2401

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

Кафедра экологии, защиты леса и лесного охотоведения

ОТХОДЫ И СПОСОБЫ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

Методические указания

для самостоятельной работы студентов

по направлению подготовки

05.03.06 – Экология и природопользование

Воронеж 2016

УДК 502.4

Харченко Н.Н. Отходы и способы их переработки [Электронный ресурс]: методические указания для самостоятельной студентов по направлению подготовки 05.03.06 – Экология и природопользование / Н. Н. Харченко. – Воронеж: ФГБОУВО «ВГЛТУ», 2016. – 24 с.

Курс «Отходы и способы их переработки» является профессиональноориентированной дисциплиной, цель преподавания которой – является глубокое ознакомление с основными механизмами и формами сбора, временного хранения и утилизации отходов.

Печатается по решению УМС ВГЛТУ (протокол № от __ ____ 2016 г.)

Рецензент: директор ВНИИЛГиСбиотех, канд. биол. Корчагин О.М.

Николай Николаевич Харченко

ОТХОДЫ И СПОСОБЫ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 05.03.06 – Экология и природопользование (уровень бакалавриата)

Подписано в печать 26.08.2016 г. Формат 60х84/16 Объем 2 п.л. Усл. печ. л.1,39. Уч.-изд. л. 1,38. Тираж 20 экз. Заказ _

ФГБ ОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова» РИО ФГБ ОУ ВО «ВГЛТУ». 394087, г. Воронеж, ул.

Тимирязева, 8 Отпечатано в УОП ФГБ ОУ ВО «ВГЛТУ». 394087, г. Воронеж, ул.

Докучаева, 10

©ФГБ ОУ ВПО «ВГЛТУ», 2016

Введение

Наиболее рациональным способом защиты литосферы от отходов производства и быта является освоение специальных технологий по сбору и переработке отходов.

Внекоторых случаях производство отдельных видов товарной продукции из вторичного сырья (отходов) значительно проще и дешевле, чем из первичного природного сырья. Например, энергоемкость производства алюминия из вторичного сырья почти в 20 раз, а стали - в 10 раз ниже, чем из природных руд. Зачастую и капитальные вложения в переработку вторичного сырья в 3.4 раза ниже, чем при переработке первичного.

Рациональной решение проблем защиты литосферы от промышленных отходов возможно при широком применении безотходных и малоотходных технологий и производств.

Основой безотходных производств является комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов, поскольку отходы производства - это по тем или иным причинам неиспользованная или недоиспользованная часть сырья. При безотходной технологии рационально используются все компоненты сырья и энергия в замкнутом цикле (первичные сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы), т. е. не нарушается сложившееся экологическое равновесие биосферы.

Малоотходная и безотходная технология должны обеспечить:

- комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов на базе создания новых безотходных производств;

- создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;

- переработку отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия;

- использование замкнутых систем промышленного водоснабжения; - создание безотходных территориально-производственных

комплексов и экономических регионов.

Вмашиностроении разработка малоотходных технологических процессов связана прежде всего с необходимостью увеличения коэффициента использования металла, которое дает не только техникоэкономические выгоды, но и позволяет уменьшить отходы и вредные выбросы в окружающую среду.

Переработка отходов — технологическая операция или совокупность технологических операций, в результате которых из отходов производится один или несколько видов товарной продуКциИ.

Утилизация отходов более широкое понятие, чем переработка, так как включает все виды их использования, в том числе в качестве топлива для получения тепла и энергии, а также для полива земель в сельском хозяйстве, закладки выработанного горного пространства и т. д.

Обезвреживание отходов — технологическая операция или совокупность операций, в результате которых первичное токсичное вещество или группа веществ превращаются в нейтральные нетоксичные и неразлагаю-щиеся соединения.

Централизованная переработка отходов представляет собой совокупность операций по сбору, транспортированию и переработке отходов на специализированном производственном участке.

Локальная переработка отходов представляет собой совокупность операций по переработке отходов, осуществляемых в зоне действия производственной установки, на которой образуются отходы.

Наличие в твердых бытовых отходах (ТБО) быстроразлагающихся органических соединений, болезнетворных бактерий обуславливает необходимость быстрейшего удаления отходов из населенных пунктов и их обезвреживание. В мировой практике используют несколько десятков методов переработки ТБО. Их можно разделить на две группы. Классификация методов переработки твердых бытовых отходов - методы ликвидации отходов, обеспечивающие улучшение санитарно-гигиенической обстановки; методы, позволяющие полностью или частично использовать вторичные ресурсы.

Выбор технологии обезвреживания бытовых отходов зависит от многих факторов, среди которых определяющими должны быть охрана окружающей среды и здоровья населения, экономическая целесообразность.

Большая доля в общем объеме твердых отходов принадлежит металлическим отходам. Вторичные ресурсы металлов складываются из лома (43%) и отходов (57%). Ломом называют изношенные и вышедШиЕ из употребления детали и изделия из металлов и сплавов, отходами — промышленные отходы всех стадий передела, содержащие металлы или состоящие из них, получаемые при плавке и механической обработке, а также не поддающийся исправлению брак деталей и изделий, возникающий в процесс производства. Так, в черной металлургии образование лома и отходов металлов на 1 т выплавляемой стали достигает 650 кг, поэтому вопрос о рациональном использовании металлических отходов приобретает важное значение.

На большинстве промышленных предприятий пластмассы и древесные отходы входят в состав промышленного мусора предприятий, при этом разделение мусора на отдельные его компоненты оказывается экономически нецелесообразным. В настоящее время разработаны и внедрены в промышленном масштабе технологии обработки, утилизации и ликвидации промышленного мусора. Качественный и количественный состав промышленного мусора любого предприятия примерно стабилен в течение года, поэтому технология переработки мусора разрабатывается применительно к конкретному предприятию и определяется составом и количеством промышленного мусора, образующегося на территории.

В настоящее время все больше проявляется проблема осадков сточных вод (СВ), объем которых составляет около 1% от объема сточных вод. При очистке сточных вод образуется три типа осадков: минеральные, органические и избыточный ил. Эти осадки образуются на очистных сооружениях канализации населенных мест и промышленных предприятия. Технология их обработки состоит в их предварительном уплотнении, обезвоживании, компостировании или термической обработки, обезвреживании, затем ликвидации или утилизации.

Органические осадки и избыточный ил перед обезвоживанием стабилизируют и кондиционируют. На стадии уплотнения осадка широко используют гравитационный и центробежный методы, напорную флотацию. Для разрушения биологически разлагаемой части осадков при помоЩи микроорганизмов проводят процесс стабилизации, в результате чего часть органических веществ окисляется до С02, Н2О, КН3, а оставшиеся становятся неспособными к загниванию, т. е. стабилизируются.

Обезвоживание осадков, как правило, проводится в естественных условиях, на что требуются значительные площади. Это является и большой экономической задачей, поскольку при эффективном обезвоживании требуются минимальные затраты и на последующую ликвидацию и утилизацию.

Например, при 100 м осадков СВ с влажностью 98% после обезвоживания до 70% (влажная земля) объем его будет

Ж = 100100 - 98 = 6,7 м3.

100 - 70

Значит более чем в 10 раз нужно будет транспортных средств на его перемещение и последующую утилизацию.

Утилизация осадков СВ может осуществляться путем использования их на сельскохозяйственных полях в качестве органического удобрения либо для производства строительных материалов.

Поскольку технология подготовки отходов к последующей обработке предполагает образование сточных вод, целесообразно станции обезвреживания отходов располагать вблизи станций аэрации, на которых образуются осадки, не всегда находящие применение в сельском хозяйстве. В таком случае они могут приниматься на станцию совместно с отходами, давая дополнительное тепло в силу своей относительно высокой теплоты сгорания.

Ликвидация осадков СВ применяется в тех случаях когда утилизация оказывается невозможной или экономически нерентабельной. Иногда осадки ликвидируются сжиганием, а чаще всего сбрасываются в накопители или закачиваются в земляные пустоты для захоронения.

Преобладающий в настоящее время метод реагентной очистки сточных вод гальванических производств приводит к образованию гальванош-ламов,

хранение которых на полигонах или на территории предприятий требует значительных затрат и не предотвращает и отрицательного воздействия на ОС. Предложенные способы утилизации гальваношламов в качестве добавок при производстве строительных материалов неэффективны с экологической точки зрения вследствие возможного вымывания тяжелых металлов из изделий. Кроме того, это приводит к рассеянию твердых металлов по объему изделий. Учитывая, что гальванический шлам содержит значительное количество ценных цветных металлов, более целесообразно перерабатывать шламы с извлечением из них всех ценных компонентов. Такой процесс может быть в самом общем виде представлен схемой:

-выщелачивание тяжелых металлов и определение нерастворимой

части;

-выделение металлов и регенерация выщелачивающего раствора. Защита почвы, лесных угодий, поверхностных и грунтовых вод от

загрязнения их твердыми и жидкими отходами проводится путем сбора и складирования промышленных и бытовых отходов на свалках и полигонах.

Основными направлениями ликвидации и переработки твердых промышленных отходов (кроме металлоотходов) являются вывоз и захоронение на полигонах, сжигание, складирование и хранение на территории промышленного предприятия до появления новой технологии переработки их в полезные продукты (сырье).

Переработка отходов на полигонах предусматривает использование физико-химических методов; термическое обезвреживание с утилизацией теплоты, демеркуризацию ламп с утилизацией ртути и других ценных металлов, прокаливание песка и формовочной земли, подрыв баллонов в специальной камере, затаривание отходов в герметичные контейнеры и их захоронение.

В процессе очистки сточных вод образуются осадки, объем которых составляет от 0,5 до 1 % объема сточных вод для станций совместной очистки бытовых и производственных сточных вод и от 10 до 30 % для локальных очистных сооружений. Условно осадки можно разделить на три основные категории - минеральные осадки, органические осадки и избыточные активные илы. Основные задачи современной технологии обработки состоят в уменьшении их объема и в последующем превращении в безвредный продукт, не вызывающий загрязнения окружающей среды.

Прежде чем направить осадки сточных вод на ликвидацию или утилизацию, их подвергают предварительной обработке для получения шлама, свойства которого обеспечивают возможность его утилизации или ликвидации с наименьшими затратами энергии и загрязнениями окружающей среды.

1. Самостоятельная работа как важнейшая форма учебного процесса

Самостоятельная работа - планируемая учебная, учебноисследовательская, научно-исследовательская работа студентов, выполняемая во внеаудиторное (аудиторное) время по заданию и при методическом руководстве преподавателя, но без его непосредственного участия (при частичном непосредственном участии преподавателя, оставляющем ведущую роль за работой студентов).

Самостоятельная работа студентов в ВУЗе является важным видом учебной и научной деятельности студента. Самостоятельная работа студентов играет значительную роль в рейтинговой технологии обучения. Государственным стандартом предусматривается, как правило, 50% часов из общей трудоемкости дисциплины на самостоятельную работу студентов (далее СРС). В связи с этим, обучение в ВУЗе включает в себя две, практически одинаковые по объему и взаимовлиянию части – процесса обучения и процесса самообучения. Поэтому СРС должна стать эффективной и целенаправленной работой студента.

Концепцией модернизации российского образования определены основные задачи профессионального образования - «подготовка квалифицированного работника соответствующего уровня и профиля, конкурентоспособного на рынке труда, компетентного, ответственного, свободно владеющего своей профессией и ориентированного в смежных областях деятельности, способного к эффективной работе по специальности на уровне мировых стандартов, готового к постоянному профессиональному росту, социальной и профессиональной мобильности».

Решение этих задач невозможно без повышения роли самостоятельной работы студентов над учебным материалом, усиления ответственности преподавателей за развитие навыков самостоятельной работы, за стимулирование профессионального роста студентов, воспитание творческой активности и инициативы.

К современному специалисту общество предъявляет достаточно широкий перечень требований, среди которых немаловажное значение имеет наличие у выпускников определенных способностей и умения самостоятельно добывать знания из различных источников, систематизировать полученную информацию, давать оценку конкретной финансовой ситуации. Формирование такого умения происходит в течение всего периода обучения через участие студентов в практических занятиях, выполнение контрольных заданий и тестов, написание курсовых и выпускных квалификационных работ. При этом самостоятельная работа студентов играет решающую роль в ходе всего учебного процесса.

Формы самостоятельной работы студентов разнообразны. Они включают в себя:

изучение и систематизацию официальных государственных документов - законов, постановлений, указов, нормативно-инструкционных и

справочных материалов с использованием информационно-поисковых систем «Консультант-плюс», «Гарант», глобальной сети «Интернет»;

изучение учебной, научной и методической литературы, материалов периодических изданий с привлечением электронных средств официальной, статистической, периодической и научной информации;

подготовку докладов и рефератов, написание курсовых и выпускных квалификационных работ;

участие в работе студенческих конференций, комплексных научных исследованиях.

Самостоятельная работа приобщает студентов к научному творчеству, поиску и решению актуальных современных проблем.

2. Цели и основные задачи СРС

Ведущая цель организации и осуществления СРС должна совпадать с целью обучения студента – подготовкой специалиста и бакалавра с высшим образованием. При организации СРС важным и необходимым условием становятся формирование умения самостоятельной работы для приобретения знаний, навыков и возможности организации учебной и научной деятельности.

Целью самостоятельной работы студентов является овладение фундаментальными знаниями, профессиональными умениями и навыками деятельности по профилю, опытом творческой, исследовательской деятельности. Самостоятельная работа студентов способствует развитию самостоятельности, ответственности и организованности, творческого подхода к решению проблем учебного и профессионального уровня.

Задачами СРС являются:

систематизация и закрепление полученных теоретических знаний

ипрактических умений студентов;

углубление и расширение теоретических знаний;

формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;

развитие познавательных способностей и активности студентов: творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;

формирование самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;

развитие исследовательских умений;

использование материала, собранного и полученного в ходе самостоятельных занятий на семинарах, на практических и лабораторных занятиях, при написании курсовых и выпускной квалификационной работ, для эффективной подготовки к итоговым зачетам и экзаменам.

3. Организация СРС

Методика организации самостоятельной работы студентов зависит от структуры, характера и особенностей изучаемой дисциплины, объема часов

на ее изучение, вида заданий для самостоятельной работы студентов, индивидуальных качеств студентов и условий учебной деятельности.

Процесс организации самостоятельной работы студентов включает в себя следующие этапы:

подготовительный (определение целей, составление программы, подготовка методического обеспечения, подготовка оборудования);

основной (реализация программы, использование приемов поиска информации, усвоения, переработки, применения, передачи знаний, фиксирование результатов, самоорганизация процесса работы);

заключительный (оценка значимости и анализ результатов, их систематизация, оценка эффективности программы и приемов работы, выводы о направлениях оптимизации труда).

Организацию самостоятельной работы студентов обеспечивают: факультет, кафедра, учебный и методический отделы, преподаватель, библиотека, ТСО, ИВТ, издательство и др.

Деятельность студентов по формированию и развитию навыков учебной самостоятельной работы

В процессе самостоятельной работы студент приобретает навыки самоорганизации, самоконтроля, самоуправления, саморефлексии и становится активным самостоятельным субъектом учебной деятельности.

Выполняя самостоятельную работу под контролем преподавателя студент должен:

освоить минимум содержания, выносимый на самостоятельную работу студентов и предложенный преподавателем в соответствии с Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования (ГОС ВПО) по данной дисциплине.

планировать самостоятельную работу в соответствии с графиком самостоятельной работы, предложенным преподавателем.

самостоятельную работу студент должен осуществлять в организационных формах, предусмотренных учебным планом и рабочей программой преподавателя.

выполнять самостоятельную работу и отчитываться по ее результатам в соответствии с графиком представления результатов, видами

исроками отчетности по самостоятельной работе студентов.

студент может:

сверх предложенного преподавателем (при обосновании и согласовании с ним) и минимума обязательного содержания, определяемого ГОС ВПО по данной дисциплине:

самостоятельно определять уровень (глубину) проработки содержания материала;

предлагать дополнительные темы и вопросы для самостоятельной проработки;

в рамках общего графика выполнения самостоятельной работы предлагать обоснованный индивидуальный график выполнения и отчетности по результатам самостоятельной работы;

предлагать свои варианты организационных форм самостоятельной

работы;

использовать для самостоятельной работы методические пособия, учебные пособия, разработки сверх предложенного преподавателем перечня;

использовать не только контроль, но и самоконтроль результатов самостоятельной работы в соответствии с методами самоконтроля, предложенными преподавателем или выбранными самостоятельно.

Самостоятельная работа студентов должна оказывать важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется студентом самостоятельно. Каждый студент самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием по каждой дисциплине. Он выполняет внеаудиторную работу по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

4. Общие рекомендации по организации самостоятельной работы

Основной формой самостоятельной работы студента является изучение конспекта лекций, их дополнение, рекомендованной литературы, активное участие на практических и семинарских занятиях. Но для успешной учебной деятельности, ее интенсификации, необходимо учитывать следующие субъективные факторы:

1.Знание школьного программного материала, наличие прочной системы зияний, необходимой для усвоения основных вузовских курсов. Это особенно важно для математических дисциплин. Необходимо отличать пробелы в знаниях, затрудняющие усвоение нового материала, от малых способностей. Затратив силы на преодоление этих пробелов, студент обеспечит себе нормальную успеваемость и поверит в свои способности.

2.Наличие умений, навыков умственного труда:

а) умение конспектировать на лекции и при работе с книгой; б) владение логическими операциями: сравнение, анализ, синтез,

обобщение, определение понятий, правила систематизации и классификации.

3.Специфика познавательных психических процессов: внимание, память, речь, наблюдательность, интеллект и мышление. Слабое развитие каждого из них становится серьезным препятствием в учебе.

4.Хорошая работоспособность, которая обеспечивается нормальным физическим состоянием. Ведь серьезное учение - это большой многосторонний и разнообразный труд. Результат обучения оценивается не количеством сообщаемой информации, а качеством ее усвоения, умением ее использовать и развитием у себя способности к дальнейшему самостоятельному образованию.