книги / Управление отходами. Сбор, транспортирование, прессование, сортировка твёрдых бытовых отходов

удаления ТБО вычленяются как участки для прямого удаления, так и для каждой i-й МПС (отдельной или входящей в сеть МПС);

к объектам инфраструктуры по обращению с отходами, включая, в зависимости от принятой системы, прямой вывоз или доставку отходов до и после i-й МПС, иных объектов);

–расчет необходимой производительности каждой i-й МПС (отдельной или входящих в сеть МПС);

–расчет экономической эффективности применения различных технологий и переделов при обращении с отходами на МПС (частичная сортировка,

удаление крупногабаритных отходов, уплотнение по различным схемам

ит.п.);

–расчет общего количества эмиссии загрязняющих веществ в атмосферный воздух от мусоровозного транспорта, погрузочных и перегрузочных машин и механизмов, прессового оборудования, технологических процессов обращения с ТБО на МПС;

–расчет увеличения срока эксплуатации полигонов захоронения ТБО при уплотнении (тюковании) ТБО на МПС;

–расчет величины предотвращенного экологического ущерба от загрязнения объектов окружающей среды при оптимизации системы удаления ТБО от мест их образования до объектов дальнейшего обращения с ними.

При выборе математической модели мы исходили из возможности с ее помощью провести математическое описание и анализ процессов, реализуемых в системе удаления ТБО от мест их образования до объектов инфраструктуры по дальнейшему обращению с ними (сбор, транспортировка до МПС и других объектов, процедуры обращения с ТБО на МПС, транспортировка ТБО после МПС на другие объекты обращения с ТБО и между ними, окончательное размещение остатков ТБО на полигонах захоронения) и на основании полученных результатов анализа провести необходимые расчеты.

Этим требованиям отвечала группа математических моделей размещения на сети, а из них в качестве наиболее адекватных были выбраны кластерные многофакторные математические модели, позволяющие достаточно точно отразить реальные территориальные (площадные) объекты различной конфигурации с возможным анализом их разнородных характеристик, таких, например, как: плотность образования ТБО на конкретных участках территории; улично-дорожная сеть с ее реальной извилистостью, ограничениями по массогабаритным размерам для мусоровозной техники (нагрузка на ось, высота транспортного средства при пересечениях дорог путепроводами, мостовыми проходами и т.п.), взаимное расположение (реальным или проектируе-

91

мым) объектов по обращению с отходами; территориальное распределение мест расположения источников эмиссии загрязняющих веществ и их характеристик (количественных и качественных) – а также анализом экономических показателей (капитальных и текущих затрат на транспортировку ТБО, сооружение и эксплуатацию МПС с различными процедурами обращения с ТБО и т.п.).

Исходная информация для расчетов получалась путем обработки статистических и расчетных данных и представления ее с помощью современных программных продуктов – ГИС-технологий (геоинформационных систем

Arc View, Arc Info).

На начальном этапе проводилось определение картографированного распределения плотности образования ТБО в границах населенного пункта. При наличии информации о площадном распределении плотности образования отходов, мест их образования и сбора, характере сбора (смешанного, частично раздельного, раздельного с заданным числом отдельно собираемых фракций), характеристиках состояния улично-дорожной сети и ограничениям на ней проводили выбор размеров единиц площади сбора ТБО (кластеров). После разбиения территории населенного пункта на кластеры с наличием информации об улично-дорожной сети и плотности образования отходов и их характеристик проводили расчет расстояния транспортировки к месту предполагаемого расположения МПС, определяли вид и число транспортных средств, транспортные расходы, производительность МПС, ее технологическое оснащение и экономические показатели работы.

Располагая численной и картографической информацией о расстояниях транспортировки ТБО от мест их образования к i-й МПС, состоянии уличнодорожной сети и маршрутах удаления ТБО, характеристик потока ТБО, парка мусоровозной техники и расхода горюче-смазочных материалов на т/км

иих количества, вида и количества мусороперегрузочной и погрузочной техники и иного оборудования на МПС, использующего ГСМ, рассчитывали эмиссию загрязняющих веществ в целом и производили ее привязку картографически к отдельным участкам размещения объектов системы по транспортировке ТБО.

На основании данных по объемно-массовым характеристикам ТБО и их изменениям в ходе транспортировки от мест образования до МПС, характера

истепени уплотнения на МПС и транспортировки от МПС до других объектов по обращению с ними и объемно-массовых характеристик ТБО, попадающих на полигоны захоронения ТБО, производили расчеты увеличения срока их эксплуатации.

Эти методические подходы были использованы нами при разработке системы организации санитарной очистки ряда населенных мест Пермского края,

92

а также после обсуждения на совместном научном семинаре в г. Москве (АКХ им. А.К. Памфилова – Н.Ф. Абрамов, Экотехпром – Л.Г. Федоров, ПНИПУ – Я.И. Вайсман, В.Н. Коротаев, С.В. Чечкин) были рекомендованы для апробации на примере разработки схемы удаления ТБО в г. Москве.

Л.Г. Федоров (Экотехпром г. Москва) в рамках выполнения работы «Разработка и экологическая оптимизация схемы удаления твердых бытовых отходов из крупных городов» на примере г. Москвы применил кластерную многофакторную математическую модель, позволяющую откорректировать действующую в г. Москве схему двухэтапного удаления ТБО, оптимизировав ее по ряду параметров. Внедрение разработанных с помощью этой модели рекомендаций позволило обеспечить снижение эмиссии загрязняющих веществ на всех этапах удаления ТБО от мест их образования до МПС и транспортировки к объектам дальнейшего обращения с ними, снизить суммарные затраты на транспортировку ТБО, приведенные затраты на МПС и других объектах инфраструктуры обращения с ТБО [39].

Всвязи с тем, что использование многофакторных кластерных математических моделей для решения оптимизационных задач по организации схем удаления ТБО из крупных городов требует использования сложных программных средств, связано с обработкой больших объемов исходной информации в отдельных случаях возможно применение более простых методических подходов при решении конкретных задач внутри общей задачи по удалению отходов, например, по оптимизации удаления отдельных потоков отходов.

Так, в ПНИПУ (Н.Н. Слюсарь, Л.В. Старкова) совместно с Горным университетом г. Леобен, Австрия, (Э. Виндиш) были проведены исследования по оптимизации маршрутов вывоза медицинских отходов в пределах крупных населенных мест, где число обслуживаемых лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ), в которых образуются медицинские отходы, достаточно велико, а географически они разноудалены от мест дальнейшего обращения

сэтими отходами.

Вкачестве методического подхода была использована классическая транспортная задача о коммивояжере (TSP-Travelling Salesman Problem), решение которой проводилось с применением генетического алгоритма для оптимизации маршрутов вывоза медицинских отходов.

Математическая задача была представлена в виде графа, в вершинах которого находятся ЛПУ. Каждое ребро между двумя узлами имело длину, которая интерпретировалась как расстояние между ЛПУ, время в пути или расходы при транспортировке. Целью решения задачи был поиск самого короткого маршрута с наименьшими затратами.

Решение этой задачи с помощью генетического алгоритма, позволяющего на основе аппроксимации исключить перебор всех вариантов, проводилось на

93

примере оптимизации маршрутов вывоза медицинских отходов на территории г. Великий Новгород, в котором расположены 29 ЛПУ.

В результате было предложено два маршрута движения автотранспорта для вывоза медицинских отходов из всех 29 ЛПУ с близкими минимальными затратами и по кратчайшим маршрутам [66].

Проведенный анализ основных направлений развития методов решения задач оптимизации двухэтапной системы удаления ТБО в крупных городах

игородских агломерациях, а также результаты собственных исследований, проведенных нами в ПНИПУ, по разработке кластерных многофакторных математических моделей с использованием возможностей современных программных продуктов, применяемых в ГИС-технологиях (Arc View и Arc Info), а также в логистических и информационных технологиях, и полученный нами практический опыт их применения при разработке схем санитарной очистки от ТБО в городах Пермского края и других регионов России позволяют реализовать их как достаточно эффективные для решения практических задач по оптимизации систем удаления ТБО в городах.

Для обоснования снижения экономических затрат на вывоз отходов при использовании мусороперегрузочных станций необходимо учитывать техни- ко-экономические показатели используемого транспорта (как собирающих, так и транспортных мусоровозов) и самих МПС.

Минимальная производительность МПС может быть найдена исходя из условия, что объем отходов, ежедневно поступающих на МПС, достаточен для заполнения хотя бы одного транспортного мусоровоза. При вместимости автопоезда и автомобиля с системой мультилифт 160 и 125 м3 соответственно годовое количество поступающих отходов должно составлять не менее 60

и45 тыс. м3 ТБО соответственно. Другими словами, устройство безпрессовой

МПС для населенных мест, в которых образуется менее 60 тыс. м3/год (45 тыс. м3/год для безпрессовой МПС), нецелесообразно.

Кроме того, представленные на рис. 45 графики позволяют определить минимальное расстояние вывоза, при котором в зависимости от объемов перегружаемых отходов устройство МПС позволит сократить транспортные расходы.

Как следует из рис. 45, при больших объемах отходов минимальное экономически целесообразное расстояние вывоза для разных типов МПС примерно одинаково – 10–15 км.

Таким образом, устройство МПС экономически целесообразно при одновременном соблюдении следующих условий:

–объем перегружаемых ТБО более 60 тыс. м3/год;

–расстояние вывоза более 15 км.

94

Рис. 45. Зависимость затрат на перегрузку от расстояния вывоза и объема ТБО

Вцелом использование безпрессовых МПС рациональнее, так как наряду

сменьшими экономическими затратами они также позволяют в дальнейшем проводить сортировку отходов, тогда как сортировка отходов после прессовой МПС нецелесообразна (ухудшается качество вторичного сырья).

3.3. Оборудование мусороперегрузочных станций

Организация двухэтапного вывоза отходов предусматривает перегрузку отходов из одного вида транспорта в другой на МПС. Схема возможных вариантов движения отходов при разных типах организации работы МПС представлена на рис. 46.

Возможна организация двух типов перегрузки отходов:

–без прессования отходов;

–с прессованием отходов.

В случае перегрузки отходов без уплотнения осуществляется загрузка отходов из мусоросборочной машины в кузов мусоровоза большего объема или в съемный контейнер емкостью 25–40 м3, который периодически вывозится мусоровозами с системой мультилифт.

При уплотнении отходов на МПС в качестве прессующих устройств ТБО возможно применение пресс-контейнеров (компакторов), валового уплотнителя или стационарного пресса.

95

Пресс-контейнеры

Пресс-контейнеры (или компакторы) предназначены для уменьшения объемов отходов и в отличие от обычных контейнеров способны вместить в 5–10 раз больше отходов (в зависимости от вида отходов).

Компактор состоит из двух основных частей: механизма прессования и накопительного бункера (рис. 47).

Рис. 47. Схема пресс-контейнера

Загрузка пресс-контейнера производится через приемное окно, после чего партия отходов под действием механизма прессования с усилием продвигается в накопительный бункер, где происходит сжатие за счет продвижения в накопительный бункер следующей партии отходов и т.д.

Использование пресс-контейнера позволяет существенно снизить расходы на вывоз отходов за счет сокращения их объема. Коэффициент прессования варьируется от 1:3 до 1:10 в зависимости от вида отходов. Кроме того, одним из преимуществ пресс-контейнера перед открытыми контейнерами является его полная герметичность. Отходы, спрессованные внутри закрытого контейнера, не разлетаются от порывов ветра и не растаскиваются животными. Учитывая полную герметичность пресс-контейнеров, их можно устанавливать как внутри помещений, так и под открытым небом. Однако прессующий механизм, из-за присутствия в нем гидравлической системы, рекомендуется устанавливать в закрытых помещениях, предотвращающих резкие колебания температуры.

Различают два основных вида пресс-контейнеров: мобильные и стационарные.

97

Стационарные пресс-контейнеры устанавливаются на специально подготовленные площадки и работают со специальным сменным контейнером (накопительная камера отделима от механизма прессования (рис. 48)).

Рис. 48. Стационарные пресс-контейнеры производства Ecopress

В мобильном пресс-контейнере (компакторе-моноблоке) механизм прессования и накопительная камера не разделимы и транспортируются вместе, при этом обеспечивается герметичность отходов, что подходит для транспортировки отходов с повышенной влажностью (рис. 49).

Рис. 49. Мобильные пресс-контейнеры производства Ecopress

Компактор прессует отходы, при этом объем отходов уменьшается до 10 раз (в зависимости от морфологии отходов). Заполненный компактор на полигон вывозит машина с системой мультилифт.

Стационарные пресс-контейнеры позволяют загружать и перевозить больший объем отходов по сравнению с мобильными, так как сменный контейнер стационарного компактора транспортируется без прессующего механизма.

98

Как стационарные, так и мобильные компакторы могут быть изготовлены

сдополнительными опциями, такими как:

–подогрев дна – не позволяет замерзать жидкости в мороз, что благотворно влияет на работу системы гидропривода, облегчает выгруз отходов на полигоне;

– охлаждение контейнера – предназначено для охлаждения отходов

вжару, предотвращает разложение отходов и распространение запаха;

–озонатор – препятствует распространению запаха;

–система осушения – позволяет сливать излишки влаги, образующиеся при прессовании пищевых отходов, в канализацию.

Среди достоинств использования пресс-контейнеров можно выделить:

–снижение стоимости вывоза отходов за счет сокращения их объема;

–возможность организации компактной МПС малой мощности;

–возможность применения более компактных мусоровозов;

–эффективное использование транспорта при замене сменного контей-

нера;

–возможность перевозки большего объема отходов;

–возможность собирать, прессовать и сдавать вторсырье;

–отсутствие запаха и раздувания отходов.

К недостаткам можно отнести:

–высокую стоимость пресс-установок;

–возможность выхода из строя прессующего механизма;

–снижение качества отходов (при сортировке смешанных прессованных отходов доля отбираемых ценных фракций снижается в 2–3 раза).3

3.4.Виды мусороперегрузочных станций

Внастоящее время применяется много типов МПС, которые различаются по ряду признаков – производительности, видам применяемого оборудования, архитектурно-планировочным решениям, числу производимых на них технологических операций (переделов) по обращению с отходами.

В крупных городах и особенно в городских агломерациях наряду с единичными МПС применяются их сети, позволяющие в более значимых масштабах оптимизировать транспортировку отходов, а также проводить попутную их подработку, что облегчает выполнение дальнейших процедур обращения с ними на МСК, МПК, объектах утилизации, уничтожения и захоронения.

Проведенное нами ознакомление с работой современных МПС разной производительности, типов и используемого технологического оборудования в странах ЕС – Германии, Дании, Нидерландах, Финляндии, а также анализ

99

обширной литературы, в том числе и патентной, многочисленные консультации со специалистами фирм-производителей технологического оборудования для стационарных МПС (Линдеманн, Прессона, Имабе Иберика, Тезука Каузан и др.), перегрузочной и погрузочной техники (Манископик, Катерпиллер, Балканкар и др.), экспертизы проектной документации, а также ее разработки для ряда регионов России (Нижний Новгород и Нижегородская область, Екатеринбург, Ханты-Мансийский округ и др.) позволяют сделать выводы о путях развития МПС в России.

Технико-экономические и экологические показатели, количество МПС и их производительность, места расположения должны определяться в схемах санитарной очистки населенных мест, а при использовании межмуниципальных объектов инженерной инфраструктуры обращения с отходами – в районных и региональных схемах санитарной очистки.

Более эффективно сооружать (в случаях, когда имеются значительные потоки ТБО) МПС большой производительности (не менее 150–300 тыс. т/год ТБО), которые позволяют использовать современное высокопроизводительное технологическое оборудование.

Выгрузку отходов из собирающих мусоровозов более эффективно вести в приемные бункеры, а из них через сортировочные устройства на питатели (ленточные, пластинчатые или скребковые) и затем в приемные устройства прессов. При использовании таких устройств большой единичной мощности можно применять конструктивные решения и соответствующее их техническое исполнение для исключения внешнего пыления, просыпи отходов, выделения в атмосферный воздух загрязняющих веществ и газов выше допустимых пределов в виде укрытий, отсосов, увлажнителей и т.п. Стоимость и эксплуатационные затраты на МПС зависят от их мощности, варианта исполнения, вида и числа операций с отходами, осуществляемых на станции. Каждый раз решение выбора типа, мощности и варианта исполнения станции проводится с учетом местных условий и экономических возможностей.

При выборе типа и мощности МПС учитываются исходные данные, определяющие: характер и объем поступающих отходов (количество и равномерность поступления отходов в час, сутки, сезонные колебания и т.п.); наличие и характер площадок для размещения МПС (площадь, рельеф, наличие подъездных путей, условий энергоснабжения, водоснабжения и водоотведения, возможность организации санитарного разрыва от ближайших жилых и иных объектов и т.п.); удаленность и характеристика объектов инфраструктуры по обращению с отходами (расстояние в километрах, состояние дорожной сети, характер объектов – полигоны для захоронения, МСК, МПК, утилизационные объекты и т.п.); экономические возможности заказчика.

100