Моделирование распространенности повторного использования твердых бытовых отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 628.477.6

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕННОСТИ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

О.В. Березюк, канд. техн. наук, доцент

Винницкий национальный технический университет. Украина, 21021, г. Винница, Хмельницкое шоссе, д. 95. Тел.: +38 (0432) 598-252; эл. почта: berezyukoleg@yandex.ru

В статье приведены результаты моделирования распространенности повторного использования твердых бытовых отходов. Выявлены параметры, от которых зависит распространенность повторного использования твердых бытовых отходов в разных странах. Разработана и исследована математическая модель распространенности повторного использования твердых бытовых отходов.

Ключевые слова: математическое моделирование, планирование эксперимента, комплекс машин и оборудования, повторное использование, твердые бытовые отходы.

повторный твердый бытовой отход

Ежегодный объем твердых бытовых отходов (ТБО), образующихся в населенных пунктах Украины, превышает 46 млн. м3. В таких странах, как Южная Корея и Германия, распространенность повторного использования ТБО превышает треть от общей совокупности способов обращения с ТБО [1, 2]. В то же время распространенность повторного использования ТБО на постсоветском пространстве составляет лишь несколько процентов. Постановление Кабмина Украины № 265 [3] стало базой для разработки Национальной стратегии обращения с ТБО в Украине. Поэтому построение математической модели распространенности повторного использования твердых бытовых отходов, является актуальной научно-технической задачей.

В статьях [4-6] рассмотрены вопросы эффективности повторного использования твердых отходов. Работы [7-12] посвящены применению твердых бытовых и промышленных отходов как вторичного сырья в производстве строительных материалов. В роботах [1, 2] приводятся статистические данные распространенности способов обращения с ТБО в разных странах мира. В статье [13] приведены математические модели распространенности таких способов обращение с ТБО как захоронение и сжигание с использованием энергии. Моделирование распространенности компостирование ТБО приведено в работе [14], а моделирование распространенности способов утилизации свалочного газа в местах захоронения ТБО рассмотрено в статье [15]. Однако конкретных математических зависимостей распространенности повторного использования ТБО, в результате анализа известных публикаций, выявлено не было.

Цель исследования - построение математической модели распространенности повторного использования твердых бытовых отходов для разработки стратегии, комплекса машин и оборудования для обращения с ними.

Среди параметров, влияющих на распространенность повторного использования ТБО в разных странах, рассматривались такие: плотность населения страны nн/Sстр, величина валового внутреннего продукта (ВВП) на душу населения ВВП/nн, индекс развития человеческого потенциала ИРЧП, средняя географическая широта страны Ш и значение показателя статуса государства по фактору «природные ресурсы» ПР, значение которых приведено в табл. 1.

Таблица 1 - Распространенность повторного использования ТБО в разных странах

Влияние густоты население объясняется варьированием величины ренты за использование земельных площадей под оборудование для обращения с ТБО. Влияние ВВП на душу населения обусловлено размером затрат на заработную плату работников, которая существенно влияет на денежные затраты, связанные с повторным использованием ТБО. От индекса развития человеческого потенциала зависит выбор того ли другого метода обращения с ТБО. Рассмотрение фактора влияния - средняя географическая широта страны учитывает её усредненные климатические условия. Значение показателя статуса государства по фактору «природные ресурсы» также существенно влияет на распространенность повторного использования ТБО, поскольку определяет необходимость в ресурсозамещении [16]. В отличие от абсолютных параметров, относительные разрешают сравнивать страны с разными уровнями развития экономики и человеческого потенциала, количеством населения, площадями территории, климатическими условиями и природными ресурсами.

По данным табл. 1, используя ротатабельное центральное композиционное планирование эксперимента 2-го порядка, разработанное оригинальное программное обеспечение, защищенное свидетельством на произведение [17], получено уравнения регрессии, описывающее распространенность повторного использования ТБО в разных странах от основных параметров влияния и после отбрасывания незначимых факторов и эффектов взаимодействия в логарифмических координатах выглядит так

(1)

где nн/Sстр - плотность населения страны, чел/км2; ВВП/nн - ВВП на душу населения, тыс. $/чел; nн - количество населения страны, чел; Sстр - площадь территории страны, км2; ИРЧП - индекс развития человеческого потенциала (ИРЧП = 0...1); Ш - средняя географическая широта, є с. ш., ПР - значение показателя статуса государства по фактору «природные ресурсы».

По критерию Стьюдента распространенность повторного использования ТБО наиболее зависит от средней географической широты и ВВП на душу населения, а наименее - от индекса развития человеческого потенциала и значение показателя статуса государства по фактору «природные ресурсы».

Установлено, что по критерию Фишера гипотезу об адекватности регрессионной модели (1) можно считать правильной с 95%-й достоверностью. Коэффициент корреляции составил 0,99665, что свидетельствует о достаточной достоверности полученных результатов.

Сравнение фактической и теоретической распространенности повторного использования ТБО, ранжированных в порядке уменьшения, приведено на рис. 1, свидетельствующего о том, что теоретическая распространенность повторного использования ТБО, рассчитанная с помощью регрессионной модели (1), несущественно отличается от фактических данных, что подтверждает определенную раньше достаточную достоверность полученной зависимости, которая может быть использована при разработке стратегии, комплекса машин и оборудования для обращения с ТБО.

Рис. 1. Сравнение фактической и теоретической распространенности повторного использования ТБО

На рис. 2 показаны поверхности откликов целевой функции - распространенности повторного использования ТБО в разных странах и их двухмерные сечения в плоскостях параметров влияния, разрешающих наглядно отобразить зависимость (1) и характер одновременного влияния нескольких факторов на целевую функцию.

На основе полученных данных можно сделать такие выводы:

Установлено, что распространенность повторного использования твердых бытовых отходов в разных странах зависит от таких факторов: плотность населения страны, величина валового внутреннего продукта на душу населения, индекс развития человеческого потенциала, средняя географическая широта страны, значение показателя статуса государства по фактору «природные ресурсы». При этом, наиболее всего распространенность компостирования ТБО зависит от средней географической широты и ВВП на душу населения, меньше всего - от индекса развития человеческого потенциала и значение показателя статуса государства по фактору «природные ресурсы».

Получена адекватная математическая модель распространенности повторного использования ТБО в виде квадратичной регрессии в логарифмических координатах с эффектами взаимодействий 1-го порядка, которая может быть использована при разработке стратегии, комплекса машин и оборудования для обращения с твердыми бытовыми отходами.

а) б)

в) г)

д) е)

ж) и)

й) к)

Рис. 2. Поверхности откликов распространенности повторного использования ТБО и их двухмерные сечения в плоскостях параметров влияния: а) ; б) ; в) ; г) ; д); е) ; ж) ; и) ; й) ; к)

Библиографический список

1. Орлова, Т. А. Экологическая оценка земельных участков, занятых объектами обращения с отходами / Т. А. Орлова // Містобудування та територіальне планування: наук.-техн. збірник. - К.: КНУБА, 2006. - Вип. 25. - С. 167-181.

2. Масленников, А. Ю. Характеристика твердых бытовых отходов [Электронный ресурс] / А. Ю. Масленников // Отраслевой портал. Вторичное сырье. - Режим доступа: http://www.recyclers.ru.

3. Постанова Кабінету Міністрів України від 4 березня 2004 року № 265 «Про затвердження Програми поводження з твердими побутовими відходами» [Електронний ресурс] / Кабінет Міністрів України: http://zakon1.rada.gov.ua/laws/ show/265-2004-%D0%BF.

4. Коноваленко, Н. Г. Повторное использование отходов композиционных материалов на основе АБС-пластиков и ПВХ / Н. Г. Коноваленко // Пластические массы. - 1986. - № 3. - С. 38-40.

5. Киселев, В. В. Рециклинг твердых бытовых отходов / В. В. Киселев // Жилищное и коммунальное хозяйство. - 2003. - № 6. - С. 24-27.

6. Абрамов, А. В. Оценка эффективности рециклинга / А. В. Абрамов // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России: Научно-аналитический журнал. - 2009. - № 4. - C. 36-38.

7. Чернышев, Ю. О. Переработка и повторное использование твёрдых отходов в качестве строительных материалов / Ю. О. Чернышев, Н. Ю. Клиндух // Технологии XXI века: проблемы и перспективы развития: сб. статей междунар. науч.-практ. конф. - Уфа: Аэтерна. - 2016. - С. 174-177.

8. Лемешев, М. С. Легкі бетони отримані на основі відходів промисловості / М. С. Лемешев, О. В. Березюк // Сборник научных трудов SWorld. - Иваново: МАРКОВА АД, 2015. - № 1 (38). Том 13. Искусствоведение, архитектура и строительство. - С. 111-114.

9. Сердюк, В. Р. Фiзико-хiмiчнi особливостi формування структури електропровiдних бетонiв / В. Р. Сердюк, М. С. Лемешев, О. В. Христич // Вiсник Вінницького політехнічного інституту. - 1997. - № 2. - С. 5-9.

10. Сердюк, В. Р. Використання Бетелу-М для іммобілізації рідких радіоактивних відходів / В. Р. Сердюк, О. В. Христич // Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2008. - № 1 (5).- С. 50-54.

11. Очеретний В. П. Активація компонентів цементнозольних композицій лужними відходами глиноземного виробництва / В. П. Очеретний, В. П. Ковальський, М. П. Машницький // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2006. - № 4. - С. 5-19.

12. Очеретний, В. П. Дрібноштучні стінові матеріали з використанням відходів промисловості / В. П. Очеретний, В. П. Ковальський // Вісник ВПІ. - 2005. - № 1. - С. 16-21.

13. Березюк, О. В. Визначення параметрів впливу на шляхи поводження з твердими побутовими відходами / О. В. Березюк // Сучасні технології, матеріали і конструкції у будівництві. - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2011. -№ 2 (10). - С. 64-66.

14. Березюк, О. В. Моделювання поширеності компостування як методу поводження з твердими побутовими відходами / О. В. Березюк, Л. Л. Березюк // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2016. - № 1. - С. 33-38.

15. Березюк, О. В. Моделювання поширеності cпособів утилізації звалищного газу для розробки обладнання та стратегії поводження з твердими побутовими відходами / О. В. Березюк // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2014. - № 5. - С. 65-68.

16. Глобальный рейтинг интегральной мощи 100 ведущих стран мира. Доклад-2008 к обсуждению. 2-е издание, дополн. / Под науч. ред. А. И. Агеева, Г. Менша, Р. Мэтьюза. - М.: Международная Академия исследований будущего, 2008. - 148 с.

17. Березюк, О. В. Комп'ютерна програма "Планування експерименту" ("PlanExp") / Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір № 46876 // власник свідоцтва О. В. Березюк. - К.: Держслужба інтелект. власності України. - Дата реєстрації: 21.12.2012.

Размещено на Allbest.ru