Проект "Комплексная экологическая система переработки твердых бытовых отходов"

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа № 19

Центрального района Волгограда»

КОМПЛЕКСНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

переработки твердых бытовых отходов

Направления:

·               Экология

·               Технология

·               Экономика

·               Естествознание

Выполнил:

Погребняков Иван Павлович

Ученик 4-Б класса

Учитель:

Татарова Наталья Игоревна

Волгоград, 2017

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………………………………….	3
Глава 1. Отходы человечества………………………………………………………………………	5
Глава 2. Технологии переработки твердых бытовых отходов……………..…….	6
Глава 3. Экологически чистая система переработки твердых бытовых отходов………………………………………………………………………………………………………….	8
Глава 4. Модель мусороперерабатывающего завода………………………………..	10
Заключение…………………………………………………………………………………………………..	17
Список использованных источников……………………………………………………………	18
Приложение 1. Существующие заводы по переработке твердых бытовых отходов, работающие по технологии гидросепарации……………………………….	19
Приложение 2. Изделия из переработанных твердых бытовых отходов…..	20

Введение

Совсем недавно, на уроке «Окружающий мир», мы проходили тему «круговорот веществ в природе». На уроке я уяснил, что круговорот веществ в природе – это важнейший закон природы, который помогал нашей планете жить в гармонии много миллионов лет еще до появления человека. Когда на Земле вымерли динозавры и появился Человек, он начал активно участвовать в круговороте веществ как «потребитель». С каждым тысячелетием людей на планете становилось все больше и больше, и сегодня мы активно стали влиять на природу Земли. К сожалению, наша деятельность перестала следовать закону круговорота веществ, потому что человечество стало очень быстро производить много разных вещей, которые сама природа не может быстро переработать. Все вещи, продукты, механизмы, которые становятся нам не нужны, мы выбрасываем в мусорку, а оттуда их вывозят на свалку, где они накапливаются и гниют.

Каждая волгоградская семья в месяц создает около 30 килограммов бытового мусора, а всего в России в год создается 63 миллиона тонн. Такое количество мусора трудно себе представить, но если разбросать его тонким слоем по поверхности земли, то получится площадь 840 тысяч футбольных полей или площадь четырех крупных городов Европы, таких как Лондон. А во всем мире ежегодно выбрасывается 2 миллиарда 200 миллионов тонн мусора. Эту цифру вообще невозможно представить, но мне ясно одно – это очень, очень, очень много.

Меня заинтересовали вопросы: «как люди перерабатывают столько мусора?», «куда он девается, и как сделать так, чтобы мусор вернулся в круговорот веществ в природе?».

Поэтому я выбрал тему исследовательского проекта «Комплексная экологическая система переработки твердых бытовых отходов»

Цель исследования: Изучить технологии переработки мусора и найти самую экологически чистую, для создания модели и использования человечеством.

Задачи исследования:

·               Установить, какие основные технологии переработки существуют;

·               Изучить и создать модель экологически чистой установки переработки бытовых отходов;

·               Придумать варианты вовлечения очищенного мусора в круговорот веществ в природе.

Методы исследования:

•       Анализ литературы и ресурсов Интернет;

•       Моделирование.

Глава 1. Отходы человечества.

Ежедневно человечество производит огромное количество мусора. Промышленные и медицинские материалы, огромное количество пластика, стекла, бумаги, остатков пищи и других органических веществ находится на свалках и медленно отравляет окружающую среду. Природа, конечно,сможет переработать своими силами бумагу, железо и даже пластики, но на это может уйти много времени - от десятилетия до столетий.

Существует несколько критериев, согласно которым можно разделить мусор на несколько категорий. Среди них следующие:

·          по происхождению - бытовые и промышленные отходы;

·          по состоянию - твердые, жидкие, газообразные;

·          по классу опасности - в России используется 5 категорий.

В первую очередь, мы обращаем свое внимание на газообразные отходы, которыевыбрасываютзаводы, такие как волгоградский «Красный Октябрь», потому что мы видим,  как заводские трубы дымят желтым и едким дымом.В то же время, мы не обращаем внимания на  бытовой мусор, а ведь среднестатистическая российская семья его генерирует более 400 килограммов в год. Из этой массы более половина - пластик и макулатура.

Глава 2. Технологии переработки твердых бытовых отходов.

До последнего времени, во всех странах мира твердые бытовые отходы пытались ликвидировать двумя способами:

1.   путем сжигания на специальных заводах (рис. 1);

Рисунок 1.  Мусоросжигательный завод в Москве

2.   путем захоронения на свалках (рис.2).

Рисунок2.Мусорная свалка Волгоградской области

Оба способа наносят большой вред природе, потому что загрязняют воздух, подземные воды и являются очагом инфекций и заболеваний.

Когда все поняли, что хранить или сжигать мусор опасно, ученые начали искать другие варианты утилизации мусора. Многие страны встали на путь раздельного сбора мусора, чтобы в дальнейшем использовать мусор еще несколько раз.

Рисунок 3.Контейнеры для раздельного сбора мусора в Европе

Однако за многие годы активистам-экологам не удалось добиться стопроцентного результата, потому что даже если один из тысячи прохожих бросит в урну для пластика шкурку от банана – придется вручную перебирать всю урну.

Хотя теперь все понимают, что то, что мы выбрасываем - не отходы, а полезные ресурсы, по-прежнему пока сложно отделить материалы друг от друга.

Не смотря на то, что мы загрязняем нашу планету, она опять приходит к нам на помощь и подсказывает нам простое решение: не надо разделять отходы руками, наоборот, размельчите все и бросьте в воду – она все разделит, а заодно и помоет.

Глава 3. Экологически чистая система переработки твердых бытовых отходов 

Изучив все плюсы и минусы существующих основных технологий переработки мусора, я обратил внимание на технологию, которая только начинает набирать популярность – гидросепарация.

В основе технологии лежат простые законы природы и самые доступные материалы (вода и воздух), позволяющие в конце переработки получить чистые материалы, которые можно опять переработать и не навредить окружающей среде.

Весь процесс начинается с измельчения полных мусорных пакетов и погружения полученной массы в воду, где благодаря своим свойствам весь мусор разделяется на три части: пластик всплывает на поверхность, органические отходы остаются в толще воды, а металл, песок и керамика погружаются на дно (рис. 4). После разделения на слои, магнитом собирается металл. Все, что осталось на дне, сортируется через разные сита. После того, как ветродуем сдули весь пластик с поверхности, отжимаются органические отходы.

Рисунок 4. Принцип гидросепарации

Благодаря использованию воды, процесс проходит без выделения неприятного запаха и материалы становятся чистыми, а воду можно опять использовать в этом же процессе.

После того как все разделили, наступает время переработки получившегося материала.

В бочку с органикой добавляют бактерии, которые начинают активно ее поедать и выделять газ, который можно собрать и использовать для производства тепла, электричества или заправлять машины. После того как бактерии все съели, в бочке остается биомасса, которую можно использовать как удобрение и даже выращивать цветы.

Металл, который достали магнитом, можно переплавить в велосипеды, отвертки и другие полезные предметы. Песок и стекло тоже можно переплавить в банки для консервирования.

Из пластика, который собрали ветродуем, можно сделать новые пакеты для мусора или бутылки для воды.

Таким образом, можно переработать 100 процентов бытового мусора, затратив немного энергии, заработать деньги и не навредить природе.

Глава 4. Модель экологически чистого мусороперерабатывающего завода

Использовав полученные знания и данные, я нарисовал схему технологического процесса гидросепарации (рис.5).

Рисунок 5. Схема технологии гидросепарации.

1	Разрывающий пакет механизм	5	Водоотводной клапан
2	Емкость с водой с клапаном	6	Емкость для слива воды
3	Решетчатый карман	7	Емкость для отходов
4	Вентиляционный клапан	8	Крепление установки

Для создания модели и иллюстрации работы установки по переработке бытового мусора я определил домашние вещи, которые будут выполнять необходимые мне функции. Собранные вещи можно разделить на механизмы (электрические и механические), строительные материалы и экспериментальный материал (мини-модель мусорного пакета, в котором собраны вещества, которые мы ежедневно выбрасываем: остатки овощей, мелкое стекло, пыль, пластики, мелкие камушки и металлические предметы). Все необходимое для строительства и работы установки можно найти в каждом доме (рис.6.).

Рисунок 6. Материалы, необходимые для моделирования.

1	Табурет	10	Четыре банки для круп
2	Блендер	11	Сифон
3	Фен	12	Магнит
4	Бытовая корзинка	13	Набор декоративных камней
5	Две пластиковые бутылки	14	Декоративное стекло
6	Ластик	15	Металлическая крошка
7	Болт и гайка	16	Набор овощей
8	Бытовой кран	17	Пластиковый пакет
9	Мясорубка

После сбора всех необходимых материалов я с помощником занялся сборкой установки.

Вскоре модель гидросепарации была готова

После сборки и установки всех деталей, мы приступили к тестированию модели. Для этого наполнили емкость водой (1), подготовили имитацию мусорного пакета с бытовым мусором (2) и приступили к размельчению мусорного пакета без предварительного разделения мусора (3).

1                                             2                                                         3

Погрузившись в воду, мусор распределился по всей толще воды, благодаря своим свойствам (4). На дно сразу упали керамические камни, стекло и металл (4а). В середине емкости – пищевые отходы (4б). На поверхности емкости остался пластик и кусочки разорванного мусорного пакета (4в).

                                                           4

4а

4б

4в

Благодаря использованию магнита, мы подняли со дна металл (5). Использовав сильный поток воздуха, мы сдули с поверхности воды пластик (6). Слив предварительно воду и закрыв средний клапан, мы открыли нижнюю крышку и высыпали очищенные кусочки керамики и стекла (7).

5                                             6                                                         7

Благодаря процессу гидросепарации нам удалось разделить макет мусорного пакета на чистые фракции пластика, металла, стекла и органических отходов (8). Сопутствующим продуктом оказалась загрязненная органическими отходами вода, которую можно просто очистить и вернуть в процесс сепарации, а сильно загрязненную воду использовать для дальнейшей переработки органики.

8

Если пластик, металл и стекло довольно просто переплавить и получить новые продукты, то переработка органики это более сложный процесс, который требует больше времени, но позволяет переработать гниющие остатки в полезный газ и удобрения, которые так необходимы сегодня человечеству.

Для того чтобы переработать органику нам необходимо измельчить и перемешать все оставшиеся органические отходы с загрязненной водой (9,10) и добавить бактерии (11).

9                                             10                                                      11

Полезные бактерии, которые мы добавляем в  размельченные органические отходы, питаются белками, жирами и углеводами, параллельно выделяя горючий биогаз – МЕТАН (12, 13, 14), который можно использовать для отопления зданий, нагрева воды и даже заправлять городские автобусы.

12                                          13                                                      14

После того как бактерии все съели, их становится меньше и газ перестает вырабатываться, а в емкости остается сухая органическая масса (15), которая 100% экологична, не содержит вредных человеку веществ и может с успехом использоваться в качестве удобрения для цветов, газонной травы, делая наш город более зеленым и красивым.

                                               15

Заключение

В своей исследовательской работе я посмотрел на процесс накопления и переработки отходов со стороны законов природы и сделал вывод, что необходимо как можно больше перерабатывать отходы от человеческой деятельности, чтобы меньше добывать полезных ископаемых, нанося вред экосистеме Земли. Изучив существующие технологии переработки, я выявил наиболее экологически чистую и простую технологию гидросепарации. Для моделирования опытной установки я упростил все необходимое оборудование и создал модель сначала на бумаге. Изучив все функции, необходимые для иллюстрации процесса гидросепарации, мы смастерили установку из предметов, которые нашли дома, после чего - испробовали установку в действии.

Опыт показал, что благодаря воде можно разделить бытовой мусор на составные части, которые можно переработать, отправив дорогие материалы не на свалку, а на производства, где из них сделают новые полезные предметы.

Я уверен, что подобная технология может решить многие проблемы Волгограда, так как не только избавит наш город от постоянно горящих и зловонных свалок, но и позволит украсить наш город скамейками из переработанных материалов, а также озеленить городские газоны и парки.

В заключение, хочу поблагодарить всю мою семью за огромную помощь в подготовке и реализации проекта!

Список использованных источников

1.     СайтВикипедия. Свободная энциклопедия. www.ru.wikipedia.org

2.     Сайт Ассоциации производителей и переработчиков ПЭТ. www.arpet.ru

3.     Сайт международной экологической организацииГринпис. www.greenpeace.org

4.     Сайт израильской компании ErrowBio. www.errowbio.com

Приложение 1.

Существующие заводы по переработке твердых бытовых отходов, работающие по технологии гидросепарации.

Израиль  (город Тель-Авив)

Австралия (город Сидней)

США (город Лос-Анжелес)

Приложение 2.

Изделия из переработанных твердых бытовых отходов.