Геоэкологическая оценка методов и технологий очистки фильтрата полигонов твердых бытовых отходов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат наук Коныгин, Александр Александрович

• Коныгин, Александр Александрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Коныгин, Александр Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

1.1 Общая экологическая оценка существующих полигонов твердых бытовых отходов (ТБО)

1.2 Сравнительный анализ технологий очистки фильтрата полигонов ТБО

1.2.1 Оценка существующих систем сбора, локализации и обработки фильтрата полигонов ТБО

1.2.2 Биологическая очистка фильтрата ТБО

1.2.3 Физико-химическая очистка фильтрата полигонов ТБО

1.3 Направления исследований по очистке фильтрата полигонов ТБО Глава 2. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРАТА НА ПРИМЕРЕ ПОЛИГОНА ТБО «ТИМОХОВО»

2.1 Методика экспериментальных исследований. Анализ результатов исследований состава фильтрата

2.2 Экспериментальные исследования по очистке фильтрата различными методами

2.2.1 Очистка фильтрата с применением коагулянтов

2.2.2 Коагулирование с применением предварительного окисления

2.2.3 Коагулирование с применением флокулянтов и коррекцией рН

2.2.4 Сорбционные методы очистки фильтрата

2.3 Разработка новых эффективных методов очистки фильтрата 2.3.1 Исследование возможности очистки фильтрата в аппаратах вихревого слоя

2.3.2 Исследование процесса обработки фильтрата УФ- излучением

2.3.3 Очистка фильтрата с использованием гуматов

2.3.4 Исследование процесса обработки фильтрата известкованием 85 2.4 Обоснование методов и новых технологий очистки фильтрата 94 Глава 3. РАЗРАБОТКА И НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ 100 ИССЛЕДОВАНИЯ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ

ФИЛЬТРАТА НА ДЕЙСТВУЮЩЕМ ПОЛИГОНЕ ТБО

3.1 Состав и режим поступающего на очистку фильтрата

3.2 Натурные исследования процесса очистки и обезвреживания 101 фильтрата полигона ТБО «Икша»

3.2.1 Оценка эффективности процесса реагентной очистки фильтрата

3.2.2 Исследование процесса осветления фильтрата на тонкослойном 106 отстойнике

3.2.3 Оценка процесса отгонки аммиака

3.2.4 Исследование процесса нейтрализации фильтрата

3.2.5 Изучение процесса фильтрации нейтрализованного фильтрата 110 на контактном осветлителе

3.2.6 Оценка процесса очистки фильтрата на установке обратного 110 осмоса

3.2.7 Исследование процесса биологической доочистки фильтрата в 111 биологическом пруду

3.3 Научно-производственное опробование технологического про- 112 цесса очистки фильтрата в объеме пускового комплекса

3.4 Технологическая схема очистки фильтрата

3.5 Технические характеристики сооружений для очистки фильтрата полигона ТБО

Глава 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ.

выводы

ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геоэкологическая оценка методов и технологий очистки фильтрата полигонов твердых бытовых отходов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Рост городов, развитие промышленности и сельского хозяйства приводят к ухудшению экологических условий проживания людей, особенно в крупных промышленных центрах, где наиболее сконцентрирована численность населения, объекты ЖКХ и промышленные объекты.

Основным фактором жизнедеятельности человека является переработка и освоение природных ресурсов. Результатом этой деятельности становится постоянное накопление отходов, как бытового, так и промышленного происхож-

<5

дения. В городах и поселках России ежегодно образуется около 130 млн. м или 26 млн. тонн. В настоящее время процесс утилизации ТБО сводится в основном к накоплению отходов на полигонах, а точнее — на свалках, ибо полигон, не имеющий соответствующих инженерных мероприятий, не может называться полигоном и является тривиальной свалкой. На полигонах более 90% отходов накапливаются без соответствующей сортировки и дальнейшей утилизации фракций, а раздельный сбор отходов пока является экзотикой. В этой связи возникает существенная проблема, связанная с оценкой воздействия полигона на геоэкологию среды в связи с большим экологическим риском существования свалки. Таким образом, полигоны ТБО в Российской федерации играют основную роль в технологиях управления отходами производства и потребления и вопросы защиты окружающей природной среды от негативных факторов полигонов останутся актуальными еще на многие годы после их закрытия.

Полигоны для складирования ТБО являются источниками загрязнения почвы, атмосферного воздуха, оказывают негативное воздействие на поверхностные и подземные водоисточники. Образующиеся на полигоне токсичные сточные воды (фильтрат) являются экологически наиболее опасным фактором влияния полигона на природную среду, так как являясь сильным токсикантом приводит к прямому уничтожению флоры и фауны.

Вопрос об обеспечении безопасности от воздействия фильтрата решался только одним способом — это расположение полигона на непроницаемом основании. Для этой цели как правило использовались отработанные карьеры добычи глины. К сожалению в РФ до последнего времени данной проблематике уделялось недостаточно внимания. Однако за последние 10-15 лет вопросу со стороны органов Роспотребнадзора проблеме нейтрализации фильтрата уделяется большое внимание, т.к. воздействие отходов жизнедеятельности человека на окружающую среду является одним из основополагающих факторов стратегии экологической безопасности РФ, что свидетельствует об актуальности данной проблемы.

Наличие на наших полигонах ТБО, помимо бытовых, промышленных, медицинских, биологических и других видов отходов, исключает возможность очистки фильтрата методами, характерными для большинства европейских стран.

Специфика российских условий, состоящая в продолжительном периоде отрицательных температур, отсутствии предварительной сортировки ТБО перед захоронением и отсутствии в достаточном количестве полигонов для промышленных отходов резко снижают эффективность применяемых в мировой практике способов очистки токсичного фильтрата: биологической очистки фильтрата на полигонах для предварительно отсортированных твердых бытовых отходов; физико-химической многоступенчатой очистки фильтрата на полигонах для несортированных твердых бытовых отходов; канализования -сброса в канализацию фильтрата для последующей совместной очистки его с хозяйственно- бытовыми стоками.

Целесообразность применения того или другого метода очистки фильтрата зависит от состава и свойств ТБО данного города или региона, геоподосновы и конструкции полигона, климатических условий данного региона, санитарно — эпидемиологической обстановки и других факторов.

Анализ существующих зарубежных технологий очистки фильтрата, реа-

лизуемых на полигонах ТБО Австрии, Германии, США, Японии, а также отечественного опыта показал, что для этих целей можно использовать различные биохимические (денитрификация, нитрификация с использованием активного ила и прикрепленной микрофлоры) и физико-химические методы (коагуляция, флокуляция, сорбция на АУ, микро- и ультрафильтрация, обратный осмос, озонирование, электрохимическое окисление, ультрафиолетовое излучение). Среди физико-химических методов очистки фильтрата широкое применение получил обратноосмотический метод. Наибольшее распространение данные технологии получили в Европе, главным образом в Германии. Однако эффективность обратного осмоса во многом зависит от качества предварительной подготовки подаваемой на мембраны воды.

Применение предварительной очистки фильтрата снижает нагрузку на мембранное оборудование, увеличивая его ресурс и позволяя использовать оборудование с более низкими энергетическими затратами, а также без предо-чистки значительно увеличивается количество концентрата и использованных мембран, которые должны быть утилизированы с использованием энергоемких технологий и захоронены на специальных картах полигона промышленных отходов. Решению этого вопроса посвящен ряд работ института физической химии РАН, института коллоидной химии и химии воды им. А.В.Думанского HAH Украины.

От выбора экологически оптимальной схемы очистки фильтрата зависит нагрузка на существующие вокруг полигона экосистемы, другими словами сооружения по обработке фильтрата являются определяющим фактором, влияющим на существование экосистем вне полигона. Исследование по выбору и разработке новых схем очистки фильтрата, высачивающегося из тела полигона, является актуальным, востребованным и призвано иметь широкое практическое применение.

Таким образом, исследования по установлению оптимальных гидравлических и технологических параметров процессов очистки фильтрата, проведен-

ные с целью разработки новых методов для создания компактных и надежных в работе очистных сооружений являются актуальной задачей.

В связи с изложенным в данной работе была поставлена основная задача-разработать технологию очистки и обезвреживания фильтрата, образующегося на территории полигона ТБО для российских условий, отличающаяся минимальными капитальными и эксплуатационными затратами, которая может быть востребована и иметь в дальнейшем широкое применение. Цель и задачи исследований

Цель данной работы состоит в определении технологических параметров очистки фильтрата и определении соответствия экспериментальных исследований теоретическому анализу при отработке технологического процесса обезвреживания фильтрата с установлением параметров, обеспечивающих высокую технологичность, эффективность и экологическую безопасность.

В соответствии с поставленными целями следовало решить ряд задач:

- теоретические исследования технологических параметров процессов очистки на полигоне по захоронению твердых бытовых отходов;

- экспериментальные исследования очистки фильтрата с помощью традиционных технологических методов, применяемых при обработке промышленных и бытовых стоков;

- разработка технологической схемы очистки фильтрата с возможностью использования для очистки нестандартных более эффективных методов воздействия;

- разработка технологической схемы очистки на основе анализа гидравлических и технологических характеристик очистных сооружений для получения максимальной эффективности очистки с высокой точностью и надежностью;

- осуществление процесса комплексной очистки фильтрата;

- практическое применение разработанной технологической схемы в строительстве очистных сооружений.

Научная новизна

Научная новизна данной работы состоит в следующем:

- представлена новая комплексная технология обезвреживания фильтрата, отличающаяся минимальными капитальными и эксплуатационными затратами, что связано с использованием методов очистки - коагуляции, фильтрования, сорбции в сочетании с новыми экономичными высокоэффективными методами;

- выполнено теоретическое обоснование и методологические подходы по экспериментальному подтверждению перспективности использования метода очистки фильтрата.

Личное участие автора состоит в обобщении материалов по исследованиям технологического процесса обезвреживания фильтрата, выполненных разными авторами, формировании задач исследований, подготовки программы экспериментальных исследований и анализе их результатов, разработке рекомендаций по внедрению предложенной технологии, руководство и участие в проектных работах с дальнейшим опробыванием и внедрением.

Практическая ценность

Практическая значимость данной работы определяется двумя факторами:

- предотвращение отрицательного воздействия полигонов ТБО на поверхностные и подземные водные источники, окружающую флору и фауну;

- разработанная технология позволит очищать фильтрат от различных вредных примесей с достижением установленных нормативов по ПДК, и может с успехом использоваться в различных условиях, при различных составах фильтрата, что позволит в дальнейшем рекомендовать эту технологию для многих регионов России.

Проведена отработка технологического процесса очистки фильтрата в объеме пускового комплекса. В результате проведенных испытаний показано, что очищенный фильтрат соответствует нормативным показателям.

Полученные результаты и выводы базируются на экспериментальных ис-

следованиях и позволяют с достаточно высокой надежностью рекомендовать оптимальные конструкторско-технологические решения по расчету очистных сооружений при создании систем очистки фильтрата.

Выполненная работа может быть использована для решения практических задач проектирования новых сооружений по очистки фильтрата с учетом особенностей технологических процессов.

Достоверность полученных результатов подтверждается большим объемом и длительной проверкой в промышленных условиях, как на лабораторных стендах, так и установке промышленного масштаба с реальным фильтратом очистных сооружений на полигоне захоронения ТБО в поселке Икша Дмитровского района Московской области, сходимостью расчетных и экспериментальных результатов, применением стандартных методов лабораторного измерения и точного измерительного лабораторного оборудования. Защищаемые положения

1. Теоретическое обоснование новой комплексной технологии обезвреживания фильтрата полигонов ТБО.

2. Теоретико-методическое обоснование перспективности использования нового метода очистки фильтрата полигонов ТБО.

3. Результаты производственного опробования комплексной технологии обезвреживания фильтрата полигонов ТБО.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы опубликованы в журналах: №4(36) «Чистый город», 2006; №1(41) «Чистый город», 2008; №2(42) «Чистый город», 2008; №1-2 «Водоснабжение и канализация», 2010; №4 «ACADEMIA. Архитектура и строительство», 2011; №5 «Экология и промышленность России», 2012; г №8 «Вестник МГСУ», 2013, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАН C.B.

Яковлева. Водоснабжение и водоотведение мегаполиса. Москва 12-13 марта 2009, на научных и методических семинарах кафедры Инженерной геологии и геоэкологии МГСУ, докладывались на «5-х Денисовских чтениях» октябрь 2010 г.

Практическая апробация работы осуществлялась на реальном объекте, разработка проекта которого выполнена на основе полученных расчетов. Построены и введены в эксплуатацию очистные сооружения на полигоне захоронения ТБО в поселке Икша Дмитровского района Московской области (120 м3/сут.) с достижением нормативных показателей по СанПиН 2.1.980-00.

«Государственный природоохранный центр» присвоил осадку, образующемуся в процессе очистки фильтрата полигона 4 класс опасности. Осадок после обработки фильтрата известковым молоком согласно перечня видов отходов «Инструкции по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для ТБО» принимается на полигоны ТБО без ограничения и используется в качестве изолирующего материала.

Структура и объём работы.

Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа иллюстрирована 23 таблицами и 21 рисунками, список литературы включает 127 источника, из них 103 отечественных и 24 иностранных авторов.

Глава 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

1.1 Общая экологическая оценка существующих полигонов твердых бытовых отходов (ТБО)

Проблема управления отходами, их сбора, захоронения и переработки носит глобальный характер. В настоящее время во всех странах мира, особенно в больших городах, серьезную экологическую проблему представляют твердые бытовые отходы (ТБО), количество которых непрерывно растет. В ряде стран Европейского Союза и США имеются положительные результаты в области управления и утилизации отходов, особенно Франции, Германии, Австрии. К сожалению европейский опыт на территории России не находит широкого применения в первую очередь из-за отсутствия селективного сбора отходов, активно реализованного в Европе.

Помимо ТБО, в городах образуется значительное количество строительных и промышленных отходов (0,3-0,8 т/чел. в год). Твердые бытовые отходы в основной своей массе вместе с промышленными и строительными отходами вывозятся из населенных пунктов специальным транспортом, складируются на пригородных свалках (полигонах). Ежегодно в населенных пунктах России образуется -40 млн.м3 ТБО, в среднем на одного жителя примерно 1-1,1 м3/сут. [24, 33]. В ФРГ ежегодно накапливается ~ 25 млн.т. ТБО, которые обезвреживаются на 2900 свалках [75]; в Великобритании - 30 млн.т. ТБО [79]. Ориентировочно в странах членах ЕЭС ежегодный прирост объема отходов составляет 3

— 4 %. Из этого количества бытовые отходы составляют — 100, промышленные

— 200 млн. т., из которых ядовитыми и опасными являются 40 млн.т. [24]. По данным ЕРА (США) 7 - 10 % образующихся в стране ТБО сжигают, 6 % - складируют на контролируемых свалках, 7 % - используют в качестве вторичного сырья, а основная часть (до 80 %) выбрасывается на открытые неконтролируемые свалки. В Великобритании 90 % отходов, в том числе 15-17 млн.т. быто-

вых и 20 млн.т. промышленных, вывозится на свалки; в ФРГ - 78 %, во Франции 62 % [33, 80, 91].

В странах СНГ ТБО содержат до 40 % бумаги, 35 % пищевых отходов, 6 % текстиля, 5 % металла и в меньших количествах — кожу, резину, кость, полимерные материалы, стекло и др. В них находится от 40 до 70 % органического вещества, половина которого легко поддается биологическому разложению [22].

Химический состав ТБО зависит от входящих в них компонентов. К основным соединениям, обнаруживаемым в отходах, относятся: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, зола, сера, хлор, железо, алюминий, медь, цинк, свинец, олово, селен [33]. По данным [19, 20], ТБО содержат сухой массы, % : органическое вещество - 56-80; зольность - 20-44; общий азот -1,2-2,7; кальций -4-5,7; углерод — 28-39; фосфор - 0,5-0,8; общий калий - 0,5-1,1; влажность - 3570. Поскольку состав отходов определяет состав образующегося фильтрата, это должно учитываться, как на стадии строительства полигона, так и в процессе его эксплуатации [61, 62].

Полигоны для захоронения отходов являются экологически опасными объектами. Физико-механические, физико-химические и микробиологические процессы в слоях ТБО приводят к образованию основных загрязняющих продуктов - биогаза и фильтрата, которые, в свою очередь, могут мигрировать за пределы санитарно-защитной зоны полигона в объекты окружающей среды. Наибольшую экологическую опасность на полигоне представляют неуправляемые эмиссии биогаза и выделения фильтрата, что ведет к загрязнению почвы, как территории полигона, так и за пределами. Процесс самоочищения почв происходит гораздо медленнее, чем воздуха и воды, поэтому поступившие в почву загрязняющие вещества могут находиться в ней значительный период времени. [59]

Это объясняется тем, что при длительной их эксплуатации происходит образование «свалочных» газов, которые наносят ущерб здоровью населения,

проживающего в жилых микрорайонах на близлежащих к полигонам территориях. Кроме того, происходит утечка фильтрата через изолирующие слои в почву, поскольку состояние и характеристики, а также свойства изоляции изменяются при многолетней эксплуатации. Риски загрязнения объектов природы остаются даже при тщательном соблюдении правил обустройства и эксплуатации полигонов. Подобные воздействия обнаруживаются в течение всего периода эксплуатации и даже после «закрытия» полигона. Содержащиеся в отходах химически активные вещества, а также соединения, образующиеся в процессе разложения отходов, поступают в атмосферу, почву, подземные воды и воды открытых водоемов в значительных количествах. В результате процессов разложения органических веществ, а также из-за притока воды, связанного с атмосферными осадками, в «теле» свалки ТБО образуется фильтрат. На объемы фильтрата, образовавшегося в толще полигонов, существенно влияют осадки и плотность складированных ТБО. Уплотнение отходов на свалке снижает проницаемость свалочного грунта, что уменьшает объем образующегося в нем фильтрата, но не решает всех проблем негативного его воздействия на окружающую среду [1, 3,15, 43, 55, 66, 73, 89, 95].

Полигон захоронения ТБО, спроектированный в соответствии с современными экологическими требованиями, должен быть оборудован надежной системой сбора, очистки и отведения фильтрата. Состав фильтратов на свалках ТБО отличается многообразием загрязняющих компонентов, среди которых тяжелые металлы, гало-генпроизводные, биологически окисляемые органические вещества, азот в различных формах, растворители, соли и др. [10, 25,26, 70, 88, 95].

Специалисты отмечают, что обезвредить фильтраты труднее, чем обработать канализационные стоки: фильтраты могут иметь в 200 раз и более высокую химическую потребность в кислороде (ХПК), а их состав и объем меняются в достаточно широком диапазоне как по годам, так и по сезонам года.

Установлено, что уровни загрязнений в фильтрате в 10-20 раз выше, чем в бытовых стоках [75, 76, 77, 79]. Количество выделяющегося фильтрата со-

ставляет, как правило, <1 %, в исключительных случаях - не более 15% от объема выпавших на поверхность полигона атмосферных осадков, если в основании полигона нет выхода грунтовых вод [65].

По результатам исследований качественного состава фильтрата, образующегося в «теле» свалки твердых бытовых отходов, установлено, что фильтрат представляет собой концентрированный, высокоминерализованный сток, загрязненный органическими соединениями, солями тяжелых металлов (медь, железо, свинец), ПАВ, аммонийным азотом. Качественный и количественный состав фильтрата подвержен сезонным колебаниям.

Загрязнение органическими и другими токсичными соединениями грунтовых и поверхностных вод, поступающих от свалок с фильтратом, может длиться десятилетиями и распространяться на большие расстояния. Согласно исследованиям, с 1 га территории, занятой свалкой высотой 10 м, вымывается в год 2 тыс. кг хлоридов. В состав фильтрата свалки могут входить, мг/л: железо

- 200-1700, цинк - 1-135, фосфор - 5-130, сера - 25-500, хлор - 100-2400, натрий

— 100-3800, азот -20-500, никель - 0,01-0,08, медь - 0,1-9, жесткость фильтрата (по СаСОз) составляет 200-5250, ХПК- 100-51 000, рН-4-8,5 [33, 42, 62].

Отсутствие нитратов и нитритов при большом содержании аммонийных -солей свидетельствует об анаэробном разложении мусора. Окисляемость фильтрата свалки в 5-10 раз выше, чем у хозяйственно-фекальных сточных вод [19].

Не меньшую опасность представляет бактериальное загрязнение фильтрата. Средние значения загрязнения стока из свалки по общему числу бактерий подобны обсемененности сточных вод городской канализации, а по коли-индексу даже превышают их в 2-3 раза [99].

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о том, что фильтрат, образующийся в «теле» свалки, небезопасен в санитарном и эпидемическом отношениях. В связи с этим большое значение приобретает очистка фильтрата позволяющие исключение и предотвращение поступления фильтрата в подземные и поверхностные водные объекты [11,18, 63].

В последние годы по решению проблемы экологической безопасности полигонов ТБО проводятся широкие исследования специалистами Академии коммунального хозяйства им.' К.Д.Памфилова (г.Москва), МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва), Воронежского технического университета и многими другими институтами и организациями.

Для очистки фильтрата в Европе используется биологический метод, в то время как в России приоритетным является физико-химический способ. Для сравнения рассмотрим оба этих метода.

1.2 Сравнительный анализ технологий очистки фильтрата полигонов ТБО

1.2.1 Оценка существующих систем сбора, локализации и обработки фильтрата полигонов ТБО

Система сбора фильтрата строится исходя из того, что его большая часть образуется из атмосферных осадков. Основная часть осадков в условиях полигона испаряется с поверхности изолирующего слоя или ТБО. Глубина просачивания и количество проходящей в толщу влаги зависит от степени уплотнения отходов и изолирующих слоев, а также от влагоемкости складируемой массы [25, 26].

В засушливые жаркие периоды современные ТБО, состоящие на 30 - 40% из бумаги и картона, требуют специального увлажнения для лучшей уплотняемое™ и снижения пожароопасности. Сквозь толщу неизмельченных бытовых отходов, складируемых без уплотнения может просачиваться в периоды интенсивных дождей до 50% атмосферных осадков.

Снижение скорости фильтрации дает возможность дольше задерживать влагу в верхних слоях и на самой поверхности полигона.

Основная часть влаги испаряется при сушке с поверхности отходов, а под влиянием биотермических процессов в слое глубиной 0,5...2 м. В результате количество атмосферных осадков и воды, проходящих сквозь всю толщу в ряде

случаев составляет менее 0,3% их количества, поступившего на поверхность.

Исследованиями американских ученых установлено, что дальность переноса загрязняющих веществ зависит как от состава грунта и его проницаемости, так и от типа загрязняющих веществ. Органические вещества, поддающиеся биологическому разложению, разрушаются вблизи очага загрязнения, неорганические ионы переносятся на значительные расстояния. Некоторые минеральные загрязняющие вещества со свалок в закрытых гравийных карьерах (не имеющих водоупорного экрана) обнаруживали на расстоянии более 370 м. В плотных грунтах скорость перемещения загрязняющих веществ настолько мала, что в течение многих лет не отмечалось их отрицательного влияния.

Расчеты, выполненные на основании анализов фильтрата, показывают, что при отсутствии водоупорного экрана в основании полигона и надлежащего уплотнения отходов из 1 т ТБО за 2...3 года могут быть вынесены загрязнения, содержащие 0,5 кг хлоридов, 12 кг сульфатов, 1 кг сульфидов. Не исключен вынос с фильтратом бактерий, вызывающих различные кишечные заболевания (брюшной тиф, паратиф, дизентерию), а также туберкулез, столбняк, дифтерит, желтуху и т.д.

Из общей суммы выпадающих на поверхность полигона осадков 60...80% испаряется с поверхности в результате высыхания и из толщи под влиянием биологических процессов; 20...30% удерживается влагоемкими материалами отходов; 0,5...8% фильтруется сквозь экран в грунтовые воды по всей площади полигона.

Таким образом, основание полигона ТБО, которое эксплуатируется с соблюдением нормативов при небольшом абсолютном расходе фильтрата задерживает некоторое количество слаботоксичных загрязнений.

Для обеспечения требования по охране окружающей среды на полигоне должна быть предусмотрена раздельная система сбора фильтрата и поверхностных вод.

Отвод внутренних, дождевых и талых вод, собранных на площадке поли-

гона, как правило должен осуществляться в контрольно-регулирующие пруды. Осветленные воды после прудов направляются: чистые - на производственные нужды, при отсутствии потребителя - в сбросной канал; загрязненные - в пруд-испаритель, либо на общегородские или локальные сооружения по очистке сточных вод.

Пруды-испарители, регулирующие пруды, а также регулирующие водоемы должны иметь противофильтрационные экраны.

Для сбора фильтрата с площадок складирования отходов монтируется дренажная система, состоящая из пластового дренажа и дренажных труб.

Для отведения фильтрата используются перфорированные трубы. Наименьший диаметр дренажных труб должен быть 300 мм. Трубы должны быть уложены таким образом на поверхности синтетической гидроизоляции, чтобы фильтрат отводился со всей площади полигона, собирался в контрольные пруды и затем подвергался очистке.

Количество образующегося фильтрата зависит от количества атмосферных осадков; условий испарения их с поверхности; влажности ТБО; притока воды с окружающей территории. Потенциальное количество фильтрата может быть определено из уравнения водного баланса полигона [25,26].

Метод или способ очистки и обезвреживания фильтрата определяется на основе предварительного анализа по следующим параметрам: расходу фильтрата, кислотности рН, электропроводности, ХПК, БПК5, концентрации аммиака, нитритов, нитратов, фенола, хлоридов, сульфатов, цианидов (в том числе легко высвобождающихся), содержанию общего азота, фосфата и хрома, концентрации тяжелых металлов, содержаншо углеводородов (в том числе хлорсодержа-щих), наличию галогенированных органических соединений [45, 93, 97].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Коныгин, Александр Александрович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авхименко М.М. Свалки ТБО. Экологические проблемы // Обзорная информация ВНИТИ «Научные и технические проблемы ООС». 1996. № 5.

2. Агдукадыров. Д.А. Аэрируемые биологические пруды для глубокой очистки сточных вод: Автореферат канд. техн. наук. - М., 1984.

3. Александровская З.И. Санитарная очистка городов от твердых бытовых отходов /З.И. Александровская и др. -М. 1977.

4. Алексеев М. И. Определение незаиливающих скоростей в канализационной сети. Известия вузов: Строительство и архитектура. Новосибирск, 1982.-№ 1

5. Алексеев М. И., Кармазинов Ф. В., Курганов А. М. Гидравлический расчет сетей водоотведения. Ч. 1: Закономерности движения жидкости: ч. 2: Расчетные таблицы. СПбГАСУ. СПб., 1997. ч. 1 - 121 с; ч. 2 - 365 с.

6. Анфимова Ю.В., Глушанкова И.С. Фильтрат: технологии очистки.//-Твердые бытовые отходы, 2008. - № 2, с.31.

7. Бабенков Е.Д Очистка воды коагулянтами. - М: Наука, 1977. - 356 с.

8. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. (1984). Движение жидкостей и газов в природных пластах. -М.: Недра, 208 с.

9. Бусев А.И., Ефимов И.П. Определения, понятия, термины в химии. — М.: Просвещение, 1977.- 224 с.

10. Вайсман Я.И. Управление отходами. Захоронение твердых бытовых отходов: Учеб. пособие / Я.И. Вайсман и др. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2001.-133 с.

11. Вайсман Я. И., Коротаев В. Н., Петров Ю. В. Полигоны депонирования твердых бытовых отходов. -Пермь: ПермГТУ, 2001.

12. Вайсман Я.И. Физико-химические методы защиты биосферы. Очистка фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов. // Учебное пособие.- Пермь: Изд-во Пермского государственного технического

университета, 2005.-197 с.

13. Вайсман Я.И., Рудакова JI.B., Жилинская Я.Т. Процессы, протекающие на полигонах ТБО.//- Твердые бытовые отходы, 2008. - № 1, с.14.

14. Василенко А.И., Василенко A.A. Канализация.- Киев: Вища школа, 1975.- 208 с.

15. Водопользование и национальная безопасность// Вымпел. -1997.-№4.

16. Гончарук В.В., Балакина М.Н., Кучерук Д.Д. и др. Предмембранная обработка дренажных вод свалок твердых бытовых отходов. //Химия и технология воды, 2007, Т. 29, № 1, с. 42- 53.

17. Гончарук В.В., Шкавро З.Н., Кучерук Д.Д. и др. Комплексная очистка сточных вод свалок твердых бытовых отходов.// Химия и технология воды, 2007, Т. 29, № 1, с. 55-66.

18. Грибанова Л.П., Вовк J1.A. Влияние полигонов ТБО на природную среду//ЖиКХ. 1998. № 1.

19. Грибанова Л.П. Процессы на полигонах.//- Твердые бытовые отходы, 2006. - № 7, с. 4.

20. Дарулис П.В. Отходы областного города. Сбор и утилизация. -Смоленск, 2000, 514 с.

21. Дубинин М. М., Андреева Г. А., Поляков Н. С. Адсорбция воды и микропористые структуры углеродных адсорбентов // Изд. АН СССР. Серия хим. -1981. №10.

22. Еремина А. О., Головина В. В., Щипко М. Л. Адсорбция фенолов из водных растворов углеродными адсорбентами // ЖПХ. 2000. Т. 73. Вып. 2.

23. Иванов В. Г., Семенов В. П., Симонов Ю. М. Применение тонкослойных отстойников в целлюлозно-бумажной промышленности. -М.: Лесная промышленность, 1989, 175 с.

24. Инженерная экология. Энциклопедический справочник./ Пупырев Е.И., Корецкий В.Е., Мирный А.Н.и др. -М.:Прима-пресс Экспо, 2009, 896 с.

25. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации поли-

гонов для твердых бытовых отходов/ Министерство строительства РФ, академия коммунального хозяйства им. К.Д.Памфилова. - М., 1996.

26. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов / АКХ им. К.Д.Памфилова. - М.,1998.

27. Исследование сетей, аппаратов и сооружений водоснабжения и водо-отведения: Сборник научных трудов. - Казань: ГКАСА, 1997.

28. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1971.- 762 с.

29. Карелин Ф.Н. Обессоливание воды обратным осмосом. - М.: Стройиз-дат, 1988.-208 с.

30. Кинле X. Активные угли и их промышленное применение/Х. Кинле, Э. Ба-дер; Пер. с нем. -JL, 1984.

31. Когановский A.M., Клименко H.A., Левченко Т.М., Марутовский Р.М, Рода И.Т. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении.- М.: Химия, 1983.-288 с.

32. Когановский А. М., Клименко Н. А. Адсорбция органических веществ из воды. - Л.: Химия, 1990

33. Коммунальная экология. Энциклопедический справочник/ Мирный А.Н., Скворцов Л.С., Пупырев Е.И.и др.-М.:Прима-пресс Экспо, 2007, 806 с.

34. Кульский Л. А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. - Киев: Наукова думка, 1983.- 528 с.

35. Литван И. И., Круглицкий Н. Н., Третинник В. Ю. Физико-химическая механика гуминовых веществ. - Минск: Наука и техника, 1976.

36. Лойцянский Л.Г, Механика жидкости и газа. - М.: Наука, 1978.-736 с.

37. Лукиных А. А., Лукиных Н. А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле Н. И. Павловского. - М.: Строй-издат, 1974.

38. Лукиных H.A. и др. Методы доочистки сточных вод.-М.: Стройиздат,

1978.

39. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод,- М: "Химия", 1971.

40. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. -М.: Химия, 1984.-448 с.

41. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. - М.: Химия, 1989.

42. Методические указания по разработке нормативов предельно допустимых сбросов вредных веществ в поверхностные водные объекты.- М.: 1999.-14с.

43. Минько О.И., Лифшиц А.Б. Экологические и геохимические характеристики свалок твердых бытовых отходов // Экологическая химия. 1992. № 2.

44. Николадзе Г.И., Минц Д.М., Кастальский A.A. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. - М.: Высшая школа, 1984.-368 с.

45. Новиков Ю. В. Методы исследования качества воды водоемов. — М.: Медицина, 1990.

46. ОлонцевВ. Ф. Российские активные угли. - Пермь, 1996.

47. Патент 2207987 РФ, МКИ 7 С 02 F 9/10/ Поворов A.A., Павлова В.Ф., Ерохина Л.В. и др. - Опубл. 10.07.2003, Бюл. № 19.

48. Патент РФ № RU 2104962 С1 «Способ очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов», МПК C02F1/463, C02F1/52,- Опубл. 20.03.1998 г.

49. Патент РФ № RU 2325240 С2 «Способ сбора, очистки и отвода фильтрата и биогаза на полигоне твердых отходов», МПК В09В 1/00 — Опубл. 27.01.2008 г.

50. Патент США № US2007278152 «Метод улучшенной обработки фильтрата полигонов в процессе ультрафилырационного или микрофильтрационного мембранного разделения», B01D65/02; B01D65/00 - Опубл.Об. 12.2007 г.

51. Патент США № US2007003370 «Метод обработки фильтрата полигонов», В09В5/00; В09В5/00 - Опубл. 04.01.2007 г.

52. Патент Японии № Л*11300347 «Метод деструкции хлорорганических

примесей фильтрата полигонов таких как диоксины» C02F1/44; B01D9/02; В09В1/00; C02F1/00; C02F1/04; C02F1/58; C02F1/62; C02F9/00; В09В1/00; C02F1/44; B01D9/00; В09В1/00; C02F1/00; C02F1/04; C02F1/58; C02F1/62; C02F9/00; В09В1/00; (IPC1-7): C02F1/44; B01D9/02; C02F1/00; C02F1/04; C02F1/58; C02F1/62; C02F9/00- Опубл.20.11.2001 г.

53. Патент Японии № JP 2001321768 «Метод и устройство для обработки фильтрата полигонов» C02F1/44; B01D9/02; В09В1/00; C02F1/00; C02F1/04; C02F1/58; C02F1/62; C02F9/00; В09В1/00; C02F1/44; B01D9/00; В09В1/00; C02F1/00; C02F1/04; C02F1/58; C02F1/62; C02F9/00; В09В1/00; (IPC1-7): C02F1/44; B01D9/02; C02F1/00; C02F1/04; C02F1/58; C02F1/62; C02F9/00-Опубл. 20.11.2001 г.

54. Патент Японии № JP 2001113298 «Метод и аппарат для обработки фильтрата полигонов» C02F1/32; C02F1/78; C02F9/00; C02F1/32; C02F1/78; C02F9/00; (IPC1-7): C02F9/00; C02F1/32- Оггубл. 24.04.2001 г.

55. Перелыгин В.М., Разнощик В.В. Гигиена почвы и санитарная очистка населенных мест.- М.: Медицина, 1977.-192 с.

56. Покровская С. Ф. Утилизация твердых городских отходов и использование их сельском хозяйстве (Обзор).- М., 1976.-56 с.

57. Поворов A.A. Комплексная установка по очистке дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов.// ЗАО «Мембраны», г. Владимир: Тезисы доклада II Международного конгресса по управлению отходами.- Москва, 2001 г.

58. Порохняк AM. Способ очистки сточных вод полигонов ТБО / A.M. Порох-няк и др. //Экологические системы и приборы. - 1999.-№ 1.

59. Потапов П.А., Пупырев Е.И., Потапов А.Д. Методика локализации и обработки фильтрата захоронения твердых бытовых отходов.- М: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004.-168с.

60. Правила приема производственных сточных вод в системы канализации населенных пунктов.- М.: МЖКХ РСФСР, 1988.-104 с.

61. Предельное количество токсичных промышленных отходов, допускаемые для складирования в накопителях - (на полигонах) твердых бытовых

!

отходов (нормативный документ).- М. :МЖКХ РСФСР и МЗ СССР, 1985.-9 с.

62. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и жидкости. Справочное пособие.- Л.: Химия, 1975.

63. Павлинова И.И., Баженов В.И., Губий И .Г. Водоснабжение и водоот-ведение. -М.: Издательство Юрайт, 2012.- 472 с.

64. Прокопов В.А., Толстопятова Г.В., Мактаз Э.Д. Пути решения проблемы очистки фильтрата свалки твердых бытовых отходов // Химия и технология воды. 1995. № 1.Т. 17.

65. Проскуряков А.Ф. Методы обезвреживания свалочных грунтов, филь-

с

трата, биогаза; обзорная информация.// Институт экономики жилищно-коммунального хозяйства. -М., 1993, 85 с.

66. Порожняк A.M. Способ очистки сточных вод полигонов ТБО.// Экологические системы и приборы.- 1999.-№1

67. Реймерс Н.Ф., Роздин И.А., Лестровой А.П. Проблема твердых отходов и пути ее решения // Экспресс-информ. Гигиена окружающей среды,- М.: ВНИИМИ, 1983.-№ П.-28 с.

68. Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов Ю.И. Методы анализа природных вод. - М.: Недра, 1970. - 488 с.

69. Родзиллер И.Д., Зотов В.М. Очистка производственных сточных вод. — М.: Издательство литературы по строительству, 1973.- №5.

70. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989.- 512 с.

71. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической технологии. - Л.: Химия, 1974.- 288 с.

72. Руководство по химического и технологическому анализу воды. -М.: Стройиздат, 1971. - 272 с.

73. Санитарная очистка городов от твердых бытовых отходов /3. И. Алек-

сандровская, А. М. Кузьменкова, Н. Ф. Гуляев и др.- М.: Стройиздат, 1977.-320 с.

74. Санитарная очистка и уборка населенных мест. Справочник./ Мирный А.Н., Абрамов Н.Ф., Никогосов Х.Н.и др; Под ред Мирного А.Н. -М.:Академия коммунального хозяйства им. К.Д.Памфилова, 2005, 384 с.

75. Селиверстов А.Ф., Скворцов Л.С., Варшавский В.Я., Николадзе Г.И., Камруков A.C. Очистка сильно загрязненных стоков от полигонов захоронения твердых бытовых отходов. Доклад на 4-ой международной конференции по химии и технологии воды «AQUATECH-96», Москва 20-23 октября 1996 г. с.373-374.

76. Селиверстов А.Ф., Скворцов Л.С., Варшавский В.Я., Николадзе Г.И., Мирный А.Н., Камруков A.C. Проблемы уничтожения твердых бытовых отходов и очистки сильнозагрязненных стоков полигонов и их захоронения. 2-ая Всероссийская научно-практическая конференция «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности», 20-22 мая 1997 г., Санкт-Петербург., т.2., с. 219-221.

77. Селиверстов А.Ф., Камруков A.C., Архипов В.П., Козлов Н. П., Скворцов Л.С., Варшавский В.Я., Николадзе Г.И. Новая технология очистки сильнозагрязненных стоков от полигонов захоронения ТБО. 4-ый Межгосударственный симпозиум по радиационной плазмодииамике РПД-97, Москва, 17-20 ноября 1997 г., с. 184-185.

78. Систер В.Г., Мирный А.Н., Современные технологии обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов. -М.:Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, 2003, 304 с.

79. Скворцов Л.С. Проблемы уничтожения твердых бытовых отходов и очистка сильно загрязненных стоков полигонов их захоронения /Л.С. Скворцов и др. // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности. П Всеросс. науч-практ. конф. 2022 мая 1997 гУ Под ред. Н.И. Иванова 2.-СПб, 1997.

80. Смирнов А. Д. Сорбционная очистка воды. -М., 1982.

81. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат, 1985.- 72 с.

82. СНиП П-32-74. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат, 1975- 88 с.

83. Соатов У. А. Установка для перекачки обезвоженных осадков.// Водоснабжение и санитарная техника.- 1996.- № 4.- с. 27.

84. Соатов У.А., Гумен С.Г., Феофанов Ю.А. Таблицы для гидравлического расчета трубопроводов для транспортировки обезвоженных осадков сточных вод.- СПб.: Стройиздат, 1997.- 156 с.

85. Справочник по водоснабжению и канализации./ Под ред. Н.Ф. Федорова. - Л.,М.: Государственное издательство по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1959. - 412с.

86. Справочник химика: В 6 т. /Под. ред. Б.П. Никольского, О.Н. Григорова, М.Е. Позина и др. - М.; Л.: Химия, 1965. - Т. 4. - 920 с.

87. Таварткиладзе И. М. Сорбционные процессы в биофильтрах. — М.: Стройиздат, 1989.

88. Тагилов М. А. Противофильтрационная защита оснований полигонов захоронения твердых бытовых отходов: Автореф. канд. техн. наук. - Пермь, 2002.

89. Твердые отходы: Возникновение, сбор, обработка и удаление / Под ред. И. Мантела.- М.: Стройиздат, 1979.-519 с.

90. Твердые бытовые отходы. Справочник/ Систер В.Г., Мирный А.Н., Скворцов Л.С. и др.-М.: Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, 2001, 320 с.

91. Тематический сборник "Свалки и полигоны". Уфа, 1996.

92. Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды /Н.С. Торочешни-кови др. -М., 1990.

93. Турк В. И., Минаев А. В., Карелин В. Я. Насосы и насосные станции: Учебник для вузов. — М.: Стройиздат, 1977.

94. Унифицированные методы анализа вод.- М.: Химия, 1973 >376 с.

95. Усовершенствованные полигоны для обезвреживания городских отходов / В. В. Разношик, Н. Ф. Гуляев, А. М. Кузьменкова и др.-М.: ГОСИНТИ, 3971.-21 с. П.

96. Утилизация твердых отходов / Под ред. Д. Вилсона : в 2-х т.- М.: Стройиздат, 1985.-Т. 1.-337 с.

97. Химия промышленных сточных вод /Под ред. А. Рубина. - М.: Химия, 1988.-360 с.

98. Шевченко М.А., Марченко П.В., Таран ПК., Лизунов В.В. Окислители в технологии водообработки. — Киев: Наук, думка, 1979. — 175 с.

99. Экологическая биотехнология. Под ред. К.Ф. Форстера и Д.А. Вейза. Л.-Химия, 1990.-383 с.

100. Яковлев С. В., Калицун В. И., Иткин А. Л. Отстаивание сточных вод в покое.// Водоснабжение и санитарная техника.- 1966.- № 1.

101. Яковлев С. В., Калицун В. И. Механическая очистка сточных вод. — М.: Стройиздат, 1972.- 199 с.

102. Якубовский К.Б. Накопление высшими водными растениями элементов минерального питания / К.Б. Якубовский, А.И. Мережко, Н.П. Нестеренко // Биологическое самоочищение и формирование качества воды. - М., 1975.

103. Яковлев C.B., Карюхина Т.А. Биохимические процессы в очистке сточных вод. -М.: Стройиздат, 1980.

104. Black А.Р., Willems DJ. J. AWWA, 53, 1, 10 (1961)

105. Dubose A. Doctoral dissertation, Univ. of Florida, Gainesville (1973).

106. Dugal H.S., Leekley R.M., Swanson J.W. USEPA Rept. 660/2, 74, 029 (1974).

107. Idelovitcil E., J. WPCF, 50, 12, 2723 (1978).

108. Jenkins D. Lee F.M., Prog. Water Technol. 9, 495 (1977).

109. Leentvaar J. et al. Water Res. (G.B.) 12, 35 (1978).

110. Narkis N., Henefeld-Fourrier S., Rebhun M., Water Res., 14, 9, 1215

(1980).

111. Oldham W.K., Rush R.J., J. WPCF, 50, 1, 40 (1978).

112. Oswalt J.L., Land J.G. USEPA Rept. R2, 73, 086. (Feb. 1973).

113. Parkin G.F., McCapty P.L., Tech. Rept. 180. Dept. of Civil Engrg. Stanford Univ., Sept. 1973.

114. Pressley T.A., Wastewater Res. Div., Municipal Envir. Res. Lab. Cincinnati, Ohio.

115. Randtke S.J., McCarty P.L., J. San. Engr. Div., ASCE, 105, EE4, 727

(1979)

116. Reinhard M. et al., J. Env. Engr. Div. - ASCE, 105, EE4, 67 (1979).

117. Sanks R.L. USEPA Rept. R2, 73, 255. (May, 1973).

118. Schalk I., Timm G., Ring H. Korrespond. Abwasser, 1999. - 46, N 8, P. 1253-1258

119. Singley J.E. et al. Water supply res. div.,Municipal envir. res. lab., Cin-cinatti, Ohio (1977)

120. Sjntheimer H. et al. J. AWWA, 70, 7, 393 (1978)

121. Steiner J., Singley J.E. J. AWWA, 73, 6, 373 (1981)

122. Swanson J.W. et al., USEPA Rept. R2, 73, 141 (Feb. 1973).

123. Tech. Bull. 157. Natl. Council for Air and Stream Improvement. (June 20,

1962).

124. Von Wandruszka R. The micellar model of humic // Soil Scarce. 1998. V. 163. № 12.

125. Wilson A.L. J. Appl. Chem. 10, 377 (1960)

126. Westrick J.J., Cohen J.M., J. WPCF, 48, 2, 323 (1976)

127. Wood P.R., DeMarkoJ., J.AWWA, 71, 11, 674 (1979)