Методика снижения загрязнения окружающей среды системы восстановления технического состояния зданий городской застройки

Методика снижения загрязнения окружающей среды системы восстановления технического состояния зданий городской застройки

М.Ю. Клименко

Южно-Российский Государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И.

Платова

Аннотация: В данной статье рассматриваются вопросы разработки научно-обоснованной методики снижения загрязнения окружающей среды (ОС) системы восстановления технического состояния зданий (ВТСЗ). Разработанная методика научно-обоснована на основании проведенных теоретических исследований с помощью аналитического обобщения известных научных и практических результатов в области защиты ОС при строительной деятельности, метода теории вероятности, системного анализа, а также теории дисперсных систем. Созданная методика включающая в себя восемь этапов от сбора информации до формирования системы уменьшения поступления строительных отходов (СО) в окружающую среду при ВТСЗ с оптимальными рабочими характеристиками, отвечающими наибольшей величине ресурсосбережения и энергоэффективности для заданных условий её реализации. Внедрение разработанной методики для объектов капитального, текущего ремонта и реконструкции зданий городской застройки позволит обеспечить снижение загрязнения ОС.

Ключевые слова: окружающая среда, реконструкция, строительные отходы, городская застройка, вторичное использование, снижение загрязнения.

На практике обеспечение экологической безопасности достигается за счет утверждения правовых документов (Закон РФ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" от 30.12.2009г. № 384-ФЗ) цель которых защита жизни и здоровья населения, охрана окружающей среды [1]. На сегодняшний день техническое состояние 34% зданий, в которых проживают россияне, близко к аварийному, а 4 % уже находится в таковом [2].

На территории РФ эксплуатируются около миллиона строительных объектов, большинство из которых находятся в неудовлетворительном состоянии и, как следствие, опасном для ОС. С целью обеспечения экологической безопасности необходимо консолидировать усилия: федеральных и региональных органов исполнительной власти; законодательной власти; органов местного самоуправления; научно-исследовательских организаций; общественных объединений и бизнес-

сообществ. Одним из итогов такой работы должна стать методика снижения загрязнения ОС системы ВТСЗ городской застройки, внедренная в качестве нормативного документа при их проектировании и производстве [3-6].

Эффективность системы по уменьшению поступления СО в ОС во многом зависит от степени использования СО в местах их образования. Для этого необходима технология, обосновать принятие решений в которой возможно за счет оценочных критериев экологического и энергетического характера. В свою очередь, для описания процессов уменьшения поступления СО в ОС при ВТСЗ необходимо построить физические модели, позволяющие определить результирующие показатели такой системы [7-10].

На основании проведенных исследований свойств СО на этапах их «жизненного цикла» системы ВТСЗ построена физическая модель процесса поступления СО в ОС (рис. 1). Также построена физическая модель уменьшения поступления СО в ОС, сущность которой заключается в снижении загрязнения соответствующих стадий физической модели поступления СО в окружающую среду (рис. 2). Изучение физической сущности технологических процессов позволило получить формулы для расчета показателей энергоэффективности (формула 1) и ресурсосбережения (формула 2), которые являются оценочными критериями методики.

содержание соответственно верхнего и нижнего классов в исходном

материала, м/с; Еэг- эффективность грохочения, %; Ыуст - мощность установки, Вт; Мисп - масса используемых СО, кг; Км- коэффициент

3

материале, %; р- плотность материала СО, кг/м ; V- скорость перемещения

И

масштабного фактора, характеризующий изменение энергии дробления исходного материала с изменением крупности; ¿- степень дробления, равная отношению средневзвешенных размеров кусков исходного материала и продуктов дробления; Qp- производительность дробления, м /с; Лев-средневзвешенный размер исходного материала, м; Мисп - масса используемых строительных отходов здания, кг; Мц- масса цемента, кг; Мв -масса воды, кг; Мд - масса добавок, кг; Я- внутренний радиус барабана по цилиндрической его части, м; п- частота вращения барабана, об/с.

Е -ми.к.+ми.жб.+ми.д.--10

Мк2шт+0Д5Мкз+0,25Мк4+Мк5+Мжбззсб+ Мжб4зсб+Мжб5+Мд3+Мд4+Мд5+Мс5

где Мик — удельная масса каменных отходов, необходимая для приготовления бетона, кг; Миж б. — удельная масса железобетонных отходов, необходимая для приготовления бетона, кг; Мид. — удельная масса деревянных отходов, необходимая для приготовления бетона, кг; Мк2шт-масса штукатурного слоя из общей массы каменных конструкций при £=0,05; Мк3, Мк4, Мк5 - масса каменных строительных конструкций, находящихся в не совсем удовлетворительном (£=0,15), неудовлетворительном (£=0,25) и аварийном (£=0,35) техническом состоянии соответственно; Мжб3зсб, Мжб4зсб-масса защитного слоя арматуры бетона железобетонных конструкций, находящихся в не совсем удовлетворительном (£=0,15) и неудовлетворительном (£=0,25) техническом состоянии соответственно; Мжб5- масса железобетонных строительных конструкций при £=0,35; Мд3, Мд4, Мд5 - масса деревянных строительных конструкций, находящихся в не совсем удовлетворительном (£=0,15), неудовлетворительном (£=0,25) и аварийном (£=0,35) техническом состоянии соответственно; Мс5 - масса стальных строительных конструкций при £=0,35.

Выполненные исследования предоставили возможность разработать методику снижения загрязнения ОС системы ВТСЗ (рис. 3).

N

Строительные отходы

Грщеос образования СО

Технологическое оборудование Строительная техника

СО-1

Источник образования СО Рабочая зона

Строительные конструкции Сге-ь| перекрытия, фдаш-ть, балки и т .д

Грои@оо накопления

Технологическое оборудование Строительная техника

Внутренний источник накопления СО _Рабочая зона_

________________ССО-1______________

Обломки кирпича, бетона, штукатурки и тр.

Внутренний объем помещения Годстлашея поверхность

Строительные отходы

СО-2

Процесс распространения

Строительные отходы

СО-3

Внутренний объем помещения ГЬдстлаюшая поверхность

Строительные отходы СО-2

Гроие^ выделения (внешнего) ЗВ

Внутренний объем помещения Годйтглвюшая поверхноть

Енеиний_ источник накопления Прилегающая к зданию территория

Строительные отходы

Строительные отходы ОО3

Гроиесс распространения

Строительные отходы

___Внешний источник накопления___

Грилегающая к объекту территория

СО-5

Строительные отходы СО4

Рис. 1. - Физическая модель процесса поступления СО в окружающую среду системы восстановления технического состояния зданий

«Остаточная-1» дисперсная система

Остаточные СО

""пСО-ь^О-^иОГ"

«Остаточная-2» дисперсная система

Распространяются на подстилающей поверхности

почвы и внутри, помещения

псо-2, ¥о-2, Ио-2

«Остаточная-3» дисперсная система

Распространяются на подстилающей поверхности внутри помещения

псо-3, шо-3, ио-3

«Остаточная-4» дисперсная система

Распространяются на подстилающей поверхности внутри помещения

псо-4, ио-4

«Остаточная-5» дисперсная система Распространяются на подстилающей поверхности _ _ .внутри помещения ___

псо-5, Ио-5

«Остаточная-6» дисперсная система

Остаются на рабочей поверхности в виде потерь

ПСо-6, Шо-6, ио-6

«Исходная-1» дисперсная система СО

пси-1, шй-!, ии-1

«Дополнительная-1» дисперсная система

Сбор^^Н

псд-1, ш Д-1, и Д-1

«Промежуточная-1» дисперсная система Направляются к локации оборудования

" ПСп".ь'п-ьИп7

«Дополнительная- 2» дисперсная система

Транспортирование

псд-2, ш Д-2, и Д-2

V

«промежуточная-2» дисперсная система Подвергаются разделению на фракции

ПСп-2, шп-2, ип-2

« Дополнительная-3» дисперсная система

СортировкаНН

псд-3, ш Д-3, и Д-3

V

«промежуточная-3» дисперсная система «Дополнительная-4» дисперсная система

предаются н еобходимым < Измельчение^^Н

геометрическим К

параметрам псд-4, ш Д-4, и Д-4

пСп-3, Шп-3, Ип-3

V

«промежуточная-4» дисперсная система «Дополнительная-5» дисперсная система

Смешиваются в бетономешалке <- Приготовление бетона!

пСп-4, шп-4, ип-4 псд-5, ш Д-5, и д в

«промежуточная-5» дисперсная система «Дополнительная-6» дисперсная система

Направляются на укладку бетонной смеси Использование бетона!

псп-5, Шп-5, Ип-5 псд-6, ш Д-6, и Д-6^н

ж

«Остаточная-7» дисперсная система

Остаются частью

..строительной.констр.у.кции.

ПСо-7, Шо-7, Ио-7

Рис. 2. - Блок-схема физической модели процесса уменьшения поступления строительных отходов в ОС системы ВТСЗ

И

I

II

III

IV

V

VI

VII

IX

Сбор информации

об объектах восстановления технического состояния, реально возможных технологических параметрах реализации каждого функционального этапа СУПОЭ в СО при ВТСЗ

Формирование комплекта технологических комбинаций каждого функционального этапа СУПОСв СОпри ВТОЗ

т.е. методы, способы и виды реализации технологических комбинаций на основе информации технологических параметров технических средств 1го этапа

Сравнение технологических свойств сформулированных комбинаций функциональных эт апов СУПОС в СО при ВТОЗ т.е. сравнение методов, способов и видов реализации процесса снижения загрязнения СО ст роит ельными отходами на этапах сбора, транспортирования, дробления, сортировки, приготовления и использования в условиях конкретного участка городской территории

Расчет показателя ресурсосбережения (Ер) и выбор вариант а с наибольшей величиной

для каждого функционального этапа по каждому технологическому методу, способу и виду

Условие обеспечения наибольшей величины не выполняет ся по каждому варианту

Выбор (для каждого функционального этапа), варианта, обладающего максимальным значением показат еля ресурсосбережения

Предварительная оценка выбранных в 4ом этапе вариантов по

показат елю энергоэффект ивност и Ег

пвх

Расчет критерия энергоэффетивност и Е^ш для каждого варианта технологии (метода, способа, вида) выбранного по пятому этапу

Выбор варианта технологий (метод, способ и вид) с максимальными значениями энергоэффективности Е и ресурсосбережения Ер

Вариант ы технологий имеют различные значения энерг оэффект ивност и Еэ

Выбор по максимальному значению энерг оэффек - ти

^тах

Формирование СУПОС в СО при ВТОЗ с опт имальными рабочими характ ерист иками, от вечающими наибольшей величине экономичност и для заданных условий и подбор соответствующих технических средств реализации каждого этапа системы

Рис. 3. - Блок схема реализации методики снижения загрязнения ОС системы восстановления технического состояния зданий Практическая апробация методики показала, что возможный эколого-экономический эффект составляет от 112 до 229 тыс. руб., а её внедрение для городской застройки позволит обеспечить экологическую безопасность.

Литература

1. White, R.R. Building the ecological city. - Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2002. - 239p.

2. Жилищное хозяйство в России. 2013: Стат. сб. // Росстат. - Ж72 M., 2013. С. 20.

3. Клименко М.Ю., Кашарина Т.П. Загрязнение территорий городской застройки валовыми выбросами в атмосферу и отходами при строительстве // Экология урбанизированных территорий. 2014. №4. С. 68-70.

4. Клименко М.Ю. Методика снижения загрязнения окружающей среды при капитальном ремонте (реконструкции) зданий городской застройки // ЮГ РОССИИ: экология, развитие. 2015. № 2. С. 128-135.

5. Hanna S. R., Paine R. J. Hybrid plume dispersion model development and evaluation // J Appl Meteor. 1988. V. 28, №3. pp. 206-224.

6. Troschinetz Alexis M., James R. Mihelcic Sustainable recycling of municipal solid waste in developing countries // Waste Management. 2009. V.29, №2. pp. 915-923.

7. Беспалов В. И. Физико-энергетическая концепция описания процессов и проектирования инженерных комплексов защиты воздушной среды // БЖД. Охрана труда и окружающей среды. Ростов-на-Дону: РГАСМ, 1997. С. 65- 70.

8. Беспалов В. И. Парамонова О. Н. Физическая модель процесса загрязнения окружающей среды твердыми отходами потребления // Инженерный вестник Дона, 2012, №4 (часть 1) URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4p1y2012/11/.

9. Парамонова О. Н. Рассмотрение твердых отходов потребления как дисперсной системы // Инженерный вестник Дона, 2013, №3 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1933/.

10. Добромыслов А.Н. Рекомендации по оценке надежности строительных конструкций зданий и сооружений по внешним признакам. М.: Цниипромзданий, 2001. 72 с.

References

1. White, R.R. Building the ecological city. Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2002. 239p.

2. Housing in Russia. 2013: Statistical compilation. Moscow, Rosstat. -ZH72 Publ., 2013. 20 p.

3. Klimenko M.Yu., Kasharina T.P. Ekologiya urbanizirovannykh territoriy. 2014. №4. pp. 68-70.

4. Klimenko M.Yu. YuG ROSSII: ekologiya, razvitie. 2015. № 2. pp. 128-135.

5. Hanna S. R., Paine R. J. J Appl Meteor. 1988. V. 28, №3. pp. 206224.

6. Troschinetz Alexis M., James R. Waste Management. 2009. V.29, №2. pp. 915-923.

7. Bespalov V. I. BZhD. Okhrana truda i okruzhayushchey sredy. Rostov-na-Donu: RGASM, 1997. pp. 65- 70.

8. V. I. Bespalov O. N. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №4 (chast' 1) URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4p1y2012/11/.

9. Paramonova O. N. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №3 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1933/.

10. Dobromyslov A.N. Rekomendatsii po otsenke nadezhnosti stroi-tel'nykh konstruktsiy zdaniy i sooruzheniy po vneshnim priznakam [Recommendations for the assessment of reliability of structures of buildings and structures by their appearance]. M.: Tsniipromzdaniy, 2001. 72 p.