Вадим Романов - Начала экскретологии Страница 9

При изучении экскретологии целесообразно использовать расширенное толкование этого понятия [8-15]. При этом слово «выброс» имеет два значения:

– 1). процесс поступления с некоторой скоростью какого-либо (практически любого) вещества или продукта из источника в окружающую среду;

– 2). материальный объект в виде некоторого объёма, поступивший или поступающий в окружающую среду.

В этой книге в зависимости от контекста нами будут использованы оба этих значения.

Что касается выбросов мусора, то нами используется следующее его определение. Мусорный выброс: – 1). процесс поступления мусора с некоторой скоростью из источника в окружающую среду;

2). объём мусора, поступающий (или поступивший) в окружающую среду.

В соответствии с этим определением практически все твёрдофазные выбросы объектов народного хозяйства являются мусорными, так как они при работе загрязняют, захламляют и заражают природу продуктами горения, химических реакций или биологическими ингредиентами.

Мусорные выбросы в понимании процесса могут быть подразделены по продолжительности процесса поступления вещества (продукта) на:

– мгновенные;

– кратковременные;

– продолжительные;

– постоянные.

Антропогенный мусор, как правило, имеет сложный состав, то есть является гетерогенной смесью. Он состоит в основном из твёрдых веществ с некоторыми количествами жидкостей и газов. Они представлены в объёме выброса в разных долях и комбинациях.

Природный мусор часто однороден и может моделироваться гомогенным выбросом.

В природные среды отходы, отбросы и мусор попадают, как правило, в виде выбросов, в которых загрязняющие вещества представляют собой смесь твёрдых тел, жидкостей и газов. Характеристикой, определяющей принадлежность выброса к объектам мусора, является, очевидно, степень его «твёрдости», то есть доля твёрдого вещества в нём. Опишем эту характеристику математически.

В общем случае масса М компактного объёма разнофазной смеси загрязняющих веществ выброса может быть записана в следующем виде:

М = Мт + Мж + Мг, (1)

где

Мт, Мж, Мг – соответственно, масса твёрдой, жидкой и газообразной его составляющих.

Вводя массовые концентрации отдельных фракций выброса с помощью выражений:

α = Мт/М;

β = Мж/М;

γ = Мг/М,

можно формулу (1) представить так:

1 = α + β + γ.

Откуда выражение для доли твёрдой фазы в выбросе записывается в следующем окончательном виде:

α=1-β-γ. (2).

При получении этих соотношений предполагалось, что выброс представляет собой компактный объём с примерно равномерным распределением в нём различных компонентов, а его газовая составляющая γ – это смесь воздуха с газами, выделяющимися из твёрдой и жидкой фаз.

Соотношения параметрова, β и γ в каждом конкретном выбросе загрязняющих веществ определяют его плотность («твёрдость») и следовательно принадлежность к одной из трёх категорий мусорных отходов: твёрдым, жидким или полужидким. Причём, объект является мусорным при

α ≥ α*,

где

α* – критическое значение массовой плотности загрязняющего выброса, задаваемое из физических или технологических соображений.

Необходимо отметить, что из-за слабой разработанности экскретной тематики в нашей стране эти термины нельзя считать устоявшимися и имеющими конкретные числовые значения. Для примера можно рассмотреть состояние этого вопроса в одной из наиболее «продвинутых в мусорном отношении» стран – в США, где традиционно используется классификация мусора на основе различных числовых значений записанных выше параметров.

При рассмотрении выбросов загрязняющих веществ в виде смесей твёрдых тел и жидкостей "твёрдыми отходамиАзоИй waste\ в США считаются «материалы, содержащие менее 70 % воды» [31], то есть со значением коэффициента

β < 0,7 (α* = 0,3).

При учёте формулы (2) и значения = 0,3 приходим к соотношению, определяющему твёрдость выброса, то есть принадлежность его к мусорному объекту. Оно записывается так:

α + γ ≥ 0,3. (3)

Из соотношения (3) следует, что при массовом содержании твёрдого вещества и газов в выбросе, превосходящем 30 %, его следует причислить к «твёрдым отходам» (в России – ТБО).

Если пренебречь газовой составляющей γ (на практике почти всегда присутствие газа в твёрдофазных и жидкостных выбросах носит «следовый» характер), то есть считать, что α < 1 то, приходим к приближённой оценке «твёрдости» мусорных отходов:

α ≥ 0,3. (4)

В эту категорию выбросов попадает большинство бытового, часть промышленного, горнорудного и прочего мусора (см. Таблицу № 1.2.).

Таблица № 1.2.

Содержания воды в физических телах при влажности окружающего воздуха 80 % [119] и соответствующие значения параметра β

«Жидкими отходами» \liquid waste\ признаются отходы, содержащие менее 1 % твёрдого вещества, то есть при

α <0,01 (β + γ > 0,9). (5)

Существуют также «полужидкие отбросы»\sludge\, содержащие от 3 % до 25 % твёрдых материалов:

0,25 ≤ а ≥ 0,03. (6)

(Неопределенность числовых значений этого параметра в диапазонах концентраций от 1 % до 3 % и от 25 % до 30 % – на совести авторов публикации [31]). Области определения параметра представлены на рисунке 1.2.2.

Рис. 1.2.2. Области определения параметра «твёрдости» выброса загрязняющих веществ: I– жидкие отходы; II– полужидкие отбросы; III– твёрдые отходы (мусор).

Сырьё – предметы, вещества, материалы или продукты, используемые в народном хозяйстве для получения изделий и(или) продуктов. Сырьё условно можно подразделить на первичное и вторичное. Первичным сырьём служат объекты природных сред, вторичное сырьё получают как из отходов, так и из некоторого мусора при его сортировке.

Повторно отбракованный мусор в безотходных (правильнее сказать в безмусорных) технологических процессах биологически разлагается, давая биологический газ или сжигается с выделением используемой в производствах тепловой энергии.

Характерное для современного мира расширение индустриального производства сопровождается использованием громадного количества сырья и энергетических ресурсов, направленных на производство материальных благ. Причём действует сложившийся веками стереотип, что именно экстенсивный рост промышленного производства определяет благосостояние общества. Промышленное производство считается основой экономического развития и социально-экономического уровня жизни общества, а объём потребляемых сырья и ресурсов расценивается как показатель экономического процветания. При этом забывается об огромных издержках в виде потерянной энергии, неутилизированных отходах, превращённых в мусор, и загрязнённых природных средах.

Рис. 1.2.3. Схема материального и энергетического оборота экскретов при хозяйственной деятельности

На рисунке 3 приведена схема материального и энергетического оборота объектов экскреции при хозяйственной деятельности. Они включают в себя мусор, отходы, отбросы, потерянные и выведенные из хозяйственного оборота изделия, вещества и продукты, а также использованные в производствах вода, воздух, грунт.

Из схемы видно, что в результате хозяйственной деятельности человека появляются изделия, продукты и товары, а также энергия различных видов (тепловая, электрическая, атомная и т. п.). Издержками процесса получения продукции являются отходы, мусор и энергетические затраты.

1.3. Относительный характер экскретных объектов

Необходимо отметить сложность экскретологической классификации всего многообразия и изменчивости природных и антропогенных источников экскретов. Видимо этим можно объяснить смешение понятий и путаницу в этом теоретически не разработанном разделе нарождающейся науки.

Напомним, что экскретология – наука о выделениях, отторжениях и потерях материальных объектов в человеческом обществе и в природе. Объектами её изучения – экскретами – являются отходы, отбросы, мусор, потери, находки и утраты, виктимы и девиаты. Попытки создания логически непротиворечивой науки, включающей в себя перечисленные выше объекты оказались непростыми. Неоднократно исследователями предпринимались попытки рассмотреть, упорядочить и классифицировать отдельные выделяемые и отторгаемые объекты природы и общества в виде некоторых научных и псевдонаучных учений и теорий (например, мусорология, мусороведение, гарбология).