Система управления твердыми бытовыми отходами с использованием ГИС-технологий

Система управления твердыми бытовыми отходами с использованием

ГИС-технологий

д.т.н., проф. С.Г.Шеина, к.т.н. Л.Л.Бабенко, С.С.Неделько, Н.Б.Кобалия

В Ростове-на-Донуежегодно производится около 400 тысяч тонн твердых бытовых отходов, которые принимаются для утилизации на полигон в северо-западной промышленной зоне города.Почти 60 тонн отходов в год поступает на Ростовский завод по переработке сырья для сортировки, прессования, брикетирования и последующей транспортировки «остаточных отходов» на свалку.Тем не менее, процент утилизации в Ростове (10%) остается на низком уровне, в результате нехватки систем по переработке.

В настоящее время Администрация города Ростова-на-Дону разработала новую стратегию для создания новой системы утилизации мусора. Для успешной реализации стратегии необходимо ввести единую систему управления твердыми бытовыми отходами (далее ТБО) с использованием геоинформационных систем (далее ГИС).Методология этой системыбыла разработана специалистами кафедры «Городского строительства и хозяйства» Ростовского государственного строительного университета.ГИС является инструментом, который также обеспечивает цифровой банк данных для оптимизации размещения мусорных свалок в соответствии с положениямигенерального плана города.

Методика была реализована на примере территории города Ростова-на-Дону.

Управление ТБО является одним из наиболее важных и сложных между народных вопросов. Эта проблема приобрела большее значение в связи с увеличением количества отходов, сложностью и междисциплинарным характером проблемы.Стремительная глобализация и урбанизация увеличили количество ТБО, которое в настоящее время находится на свалках во многих странах. Выбросы диоксида углерода и метана в атмосферу и выщелачивание химических веществ или ядовитых веществ в грунтовые воды приводит к загрязнению окружающей среды [1].

Утилизация ТБО является одной из основных проблем устойчивого развития. Так как страны становятся богаче, их население растет, люди строят новыегорода, меняется их образ жизни, что приводит к большому потреблению материалов и химических веществ.Все эти факторы сильно влияют на увеличение количества отходов, разнообразие и их сложность. Каждый человек производит около 500 кг твердых бытовых отходов в год, а развитые страны производят в среднем в два раза больше ТБО,чемв развивающихся странах [2, с.119].

По данным исследований, образование ТБО зависит от плотности населения. Соотношение уровня жизни и производства ТБО в крупных городах показывает, что из-за более высокого уровня жизни, количество отходов увеличивается, особенно из-за остатков пищи и упаковки. Проблема обусловлена также вредными красителями, маслами, отходами из больниц и научно-исследовательских институтов, которые представляют собой большую угрозу для окружающей среды и требуют специального транспорта и методов утилизации.Проблемой утилизации ТБО в крупных городах являются также низкий уровень государственного участия и информированности людей, которые могутпоявиться в результате высокогоуровня жизни и обеспокоенности людей за свое существование. Споры общественного восприятия утилизации мусорных баков в центре города и объектов ТБО в крупных городах могут стать препятствием для инфраструктур, обеспечивающих утилизацию ТБО.Высотные жилые дома в крупных городах способствуют низкому разделению и сбору вторичной переработки ТБО и тем самым снижают общий уровень переработки в городах.

Приведенные выше вопросы отражены в текущих проблемах Ростов-на-Дону (Россия). Несмотря на то, что этот большой город имеет законодательноеуправление по отходам и программам утилизации ТБО, показательпереработки ТБО очень низок (всего 10%) и, следовательно, нуждается в улучшении комплексного регулирования твердыми отходами на основе ГИС-технологий. Этот вопрос был предметом данного научного исследования.

Методология исследования включает в себя четыре взаимосвязанных направления деятельности:

1) анализ политики и законодательства;

2)обзор современных систем утилизации ТБО в Ростове-на-Дону;

3)развитие первичных решений и решений, которые принимаются на основании заключений, полученных из бесед, анализа выводов и окончательных решений, которые были разработаны после анализа первичных решений представителями местных органов власти и других лиц, участвовавших в процессе исследования;

4)развитие окончательной методологии муниципальной системы управления твердыми отходами с использованием ГИС-технологий.

Внедрение передовых методов утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) в России связано с политикой и бюджетом каждой отдельной области и Правительством области и районами, так же как и степень принятия технологических и инженерных принципов в каждой части России на разных стадиях развития. В результате анализа экологической и экономической эффективности различных методов и технологий для переработки и утилизации твердых отходов существуют следующие технологии: мусорные полигоны, сжигание, утилизация / компостирование, ТБО хранение с последующей утилизацией и разделение.

Наиболее распространенным методом утилизации ТБО является использование полигонов. В некоторых крупных городах, таких как Москва и Санкт-Петербург, степень утилизация достигает 10-20%. Сжигание отходов является дорогостоящим методом утилизации и большинство местных органов власти не могут себе этого позволить и поэтому это обычно делается по контракту или на частной основе. Компостирование, применяется в России на механизированных заводах по переработке отходов, например, в Санкт-Петербурге, это процесс брожения в биологических реакторах всего объема ТБО, а не только его органической составляющей. В последние годы используется тенденция замены прямого удаления ТБО двухступенчатой мусороперегрузочной станцией. Также вводится система уплотнения с последующим захоронением. Это помогает увеличить срок службы мусорной свалки до 50% и уменьшить загрязнение окружающей среды. Так же вводится система сортировки отходов "у источника" с использованием специальных контейнеров первичной сепарации ТБО на условия утилизации материалов во многих городах.

В соответствии с Федеральным каталогом классификации отходов России и Европейским каталогом отходов, список твердых бытовых отходов в России включает в себя все типы бытовых отходов из жилых, коммерческих и промышленных объектов.

Муниципальная власть «Чистый город» была создана с целью реализации комплексного управления отходами для надлежащего сбора, вывоза и утилизации ТБО в Ростове-на-Дону в 2003 году. С тех пор, усилия предприятий были направлены на разработку различных моделей оптимизации для сбора твердых отходов и программного модуля для интеграции плотности производительности твердых отходов.

Администрация внедрила новую систему управления ТБО на территории города в соответствии с «Программой поэтапного создания новой системы обращения с отходами в городе Ростове-на-Дону» (в течение 2008-2010). В соответствии с новой системой, муниципальное учреждение «Чистый город» обеспечивает:

а) управление системой раздельного сбора ТБО на территории города;

б) системой двухэтапного вывоза отходов путем внедрения и строительства мусороперегрузочных станций;

в) системой удаления крупногабаритных отходов с территории города.

Преимуществом системы управления ТБО в Ростове является интегрированная система управления доставкой, приемом и размещением строительных и бытовых отходов на полигоне ТБО и мусороперерабатывающем заводе. Данная система включает автоматическое взвешивание, регистрацию и управление движением отходов. Ежедневно

вся информация по сети связи поступает на компьютеры подразделений Департамента ЖКХ, откуда осуществляется оперативный контроль. Предприятия-перевозчики имеют всю информацию о работе своих водителей, а предприятия-производители мусора знают, как образуется и как расходуется взимаемая с них оплата. Внедрение такой системы способствует круглосуточной работе полигона ТБО, а также тому, что один оператор за смену может принять свыше 5000 м мусора с интервалом движения мусоровозов 15-20 секунд.

С целью разработки эффективной системы твердых бытовых отходов в Ростове-на-Дону была поставлена задача разработать методологию системы стратегического управления ТБО, включающую мониторинг накопления, сбор, транспортировку и утилизацию ТБО с использованием ГИС технологий. Эта система создается как отдельный модуль в общую систему управления- городским хозяйством. Это подразумевает последовательное решение ряда задач оптимизации на всех этапах обращения с отходами для достижения главной цели - создать комфортную среду обитания. Разработанная ГИС "Чистый город" состоит из четырех уровней: «Накопление ТБО», «Сбор ТБО", "Вывоз ТБО", " Утилизация ТБО "[3].

Основные этапы создаваемой многоуровневой системы ГИС “Чистый город”:

1. Уровень “Накопление ТБО”: база данных населения; база данных юридических лиц; база данных строящихся объектов; база данных предприятий ЖКХ; база данных разрытий; связь баз данных с электронной картой.

2. Уровень “Сбор ТБО”:привязка к электронной карте города существующих контейнерных площадок, существующих маршрутов движения мусоровозов почасового вывоза ТБО; разработка оптимизационных моделей сбора ТБО - создание модуля программного продукта по учету плотности производителей ТБО и потребности в контейнерах и технике; разработка стратегии управления сбором ТБО (на основе оптимизационных моделей); разработка модуля программного продукта - «Сбор ТБО».

3. Уровень “Вывоз ТБО”: анализ существующей системы вывоза ТБО, нанесение на карту «Полигонов ТБО» и свалок; разработка системы нормирования (что, куда возить, какой техникой, откуда); разработка модуля ИАС «Вывоз ТБО».

4. Уровень “Утилизация ТБО”:

анализ существующих систем по утилизации ТБО; поиск альтернативных вариантов расщепления ТБО, обработки и безотходной утилизации ТБО; разработка стратегии безотходной утилизации ТБО; разработка технологических линий по безотходной технологии ТБО, технико-экономическое обоснование; разработка вариантов утилизации.

5. Внедрение

Создание и внедрение ГИС для мониторинга накопления, сбора, транспортировки и утилизации ТБО путем всесторонней оценки города и планах его развития, а также автоматизированного управления движением мусоровозов, считается одной из важнейших задач в области управления городским хозяйством в Ростове-на-Дону, а также помогает создать комфортные и экологически безопасные условия для жизни граждан.

Литература:

1. Шеина С.Г., Бабенко Л.Л., Неделько С.С. Система управления твердыми

бытовыми отходами в г.Ростове-на-Дону / «Строительство-2012»: материалы

Международной научно-практической конференции. - Ростов н/Д: РГСУ, 2012.

2. AZAPAGIC, A., 2004 Developing a framework for sustainable development indicators for the mining and minerals industry. Journal of Cleaner Production, 12(6), 639-662.

3. S.G. Sheina, L.L. Babenko, S.S. Nedelko. Development of sanitary purification scheme of Rostov-on-Don / International symposium “Environmental, engineering - economic and legal aspects for sustainable living”.Proceedings of the International Symposium. - Hannover, 2011.