Оценка эффективности использования выработанного пространства горных предприятий для размещения отходов мусоросжигательных заводов

В настоящее время на территории России функционируют около 40 мусоросжигательных заводов, которые не только помогают снизить объемы отходов, но и улучшить экологическую ситуацию в местах их образования. Одной из основных проблем всех крупных городов планеты, с населением свыше 500 тыс. человек является загрязнение окружающей природной среды твердыми бытовыми отходами. Проведенный анализ показал, что образование отходов в день на одного человека составляет в среднем 3 кг. Таким образом, ежегодный прирост объема отходов в Москве составляет 7%. Создание мусоросжигательных заводов стало одним из ключевых способов решения проблемы управления и утилизации отходов. На территории Москвы располагаются три мусоросжигательных завода общей мощностью 1250 тыс. тонн в год. Приблизительно 35% отходов на мусоросжигательных заводах утилизируется термическим способом, а остальные отходы вывозятся на полигон и утилизируются без какой-либо подготовки. Не менее 65% отходов, скопившихся в Москве и России, являются ценным вторичным сырьем: черные и цветные металлы, макулатура, стекло, пластмасса и т.д.

Практический опыт зарубежных стран ориентируется на строительство мусоросжигательных заводов и утилизацию отходов термическим способом. Такие заводы есть во всех экономически развитых странах: Великобритании, Австрии, Франции, Японии, Германии и многих других. Особенно в этой области преуспела Германия, где в 2005 году правительством был принят закон о запрете вывоза отходов на полигоны без предварительной переработки. Во Франции, Японии и других странах давно отказались от полигонного способа размещения отходов, справедливо считая данный способ утилизации наиболее дорогим.

В России экономическая обстановка складывается так, что самым дешевым способом является размещение отходов на полигонах. Проблема размещения отходов становится особо актуальной вследствие переполнения имеющихся в Москве и Московской области полигонов общая площадь которых составляет в настоящее время около 689 тыс.га. Основное загрязнение окружающей природной среды при утилизации отходов мусоросжигательных заводов происходит на самих полигонах, так как именно на них поступают не только пищевые отходы, но и отходы различных классов опасности (I-IV), что приводит к превышению ПДК выбросов вредных веществ в 1200 раз и более. Установленная ПДК выбросов вредных веществ (диоксинов, фуранов и др.) для мусоросжигательных заводов в Европе равна 0,1 нг/м3, для России она установлена Федеральным законом № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» от 04 мая 1999г. и Федеральным законом № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» от 10 января 2000г. 0,5 нг/м3, Выбросы заводов не превышают ПДК благодаря мусоросортировочным станциям, которые не только помогают отсортировать токсичные отходы, из-за которых утилизация термическим способом понижает выбросы ПДК на 0,04 нг/ м3, но и отсортировывать полезное вторичное сырье. Однако создание мусоросжигательных заводов не решит проблему в целом, так как полигоны для утилизации отходов давно переполнены, а проведенный анализ показал, что к 2015 году большинство полигонов будет закрыто из-за нехватки емкостей.

Решение данной проблемы актуально для районов, прилегающих к крупным городам, где находятся десятки различных по масштабам и отраслевой принадлежности горнодобывающих предприятий.

При этом на этих предприятиях, в силу их технологических особенностей, остаются значительные объемы выработанного пространства, не используемого в хозяйственной деятельности.

На территории Российской Федерации находится большое количество закрытых и нерекультивированных карьеров, немалая часть которых располагается в подмосковном регионе (свыше 150). В местах расположения таких карьеров происходят ландшафтные изменения, загрязнение подземных горизонтов и окружающей природной среды в целом. Для рассмотрения возможности размещения отходов в выработанном пространстве необходимо принять во внимание качество отходов, которые содержат в себе различные классы опасности. Утилизация отходов на мусоросжигательных заводах позволит не только снизить класс опасности, но и максимально соответствовать требованиям экологии для дальнейшего размещения их в выработанном пространстве горных предприятий.

Проведенный анализ позволил выявить три основных способа подготовки и размещения отходов в выработанном пространстве горных предприятий , которые представлены в табл . 1.

Типизация способов подготовки и размещения отходов мусоросжигательных заводов в выработанном пространстве горных предприятий

Признаки формирования различных способов подготовки и размещения отходов мусоросжигательных заводов в выработанном пространстве горных предприятий

«а2» с ровкой сорти

«а» Характер подготовки ТБО к сжиганию МСЗ

«б1» путем подготовки

«а1» без сортировк

«в1» без подготовк

«в1» путем изоляции

«б» Характер подготовки отходов МСЗ к размещению

«б1» без подготовк и

«в» Характер подготовки мест размещения отходов МСЗ

Способы подготовки и размещения отходов

А

Б

В

• 1.    Тип «А» – подготовка и размещение отходов мусоросжигательных заводов без их предварительной сортировки, без подготовки золы с мусоросжигательного завода к размещению, при условии наличия мест со специальной изоляцией от внешней среды (признаки «а1», «б1», «в2»).

• 2.    Тип «Б» – подготовка и размещение отходов мусоросжигательных заводов без их предварительной сортировки, с подготовкой золы с мусоросжигательного завода к размещению, при использовании мест без специальной изоляции (признаки «а1», «б2», «в1»).

• 3.    Тип «В» – подготовка и размещение отходов мусоросжигательных заводов с их предварительной сортировкой, без подготовки золы мусоросжигательного завода к размещению, при использовании мест без специальной изоляции (признаки «а2», «б1», «в1»).

Проведенные исследования показали, что на эффективность типовых способов подготовки и размещения отходов мусоросжигательных заводов оказывают влияние пять качественно однородных групп факторов. Для установления степени влияния выявленных факторов на эффективность деятельности каждого из трех типовых способов подготовки и размещения отходов мусоросжигательных заводов применен метод экспертных оценок.

При этом были приняты три уровня оценок: 1 - при отсутствии или незначительном влиянии факторов; 2 – при значимом влиянии факторов; 3 – при существенном влиянии факторов.

Результаты экспертной оценки влияния факторов на эффективность использования выработанного пространства для размещения отходов мусоросжигательных заводов представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Оценка влияния факторов на эффективность способов подготовки и размещения отходов с использованием выработанного пространства

Факторы, влияющие на эффективность использования выработанного пространства горных предприятий	Оценка влияния факторов на эффективность использования выработанного пространства
	А	Б	В
1. Горно-геологические
1.1.Плотность вмещающих пород	3	3	2
1.2.Объем водопритока	3	2	1
1.3.Глубина расположения полезных ископаемых	2	2	2
2.Производственно- технологические
2.1.Удаленность горных предприятий от МСЗ	3	2	1
2.2.Производственная мощность горного предприятия	3	3	3
2.3.Емкость выработанного пространства	3	3	3
2.4.Годовой прирост выработанного пространства	3	3	3
2.5.Совместимость горных работ с размещением отходов МСЗ	3	3	3
3.Экологические
3.1.Класс опасности отходов	3	1	1
3.2.Площадь рекультивации горного отвода	3	2	2
3.3.Снижение загрязнения атмосферы после рекультивации	3	1	1
3.4.Прирост загрязнения подземных вод после рекультивации	3	1	1
4.Состояние потребительских рынков
4.1 Состояние спроса на продукцию горных предприятий	2	2	2
4.2.Состояние спроса на вторичные ресурсы	1	1	3
4.3.Состояние рынка услуг по приему вторичных ресурсов	2	1	3
5.Экономические
5.1.Конкурентоспособность использования выработанного пространства для размещения отходов МСЗ	3	2	2
5.2.Конкурентоспособность использования отходов для рекультивации на горных предприятиях	2	3	3
5.3.Рентабельность горных предприятий	2	2	2
Интегральный показатель оценки влияния факторов	F А =1,17	F Б =1,5	F В =1,42

Для интегральной оценки влияния факторов на эффективность различных способов подготовки и размещения отходов разработан показатель F А;Б;В для каждого из способов подготовки:

FА N3 ; FБ XN3 ; FВ , ni

ni где FА;Б;В – показатель интегральной оценки влияния факторов на эффективность типового способа подготовки и размещения отходов МСЗ, доли ед.; N – количественная экспертная оценка, доли ед.

В качестве критерия для оценки эффективности размещения отходов мусоросжигательных отходов в выработанном пространстве горных предприятий принят показатель удельных эколого-экономических затрат и доходов в сфере хозяйственной деятельности.

Исходя из вышеизложенного для оценки эффективности размещения отходов мусоросжигательных заводов в выработанном пространстве горных предприятий разработана экономико-математическая модель. В качестве целевой функции модели принята минимизация удельных эколого-экономических затрат:

Z i _F   Д h Х i

Fi     )

Q i

где Y – удельные эколого-экономические затраты на i-тый способ подготовки и размещения отходов (i=A; Б; В) тыс.руб./т.;  Fi  -

^Q i -

интегральный показатель i-того способа подготовки отходов усл. ед.;

объем переработанных i-того способа отходов, т.;

Д h

доход от

реализации h-тых отсортированных отходов на МСС руб./т; Хi – булева переменная.

Экономико-математическая модель включает ряд объективных ограничений:

• 1.    По условию совместимости между собой различных способов подготовки и размещения отходов МСЗ:

• 2.    По условию обязательности размещения всех отходов

• 3.    По условию непревышения объемов производства вторичных ресурсов потребительского спроса на рынке:

• 4.    По условию соблюдения экологических нормативов на всех объектах размещения отходов МСЗ:

Х А ; Х Б ; Х В – булевы переменные, принимающие значение 1 – при условии совместимости рассматриваемого способа подготовки и размещения отходов с другими типами и значение 0 – при условии их несовместимости.

мусоросжигательных заводов с учетом их класса опасности:

2 Qk2зл IIQ2зл о         OkGK где T – индекс класс опасности золы отходов МСЗ; k – индекс номер выработанного пространства горного предприятия; Qk – объем золы T-того класса опасности, образующейся в результате сжигания на МСЗ необработанных, отходов; Q2зл– объем золы T -того класса опасности, образующейся в результате сжигания на МСЗ необработанных отходов захораниваемой в k-том выработанном пространстве горного предприятия, т.

Qвтор          втор h         Qh Ш h ТП в т о р.

где Ш - сегменты рынка вторичных ресурсов; Qh  – потребительский спрос вШ - тых сегментах рынка на h-тые виды вторичных ресурсов, т.

W k + A _W 1 _kзл

ПДНk где Wk - объем загрязнения ОПС на d-тых объектах размещения отходов

МСЗ усл.ед.; ∆

W

1 зл k

- прирост объема загрязнения ОПС на d-тых объектах

за счет размещения на них отходов МСЗ усл.ед.; ПДНd - предельно допустимая нагрузка на ОПС на d-тых объектах системы утилизации отходов МСЗ, усл. ед.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать заключение о том, что использование разработанной экономико-математической модели позволяет выявлять рациональный способ подготовки и размещения отходов мусоросжигательных заводов с использованием выработанного пространства горных предприятий в текущий период времени.

Совершенствование системы эффективного использования выработанного пространства горных предприятий для размещения отходов мусоросжигательных заводов в последующие периоды времени может быть осуществлено путем проведения таких мероприятий, как увеличение емкости действующих полигонов и строительств новых, использование для размещения отходов выработанного пространства действующих горнодобывающих предприятий и шахт, создание мусоросортировочных станций и т.п.

В качестве объекта результатов исследования выбран «Раменский горно-обогатительный комбинат» расположен в 60 км. от г. Москвы, производительная мощность 1,5 млн./т. в год. Стоимость транспортировки отходов 0,864 млн.руб./ год. Стоимость размещения отходов мусоросжигательных заводов 27,36 млн.руб. год.

Полигон «Быково» расположен в 100 км. от г. Москвы, стоимость транспортировки отходов мусоросжигательного завода № 3 составляет 2,568 млн.руб. в год. Стоимость размещения 27 млн./руб. в год.

Сравнительная оценка, вариантов эффективности использования выработанного пространства горных предприятий для размещения отходов МСЗ № 3.

Варианты систем утилизации отходов	Объем капитальных затрат на МСС, млн. руб.	Эксплуатационные затраты, млн. руб. в год					Доходы от реализации вторичных ресурсов, млн. руб.	Суммарные затраты на утилизацию отходов сжигания ТБО, млн. руб.
		МСС	Сжига ние отход ов	Обрабо тка золы	Транспор тировка золы	Разме щение золы
Базовый	-	-	103	-	2,568	27	-	132,57
Предлагаемый	20	2,5	74	-	0,864	27,36	0,91	124,67

В результате выполненных расчетов было установлено, что предлагаемый вариант позволит снизить удельные затраты на размещение отходов мусоросжигательных заводов на 50 руб./т. При этом готовой эффект при предлагаемом варианте составит порядка 3 млн./руб.

В результате выполненных в диссертационной работе исследований осуществлено решение актуальной научной задачи по разработке механизма эколого-экономической оценки эффективности использования выработанного пространства горных предприятий для размещения мусоросжигательных отходов, позволяющ е й обеспечить рациональность природопользования при улучшении состояния окружающей природной среды.

твердо бытовые отходы; размещение отходов; мусоросжигательный завод; горные предприятия; выработанное пространств solid household waste, waste disposal, waste incineration plant, mining enterprises, the developed space