых на подмосковные полигоны, определяет цель резкого сокращения их количества на фоне увеличивающихся бюджетных
расходов и платежей населения, а также постоянного роста платежей за загрязнение окружающей среды размещением отходов. В планах правительства Москвы — строительство мусоросжигательных заводов, которые будут уничтожать 56% всего мусора, до 30% хлама пойдет на промышленную переработку, и лишь 12% — на полигоны. Эти цифры соответствуют европейским стандартам.
Современная система обращения с отходами сформирована пятью основными звеньями (полигоны (свалки), мусоросортировочные. мусоросжигательные, мусороперерабатывающие комплексы и заводы по компостированию ТБО), формат взаимодействия между которыми отражает национальную либо региональную политику переработки ТБО.
Коэффициент использования отходов в качестве вторичного сырья в России не превышает одной трети, что в 2-2,5 раза ниже, чем в более развитых странах. При этом необходимо иметь в виду, что в нашей стране многие виды отходов практически совсем не используются в хозяйственных целях. Так, уровень переработки ТБО в среднем по России не превышает 4 5%. При этом 35% мусора может быть переработано во вторичное сьгрье, еще около 35% в удобрение. Основной сложностью на пути к достижению этой цели является отсутствие системы раздельного сбора мусора, вместе с тем, сортировка, прессование и компостирование отходов позволяют снизить их объем в 7-16 раз.
Проблема мусора и её решение не сводится только к тому, чтобы вывезти его куда-то подальше, но и заключается правильно организованных утилизации и переработке, позволяющей перейти на промышленный уровень переработки твердых бытовых, промышленных и токсичных и медицинских отходов и свести к минимуму их негативное воздействие на качество окружающей среды и здоровье населения.
Целью создания систем управления отходами является попытка совмещения экологических и экономических интересов и более эффективное природопользование, сочетающее охрану окружающей среды с комплексным и оптимальным использованием природных ресурсов. Актуальность создания систем управления отходами определяется также и тем фактом, что их внедрение позволяет достичь значительного экономического эффекта в связи со снижением затрат бюджетных средств, в частности на транспортировку отходов, что немаловажно в условиях глобального экономического кризиса.
Следует отметить, что использование этапов мусороперегрузки и му-соропрессования в технологии санитарной очистки города, позволяет значительно повысить эффективность и экономичность вывоза ТБО на полигоны. Прессование ТБО в брикеты высокой плотности сокращает затраты на транспортировку и захоронение ТБО.
Объемы отходов подлежащих захоронению и представляющих собой потенциальное вторичное сырье, составляет 640 тысяч тонн/год. Число ма-шинорейсов, необходимых для транспортировки указанного объема отходов на полигоны при средней заг рузке машины 7 тонн оказывается более 90 тысяч раз.
Таким образом ежегодные прямые затраты городского бюджета на транспортировку и захоронение отходов, представляющих собой потенциальное вторичное сырье, составляют более 150 млн. руб. (или около 250 руб. на каждую тонну). Захоронение вторичного сырья на полигонах ведет к необоснованным затратам из городского бюджета, включающим: затраты на транспортировку на полигоны, затраты на захоронение. Проведенный анализ подтвердил, что решение проблемы ТБО возможно только при использовании комплексного подхода. Основа концепции комплексного управления отходами состоит в том, что бытовые отходы состоят из различных компонентов, которые не должны в идеале смешиваться между собой, а должны утилизироваться отдельно друг от друга наиболее экономичными и экологически приемлемыми способами. В настоящее время основная масса твердых бытовых отходов Московского региона подвергается захоронению. И чаще всего это захоронение не отвечает экологическим требованиям.
ТБО ) \ Предприятия
Рис.1. Предлагаемая схема комплексной переработки ТБО
Использование предлагаемой схемы обращения с отходами (рис.1) позволит сделать первый шаг к повсеместному внедрению подходов комплексного управления отходами на территории Московского региона.
Эколого-экономический анализ, приведенный выше, показывает эффективность комплексной организации движения отходов как с точки зре-
ния снижения отрицательного воздействия на окружающую среду так и с точки зрения минимизации затрат на транспортировку ТБО и даже получения дополнительных доходов от внедрения ресурсосберегающих технологий.
Функционал модели
Чистый дисконтированный доход
Рнс.2, Структура экономико-математической модели
Решение задачи оптимизации развития действующей системы обращения с отходами в крупных городах требует значительных инвестиций. Необходимость учитывать огромное количество различных факторов, сложная структура потоков городских отходов, наличие большого числа источников образования ТБО, потенциальных точек строительства новых мусоро-перегрузочных и сортировочных комплексов, заводов по компостированию твердых бытовых отходов, мусоросжигающих заводов не позволяют найти эффективные направления инвестирования средств без применения экономико-математических методов и моделей.
В неформализованной постановке оптимизационная задача может быть сформулирована следующим образом: При известных:
- источниках и объемах образования бытовых отходов,
- потенциальных и существующих местах размещения мусоросорти-ровочных и мусороперегрузочных комплексов, мусоросжигающих заводов, заводов по компостированию отходов и санитарных полигонов,
- ограничениях по мощности (пропускной способности) действующих объектов,
- ограничениях на объемы инвестируемых финансовых средств
выбрать :
- места размещения объектов нового строительства,
- технологию и оборудование, необходимое для обеспечения функционирования этих объектов,
- его мощность (производительность),
- структуру потоков отходов и вторичного сырья,
- тип и количество приобретаемых транспортных средств,
- маршруты транспортировки отходов и вторичного сырья,
обеспечивающих
получение максимального дисконтированного дохода от инвестирования средств в развитие системы обращения с отходами.
Реализация этой задачи позволит решить такие ключевые проблемы управления отходами, как, снижение объема направляемых на захоронение отходов производства и потребления, повышение уровня извлечения из отходов вторичных ресурсов, осуществление утилизации КГ'М, в котором содержатся коммерчески привлекательные фракции, развитие системы предприятий переработки отходов производства по сравнению с городской системой переработки ТБО и др.
Экономико-математическая модель для решения поставленной задачи может быть сформирована в виде модели частично целочисленного линейного программирования.
Такая модель будет состоять из системы линейных уравнений и неравенств относительно действительных, бинарных и целочисленных переменных, задающих область допустимых решений задачи оптимизации, и линейного функционала. В качестве критерия оптимизации будет выступать максимум чистого дисконтированного дохода (интегрального эффекта). Блочная структура такой модели представлена на рисунке 2.
