Система управления твердыми бытовыми отходами с использованием ГИС-технологий
Аннотация
Управление твердыми бытовыми отходами является одним из наиболее важных и сложных международных вопросов. Администрацией города Ростова-на-Дону была разработана новая стратегия для создания системы утилизации мусора. Для ее успешной реализации необходимо ввести единую систему управления твердыми бытовыми отходами с использованием геоинформационных систем. 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 в атмосферу и выщелачивание химических веществ или ядовитых веществ в грунтовые воды приводит к загрязнению окружающей среды. В последние годы рост масштабов загрязнения окружающей среды привел к разработке многочисленных инициатив, конгрессов и конференций, а также к строгим законам и законодательным актам по всему миру.
Ключевые слова: Твердые бытовые отходы, ГИС-технологии, Устойчивое развитие, Сортировка отходов, Переработка отходов
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 международных 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 м3 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.