Технологии вторичной переработки стекла для использования в строительном, интерьерном и ландшафтном дизайне

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Человечество всю свою историю производило различные блага для своих нужд и потребностей. Используя природные ресурсы, люди решали свои проблемы, достигали своих целей. В стремлении к лучшей жизни человек не думал об окружающей среде, населяющих ее живых организмов.

Люди, создавая экономические блага, также производят и отходы жизнедеятельности. Выбросы, твердые отходы производств, домашних хозяйств негативно сказываются на окружающей среде, ведут к угнетению живых организмов, уменьшению мест их обитания, а также к ухудшению здоровья человека.

Изучением негативных антропогенных воздействий на природную среду занимается геоэкология.

Цели:

Показать актуальность проблемы геоэкологии в результате загрязнения окружающей среды твердыми бытовыми отходами.

Показать актуальность проблемы визуальной экологии человека в процессе урбанизации окружающей среды.

Показать способы переработки и использования бытовых отходов из стекла для решения проблем экологии.

Показать примеры вторичного использования отходов из стекла для строительного, интерьерного и ландшафтного дизайна, как способа решения проблем визуальной экологии человека.

В дипломной работе предлагается рассмотреть технологии вторичной переработки стекла для использования в строительном, интерьерном и ландшафтном дизайне. Рабочим материалом было выбрано цветное бутылочное и битое оконное стекло по причине их дешевизны и распространенности.



1. Актуальность проблемы загрязнения природы твердыми бытовыми отходами

1.1 Отходы, образование отходов

Отходы - это твердые, жидкие или газообразные вещества (или смеси веществ), признанные непригодными для дальнейшего использования в рамках имеющихся технологий, или после бытового использования продукции.

Отходы получаются в результате деятельности человека и, в зависимости от ее типа, подразделяются на две основные группы:

Отходы производства. Данные отходы - остатки сырья, которые нельзя употребить и возникающие в ходе технологических процессов вещества и энергия, не подвергающиеся утилизации.

Часть отходов, которая может быть использована в том же производстве, называется возвратными отходами. Сюда входят остатки сырья и других видов материальных ресурсов, образовавшиеся в процессе производства товаров (выполнения работ, оказания услуг).

Из-за частичной утраты некоторых свойств возвратные отходы могут использоваться в условиях со сниженными требованиями к продукту, или с повышенным расходом, иногда они не используются по прямому назначению, а лишь в подсобном производстве ( например автомобильные отработанные масла - для смазки несоответственных узлов техники). При этом остатки сырья и др. материальных ценностей, которые передаются в другие подразделения в качестве полноценного сырья, в соответствии с технологическим процессом, а также попутная продукция, получаемая в результате осуществления технологического процесса, к возвратным продуктам не относится.

Отходы, которые в рамках данного производства не могут быть использованы, но могут применяться в других производствах, именуются вторичным сырьем.

Отходы, которые на данном этапе экономического развития перерабатывать нецелесообразно. Они образуют безвозвратные потери, их предварительно обезвреживают в случае опасности и зарывают на полигонах.

Отходы потребления. Твердые бытовые отходы - предметы или товары, потерявшие потребительские свойства, являются наибольшей частью отходов потребления. Твердые бытовые отходы делятся также на отбросы (биологические ТБО) и собственно бытовой мусор (небиологические ТО искусственного или естественного происхождения).

Основу нормативно-правовой базы обращения с отходами на федеральном уровне в России составляют:

- Федеральный Закон РФ №7-ФЗ от 10.03.2003г. "Об охране окружающей среды";

- Федеральный Закон РФ № 89-ФЗ от 24.06 1998г. "Об отходах производства и потребления" (с изм. От 29.12 2000г.);

- Правила разработки и утверждения нормативов образования отходов и лимитов на их размещение. Утверждены Постановлением Правительства РФ от 16.06.2000г. №461;

- Блок межгосударственных (СНГ) стандартов, объединенных рубрикой "Ресурсосбережение. Обращение с отходами";

- Концепция обращения с твердыми бытовыми отходами в Российской Федерации. Утверждена Постановлением коллегии Госстроя РФ от 22.12.1999г. № 17.

Закон РФ "Об отходах производства и потребления" достаточно четко сформулировал основные принципы политики государства в указанной области:

- охрана здоровья человека, поддержание или восстановление благоприятного состояния окружающей природной среды и сохранение биологического разнообразия в природе;

- научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов общества, которое должно обеспечить устойчивое развитие последнего;

- использование научно-технических достижений в целях внедрения малоотходных технологий и методов экономического регулирования деятельности в области обращения с отходами для уменьшения их количества и вовлечения в хозяйственный оборот;

- доступ, в соответствии с законодательством России, к информации в области обращения с отходами;

- международное сотрудничество России в области обращения с отходами.

В соответствии с законодательством производитель отходов обязан:

- принимать надлежащее, обеспечивающее охрану ОС и сбережение природных ресурсов меры по обращению с отходами;

- соблюдать действующие экологические, санитарно-эпидемиологические и технологические нормы и правила при обращении с отходами;

- осуществлять раздельный сбор образующихся отходов по их видам, классам опасности и другим признакам с тем, чтобы обеспечивать их использование в качестве вторичного сырья, переработку и последующее размещение;

- обеспечивать условия, при которых отходы не оказывают вредного воздействия на состояние окружающей среды и здоровье людей;

- обеспечивать выполнение установленных нормативов предельного размещения отходов;

- лицензировать деятельность по обращению с опасными отходами (порядок лицензирования определяет Правительство РФ).



1.2 Проблема загрязнения твердыми отходами

Одной из актуальных проблем, связанных с ухудшением качества окружающей природной среды, является нерациональное, экологически опасное и неорганизованное размещение отходов.

В настоящее время производство отходов во всем мире возрастает и опережает их переработку, обезвреживание и складирование на полигонах и свалках.

Дальнейшее накопление отходов чревато серьезными негативными последствиями, как для населения, так и для окружающей среды. Поэтому во всех развитых странах вопросам по сокращению, размещению, хранению, захоронению и переработке отходов производства и потребления уделяется повышенное внимание.

Данная проблема является одной из самых основных. Ежегодно увеличение отходов на душу населения составляет 4-6%, что в три раза превышает скорость роста населения.

Объемы образования твердых бытовых отходов в городе складывается из двух потоков: от жилого фонда и от предприятий, учреждений, организаций.

От жилищного сектора собирается и вывозится в места организованного хранения около 60% всех отходов, образующихся в городе, и 40 % - от предприятий, учреждений, организаций.

В производственном цикле предприятий металлургического комплекса образуются следующие группы промышленных отходов: металлургические шлаки, шламы от систем мокрой газоочистки, прокатного производства, травильных отделений, пылевые отходы от систем сухой газоочистки и др.

Предприятия машиностроения и металлообработки являются источниками образования отработанных формовочных и стержневых смесей литейного производства, металлоабразивных отходов, шламовых отходов гальванического, травильного производств, отработанных масел, растворителей, отходов красок, грунтовок, лаков и прочее.

Производство строительных материалов является поставщиком таких отходов как: бой кирпича керамического, силикатного, шламы очистных установок, отходы бетона и железобетона, отходы керамических изделий и др.

На предприятия транспортно-дорожного комплекса и при эксплуатации индивидуального автотранспорта практически не решается вопрос об утилизации отработанных масел.

Отходы лечебно-профилактических учреждений содержат биологические отходы, отходы кислот и щелочей, биологических проб после лабораторных исследований, использованные одноразовые шприцы, системы и перевязочные материалы, лекарства с истекшим сроком годности, отходы пищеблоков и т.д.

Бытовые отходы являются дестабилизирующим фактором геоэкологии. Их основные морфологические компоненты в различной степени подвержены процессам разложения.

Металлы переходят в окружающую среду преимущественно в виде оксидов (цинк, медь, олово, металлоорганические соединения и др.).

К продуктам распада бумаги и пищевых остатков относятся органические кислоты, фенол, альдегиды, аммиак, нитраты и другие вещества; к газообразным продуктам разложения - углекислый газ, метан, сероводород, летучие органические кислоты.

Остро стоит вопрос сбора, хранения, утилизации отходов пестицидов и ядохимикатов.

Часть городских отходов являются остро токсичными. Остро токсичными отходами являются красители, пестициды, ртуть и ее соединения, растворители, свинец и его соли, лекарства, кадмий, мышьяковистые соединения, формальдегид, соли талия и др.

Особое место среди таких отходов занимают стекло, пластмассы и синтетические материалы, так как они не подвергаются процессам биологического разрушения и могут длительное время находиться в объектах окружающей среды.

Из общего количества образующихся отходов производства и потребления, бытовые отходы составляют 28%; промышленные - 72%, из них: отходов 1 и 2 классов опасности менее 1%, 3 класса опасности - 50%, 4 класса опасности - 49%.

Отсутствие хорошо организованной системы сбора, переработки, обезвреживания и захоронения отходов, несовершенство правовых и экономических рычагов для ведения этой системы, а также для создания малоотходных производств, привело к тому, что большая часть образующихся отходов не классифицирована. Это препятствует вовлечению данных отходов в переработку.

Сохраняется тенденция захоронения значительной части отходов (86%) при низком проценте использования отходов в качестве вторичного сырья. Неиспользованные отходы - это тысячи тонн выведенных из хозяйственного оборота безвозвратно теряемых материальных ресурсов, многими видами которых общество практически уже не располагает.

Основными причинами столь малого вовлечения отходов в промышленную переработку являются:

- отсутствие комплексной политики в области экономики образования

отходов;

- несовершенство законодательной и нормативно-правовой базы

сферы обращения с отходами;

- отсутствие экономических стимулов развития рынка

природоохранных услуг и экологического предпринимательства;

- недостаток финансовых средств, для инвестиций в сферу заготовки и

переработки отходов;

- недостаточный уровень общественного сознания проблемы

переработки отходов.

Остро стоит проблема образования стихийных и несанкционированных свалок.

Очевидно, что в местах стихийного скопления отходов возможно появление ингредиентов самых высоких классов опасности и токсичности с последующей беспрепятственной их миграцией в окружающую природную среду.

Опасность стихийных свалок заключается ещё и в месторасположении. Как правило, эти свалки приурочены к склонам балок, оврагов, иных участков с понижением рельефа и высокой проницаемостью подстилающих грунтов, а также прямым выходом к водоемам, и в непосредственной близости от жилых массивов.

Опасные водорастворимые соединения и продукты распада практически беспрепятственно с дождевыми и талыми водами поступают в подпочвенные воды или непосредственно в водные объекты.

На подобных свалках происходят систематические возгорания, при которых характер и масштабы загрязнения атмосферы спрогнозировать и оценить не представляется возможным.

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы еще успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия.

Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработаем новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого природе человеком.



1.3 Система управления отходами

Система управления отходами - это комплекс мероприятий по сбору, транспортировке, переработке (вторичному использованию) или утилизации твердых бытовых отходов и контролю всего процесса. Подобные меры необходимы для снижения вредоносного влияния отходов на здоровье человека, на окружающую среду, а также по эстетическим причинам.

Благодаря этой системе появилась возможность вырабатывать сырье из отходов.

Она охватывает вещества твердой, жидкой, газообразной и радиоактивной консистенции с разработкой различных методов их утилизации или дальнейшего их применения.

По-разному смотрят на систему управления отходами в развитых и развивающихся странах, городской и сельской местностях, жилых и промышленных зонах.

Переработка отходов подвержена влиянию множества факторов.

В одних случаях технология использования отходов не требует их обработки, а в других отдельные процессы переработки отходов технически нецелесообразны или экономически невыгодны из-за непомерно больших затрат материальных, транспортных, финансовых и человеческих ресурсов.

В условиях рыночной экономики решения о целесообразности применения тех или иных процессов переработки отходов принимаются с учётом текущей стоимости первичного и вторичного сырья, топлива, техники, труда, капитала и прочих ресурсов.

К примеру, рост стоимости горюче-смазочных материалов или падение цен на сырьё могут оказывать существенное влияние на принятие решения о целесообразности обработки отходов, направленной на превращение во вторсырьё или энергию.

Если такая обработка в силу совокупности факторов убыточна, степень переработки отходов ограничивается их уничтожением или захоронением и связанными с этим процессами -- сбором, хранением и транспортированием к месту уничтожения или захоронения.

Уничтожение отходов подразумевает их обработку с целью практически полного прекращения их существования, в то время как при захоронении отходов они транспортируются в назначенное место для хранения в течение неограниченного срока, где исключается опасное воздействие захороненных отходов на незащищённых людей и окружающую природную среду.

За утилизацию нетоксичных отходов в жилых и административных секторах несут ответственность местные власти, в секторах коммерческой и промышленной деятельности ответственны сами организации.

1.4 Утилизация отходов

Метод термической обработки мусора

Поскольку бытовые отходы содержат достаточно высокий процент органической фракции, для переработки ТБО довольно часто применяют термические методы.

Термическая переработка мусора (ТБО) представляет собой совокупность процессов теплового воздействия на отходы, необходимых для уменьшения их объема и массы, обезвреживания, и получения энергоносителей и инертных материалов (с возможностью утилизации).

Важными преимуществами современных методов термической переработки являются:

эффективное обезвреживание отходов (полное уничтожение патогенной микрофлоры).

снижение объема отходов до 10 раз.

использование энергетического потенциала органических отходов.

Из всего многообразия методов переработки ТБО, наиболее распространено сжигание. Основными преимуществами сжигания являются:

относительная простота технологий,

серийно выпускаемое оборудование.

продолжительный гарантийный срок эксплуатации,

высокий уровень автоматизации.

Основной тенденцией развития мусоросжигания является переход от прямого сжигания отходов к оптимизированному сжиганию полученной из ТБО топливной фракции и плавный переход от сжигания, как процесса ликвидации мусора, к сжиганию, как процессу, который обеспечивает дополнительное получение электрической и тепловой энергии.

И наиболее перспективно сегодня применение плазменных технологий, благодаря которым обеспечивается температура выше, чем температуры плавления шлака, что дает возможность получить на выходе безвредный остеклованный продукт и полезную энергию. В мусоросжигательных печах из отходов получают тепло, газ, пар и пепел.

Отходы с большим энергетическим потенциалом можно использовать сразу без какой-либо переработки в качестве топлива для двигателей или, переработав их, в виде любого другого вида топлива.

Обработка отходов посредством использования высоких температур позволяет использовать отходы как источник топлива как для приготовления пищи и отопления помещений, так и для обеспечения работы котлов, с помощью которых вырабатывается пар и электроэнергия для турбин.

Пиролиз и газификация -- две формы переработки отходов при высокой температуре с ограниченным доступом кислорода. Эти процессы происходят в герметичной ёмкости под высоким давлением. В процессе пиролиза твердых отходов получают твердые, жидкие и газообразные вещества.

При сжигании полученных жидких и газообразных веществ можно вырабатывать энергию, а при их переработке получать другие необходимые материалы.

При дальнейшем очищении твердого остатка (кокса) получают активированный уголь.

Обычную и плазменнодуговую газификацию используют для прямой переработки органических веществ в синтетический газ, в состав которого входят моноксид углерода и водород. При сжигании газа вырабатывают электричество и пар.

Сжигание проводится как в малых масштабах (частными лицами), так и в крупных (промышленными предприятиями). Метод используется для утилизации твердых, жидких и газообразных, а также некоторых видов опасных отходов (например, медицинских). Однако метод вызывает довольно-таки много споров, так как в результате сжигания происходит выброс веществ, загрязняющих окружающую среду.

Метод сжигания мусора наиболее распространен в таких странах, как Япония, вследствие нехватки там свободной земли. Для организации свалок требуется гораздо больше территорий. Отходы в энергию (WtE) или энергия из отходов (EfW) - это общепринятые меры для характеристики мест, где мусор сжигают в специальных печах или котлах для выработки тепла, пара и/или электричества.

Сжигание в печах не дает полной уверенности в том, что опасные вещества полностью уничтожаются. В связи с этим следует рассмотреть вопрос о предотвращении выделения в атмосферу загрязняющих микрочастиц. Особое беспокойство вызывают очень стойкие органические соединения - диоксины, которые образуются в процессе сжигания мусора и могут привести к серьезным последствиям для окружающей среды местности, находящейся в непосредственной близости от места сжигания.

С другой стороны метод дает возможность вырабатывать тепло, необходимое для выработки электроэнергии.

Свалки.

Вывоз мусора на свалку подразумевает захоронение отходов, что является обычной практикой для многих стран. Свалки обычно появляются на месте заброшенных или уже неиспользуемых карьеров, шахт и котлованов.

Правильно спроектированный и грамотно управляемый полигон отходов соответствует всем нормам гигиены и является относительно не дорогим методом утилизации отходов.

Заброшенные, неправильно спроектированные и плохо управляемые свалки могут стать угрозой для окружающей среды: летящий во все стороны мусор, различные вредители и паразиты и, наконец, сточные воды.

Еще одной распространенной проблемой свалок является газ (имеющий в своем составе метан и углекислоту), выделяющийся в результате анаэробного разложения органических отходов. Газ источает зловонный запах, уничтожает всю растительность на поверхности и способствует образованию парникового эффекта.

Проекты по улучшению состояния современных свалок включают в себя также разработку специальных резервуаров для сточных вод, обнесенных облицовочным материалом из глины и пластика. Для увеличения устойчивости и плотности мусора его прессуют, а после герметизируют, чтобы предотвратить появление вредителей (мышей или крыс).

Многие свалки оборудованы системой вытяжек для отбора выделяющего там газа. Газ выкачивается посредством перфорированных труб и используются в дальнейшем в газовых двигателях для выработки электроэнергии.

Компостирование мусора

Компостирование представляет собой технологию переработки отходов, которая основана на их естественном биологическом разложении. По этой причине компостирование широко применяется для переработки отходов имеющих органическое происхождение.

Сегодня существуют технологии компостирования, как пищевых отходов, так и неразделенного потока ТБО.

В нашей стране компостирование не получило достаточно широкого распространения, и обычно оно применяется населением в индивидуальных домах либо на садовых участках. Однако процесс компостирования также может быть централизован и осуществляться на специальных площадках, представляющих собой завод по переработке (ТБО) мусора органического происхождения. Конечным продуктом данного процесса является компост, которому можно найти различные применения в сельском хозяйстве.

Кроме того, выделяющийся в процессе перегнивания газ (например, метан) накапливается и затем используется для выработки электричества.

Функция биологической переработки в системе управления отходами заключается в осуществлении контроля и ускорения естественного процесса разложения органических веществ.

Существует множество различных способов и технологий биологической переработки, начиная с небольших куч удобрений возле дома до переработки в специальных герметичных емкостях бытовых отходов в промышленном масштабе. Методы биологического перегнивания делят в основном на два типа: аэробный и анаэробный, хотя существуют и смешанные типы.

1.5 Переработка отходов

Переработка отходов -- деятельность, заключающаяся в обращении с отходами с целью обеспечения повторного (вторичного) использования в народном хозяйстве полученных сырья, энергии, изделий и материалов.

Целью переработки является превращение отходов во вторичное сырьё, энергию или продукцию с определёнными потребительскими свойствами.

Переработка отходов может включать их обработку -- деятельность, направленную на изменение физического, химического или биологического состояния отходов для обеспечения последующих работ по обращению с отходами.

Переработке подвергается множество извлекаемых из отходов материалов, включая стекло, бумагу, алюминий, асфальт, железо, ткани, различные виды пластика и многое другое.

Известно, что производство продукции из вторичного сырья является, как правило, менее затратным, чем производство той же продукции из исходного минерального сырья.



2. Актуальность проблемы визуальной экологии

Визуальная экология представляет собой новую область экологических знаний. Это - наука, исследующая и объясняющая природу механизмов зрения с позиций новейшей психофизиологической науки и дающая теоретические основы для разработки экологических принципов построения материальных объектов, которые бы отвечали "нормам зрения " - комфортного визуального восприятия среды, окружающей человека [1].

Окружающая архитектура прошлого и нынешнего столетия, в большинстве случаев, создает противоестественную визуальную среду, которая отрицательно влияет на человека.

В прошлом она выражалась в распространении больших плоскостей, однообразной окраски, прямых линии, прямых углов, и статичности большей части объектов.

Сегодня же, в стремлении перечеркнуть ошибки прошлого, в архитектуре распространился "феномен точечной застройки", объекты которого вырываются из контекста окружающей среды.

Такое визуальное несоответствие разрывает гармонию человеческого восприятия и природы, разрушает гармонизацию предметно-пространственной среды.

Изучением и решением таких проблем занимается визуальная экология. Теоретической основой видеоэкологии является теория "автоматия саккад" (Филин, 1987), т.е. автоматия быстрых движений глаз.

Саккады (от франц. "хлопок паруса") - это невидимые, импульсивные движения, суть которых состоит в приеме световых лучей.

Скорость саккад постоянна, она соответствует естественным биоритмам организма [2].

Каждая саккада стремится обнаружить в объектах восприятия новую "реперную" точку, распознание которой проходит автоматийно. Нахождение реперной точки необходимо, так как без нее происходит резкое увеличение амплитуды и количества саккад, выражающееся в быстром утомлении глаз, нарушении автоматий саккад.

Сканируя окружающее пространство, глаз пытается зафиксировать некую качественную особенность, характерность визуального поля.

При этом избирательность глаза может базироваться на самых разных свойствах среды: динамике, ритме, угловом соотношении плоскостей, соразмерности, цвете, тоне, фактуре, структуре, направленности, текстуре, освещенности и многом другом.

Наше внимание легко привлечет подвижное среди статичного, интенсивно окрашенное среди памстельного, глянцевое среди матового, темное среди более светлого, нюансированное среди локального, прямолинейное среди округлого [3].

Это означает то, что при создании нами искусственной среды обитания человека, наряду с другими факторами, мы должны учитывать ее насыщенность характерными видимыми элементами, приятными для визуального восприятия.

Опыт прошлого столетия показывает, и в то же время доказывает необходимость использования этого фактора. Ошибочным было то мнение, в котором отказ от декоративных элементов считался правильным. Архитекторы того времени считали, что здание используется не только изнутри, и есть необходимость для разнообразия внешнего облика здания.

Идея создания нового, рационального мира, составленная из гигантских геометрических объемов вмиг перечеркнула гигантский опыт формирования комфортной визуальной среды, который архитектура накопила на протяжении тысячелетий.

Окружающая среда начала наполнятся наиболее примитивными геометрическими формами, создавая негативную видимую среду, которая оказывала пагубное воздействие на характер мироощущения, стимулируя снижение работоспособности, усталость, апатию и раздражение.

Причиной возникновения такой видимой среды являются негативные визуальные структуры - гомогенные и агрессивные видимые поля.

2.1 Гомогенная визуальная среда

Гомогенной является среда, малонасыщенная визуальными элементами или полностью их лишенная (приложение). Обычно это однородная, не обладающая никакой характерностью среда.

Примерами гомогенной среды в городской среде являются нерасчлененные гладкие поверхности большой протяженности: монотонные фасады, торцы зданий, глухие заборы, туннели и подземные переходы, нависающие сверху прямолинейные кровли и наземные трубопроводы, уходящие в бесконечность прямолинейные автомагистрали, пространства, заполненные однообразными параллелепипедными объемами, а также гладкие двери, монолитное стекло.

Рис 1. Примеры негативной визуальной среды. 2 гомогенное поле; 1 агрессивные поле

При гомогенной среде глаз пытается зафиксировать реперную точку, вновь и вновь не может обнаружить искомый элемент.

Это приводит к увеличению амплитуды саккад, однако затраченные усилия не могут принести желаемого результата. У человека возникает ощущение "сенсорного голода", сопровождающееся психологическим дискомфортом, раздражением.

2.2 Агрессивная визуальная среда

Агрессивная среда, в отличие от гомогенной, характерна перенасыщением поля однозначной информацией, не представляющей визуального интереса. Это многочисленные геометрические структуры, образованные модульными решетками, среди них структуры в виде клеток ("шахматная доска"), полей, усеянных "горохом", изрезанных полосами ("матрац"), заполненных "кругами на воде", многолучевыми звездами, спиральными и веерными формами [1].

Постоянное наблюдение таких картин вызывает негативные изменения в автоматии саккад, которая не может полноценно работать при встрече с агрессивным полем, т.к. не имеет возможности "зацепиться" за один элемент, минимизируя амплитуду саккад.

Множественные сигналы передаются в центр, где происходит перегрузка зрительного нерва, но она является бессмысленной, так как агрессивная среда не нуждается в расшифровке.

Как и гомогенная среда, агрессивная среда психологически подавляет человека, вызывает дискомфорт, раздражение и агрессивность (рис 1, б).

Сегодня же ситуация усугубилась, видимая среда чрезмерно наполнена типовыми элементами. В большинстве случаев, эти элементы не несут конкретной информации. Пытаясь зафиксировать какую-либо деталь, перед глазом стоит большая задача - выделить именно ту характерную точку.

В поисках этой точки среди множества, увеличивается амплитуда саккад, также происходит перегрузка зрительного нерва.

Изучив все характерные влияния негативных структур, мы приходим к выводу, что нам необходимо избегать их. И здесь стоит вопрос: так в какой же визуальной среде человек себя комфортно чувствует?



2.3 Комфортная визуальная среда

Человек воспринимает как наиболее комфортную среду - природную, отличающуюся максимальным разнообразием реперных точек для фиксации взора. Разнообразие, соразмерность и ритм природного формообразования обеспечивают необходимый материал для благоприятных визуальных ощущений.

Непрерывно стараясь выделить наиболее характерное, беспрестанно сопоставляя и сравнивая, автоматия саккад и является тем тончайшим природным инструментом, который воспринимает природную гармонию.

Наслаждаясь гармонией, глаз определяет для себя оптимальный режим пульсации, благодаря которому организм обретает способность к собственному ритмогенезу. Человек начинает испытывать ощущение визуального, эмоционального и эстетического удовлетворения [3].

Рис 2. Комфортная визуальная среда Ф.Л.Райт "Дом над водопадом", США, штат Пенсильвания, 1935 г.; Ф.Л.Райт "Музей Гугенхейма",США, Нью-Йорк, 1959 г.

Из этого можно сделать вывод: человеку комфортно жить в гармонии с природой. А гармоничная архитектура - это хорошо воспринимаемая и положительно влияющая на человека архитектура, находящаяся в гармонии с природой и основанная на знании и учете законов природы.

В качестве примера можно привести постройки великого американского архитектора-новатора Ф. Л. Райта - основателя органичного направления в архитектуре.

"Современная архитектура, - писал он, развивая свою концепцию "органичной архитектуры",- есть естественная архитектура, исходящая от природы, приспособленная к природе" (рис 2) [4].

В начале 20 века гуманистические принципы гармоничной архитектуры нашли свое отражение в творчестве испанского архитектора-новатора Антонио Гауди, построившего ряд подчеркнуто экспрессивных зданий, используя бетон главным образом для создания нетрадиционно-пластических форм, для имитации форм природы, подражая скалам, раковинам, деревьям.

Например, его шестиэтажный доходный дом Мила напоминает огромную скалу с "гротами" - окнами и металлическими решетками балконов, имитирующими какие-то причудливые растения (рис 3) [4]. 49

Рис 3. А.Гауди "Каса Мила", Испания, Барселона, 1906 г. Общий вид, деталь фасада.

Сегодня город требует использования приемов, которые смогут обеспечить комфортное восприятие пространства. Они сформулированы в виде следующих тезисов:

1) Сохранение природных "емкостей" - можно ввести в ландшафт столько новых архитектурных объемов, сколько допустимо с точки зрения сохранения размеров и конфигурации пространства;

2) Сохранение масштаба визуальной пространственной единицы ландшафта: учет соотношения роста человека с масштабом высоты зданий и высоты зрительных барьеров;

3) Сохранение замкнутости визуальной единицы ландшафта;

4) Сохранение естественной конфигурации зрительных объектов;

5) Сохранение зрительных фокусов (точек, обладающих особым интересом для обзора) условий гармоничной связи архитектурных форм с ландшафтом [5];

А также в этот список можно включить такие приемы:

1) Наличие кривых линий разной толщины и контрастности, острых углов в виде вершин и заострений, образующих силуэт;

2) Разнообразие цветовой гаммы;

3) Сгущение и разрежение видимых элементов и разная их удаленность;

4) Программирование впечатлений (например, пешеходные дорожки или автомобильные магистрали проложены по наиболее выигрышному маршруту, следуя которому можно видеть те соотношения масштабов архитектуры и перспективы города, которые наиболее предпочтительны для восприятия);

5) Компенсационные меры (в условиях Крайнего севера, тундры, степи, пустыни люди попадают в ситуацию, когда визуальная среда оказывается чрезвычайно скудной). Тогда на помощь и приходят "компенсационные" меры - человек создает предметный мир, заменяющий недостающие элементы [6].

Эти условия соответствуют высказыванию известного архитектора Л. П. Аберкромби: "здание может быть и красивым, но если его не приемлет окружение - лучше его не строить. " Он считал, что главное в архитектуре - гармоничное соответствие всего построенного пейзажу.

Визуальная экология появилась на стыке эстетики и физиологии.

Эта наука впервые сумела описать механизм воздействия негативных структур на физиологию человека, определив важные составляющие комфортной визуальной среды.

Она впервые представила научные доказательства того, что гармония функциональна. И поэтому проектная культура не может обойтись без визуальной экологии.

Таким образом, предшествующий опыт показал, что в погоне за рациональностью, экономичностью, архитектура потеряла связь с природой, что привело к условиям дегуманизации современной среды человеческого обитания.

Для того чтобы изменить негативное влияние или предотвратить эти последствия, улучшить состояние окружающей среды, мы должны использовать выведенные нами приемы "гармоничной" архитектуры.

Эту задачу во многом решает строительный, интерьерный и ландшафтный дизайн.



3. Использование и переработка отходов из стекла для решения проблем экологии

3.1 Отходы из стекла

Первые изделия из стекла начали изготавливать в Египте еще 5 тысяч лет назад - речь идет о древнейших фаянсовых украшениях и статуэтках.

В Берлинском музее до сих пор хранится стеклянная бусина зеленого цвета, диаметр которой составляет около 9 миллиметров - это один из самых древних памятников стеклоделия. Ученые предполагают, что ее возраст составляет более пяти с половиной тысяч лет.

Стекло представляет собой один из самых древних и универсальных материалов, без которого сложно представить современную жизнь человека.

Научный подход к изучению стекла начал Михаил Ломоносов: ученый активно экспериментировал с технологией варки стекла. Важно отметить, что методики, использованные Ломоносовым, мало чем отличаются от современных классических подходов к изучению этого материала.



3.2 Свойства и химический состав стекла

Химическая стойкость материала зависит от состава: большую стойкость обнаруживает стекло, содержащее малое количество щелочных окислов.

Основные физические свойства стекла:

прочность - предел прочности на сжатие составляет 500-2000 МПа;

хрупкость - относится к идеально хрупким материалам;

плотность различна и зависит от состава материала. Плотность кварцевого стекла равняется 2200 кг/м3;

твердость - зависит от количества примесей. Самое твёрдое - кварцевое стекло, наименее твёрдое - свинцовое;

температура плавления - для силикатного стекла она равняется примерно 425 - 600°С и при более высокой температуре стекло превращается в жидкость.

На сегодняшний день стекло является лучшим упаковочным материалом не только для продуктов питания, но и для лекарств, реагентов, различных напитков, соусов и пр. Однако отрицательной стороной этого материала является то, что он очень долго разлагается.

В чем опасность стекла для окружающей среды, если его просто выбросить на свалку?

- Период распада обыкновенной стеклянной бутылки составляет 1 000 000 лет. Наши потомки смогут найти целой бутылку лимонада, сохранившуюся на протяжении такого длительного периода времени.

- Одной из характеристик этого материала является хрупкость - это обуславливает опасность стекла как для животных, так и для человека - все знают, насколько опасным может быть битое стекло, разбросанное в прибрежной зоне или в водоемах.

- Стекло, находящееся в почвенном слое или на поверхности, является препятствием для роста растений, а также для мелких животных.

3.3 Виды отходов из стекла

В качестве основной особенности данного сегмента бытовых отходов можно упомянуть то, что более 97% собираемого стекла имеет вид небитых емкостей - стеклотары, повторно используемых после чистки и дезинфекции в качестве тары для различных напитков, соков и тому подобного.

Стеклотара: стеклянные бутылки и банки. Многие люди, желая утилизировать стекло, собирают стеклотару и относят в пункты приема, за что получают небольшие деньги. Далее стеклотара тщательно моется и дезинфицируется, и ее вновь можно использовать для упаковки продуктов питания, фармацевтической и парфюмерной продукции.



Остальные 3% собираемого стекла в виде стеклянного боя впоследствии используются в качестве вторичного сырья в стекольной промышленности, из расчета, что на вторичную переработку попадает более 20% стекла, тогда как общий объем стекла в год составляет 3277,2 тысяч тонн, из которых переработке подлежит 655,4 тысячи тонн.

Стекольный бой - как понятно из названия, тут речь идет о разбитом стекле. Вряд ли найдется человек, который никогда не разбивал стеклянное изделие. Однако стекольный бой так же, как и стеклотару можно утилизировать.

Стекольный бой принято классифицировать по цвету:

ПСТ - полубелый тарный стекольный бой;

ЗС - зеленый;

БС - бесцветный;

ПСЛ - полубелый листовой;

КС - коричневый;

СС - смешанный.

Источником боя листового стекла являются предприятия по промышленной переработке стекла: резке, механической обработке, тонированию, моллированию, закалке и упрочнению.

Практически в каждом городе России существуют производства, которые занимаются изготовлением изделий из листового стекла. Предприятия производят стеклянную мебель, полы, стеклопакеты, витринное стекло, двери, тонированное стекло, закаленное стекло, архитектурное стекло, витражи, зеркала и т.д.

При этом образуется большое количество отходов в виде обрезков, битого стекла, бракованных изделий.

3.4 Виды использования отходов из стекла

При классификации видов использования бытовых отходов из стекла следует различать повторное применение стеклянных отходов и их переработку.

В первом случае неповреждённая стеклотара после тщательной очистки вновь используется.

Во втором - подготовленный стеклянный бой становится одним из компонентов для дальнейшего производства.

Грамотная утилизация отходов стекла помогает сохранять чистоту нашей планеты, а повторное применение стеклотары представляет собой наиболее оптимальный способ отходов стекла. В отличие от пластиковой тары, стеклянную упаковку можно вымыть, тщательно продезинфицировать и использовать повторно.

В настоящее время процесс сбора целых стеклянных емкостей отработан практически во всех населенных пунктах страны, что обусловливается простотой сбора и экономической заинтересованностью предприятий, специализирующихся на использование данного вида отходов.

Однако из-за того, что одним из свойств стекла является хрупкость, именно стеклянный бой превращается в отходы, которые требуют не только своевременной, но и грамотной утилизации.

В индустриально-развитых странах сбору и переработке стекольных отходов уделяется серьезное внимание. Этим занимаются специализированные фирмы, организующие сбор тары и других стекольных отходов, обеспечивающие переработку стекольного боя (очистку, сортировку и пр.) и поставляющие потребителям отсортированный по цвету стекольный бой определенного гранулометрического состава с минимальным содержанием железистых и других включений.

Экономически целесообразной является также комплексная переработка городского мусора с извлечением отходов стекла. В настоящее время технология переработки стекольного боя достигла уровня, обеспечивающего экономичное и полноценное его обращение.

Каждые 10% стеклянного боя снижают расход газа на 3% при изготовлении новых изделий. То есть, если стекольщик будет использовать для производства своей продукции только стеклянный бой, то расход газа на изготовление продукции уменьшится на 30%.

В нашей стране утилизация стекла ежегодно позволяет сохранить более 10 000 га земель, которые могли бы стать свалками.

Именно поэтому проблема масштабной и своевременной переработки этого материала не теряет своей актуальности.

Преимущества утилизации стекла:

стекло представляет собой на 100% рецеркулируемый материал - таким образом, после его переработки не остается побочных материалов, которые отрицательно влияют на окружающую среду;

каждые 1000 кг переработанных отходов экономят более 1000 кг природных материалов, в том числе 200 кг известняка, около 180 кг соды и более 600 кг песка;

на сдаче материала в пункты приема стеклотары можно заработать дополнительные средства.

В последнее время стеклянная упаковка для различных напитков стала пользоваться все большей популярностью, в России значительно увеличилось количество стеклянного боя. Отечественные экологи приводят следующие факты:

ежегодно в нашей стране образуется около 150 000 тонн отходов стекла;

объем сборов отходов стекла составляет около 57 000 тонн в год (38% от общего объема отходов).

В зарубежных странах накоплен большой опыт по сбору стеклянного боя, который постепенно перенимают и российские специалисты. На западе сбором стеклянных отходов занимаются специализированные предприятия. В Америке компании, занимающиеся производством стекла, оборудуют специальные пункты сбора, в которые люди приносят стеклянный бой и стеклотару и где происходит первичная обработка отходов.

На сегодняшний день в России есть возможность неплохо заработать на сдаче отходов стекла. В среднем, стоимость тонны стеклянного боя составляет примерно 40-45$ США по текущему курсу около 2500-3000 рублей.

В отличие от стеклянного боя, продать который можно только в большом объеме, сдать стеклотару можно даже в количестве одной бутылки в любом пункте приема. За стеклянную бутылку вы получить от 50 копеек до нескольких рублей - в зависимости от ее объема, горлышка и цвета стекла.

В нашей стране почти не практикуется раздельный вариант сбора мусора, перерабатывается не более 35-40% стеклянного боя. Во вторсырье стекла нуждаются предприятия, специализирующиеся на производстве изделий из стекла. На сегодняшний день в нашей стране работают более 120 производителей изделий из этого материала.

Стекольный бой - это, прежде всего, ценное сырье. Частичная замена шихты стекольным боем позволяет ощутимо сократить расход сырьевых материалов, часть из которых (например, кальцинированная сода) дефицитна и дорогостоящая.

По данным ряда экономистов, утилизация 1 миллиона бутылок позволяет сохранить 300 тонн кварцевого стекольного песка и 100 тонн кальцинированной соды. На каждые 100 кг вводимого стекольного боя экономится 126 кг первичного сырья.

Введение стекольного боя в состав шихты перспективно в целях снижения энергетических затрат и экономии топлива, поскольку процессы стеклообразования в расплаве протекают при более низких температурах, что подтверждается результатами многих исследователей.

Так для стекла, полученного путем плавления шихты, энергетические затраты составляют около 2*109 Дж/т, а для стекла, полученного путем переплавки лишь стекольного боя, эти затраты не превышают 1,5*109 Дж/т.

Расчеты проводились для однотипных печей при одинаковых температурных условиях и составах стекол [1].

При исследовании возможности экономии энергии в производстве тарного стекла в зависимости от количества вводимого в шихту стекольного боя взамен первичного сырья учитывалась экономия энергетических затрат не только на варку и осветление стекломассы, но также на добычу, переработку и транспортировку сырьевых материалов.

Установлено, что увеличение количества стекольного боя в шихте на каждые 10% приводит к экономии топлива и электроэнергии соответственно на 4,4 и 1,1%. По другим сведениям, экономия топлива составляет 0,25% на каждый процент вводимого стекольного боя.

3.5 Подготовка стекольного боя для дальнейшего использования

Схема подготовки стекольного боя для дальнейшего использования включает: сбор стекла, дробление, очистку от посторонних примесей, устранение острых кромок стекольного боя и сортировка боя на фракции.

Рассмотрим практику подготовки стекольного боя для дальнейшего использования на примере работы компании "Стекловтор", являющейся ведущей компанией в Новосибирске и области по сбору и сортировке стекольного боя.

Компания сотрудничает с ведущими пивными компаниями и стекольными производителями России и имеет широкую сеть приемных пунктов стеклотары, что позволяет накапливать и хранить большое количество сортированного стекольного боя.

В 2006 году компания поставила 20000 тыс. тонн отсортированного стекольного боя на стекольные предприятия, выпускающие стеклотару.

Указанная компания решает важную экологическую проблему любого мегаполиса - сбор одного из опасных видов отхода - стекла, которое не разлагается в земле.

Централизованный сбор битого стекла и неликвидной бутылки позволяет пивоваренным и ликероводочным заводам избавляться от битой и бракованной бутылки, стекольного мусора по удобной схеме, а также очищать улицы городов от бутылок, которые не попадают под номенклатуру приемных пунктов стеклотары.

Наряду с поставкой собранного и отсортированного стекольного боя, компания предлагает переработанный стекольный бой европейского качества.

В этом случае, стекольный бой отсортировывается по цвету и дробится. При этом из него извлекаются все механические примеси и мусор. В составе стекольного боя допускается присутствие корковой пробки, бумаги и других органических примесей не более 2%.

Поступающий стекольный бой сгружают в бункер, откуда он вибрационным питателем подается на наклонный ленточный конвейер.

Оператор может регулировать скорость подачи стекольного боя в зависимости от степени его загрязнения.

В конце конвейера установлен электромагнит для отделения металлических включений.

В отделении сортировки операторы вручную на горизонтальном конвейере отбирают инородные включения из керамики, камней, бумаги, полиэтилена и др., которые затем сбрасываются в контейнеры, а стекольный бой поступает в молотковую дробилку, где измельчается до размера фракции 8 - 30 мм.

Непосредственно под дробилкой расположен грохот, на котором мелкая фракция стекла и прилипший грунт отделяется от остальной массы стекольного боя, а требуемая фракция очищается с помощью вакуумных сопел от легковесных включений (алюминиевых крышечек, фольги).

Затем подготовленный стекольный бой вторично подвергается электромагнитной обработке для окончательного удаления магнитных примесей и с помощью конвейера загружается в вагоны для отправки потребителям.

Производительность таких баз по переработке стекольного боя составляет в среднем 20 - 25 т/час.

Разделение стекольного боя на фракции достигается путем переработки массы стекольного боя в вибрационных ситах с тремя переходами: с размерами ячеек 10х10 мм, 3х3 мм и 1х1мм.

Разделенные фракции имеют следующую классификацию:

- "Галька", с размерами частиц стекла от 10 до 30 мм;

- "Крошка", с размерами частиц стекла от 3мм до 10мм;

- "Песок", с размерами частиц стекла от 1мм до 3 мм;

- "Пыль", с размерами частиц менее 1мм.

Выше упоминалась, что перед дроблением стекла и разделением его на фракции производится разделение стекольного боя по цвету.

Разделение стекольного боя по цвету имеет следующую классификацию:

- "Бесцветный", изготовленный из бесцветного тарного стекла:

- "Зеленый", изготовленный из зеленого тарного стекла;

- "Коричневый", изготовленный из коричневого тарного стекла;

- "Полубелый", изготовленный из листового стекольного боя;

- "Смешанный", изготовленный из смеси выше указанных цветов стеклянного боя.

Таким образом, полное обозначение марки переработанного стекольного боя будет включать обозначение фракции и цвета: "Галька бесцветная", "Крошка зеленая". "Крошка смешанная" и т.д.

До отправки потребителям стекольный бой должен храниться на специальных площадках или в отдельных отсеках с твердым покрытием, исключающих его загрязнение и смешивание по маркам.

3.6 Переработка отходов из стекла

Одним из главных направлений переработки, в которых используют стеклянный бой, является изготовление тары (бутылок и банок). В этом случае к составу стекломассы выдвигаются минимально жесткие требования, что позволяет использовать различный по составу и цвету вводимый стекольный бой.

Новым в этом направлении является лишь значительное расширение пределов содержания боя в шихте, которое может быть доведено 90 - 95%.

Однако для обеспечения высокого качества получаемого стекла необходимо избегать введения очень большого количества стекольного боя других цветов и составов. Так, в шихту для получения зеленого стекла допустимо вводить до 25% коричневого стекольного боя, до 10% светлого и не более 1% стекольного боя других цветов.

В последние годы широко проводятся исследования по использованию стекольного боя в других перспективных направлениях.

Благодаря своим эксплуатационным свойствам, стеклокристаллические материалы очень востребованы в строительной индустрии. Во время их производства часто используются стеклянный бой и отходы стекла. В отличие от других материалов, которые также применяются при отделке сооружений, стеклокристаллические материалы характеризуются долговечностью, практически нулевым водяным поглощением, высокой прочностью и абразивной устойчивостью.

Общеизвестными продуктами переработки стекольного боя являются различные строительные полуфабрикаты: стекловата, стекловолокно. На их основе производятся стеклоткани, широко известные стеклообои.

В МИСИ им. Куйбышева разработаны составы и технология производства бесцветных бетонов повышенной эксплуатационной стойкости (кислотостойкий бетон), облегченных бетонов (ячеистый бетон) на основе различных видов стекольного боя (бой кинескопов и электроламп, оконного и тарного стекла и др.).

По разработанной технологии можно изготавливать тротуарные плиты, бордюрный камень, кирпич, плиты для облицовки цоколей зданий и пр.

Получаемые изделия можно использовать как плиты полов промышленных, сельскохозяйственных зданий и сооружений с повышенной агрессивностью среды.

Рассеянный на определенные фракции (крупная 6,35-19,0 мм, средняя 1,4 - 6,35 мм, мелкая менее 0,18 мм) стекольный бой может использоваться в виде добавки к портландцементам и полимерам.