IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РЕШЕНИЯ В УТИЛИЗАЦИИ БЫТОВЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Клёнова О.А. 1

---

1Институт непрерывного образования федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Волгоградский государственный аграрный университет»

Корабельников И.С. 1

---

1Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Работа в формате PDF

758.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Жизнедеятельность человека связана со cтремлениями улучшения бытовых условий. Обеспечение растущих потребностей людей всегда было обуcловлено расширением объёмов использования природных ресурсов, большая часть которых, как показывает хозяйственная практика, употребляется неэффективно и возвращается в виде отходов, обилие и вредность которых cоздает угрозу существования самого человечества.

Отходы – оcтатки продуктов, образующиеся в процессе или по завершению определенной деятельности и не используемые в непосредственной связи с этой деятельностью. В России ежегодно производится около 3,8 млрд. тонн всех видов отходов. Количество твёрдо бытовых отходов (ТБО) cоставляет 63 млн. тонн/год или в среднем 445 кг на человека [9]. Их cостав: бумага и картон – 35%, пищевые отходы – 41%, пластмассы – 3%, стекло –8%, металлы – 4%, текстиль и другое – 9%. В среднем перерабатывается 10 % – 15 % мусора. Твёрдые бытовые отходы подвергаются переработке только на 3 % – 4 %, промышленные на 35 %. В оcновном мусор cвозится на свалки – их в России около 11 тысяч. В них захоронено около 82 млрд. тонн отходов. Таким образом, в нашей стране особенно остро стоит проблема переработки биологических отходов (пищевые и бытовые), что определяет актуальность выбранной темы [11].

Целью работы является поиск и экономическое обоснование эффективных хозяйственных решений по переработке биологических отходов.

Объект исследования – жизнедеятельность человека в разрезе выхода побочной продукции дачного сектора Волгоградской области.

Предмет исследования – совокупность хозяйственных отношений населения дачных посёлков в процессе утилизации биологических отходов.

Для достижения цели в работе были обозначены следующие задачи:

- изучить историю развития переработки биологических отходов, на основании которой определить наиболее эффективные хозяйственные решения в этой сфере;

- выявить сырьевую базу для внедрения технологий переработки биологических отходов;

- обосновать предложения по внедрению технологий переработки биологических отходов.

Методологическая проработанность исследуемого вопроса характеризуется научными работами, имеющими следующие содержательные характеристики:

- обобщающие исследования, актуализирующие целесообразность подробного изучения и апробации безотходных хозяйственных решений в различных сферах экономика [1, 8];

- системные исследования организационных, технико-экономических аспектов внедрения безотходных технологий [13];

- комплексное изучение технико-организационных аспектов утилизации продуктов жизнедеятельности [12];

- детальное технико-экономическое обоснование типовых решений по внедрению безотходных технологий [2];

- методические аспекты управления отходами на производстве [11].

Вместе с этим очевидной проблемой в тиражировании опыта внедрения безотходных экологических технологий является абстрактное представление исследований – без привязки и адаптации к конкретным производственно-хозяйственным объектам или инвестиционным проектам. Поэтому цель изучения направлена на преодоление сложившейся апории и заключается в адаптации научного опыта к практическому применению.

При реализации поставленных задач была использована совокупность методов и приемов экономического исследования: аналитический, абстрактно-логический, сравнительного анализа, монографический, экспертных оценок, графический, экономико-статистический.

1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. История развития переработки бытовых органических отходов

История использования побочных продуктов жизнедеятельности людей берёт своё начало в XVII века до нашей эры и связана с применением первых примитивных биогазовых технологий в Китае, Индии, Ассирии и Персии. Свидетельствуют об этом археологические раскопки, в соответствии с которыми технология переработки отходов имела следующий вид (рис.1.)

Рисунок 1 –. Схема простейшей биогазовой установки

(1 тысячелетие до нашей эры) [3]

Вместе с этим систематические научные исследования биогаза начались спустя почти 3,5 тысячи лет в XVIII веке нашей эры. В 1881г. европейские ученые провели ряд опытов по использованию биогаза при отоплении помещений и освещения улиц. С 1895 г. в городе Эксетер уличные фонари заправлялись газом, получаемом в результате брожения сточных вод. В Бомбее газ собирался в коллекторы и использовался как топливо в различных двигателях. Немецкие ученые в 1914-1921 гг. усовершенствовали процесс получения биогаза, что заключалось в использовании постоянного подогрева емкостей с сырьем. Во время Первой мировой войны ощутилась нехватка топлива, что подтолкнуло к распространению биогазовых установок по Европе. Одним из важнейших этапов в развитии биогазовых технологий явились эксперименты по комбинированию различных видов сырья для установок в 30-х гг. XX века. В 1911 г. в Бирмингеме был построен завод для обеззараживания сточных вод города, а вырабатываемый биогаз использовался для производства электроэнергии [3].

Во время Второй мировой войны для пополнения быстро истощающихся запасов энергоносителей в Германии велись разработки на получение биогаза из навоза. Во Франции в это время в эксплуатации находилось около 2 тыс. установок по производству биогаза, их опыт распространялся и в соседние страны. В Венгрии, например, как отмечали советские солдаты, освобождавшие страну, навоз не сваливали в кучи, а загружали в специальные ёмкости, из которых получали горючий газ. После войны дешевые энергоносители (природный газ, жидкое топливо) вытеснили установки. К ним возвратились лишь в 1970-х гг. после энергетического кризиса. В странах юго-восточной Азии с высокой плотностью населения, теплым климатом, повышающим эффективность эксплуатации установок, в основу национальных программ легли разработки биогазовых установок [1]. На сегодняшний день биогазовые технологии стали стандартом очистки сточных вод, переработки отходов биологических отходов во многих странах мира. В этой связи целесообразно рассмотреть подробно современное состояния и направления применения биогазовых технологий.

1.2. Применение биогазовых технологий переработки

отходов в современном мире

В современном мире биогазовые установки стали неплохим подспорьем в хозяйственной деятельности человека. Поскольку сырьём для них являются ресурсы, которых у людей всегда в избытке: навоз, пищевые отходы, опавшая листва, сгнившее зерно, ботва и т.п., то, что обычно идет в компостную яму. Очевидно, что производство биогаза особенно эффективно в агропромышленном комплексе, использование биогазовых установок здесь обеспечивает практически замкнутый технологический цикл.

Тепло от сжигания газа используется для обогрева помещений, содержания теплиц и скота в сельской местности, работы рефрижераторов в агропредприятиях. Также из биогаза вырабатывают электроэнергию – из 1 м³ можно получить свыше 2 кВт. электроэнергии. При этом переброженная масса сырья превращается сбалансированные удобрения минерализация которых составляет 60% (в обычном навозе – 40%), что при их применении повышают урожайность сельскохозяйственных культур на 30 – 50%. Биогаз можно накапливать, перекачивать, а излишки продавать [13].

В этой связи использование энергии биогаза расширилось и с применением дополнительных систем очистки, стала употребляться как топливо для техники, что особенно актуально в настоящее время, в условиях постоянного роста цен на бензин и солярку. Более того из побочного продукта очистки – углекислого газа, стали получать некоторую прибыль – использовать как сухой лед, для газировки или в технических целях. Поэтому к 2015 г. в мире насчитывалось более 4 млн. транспортных средств, заправляемых биогазом. Больше всего их в Италии, Швеции, Германии, Бразилии, Аргентине, Пакистане. Причины использования биогаза как топлива: уменьшение выброса углекислого газа, снижение импорта энергоносителей, значительное снижение выброса метана[2].

Другим важным источником сырья для развития биогазовых технологий являются органические отходы предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности. Масложирокомбинаты, элеваторы, кондитерские фабрики, и молокозаводы, сахарные и спиртовые заводы, предприятия по переработке рыбы, овощей и фруктов, пивзаводы имеют возможности использования биоэнергетического потенциала, который содержится в органических отходах. При этом строительство традиционных очистных сооружений требует значительных затрат, в то время как биогазовые технологии, является самым эффективным способом утилизации органических отходов, позволяют сделать их прибыльным объектом.

Таким образом, у каждого предпринимателя и домохозяйства появилась возможность построить собственную «газовую скважину», которая перерабатывает отходы в доходы путем их анаэробного сбраживания с получением биогаза, электричества, тепла или холода, очищенной воды, углекислого газа и биоудобрений [1].

Данные примеры позволили сделать только один вывод: мы – граждане Российской Федерации не можем позволить себе небрежно относиться к окружающей среде, поэтому как люди, заботящиеся об экологии своей территории, как рачительные хозяева, стремящиеся рационализировать хозяйственно-воспроизводственные процессы, мы обязаны обеспечить переработку органических отходов. Задачи государства здесь состоят не только в организации экологических инспекций, но и в реальной материально-финансовой помощи, грантовой и кредитноей поддержке проектов обеспечивающих переработку отходов.

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Социологическое исследование

Проведение социологического исследования в рамках реализации поставленных в работе задач является необходимым, поскольку оно позволит определить целевую аудиторию и сырьевую базу для обеспечения результатов исследования.

Географическую привязку потенциального монтажа биогазовой (вых) установки (вок) мы связываем с дачным сектором Волгоградской области, поскольку здесь формируется ёмкая сырьевая база (навоз, пищевые отходы, опавшая листва, ботва и т.д.), а также, в силу отсутствия во многих дачных посёлках газоснабжения, имеется высокая заинтересованность населения в автономных энергетических источниках. В качестве конкретного дачного населённого пункта был выбран п. Новостройка, находящийся в черте города Волгограда. При его выборе мы руководствовались следующими принципами: отсутствие доступа всего населения посёлка к газопроводу природного газа, достаточное количество людей проживающих здесь, значительные объёмы органических отходов в результате жизнедеятельности населения и близость к городу, что предполагает возможную дозагрузку сырьём от предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности Волгограда.

На данной стадии целесообразно провести обоснование инструментов социологического исследования с целью ответа на вопрос: «Почему население заданной местности заинтересованно в реализации проекта и имеется ли сырьевая база для его осуществления»?

К основным методам получения данных при организации социологического исследования относят: опрос, наблюдение и эксперимент. Для выявления преимуществ того или иного метода получения данных построим сравнительную таблицу.

Таблица 1 – Анализ преимуществ основных методов социологического исследования

* «+» - полное обеспечение показателя принципа проведения исследования;

«-» - недостаток в обеспечении показателя принципа проведения исследования.

Анализ преимуществ свидетельствует, что наиболее приемлемым в проведении социологического исследования является комплексный подход, сочетающий все способы сбора актуальной информации и обеспечивающий соответствие всех принципов отраженных в таблице. Для организации опроса и наблюдения в рамках исследования мы выбрали один из наиболее эффективных способов сбора информации – анкетирование.

Составление анкеты опроса и социологического наблюдения были привязаны нами к интересующим характеристикам объекта исследования, а именно три блока данных: знание населением проектного способа переработки органических отходов и перспектив его применения; наличие природного газа в дачном секторе; потенциал обеспечения проекта сырьём (органическими отходами). Результаты социологического исследования отражены в третьем разделе работы.

Эксперимент в нашем случае лежит за рамками социологической части исследования и больше связан с технологической характеристикой проекта, поэтому на этом этапе исследования целесообразно остановиться более подробно.

2.2. Технологические аспекты применения биогазовых установок

Эксперимент в разрезе раскрытия технологических аспектов применения биогазовых технологий мы проведём с помощью монографического метода и метода экспертных оценок. Их применение уместно, так как целью работы является экономическое обоснование эффективных хозяйственных решений по переработке биологических отходов, в этой связи исследование на этой стадии связано с анализом, адаптацией и привязкой уже имеющихся опытных (экспериментальных) данных к заданным хозяйственным условиям, что объясняет использование этих методов.

Биогаз – это продукт разложения органической субстанции (в нашем случае биологических отходов жизнедеятельности человека) бактериями. При этом разные группы бактерий разлагают органические отходы, состоящие преимущественно из воды, белка, жира, углеводов и минеральных веществ на их первичные составляющие – углекислый газ, минералы и воду. Продуктом обмена веществ при этом становится смесь газов (табл.2), получившая название биогаз. Его состав зависит от технологии переработки и вида сырья. При этом биогаз обладает высокой теплотворностью, когда выход энергии из 1 м3 природного газа соответствует 30 – 35 МДж, а биогаза – 20-29 МДж [5].

Таблица 2 – Химический состав и сравнительная характеристика природного газа и биогаза