Утилизация композиционных смесей органосодержащих отходов производства и потребления с получением биометана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Жажков Вячеслав Владимирович

• Жажков Вячеслав Владимирович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Жажков Вячеслав Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Организация сбора твёрдых коммунальных отходов (ТКО)

1.2. Зарубежный опыт в истории обращения с отходами

1.3 Российский опыт обращения с отходами

Ученые из СПбПУ Петра Великого

1.4. Современное обращение с ТКО на примере Санкт-Петербурга и Ленинградской области

1.4.1. Концепция обращения с ТКО на территориях

1.4.2. Этапы реформирования отрасли обращения с отходами на территории СПб и ЛО

1.5. Основные направления обезвреживания и утилизации ТКО

1.6 Образование и использование свалочного биогаза в качестве энергетических биоресурсов

1.7. Рекультивация полигонов и их дальнейшее использование

Выводы по главе 1:

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования в работе:

2.2. Методы исследования, применяемые в работе

2.3. Программа и методика испытаний лабораторных образцов-добавок для ускорения процессов анаэробного сбраживания и образования биогаза

2.3.1 Подготовка компонентов композиционной смеси

2.3.2 Определение массовой доли сухого вещества

2.3.3 Использование метода прокаливания для определения содержания органического углерода

2.3.4. Определение массовой доли золы

2.3.5 Методика изготовления биосубстратов на основе биомасс микроводорослей Chlorella sorokiniana и ряски Lemna minor

2.4. Технология получения биогаза

2.4.1. Определение компонентного состава биогаза в биореакторах

2.4.2 Основные функции технологического оборудования и требования, предъявляемые к нему:

2.4.3. Определение выхода биогаза при разложении биосубстрата на основе микроводорослей в биореакторах

2.4.4. Натурные методы исследования эмиссии биогаза на полигоне

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ БИОГАЗОВОГО ПОТЕНЦИАЛА ТВЁРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ ПОЛИГОНОВ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ДОБАВОК ИЗ БИОМАСС

3.1. Оценка использования ОБМ Chlorella sorokiniana как добавки для ускорения ферментации органических отходов

3.2. Приготовление композиционной смеси на основе добавки биомассы ряски Lemna minor для интенсификации процесса получения биогаза

3.3. Исследование процессов разложения органических отходов с применением пивной дробины и отработанной пивной дробины для получения биогаза с высоким содержанием метана

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3:

ГЛАВА 4. МОНИТОРИНГ ЭМИССИИ БИОГАЗА С ТЕЛА ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ

4.1. Исследования по зонированию поверхности полигонов ТКО, измерению валового выброса биогаза на участках его поверхности и определению концентрации входящих в его состав компонентов

4.2. Разработанные предложения по обеспечению безопасной системы функционирования полигона и повышения биогазового потенциала

4.3. Комплексная схема обращения с ТКО для получения биогаза и биогумуса

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Технологический регламент получения биогаза при анаэробном сбраживании микроводорослей Chlorella sorokiniana

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт внедрения результатов диссертации в учебный процесс ФГАОУ ВО «СПбПУ»

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Утилизация композиционных смесей органосодержащих отходов производства и потребления с получением биометана»

Актуальность темы исследования.

На современном этапе наиболее актуальной проблемой является рациональное управление отходами производства и потребления путем внедрения инновационных способов их переработки с целью получения ценных компонентов и энергии. В России из-за отсутствия раздельного сбора мусора органические отходы (ОО) поступают на полигоны с общим потоком твердых коммунальных отходов (ТКО). В то же время органическая фракция отходов при анаэробном разложении выделяет биогаз, который в своем составе содержит метан - парниковый газ и, одновременно, ценный вид топлива, который может использоваться в качестве энергоресурса и давно используется в ряде зарубежных стран. Биогаз является низкокалорийным энергетическим ресурсом из-за невысокого содержания в нем метана (50 %), основной решаемой задачей диссертации является повышение содержания метана в биогазе за счет использования отходов производства ценных компонентов из биомасс - это остаточная биомасса микроводорослей, образованная после получения биодизеля, остаточная биомасса ряски, после получения пигментов, пивная дробина, после использования ее в качестве фильтрующей загрузки при очистке вод пивоваренного производства.

На данном этапе не изучены процентное соотношение добавок, кинетика и механизм переработки отходов с использованием добавок из остаточных биомасс их влияние на эмиссию биогаза. В связи с этим актуальной является разработка способа утилизации отходов производства и потребления с получением биогаза с высоким содержанием метана за счет использования добавок из остаточных биомасс.

Степень разработанности темы исследования. Проблемам обезвреживания и утилизации отходов на полигонах, их влиянию на биосферные комплексы и здоровье населения; исследованием деструкции ТКО, способам очистки фильтрата, сбора и утилизации биогаза занимаются многие зарубежные и

российские ученые. Весомый вклад в решение этих вопросов внесли: М.П. Федоров, Я.И. Вайсман, В.Н. Коротаев, Л.В. Рудакова, Н.Н. Слюсарь, Е.Г. Семин, В.И. Масликов, А.Н. Чусов, R. Cossu, R. Stegmann, M. Ritzkowski и др.

Однако до сих пор не решены задачи комплексной переработки органосодержащей части ТКО для получения энергии и биогумуса. В России слабо проработана технология получения биогаза из органических отходов, а существующие системы анаэробного сбраживания позволяют получать биогаз с низким энергетическим потенциалом.

Гипотеза работы: Комплексная утилизация отходов производства и потребления с получением биогаза за счет использования добавок из остаточной биомассы и регулирования активной фазы эмиссии биогаза на полигоне.

Цель работы: разработать новые способы утилизации композиционных смесей отходов производства и потребления с получением биометана путем применения добавок из остаточных биомасс (микроводоросли Chlorella sorokiniana (С. sorokiniana), ряски Lemna minor (L. minor), пивной дробины) и регулирование эмиссии биогаза на полигоне ТКО.

Для осуществления поставленной цели необходимо решение задач:

1. Изучить влияние добавок микроводоросли С. sorokiniana, ряски L. minor и пивной дробины при утилизации композиционных смесей отходов производства и потребления на получение биогаза и концентрацию в нем метана;

2. Провести мониторинг зональной эмиссии биогаза на полигоне ТКО, расположенном в северо-западном регионе РФ;

3. Разработать рациональную схему управления полигоном ТКО с целью снижения эмиссии вредных выбросов в окружающую среду и получения энергии;

4. Разработать предложения по отделению органической фракции от ТКО и использовать её для анаэробной переработки в метантенках с целью получения биогаза и биогумуса.

Область исследования соответствует паспорту научной специальности 1.6.21 - «Геоэкология» по пункту 17 «Ресурсосбережение, санация и

рекультивация земель, утилизация отходов производства и потребления, в том числе возникающих в результате добычи, обогащения и переработки полезных ископаемых, строительной, хозяйственной деятельности и эксплуатации ЖКХ. Геоэкологическое обоснование безопасного размещения, хранения и захоронения токсичных, радиоактивных и других отходов».

Научная новизна работы:

1. Впервые экспериментально обоснован способ утилизации отходов производства - остаточных биомасс (микроводоросли С. sorokiniana, ряски L. minor, пивной дробины) и потребления - ТКО, путем комбинирования их состава с целью получения максимальной эмиссии биометана.

2. Впервые проведены лабораторные исследования процессов анаэробного сбраживания композиционных смесей отходов производства (остаточных биомасс: микроводоросли С. sorokiniana, ряски L. minor, пивной дробины) и потребления (ТКО) с оценкой их интенсивности, удельного объема и компонентного состава газовых эмиссий, позволившие определить оптимальный состав для получения биогаза.

3. Для утилизации отходов производства и потребления на полигонах предложен способ управления процессами биоразложения путем подачи в тело полигона жидкой фракции отходов производства (микроводоросли, ряски, пивной дробины), получаемой внесением в очищенный фильтрат добавок биомассы с отводом газовых эмиссий для дальнейшего использования, что позволит минимизировать загрязнение природной среды.

Методология и методы исследования:

Методология данной работы основывается на следующих методах научных исследований: наблюдение, анализ, измерение, эксперимент, сравнение, обобщение, моделирование, доказательство. Представлены применяемые в работе физико-химические методы анализа (газовая хроматография, ИК-спектрофотометрия) с использованием приборов: газоанализатора GA2000+, хроматографа Хроматэк-Кристалл 5000, уникальной экспериментальной

установки «Лабораторный комплекс для исследования процессов получения и преобразования биогазов из органосодержащих отходов».

Положения, выносимые на защиту:

1. Выявленные закономерности влияния добавок остаточных биомасс (микроводоросли C. sorokiniana, ряски L. minor и пивной дробины) на биогазовый потенциал анаэробной переработки органических отходов в биоэнергоресурсы.

2. Технологические решения и комплекс мер по зонированию территории полигона, расположенного в северо-западном регионе РФ, при переработке органических отходов путём применения замкнутой схемы с системами дегазации, сортировки и использования для анаэробного сбраживания с получением биогаза.

3. Результаты мониторинга эмиссии состава биогаза на исследуемом полигоне и зонирования его поверхности с учетом концентрации при выходе веществ (CH4, CO2, O2, H2, CO, H2S), содержащихся в биогазе.

Теоретическая и практическая значимость работы.

1. Научно обоснован способ переработки отходов производства и потребления с целью получения энергии и активизации эмиссии биогаза на полигонах ТКО, который в итоге улучшил состояние природной среды: снизил загрязнение атмосферы, позволил предотвратить возникновение возгорания отходов и превратил полигон ТКО в источник биоэнергоресурсов.

2. Разработан способ повышения биогазового потенциала, который позволяет получить биогаз с содержанием метана более 50 %, путем анаэробного сбраживания органических отходов за счет добавления остаточных биомасс (микроводоросли C. sorokiniana, ряски L. minor и пивной дробины). Разработаны технологические рекомендации получения биогаза с использованием биомассы микроводорослей C. sorokiniana.

3. Предложена схема сортировки и использования органических отходов для анаэробного сбраживания в метантенках с получением биоэнергии и биогумуса.

4. Результаты работы используются в учебном процессе ФГАОУ ВО «СПбПУ» (чтение лекций, проведение практических занятий по дисциплинам

«Переработка и утилизация твердых коммунальных отходов, российский и международный опыт», «Экологическая безопасность в промышленности»; при проведении курсовых и выпускных квалификационных работ) для магистров направления 20.04.01 «Экологическая безопасность в промышленности» (Акт внедрения №31/2567 от 01.03.2024, приложение Б).

Предмет исследования: процессы анаэробного разложения органических отходов.

Объекты исследования: отходы производства (остаточные биомассы микроводоросли C. sorokiniana, ряски L. minor и пивной дробины); отходы потребления (органические отходы), полигон ТКО.

При выполнении диссертации использованы широко применяемые в научных исследованиях методы для установления компонентов биогаза и физико-химических свойств биомасс микроводоросли C. sorokiniana, ряски L. minor и пивной дробины с применением современного оборудования. Проведены исследования в лабораториях: «Промышленная экология», «Переработка твердых бытовых отходов» и опытно-промышленные испытания на полигоне ТКО. Использованы методы системного анализа и обобщения информации, метод экспертных оценок. Математическую обработку для установления случайных погрешностей и средних значений величин полученных данных, проводили с использованием программы EXCEL (доверительный интервал составлял ~ 0,95)

Степень достоверности и апробация полученных результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается значительным объёмом проведённых лабораторных и опытно-промышленных исследований по определению компонентов биогаза, исследованию свойств биомассы микроводоросли с применением аттестованных приборов и высокоточного оборудования.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на конференциях различного уровня для молодых ученых и аспирантов: Всероссийской конференции «Неделя науки СПБПУ» (С-Пб, 2014, 2023), Международной научной конференции «Urban Civil Engineering and Municipal

Facilities. (С-Пб, 2015); Всероссийском форуме «Экологический мониторинг опасных промышленных объектов: современные достижения, перспективы и обеспечение экологической безопасности населения» (Саратов, 2022).

Личный вклад автора состоит в постановке цели и задач исследования, проведении экспериментальных исследований, обобщении и апробации полученных результатов и подготовке публикаций.

Связь с проектами

Часть диссертационной работы выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по проекту «Технологические вызовы и социально-экономическая трансформация в условиях зеленых переходов» (Соглашение № 075-15-2022-1136 от 01.07.2022).

Объём и структура работы. Диссертационная работа изложена на 170 страницах, состоит из введения, пяти глав, заключения, списка сокращений, списка использованной литературы, включающего 159 наименований, содержит 61 рисунок, 36 таблиц.

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Экономика многих стран базируется на использовании различных природных ресурсов, мировое потребление которых возросло настолько, что стало соизмеримо с их запасами. Ежегодная численность народонаселения на Земле увеличивается на ~ 80 млн. человек, при этом растёт и потребление природных ресурсов. В результате то, что создавалось природой на протяжении миллионов лет, расходуется в течение нескольких десятилетий, превращаясь в загрязняющие отходы, которые образуются, начиная от добычи и перехода продукции в разряд отходов уже после одноразового использования [1-4].

Возрастающий дефицит сырья и ухудшение экологической обстановки сопровождается ростом цен на сырье, усилением инфляции, создает общую социальную напряженность. Анализ показывает, что современная цивилизация впервые так остро почувствовала эти проблемы. Дефицит ресурсов стал тормозом экономического развития, а используемые сырьевые ресурсы зачастую полезно используются лишь на 2.. .10 %, все остальное превращается в отходы. Период использования продукции составляет иногда 0,5 ^ 5 лет и также уходит в отходы. Таким образом, человечество, по сути, занято производством отходов и мало интересуется их утилизацией, вследствие чего прогрессируют ресурсный, экономический и экологический кризисы [5].

В настоящее время в мире разрабатываются различные модели управления накопленными и вновь образующимися отходами. Разрабатываются и просчитываются механизмы создания и внедрения в производство малоотходных и безотходных энерго- и ресурсосберегающих технологий с использованием процессов рециклинга и утилизации ТКО.

Россия позже других стран начала заниматься этой важной проблемой, что обусловлено возможностью выделения участков для захоронения отходов. Сейчас это позволяет, используя зарубежный опыт, разработать «российскую модель» утилизации и переработки отходов [5]. На данный момент важным направлением

в области экологического развития является обеспечение использования многотоннажных отходов с применением следующих механизмов [6]:

а) переход к использованию энерго- и ресурсосберегающих технологий в процессах переработки и потребления природных ресурсов;

б) внедрение малоотходных и безотходных технологий и оборудования;

в) создание и развитие инфраструктуры экологически безопасного удаления отходов, их обезвреживания и размещения;

г) введение запрета на захоронение ряда видов ТКО, которые могут быть возвращены в технологии производства в виде вторичных материальных ресурсов (ВМР). Это позволит, используя ВМР (около 9 млн. тонн макулатуры, 2 млн. тонн пластика и 500 тысяч тонн стекла) уменьшить применение ископаемых природных ресурсов, Ежегодный экономический ущерб, согласно докладу общественной палаты РФ [5], составляет 232 млрд. руб. К 2024 г. доля твёрдых коммунальных отходов (ТКО), подлежащих повторному использованию, должна увеличиться с 12 % на данный момент до 60 % к 2024 г.

д) необходимо усилить ответственность производителей продукции за экологически безопасное удаление упаковочных материалов и продукции, утратившей потребительские свойства, а также;

е) обеспечить безопасность мест хранения и захоронения отходов обеспечить восстановление этих загрязненных территорий после завершения их эксплуатации.

В настоящий момент отказ от полигонного захоронения ТКО не планируется и в ближайшие годы невозможен, но активно пересматривается концепция обращения с отходами производства и потребления.

Основная задача экологов сделать функционирование полигонов безопасным и безвредным для окружающей среды. Кроме того, полигон можно рассматривать как источник дополнительной энергии, так как в теле полигона происходят процессы метаногенеза с выделением биогаза.

В соответствии с указом президента РФ «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года»

от 07.05.2018 г. [7], в России реализуется нацпроект «Экология». Его реализация планируется по пяти направлениям, одно из них - «Отходы».

1.1. Организация сбора твёрдых коммунальных отходов (ТКО)

Почти все безопасные отходы могут служить ВМР для производства различных видов продукции. Важной задачей в настоящее время является ограничить использование невосполнимых исчерпаемых природных ресурсов планеты, используя ВМР. Вторичная переработка и использование отработанного сырья одновременно будет способствовать улучшению экологической ситуации в стране и мире [8-10].

Способы и технологии переработки и утилизации как мусора, так и ВМР на данном этапе в России недостаточно развиты, что обусловлено низкой рентабельностью этой деятельности и перерабатывать вторичные отходы просто невыгодно. Вместе с тем, как показывает опыт ряда зарубежных стран, использование вторичного сырья, в том числе и бытовых отходов, позволяет изготовить множество продукции, имеющей народнохозяйственное значение.

Из отходов получают различные материалы, в частности — это строительные материалы, органические удобрения, тепловую энергию. Это означает, что вовлечение твердых промышленных и коммунальных отходов, которые можно перерабатывать, в материальное производство путем вторичной переработки, является эффективным способом уменьшения растрат природных ресурсов. Это также поможет уменьшить влияние на окружающую среду свалок и полигонов, которые содержат полезные твердые отходы [11-13]. Используемые сегодня технологии сжигания и захоронения ТКО не являются экологичными, приводят к загрязнению почв, воды и воздуха. Они совершенствуются развиваются, но наиболее важным направлением является возвращение тех материалов, которые востребованы в качестве вторичных материальных и энергетических ресурсов (ВМЭР).

В целом в последнее время стратегия управления отходами активно развивается и достигнуты значительные изменения. Взята ориентация на уменьшение образования отходов, начат процесс их сортировки, применение рециклинга, переработки и утилизации ТКО. В настоящее время наблюдается снижение потока захораниваемых отходов, это стало экономически невыгодным, приветствуются повышению качества сбора отходов, разработка стимулирующих методов и др. [14-16].

Сейчас система раздельного сбора ТКО хорошо развита в ряде странах Европы (Дания, Голландия, Германия, Швеция и др.). Этому способствуют инвестиции на организацию сбора, сортировки и обработки мусора для его вторичного применения. Способы сбора ТКО в разных странах и территориях могут отличаться вследствие местных условий: специализированные центры сбора вторсырья, платные центры сбора или контейнеры вблизи дома. В зависимости от этих условий выбирается вид транспорта для перевозки ТКО [1719]. Только при получении ВМР на основе стекла и пластиков в пяти новых федеральных землях Германии материальные расходы на эти программы составили порядка 2 млрд. марок [20].

В этих процессах принимают активное участие частные компании, более мобильные, чем госслужбы. Важен процесс выбора типа и мощности предприятия-переработчика ТКО: это в зависимости от объемов отходов могут быть: локальные предприятия или компании, передача сырья на региональное перерабатывающее предприятие и др.

Для решения этих проблем важно формирование инициативы населения по селективному сбору отходов [5]. Так, например, в западных странах это уже узаконено. С 2002 года запретили прием несортированных отходов во Франции, в Нидерландах запрещено захоронение ряда органических отходов, которые важны для компостирования. В США 17 % муниципального мусора подвергается рециркуляции и этот показатель планируется довести до 25 %. Известно, что рециклинг дорогостоящий процесс выбором, но на данный момент ему не найдено альтернативы. Принципиальным является процесс реализации рынков

отходов изделий из них, что в данный период ограничивает развитие рециклинга ТКО. Для реализации программ переработки и утилизации отходов важны стимулирующие государственные программы и подключение к их решению частного предпринимательства.

В новых экономических и социальных условиях организацию работ по снижению образования ТКО, их сжиганию, размещению на свалках и полигонах следует начинать с работы с населением. Именно заинтересованность людей определяет успех селективного сбора. Необходимо достоверное изучение влияния социальной, жилищно-коммунальной структуры городов и поселений (тип и вид строения, наличие/отсутствие мусоропровода, подъездных дорог и др.) на степень эффективности при реализации программы сортировки, переработки и утилизации ТКО.

1.2. Зарубежный опыт в истории обращения с отходами

В отличие от России в ряде зарубежных стран (Дания, Голландия, Германия, Швеция и др.) система раздельного сбора компонентов ТКО в настоящее время достаточно хорошо развита.

Вместе с тем следует отметить, что и здесь эксплуатируемые полигоны не всегда соответствуют санитарным и экологическим требованиям, их реконструкция потребует значительных затрат, которые невозможно осуществить из-за бедности ряда стран. Так, например, в Болгарии, Румынии, Португалии и Канаде на ряде полигонов не предусмотрены системы для сбора и отвода фильтрата и биогаза, что способствует самовозгоранию отходов, просачиванию фильтрата, что привело к загрязнению воздушной среды и водных ресурсов [2124].

До последнего времени эффективным способом обезвреживания отходов считалось сжигание. Первый мусоросжигательный завод был создан в Гамбурге в 1893 г. для предотвращения распространения инфекций и эпидемии (холера,

чума). В то время мусор накапливался на городских улицах, и затем вывозился за территорию города [25].

В 1954 г. состоялось открытие завода по компостированию в Баден-Бадене, рассчитанного на 60 000 жителей. Компостировались смешанные отходы и, соответственно, получался компост низкого качества, в его составе обнаруживались невосстановленные примеси металлов, стекла, полимеров и др., что ограничивало потенциальный рынок для продукта. Альтернативной формой «грязного» мусоросортировочного предприятия - является завод, который производит «мусорное» гранулированное топливо «Refuse Full» (RDF), которое длительное время можно хранить и транспортировать на относительно большие расстояния и при сжигании которого негативное воздействие на ОС значительно меньше. Поэтому экспериментальный завод был закрыт [26].

В 1970 г. в Германии насчитывалось примерно 50 000 открытых свалок и полигонов для захоронения отходов. Эти открытые полигоны принесли за собой следующие проблемы: пожары, взрывы, загрязнение грунтовых и поверхностных вод, загрязнение атмосферы выбросами биогаза. увеличивающего парниковый эффект из-за содержания в нем метана, второго после углекислого газа парникового компонента.

В 1972 году в Германии принимается закон, положивший начало контролируемому обращению с отходами и уже к 1987 году количество полигонов сократилось до 1000 полигонов ТКО и до 33 полигонов для опасных отходов. В Германии создана наиболее эффективная система переработки и утилизации ТКО, которая регулируются законом «О замкнутом хозяйственном цикле» / Kreislaufwirtschaftsgesetzes (KrWG) от 24 февраля 2012 года (изменения от 04.04.2016 г.). Слово «отходы» не используется в главном законодательном документе, регулирующем обращение с отходами. Это указывает приоритет переработки ТКО и их вторичное применение [27]. В законе введены новые правила по утилизации и переработке отходов расширением круга обязанностей всех граждан Германии по их раздельному сбору. С 2015 года в стране обязательна сортировка ТКО на 5 фракций. Для «ценных» отходов введён

дополнительный контейнер. К 2020 году показатели раздельного сбора ТКО доведены до 65 %, а для строительных отходов до 70 %. Здесь действует система глубокой сортировки отходов: до 60-80 % их перерабатывается для получения ВМР или выработки электроэнергии. В целом ~ 15 % сырья, в стране, является вторичным, что существенно снизило нагрузку на окружающую среду.

В США ситуация с утилизацией отходов остается непростой. Каждый житель Нью-Йорка, например, за неделю выбрасывает ~ 11 кг отходов, до 7,2 кг из собственного жилья. При этом на территории страны в год образуется ~ 250 млн. тонн отходов и они постоянно растут. За год люди выбрасывают около 300 000 000 тонн пластика. Только жители Нью-Йорка выбрасывают 33 млн. тонн отходов в год: это в среднем в 15 раз больше, чем в других мегаполисах [28]. Для решения проблемы в регионах устанавливаются требования по работе с отходами различных типов (стеклянная тара, бумажный мусор, пластиковые, пищевые, использованная тара) оговаривается их раздельный сбор в специальные емкости и др. Для уборки крупногабаритных предложено обращаться в специализированные государственные, и частные компании.

В ряде стран действует концепция ответственного отношения к природным ресурсам и ТКО [28]. Разработаны и устанавливаются баки с крышками разного цвета, что помогает выбрать нужный контейнер.

Во Франции крупногабаритные предметы поступают на специальные пункты, которых в стране их более 4,5 тысяч. Создаются центры для ремонта и перепродажи различных товаров, от бытовой техники до игрушек.

Благоприятная ситуация по мусор переработке отмечена на острове Сардиния, где в этом направлении работает несколько предприятий, с применением системы сортировки, сбора и вывоза ТКО.

В Канаде процессы разделения отходов при сборе начаты еще 40 лет назад и дают хорошие результаты. Там на государственном уровне решаются программы защиты ОС, экологическое воспитание в стране начинается с самого раннего возраста [28].

В Канаде подвергается переработке до 50 % всех видов отходов, внедряются и развиваются технологии малоотходного и безотходного производства. Сейчас там развивают 20-летний план по утилизации отходов. В регионе Дарем планируется строительство современной системы для сортировки смешанных отходов.

В Японии все отходы (-44 млн. тонн/год) сортируются и собираются отдельно в специальные контейнеры; переработке подлежат до 46 % ТКО. Сжигают различную органику, бумагу и кожу. В стране добились хороших результатов и по переработке отдельных значимых категорий мусора: повторно используется до 85 % пластиковых бутылок, повторно используется до 90 % металлических банок. Полезные материалы извлекаются из выброшенной техники, которые потом используются во вторичном производстве различных изделий (спортивные серебряные и золотые медали). Мусор, который трудно подвергнуть переработке, используется в качестве строительного материала.

1.3 Российский опыт обращения с отходами

В России проблемами, связанными с переработкой и утилизацией накопленных и постоянно образующихся ТКО начали заниматься после 1960-х годов. Известно, что в России, ежегодно образуется - 5,4 млрд. тонн отходов из них - 375 млн. т. требуют особых условий переработки. Многие компоненты в составе ТКО значительно превышают по концентрации такие показатели в ископаемом сырье. Однако отсутствие централизованной системы раздельного сбора ТКО не позволяет эффективно использовать эти ресурсы [29]. По данным Росприроднадзора каждый россиянин производит в среднем 300 кг мусора в год, который практически весь размещается на полигонах, свалках и только 4-5 % вовлекается в переработку [30]. В настоящее время подходы для вторичной переработки утверждены во всех 85 регионах РФ. Необходимые условия для этого созданы в 74 субъектах, где с 1 января 2019 года уже работают дорожные карты по внедрению новой системы [29].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Жажков Вячеслав Владимирович, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шереметьев В.М. Об опыте разработки систем, обращения с отходами для городов w муниципальных образований / В.М. Шереметьев, П.М. Прохоров, А.К. Шелуха // Твердые бытовые отходы. - 2004.- № 7. - С. 11-14.

2. Власкин, М.С. Воздействие на окружающую среду при обращении с ТКО / М.С. Власкин, А.В. Григоренко // Журнал ТБО. - 2018. - № 9. - С. 2-8.

3. Пути совершенствования городской системы обращения с ТБО / Д.Е.Быков, Н.В. Рюмина, Т.Г. Стрельникова, М.П. Седогин // Экология и промышленность России - 2005.-№ 10. - С.28-31.

4. Твердые отходы. Возникновение, сбор, обработка и удаление. / Под ред. Ч. Мантелла.- М.: Стройиздат, 1979.- 256 с.

5. Доклад общественной палаты РФ об эффективности мер по обеспечению переработки твердых коммунальных отходов и предложения по обеспечению учета мнения граждан российской федерации при строительстве объектов, используемых для переработки указанных отходов. М.: 2018 /https://oprf.ru/files/1_2018dok/Doklad_OPRF_othodi15102018.pdf от 10.02.2021].

6. Состояние вопроса об отходах и современных способах их переработки: учеб. пособие / Г.К. Лобачева и др.; отв. ред. О.И. Тужиков; Волг. гос. ун-т Волгоград; ВолГУ, 2005. - ISBN - 5-85534-994-2.

7. Указ Президента Российской Федерации от 07.05.2018 № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года». [Электронный ресурс] Режим доступа: https://mvd.consultant.ru > documents (дата обращения ноябрь 2022 г.).

8. Бабанин И.В. Оценка эффективности раздельного сбора отходов / И.В. Бабанин // Твердые бытовые отходы. - 2006.- № 10. С. 40-43.

9. Хомич В.А. Экология городской среды: учебное пособие / В.А. Хомич. -М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. - 240 с.

10. Aлександровская З.И. Санитарная очистка городов от твердых бытовых отходов / З.И. Aлександровская, A.M. ^зьменкова. - М.: Стройиздат, 1977. - 320 с.

11. Журкович В.В. Отходы: научно и учебно-методическое справочное пособие / В.В. Журкович, A.R Потапов - СПб.: Гуманистика, 2001. -580 с.

12. Состояние вопроса об отходах и современных способах их переработки: Учебное пособие / Лобачева Г.К, Желтобрюхов В.Ф., Прокопов И.И., Фоменко A.U.- Волгоград: ВолГУ, 2005 - 176 с.

13. Шубов Л.Я. ^нцепция управления твердыми бытовыми отходами / Л.Я. Шубов. - М.: НИЦПУРО. 2000. - 72 с.

14. Старцев С.П. ^нсалтинг в области обращения с отходами /

C.П.Старцев, B.C. ^чьян // Твердые бытовые отходы.-2007.-№8. - С. 38 - 39.

15. Улицкий ВА; Муниципальные отходы - как источник сырьевых ресурсов / ВА. Улицкий // Твердые бытовые отходы.-2004. №4.- С.6-11.

16. Масленников A. Заготовка вторичного сырья от населения / A.Mасленников // Твердые бытовые отходы.-2005.-№3 С.5 -9.

17. ^селенко В.В. Сортировка отходов — решение экологической проблемы / В.В. ^селенко // Твердые бытовые отходы.-2007.-№ 9. - С.28-29.

18. Опыт внедрения новых технологий в обращении твердых бытовых отходов / В.В. Журкович, В.Г. Сергеева, ГА. Денисов, JI.B. Рыбкин.— СПб.: Междунар одная академия наук экологии, безопасности человека и природы (MAНЭБ), 2000.- 104 c.

19. Лисицин В.В. Опыт организации стационарных и передвижных пунктов приема вторсырья / В.В. Лисицин // Чистый город.-2000.-№ 1.-С.21-23.

20. Селективный сбор компонентов твердых бытовых отходов [Электронный ресурс] https:// www.waste.ru> modules) section) item (дата обращения январь 2023 г.)

21. Les problemes de pollution paz les lixiviats de dechazqe / Navaro A., Bernard

D. // Technologe sci., meth. 1988.-№ 1 - C. 541-546.

22. Зальцберг Э. Защита подземных вод от загрязнений в районах свалок в канадской провинции Онтарио / Э. Зальцберг // Геоэкология. - 2001. № 4.- С. 365 -368.

23. Вайсман Я.И. Факторы, влияющие на объем образующегося фильтрата полигонов захоронения (депонирования) твердых бытовых отходов / Я.И. Вайсман, В.Ю.Петров, Т.Г. Середа Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях.- Пермь,1996.- С.26 - 38.

24. Зальцберг Э. Мониторинг качества подземных вод в целях предотвращения аварийных ситуаций в районах свалок (на примере Канады // Водные ресурсы.- 1997. № 5.- С.630-633.

25. Лучшие факты о Гамбурге - GERMANIYA [Электронный ресурс] https://www.germaniya.top> luchshie-fakty-o-gamburge (дата обращения июль 2022 г.).

26. Переработка и вторичное использование отходов в США и Великобритании в гранулированное топливо «Refuse Dering Full» (RDF). [Электронный ресурс] https://ekolog.org> books (дата обращения июль 2022 г.)

27. Комплексное устойчивое управление отходами. Жилищно-коммунальное хозяйство / О.В. Уланова, С.П. Салхофер, К. Вюнш. - М.: Издательский дом «Академия Естествознания», 2017.-196 с. ISBN: 978-5-91327446-5.

28. Зарубежный опыт утилизации отходов на примере 7 стран [Электронный ресурс] https://omega-ekb.com> articles> zarubezhnyj-opyt-uti. (дата обращения июль 2022 г.)

29. Раздельный сбор мусора: быть или не быть в России. [Электронный ресурс] https://tass.ru/spec/musor_sbor (дата обращения январь 2023 г.).

30. Рюмин А.И. Вынесите мусор: как избавиться от отходов. [Электронный ресурс] http://www.solidwaste.ru (дата обращения январь 2023 г.).

31. Соколов Л.И. Управление отходами (Waste management): учебное пособие / Л.И. Соколов.- М.: ИНФРА-Инженерия, 2018.- 96 с.

32. Навстречу «зеленой» экономике: пути к устойчивому развитию и искоренению бедности - Доклад для представителей властных структур / ЮНЕП // [Электронный ресурс] / Режим доступа: www.unep.org/greeneconomy.

(дата обращения январь 2023 г.).

33. Назаров А.И. Управление твердыми отходами в субъекте федерации: монография [Электронный ресурс] / А. И. Назаров. - М.: Инфра, 2019.- Режим доступа: htth://livepage. apple.com. (дата обращения декабрь 2022 г.).

34. О плане действий по реализации «Основ государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года» -проект Правительства России от 18 дек. 2012 г. [Электронный ресурс]. -http://government.ru> docs (дата обращения январь 2023 г.)

35. Когда Россия сможет перерабатывать мусор как в Европе? [Электронный ресурс] https://www.factograph.info/a/29011375.html (дата обращения ноябрь 2022 г.).

36. Бубакар Бадиан. Китай: Экономический бум и экологическая угроза / Бадиан Бубакар // Вестник РУДН. Серия экономика, 2009, № 2.- С.24 - 28.

37. Постановление Тамбовской областной Думы от 24 мая 2000 года № 636. «Об утверждении Концепции государственной региональной системы управления в области обращения с отходами производства и потребления на территории Тамбовской области».

38. Решение Тольяттинской городской думы № 145 от 13.09.95 г. «Об утверждении Концепции экологической безопасности и устойчивого развития города Тольятти (экологический аспект)».

39. Решение Владимирского городского Совета народных депутатов от 15.07 1999 г. № 148.» Об утверждении Концепции по управлению обращением с твердыми бытовыми отходами г. Владимира».

40. Решение Челябинской городской Думы от 21 ноября 2000 г. N 64/7 «Об утверждении Концепции обращения с твердыми бытовыми отходами в городе Челябинске».

41. Федеральный закон от 24.06.1998 № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» (С изменениями от 01.03.2022 г.) [Электронный ресурс]: http://admintrg.ru (дата обращения ноябрь 2022 г.).

42. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления / В.И. Сметанин. - М.: Колос, 2000. - 232 с.

43. Образование отходов и обращение с ними [Электронный ресурс] https://www.eea.europa.eu> publications> enviro. (обращение март 2022 г.)

44. СП 320.1325800.2017 «Полигоны для твердых коммунальных отходов. Проектирование, эксплуатация и рекультивация» М.: Стандартинформ, Минстрой России. -2018. -12 с. [Электронный ресурс] https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/ от 07.02.2018 / (обращение ноябрь 2022 г.).

45. Середа Т.Г. Системный подход к проектированию и строительству инженерных сооружений полигонов твердых отходов / Т.Г. Середа, С.Н. Костарев.- М.: ИНФРА-Инженерия, 2019.- 160 с.

46. Управление отходами. Механобиологическая переработка твердых бытовых отходов. Компостирование и вермикомпостирование органических отходов: Монография; под. редакцией Я.И. Вайсмана. - Пермь: Изд-во Пермского национального исследовательского политехн. ун-та, 2012. - 224 с.

47. Слюсарь, Н.Н. Принципы управления полигоном захоронения твердых коммунальных отходов на разных этапах жизненного цикла / Н.Н. Слюсарь, А.Ю. Пухнюк // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. - 2016. -Том 22, № 2.- С. 148-164.

48. Оценка состояния полигонов захоронения ТБО по изменению органической составляющей / Ю.В. Завизион, Н.Н. Слюсарь, И.С. Глушанкова, Ю.М. Загорская, В.Н. Коротаев // Экология и промышленность России. - 2015. -№ 7.- С. 26-31.

49. Сергиенко Л. И. Биологическая рекультивация земель на полигонах захоронения твердых бытовых отходов / Л.И. Сергиенко, Н.В. Морозова // Экология урбанизированных территорий. - 2014. - №. 1.- С. 49-53.

50. Середа Т.Г. Подходы к рекультивации загрязненных территорий полигонов и свалок твердых бытовых отходов / Т.Г. Середа // Безопасность жизнедеятельности. 2006. - №. 7. - С. 26-30.

51. Барзаковская А.В. Обоснование рекультивационных мероприятий по созданию управляемого полигона ТКО / А.В. Барзаковская, В.И. Масликов.-СПб.: С-ПбПУ Петра Великого, 2019.- 128 с.

52. Система обращения с ТБО в г. Санкт-Петербурге / Е.Г. Семин, Ю.М. Лихачев, В.В. Полуэктов, П.М. Федоров // Вестник госпитальной инженерии. -1997.-№ 1.-С. 13-23.

53. Мониторинг за воздействием полигона твердых отходов на окружающую среду / П.М. Федоров // Региональная экология.-2001.- № 3-4.- С.48-51.

54. Анализ состояния системы обращения с твердыми коммунальными отходами в Санкт-Петербурге за последние 25 лет / Л.С. Венцюлис, А.Н.Пименов, А.Н. Чусов, С.В. Селиванова, В.В. Терлеев // Вестник евразийской науки. - 2022. -Т. 14. - № 6. - URL: . https://esj.today/PDF/38NZVN622.pdf; DOI: 10.15862/3 8NZVN622.

55. Экологическая безопасность при обращении с ТКО в Ленинградской области / П.М. Федоров, А.Н. Чусов, Е. Ю. Негуляева // РАН «Региональная экология». 2004, N 3-4 (23). С. 94-99.

56. Вайсман Я.И. Условия образования и очистка фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов / Я.И. Вайсман, И.С.Глушанкова. - Пермь: ПНИПУ, 2003. - 168 с.

57. Очистка фильтрационных вод полигонов захоронения ТКО методом гальванокоагуляции / Я.И. Вайсман, И.С. Глушанкова, Л.В. Рудакова, Я.С. Шишкин // Водоснабжение и санитарная техника. - 2003. - № 8. - С. 33-36.

58. Investigative strategies and risk assessment of old unlined municipal solid waste landfills / E. Hoehn, C. A. Johnson, P. Huggenberger, A. Amirbahman, A. Peter, H. R. Zweifel // Waste management. - 2000. - Vol. 18. - P. 577-589.

59. Применение методологии управления рисками для объектов городской инфраструктуры на примере полигонов ТБО / В.В. Карманов, Г.С. Арзамасова, И.В. Новикова, Н.Н. Слюсарь // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. - 2011. - № 2. - С. 15-28.

60. Mavropoulos A. Landfills, complexity and biogas risk assessment / A.Mavropoulos, D. Kaliampakos // Waste Management & Research. - 2011. - Vol. 29(1). - P. 99-106.

61. Ritzkowski M. Landfill aeration worldwide: concepts, indications and findings / M. Ritzkowski, R. Stegmann // Waste Management. - 2012. - Vol. 32, issue 7. - P.1411-1419.

62. Пьянкова Е.Д. Электрофизический метод регулирования метаногенеза, на полигонах захоронения твердых коммунальных отходов / Е.Д. Пьянкова, А.Р. Сай, Г.В. Козлов // Управление рисками в техносфере, 2007.- № 3.- C. 23-29.

63. Луканин, А.В. Инженерная экология: защита литосферы от твердых промышленных и бытовых отходов: учеб. пособие / А.В. Луканин. — М.: ИНФРА-М, 2018. — 556 с.

64. Жиленков B.H. Опыт исследования фильтрационных и геомеханических свойств твердых бытовых отходов / B.H. Жиленков // Геоэкология.-2002.- № 3.-С.275 - 280.

65. Рекомендации по сбору, очистке и отведению сточных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов.- М.: Госстрой РФ, 2003.- 45 с.

66. Переработка ТБО как решение геоэкологической задачи / Е.Г. Семин, Ю.М. Лихачев и др. Препринт. 2001.- 1.0ЭЭП РАН. СПб. 2001.- 8 с.

67. Система обращения с ТБО в городе Санкт-Петербурге / Е.Г. Семин, Ю.М. Лихачев, В.В. Полуэктов, П.М. Федоров // Вестник госпитальной инженерии.-1997.- № 1.- С.13-23.

68. Пашкевич М.А. Техногенные массивы и их воздействие на окружающую среду / М.А. Пашкевич. - С-Пб.: Санкт-Петербургский горный институт. 2000.230 с.

69. Федоров П.М. Мониторинг за воздействием полигона твердых бытовых отходов на окружающую среду / П.М. Федоров // Региональная экология- 2001.-№ 3-4. - С.48-51.

70. Полигоны бытовых отходов как объекты геологического исследования / И.И. Подлипский // Вестник СПбГУ. - Сер. 7, 2010, вып. 1.- С. 15-31.

71. Единая концепция обращения с твердыми коммунальными отходами на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области разработана и утверждена Губернаторами Санкт-Петербурга и Ленинградской области протокол от 21.02.2022 [Электронный ресурс] открытый доступ: gov.spb.ru; https:// www.gov.spb.ru> otrasl > obrashenie-s-othodami (обращение декабрь 2022 г.).

72. Невский экологический оператор (о ключевых целях создания в регионах инфраструктуры обращения с отходами) от 15.03.2023 [Электронный ресурс] открытый доступ: https://spb-neo.ru/ (обращение декабрь 2023 г.).

73. Систер В.Г. Современные технологии обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов / В.Г. Систер, A.H Мирный.- М.: Aкадемия коммунального хозяйства им. КД. Памфилова -2003.- 304.с.

74. Гладышев Н.Г. Логические аспекты обращения с отходами / Н.ГХладышев, Д.Е. Быков, A.A. Шищканова // Вестник СамГТУ.- 2006.-№5(23) -С. 31 - 37.

75. Гладышев Н.Г. Эколого логический аудит / Н.Г. Гладышев, Д.Е.„Быков, В.П. Мешалкин, A.A. Шишканова // Экология и промышленность России. - 2006.-№ 11.- С. 33-37.

76. Heer J.K. La incineration des ordures menegeres et la pollution atmospherique / J.K. Heer, C. Burniske // Bull ARPEA. - 1981.- N 6.- p. 48 - 50.

77. Обзор системы обращения с твердыми бытовыми отходами на территории ЕС [электронный ресурс] http: // ecoportus.ru - node (дата обращения март 2023 г.).

78. Чумаков A.H Способы утилизации и перспективы развития управления отходами / A.H Чумаков // Твердые бытовые отходы - 2004.- № 7. - С. 5 - 9.

79. Новый способ ускорения переработки твердых бытовых отходов / Ю.М. Лихачев, Г.А. Цветков, А.В. Гарабаджиу, Г.В. Козлов // Экология и развитие общества: Труды международной конференции. - 19-24 июля 2005 г. СПб.- г. СПб: МАНЭБ,- 2005. - С. 84 -88.

80. Комплексная переработка твердых бытовых отходов наиболее перспективная технология: сборник трудов / Под ред. Я.Б. Данилевича, Е.Г. Семина. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001.- 219 с.

81. Социально экономическое обоснование применения комплексной переработки твердых бытовых отходов на примере реконструкции Опытного завода МПБО / Ю.М. Лихачев. - СПб.: СПбГТУ, 1998 - 120 с.

82. Рециклинг твердых бытовых отходов / В.В. Киселев // ЖКХ. - 2003.-№ 6. С.24-27.

83. Нормы накопления ТКО. [Электронный ресурс]. http://www.solidwaste.ru (дата обращения январь 2023 г.)

84. Ноль отходов «Zero Waste» альтернативная концепция управления отходами / Р. Мюррей // Экология и жизнь. - 2004.-№ 6 (41).-С.16-18.

85. Нулевые отходы: как в Швеции решают проблему мусора [Электронный ресурс] Доступ свободен. - https://tass.ru> obschestvo (дата обращения январь 2023 г.)

86. Обзор системы обращения с твердыми бытовыми отходами на территории Европейского союза / В.В. Филиппов, Н.Т. Кадиров // Молодой ученый. - 2015.-№ 22(102). - С.91-94. - URL: http://moluch.ru/archive/102/23520 (обращение январь 2023 г.)

87. Система обращения с отходами: принципы организации и оценочные критерии / Л.С. Венцюлис, Ю.И. Скорик, Т.М.0Флоринская. - СПб.: Изд-во ПИЯФ РАН, 2007 - 168 с.

88. Переработка отходов производства и потребления с использованием их ресурсного потенциала / Г.С. Сагдеева, Г.Р. Патракова // Вестник Казанского технологического университета.- 2014.- № 6.- С. 194 - 198.

89. В России построят ещё девять мусоросжигательных заводов [Электронный ресурс]. Доступ свободен. https://plus-one.ru/ecology/2021/12 /22/-v-rossii-postroyat-eshche-devyat-musoroszhigatelnyh-zavodov (дата обращения январь 2023 г.)

90. Использование свалочного газа в газотурбинных и газопоршневых установках: энергетические и экономические оценки / А.А. Федотов, Д.А.оКаранова, А.Б. Тарасенко, С.В. Киселева // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология».- 2019.-№ 19-21 С. 19-28.

91. Биотопливо для двигателей внутреннего сгорания: монография / В.А. Марков, С.Н. Девянин, С.А. Зыков, С.М. Гайдар. - М.: НИЦ Инженер (Союз НИО), 2016. - 292 с.

92. Проблемы проектирования и размещения полигонов твердых коммунальных отходов в Пермском крае / Ю.А. Килин, И.И.Минькевич, А.С. Ноговицин / Геология и полезные ископаемые западного Урала, 2019.- № 2 (39).-С. 358 - 362.

93. Influence of moisture content and leachate recirculation on oxygen consumption and waste stabilization in post aeration phase of landfill operation, Sohoo, I., Ritzkowski, M., Kuchta, K. // Science of the Total Environment, 2021.- 773, 145584.

94. Зональное определение эмиссий биогаза на полигоне ТБО для оценки геоэкологического состояния и обоснования управлением процесса разложения отходов при рекультивации / В.И. Масликов, А.Н. Чусов, Д.В. "Молодцов, М.Г. Рыжакова // Научно-технические ведомости СПбПУ. Наука и образование, 2012.-№ 12.- С.260 - 265.

95. Environmental sustainability enhancement of waste disposal sites in developing countries through controlling greenhouse gas emissions / I. Sohoo, M.Ritzkowski, K. Kuchta et all // Sustainability (Switzerland), 2021, 13(1), pp. 1-12.

96. Biochemical methane potential assessment of municipal solid waste generated in Asian cities: A case study of Karachi, Pakistan / Sohoo, I., Ritzkowski, M., Heerenklage, J., Kuchta, K. // Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2021.-V.135--110175.

97. Нейросетевой алгоритм принятия решения о наличии предаварийной или аварийной ситуации в угольной шахте многокритериальным оптикоэлектронным прибором / А.И. Кин, А.Ю. Сидоренко, С.А. Лисаков, А.И. Сидоренко, Е.В. Сыпин // Южно-сибирский научный вестник.- 2019.- Т.2, № 4 (28).- C. 104-111. DOI 10/25669/SSSB.2019.28.48.994.

98. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов. Утверждена Минстроем России 02.11.1996, согласована письмом Государственного комитета санитарно-эпидемиологического контроля РФ от 10.06.1996 № 01-8/17-11.

99. Проведение рекультивационных работ на нарушенных землях: Учебное пособие / Д. О. Нагорнов, Э. А. Кремчеев. Санкт-Петербург: НИЦ АРТ, 2017 - 178 с.

100. Теория систем и системный анализ. Методы анализа информации (классификация, обобщение и др.) [Электронный ресурс] свободный доступ: https:// victor-safronov.ru> lectures > surmin (дата обращения ноябрь 2022).

101. Формальные методы экспертных оценок / Т.Я. Данелян // Экономика, статистика и информатика. - 2015.- №.1.-С. 183-187. https://cyberleninka.ru > article > formalnye-metody-ek.

102. Статистический анализ данных на компьютере / Ю.Н.Тюрин, А. А. Макаров. - М.: ИНФА, 1998.- 528 с.

103. Статистика в Excel / Н.В. Макарова, В.Я. Трофинец. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 368 с.

104. Инструментальные методы химического анализа / Г.Юнг.- Пер. с англ. М.: Мир, 1989.- 608 с.

105. Исследование и моделирование биохимических процессов, происходящих в полигонах твердых отходов: Книга / П.М. Федоров, Е.Ю. Негуляева, Е.Р. Покровская // Комплексная переработка ТКО — наиболее передовая технология. СПб.: РАН, 2001.- С.62-72.

106. Поколения методов секвенирования ДНК (обзор) / А.Г. Бородинов, В.В. Манойлов, И. В. Заруцкий, А.И. Петров, В.Е. Курочкин, // Научное приборостроение - 2020 - Т. 30, № 4 - С. 3-20.

107. Образование, окисление и эмиссия биогаза на объектах захоронения бытовых отходов. А.Н. Ножевникова, В.С. Лебедев, Г.А. Заварзин и др.// Журнал общей биологии. - 1993. № 2.- С. 167-181.

108. Образование метана микрофлорой грунта полигона твердых бытовых отходов/ Ножевникова А.Н., Елютин Н.Ю. и др. // Микробиология. -1989. Вып.5.-С.859-863.

109. Hillmag T.C. Monitoring of landfill gas / T.C. Hillmag // Wastes Manag.-1989.-V.79.-N 4.-РР.-212-218.

110. Автоматизированный учебно-научный комплекс «Биореактор» для исследования процессов биоразложения твердых бытовых отходов / A.B. Черемисин, Федоров М.П., Масликов В.И. // Региональная экология. -2001. № 3-4.-С.51-54.

111. Методика определения энергетического потенциала полигонов твердых отходов / Е.Р. Лиллепярг.- Автореф. дисс. канд. техн. наук.- С-Пб. 2004.-19 с.

112. Оценка отдаленной опасности обработанных и необработанных городских твердых отходов с помощью анаэробных биореакторов / У. Брикман, M. Хейм, Р. Штейнберг, Г.-У. Эриг // Токсикологический вестник, 1995.- № 3.- С. 27-30.

113. Исследование биохимических процессов, происходящих на полигонах твердых бытовых отходов / И.Д. Алборов, С.В.оСтепанова // Вестник МАНЭБ. 2002. - Т.7, N 9(57). - С.32-34.

114. Biogas potential assessment of the composite mixture from duckweed biomass / A. Chusov, V. Maslikov, V. Badenko, D. Molodtsov, Y. Pavlushkina // Sustainability (Switzerland).- 2022.- N.14(1). - PP. 351-358.

115. Газохимические исследования распределения метана на площади полигона ПТО-1 «Южный». Отчет. - СПб.: Всероссийский институт разведочной геофизики им. А.А. Логачева (ВИРП), 2001.-12 с.

116. Утилизация свалочного газа мировая практика, российские перспективы / А.Б. Лифшиц, В.И. Гурвич // Чистый город. - 1999. - N 2(6). - С.8-17.

117. Расчет газового дренажа полигонов депонирования ТКО / С.В. Максимова, Т.Н. Белоглазова // Экология и промышленность России. - 2004. -Апрель. - С.42-45.

118. Дегазация полигона твердых бытовых отходов / С.В. Максимова, И.С. Глушанкова // Экология и промышленность России. 2003. - Октябрь. - С. 41-43.

119. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии для получения теплоты в системах теплоснабжения (свалочный биогаз, экологические проблемы использования / Г. М. Климов. - Нижний Новгород: ННГАСУ, 2013. - 52 с.

120. Биогаз высокорентабельное и дешевое топливо для всех регионов России / Е.С. Панцхава, М.М. Шипилов, А.П. Пауков, Н.Д. Ковалев // Биоэнергетика. - 2007. - № 4. - С. 42-47.

121. Теплоэлектростанция на альтернативном виде топлива (твердые бытовые отходы) / Л.Г. Федоров, А. С. Маякин, В.Ф.Москвичев // Энергосбережение. - 2002. -№ 2. - С. 39 - 41.

122. Добыча и использование свалочного газа / А.В.Струков, П.А. Трубаев // Энерг. и энергоэффективные технологии, 2015.- № 3 - С. 252 - 255.

123. Fieasibility of landfill gas as a liqutfied natural gas fuel source refuse trucks / J. Lietsman et al. // Jornal of the air and waste management association. - 2008. -Vol. 58. - № 5. - P. 613 - 619 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://doi/ org/10/3155/1047-3289.58.5.613 (Дата обращения 21.11.2022).

124. Управление метаногенезом на полигонах твердых бытовых отходов / Я.И. Вайсман, О.Я. Вайсман, С.В. Максимова. - Пермь: Книжный мир, 2003. -232 с.

125. Использование свалочного газа в газотурбинных и газопоршневых установках: энергетические и экономические оценки / А.А. Федотов, Д.А. Каранова, А.Б. Тарасенко, С.В. Киселёва // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», 2019 - № 19 -21.- С.17-28.

126. Biogasgewinnung und-nutzung / M. Kaltschmitt, H.Hartmann. - Gulzow: Institut fur Energetik und Umwelt - 2006.- 232 р.

127. Раздельный сбор отходов - первый шаг к решению проблем полигонов ТБО / Я.П. Молчанова // Обращение с отходами. - 2020.- апрель. - С. 36-40.

128. Current Developments in Biotechnology and Bioengineering / S. Kumar, A. Pandey // Waste Treatment Processes for Energy Generation. - 2019. - РР. 93 - 117.

129. Распоряжение Правительства Санкт-Петербурга от 25.08.2014 N 52-рп (ред. от 21.06.2016) «О Программе внедрения газомоторного топлива в автотранспортном комплексе Санкт-Петербурга на 2014-2023 годы»: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.consultant.ru > cons > cgi> online > n=150830 (Дата обращения 21.11.2022).

130. Интенсификация анаэробного разложения модельных образцов твердых бытовых отходов в биореакторах / Г.А.Джамалова // Химия и химическая технология. Экология и системы жизнеобеспечения. Известия СПбГТИ(ТУ) -2014.- № 23 - С. 84-86.

131. Перспективы энергетического использования твердых коммунальных отходов в крупных городах / Я.А. Владимиров, Е.В. Кожукарь, А.Н. Луми, А.М. Опарина // Вестник КГЭУ, 2017, № 4 (36) Энергетика С. 74-81.

132. Моделирование изменения эмиссионного потенциала твердых бытовых отходов при разных способах претритмента / Н.Н. Слюсарь, Я.И. Вайсман, И.С. Глушанкова, Л.В. Рудакова // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 3 (часть 4). - С. 716-721.

133. A review of anaerobic digestion systems for biodegradable waste: Configurations, operating parameters, and current trends [Text] / D. Ph. Van, T.Fujiwara, B. Leu Tho [et al.] // Environmental Engineering Research. - 2019. - mar. Vol. 25, no. 1. -P. 1-17. Access mode: http://eeer.org/journal/view.php?doi= 10.4491/eer.2018.334.

134. Биохимия процесса производства биогаза как альтернативного источника энергии / О. А. Шеина, В. А. Сысоев // Вестник Российских Университетов. Математика. - 2009. - Т. 14, No 1. - С. 73-76.

135. Waste activated sludge hydrolysis and short-chain fatty acids accumulation under mesophilic and thermophilic conditions: effect of pH / P. Zhang, Y. Chen, Q. Zhou // Water research. - 2009. - Vol. 43, №. 15. - P. 3735-3742.

136. Development of Full-Cycle Utilization of Chlorella sorokiniana Microalgae Biomass for Environmental and Food Purposes / Politaeva, N., Smyatskaya, Y., Al Afif, R., Pfeifer, C., Mukhametova, L. Energies this link is disabled, 2020, 13(10), 2648

137. Интенсификация процессов получения биогаза при использовании добавки из микроводорослей // В.В. Жажков, Н.А. Политаева, А.Н. Чусов, В.И Масликов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика.- 2020. - № 4(40), С. 41-53.

138. Культивирование и использование микроводорослей Chlorella и высших водных растений ряска Lemna. монография / Н.А. Политаева, Ю.А. Смятская, Т.А. Кузнецова, Л.Н. Ольшанская, Р.Ш. Валиев.- Саратов: ИЦ «Наука», 2017. - 125 с.

139. Influence of SHF Treatment on Lipid Output from Microalga Chlorella Sorokiniana / N. Politaeva, Yu. Smyatskaya, A. Toumi // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019.-Vol. 272.- N 3, С 224-227.

140. Determination of biogas potential of residual biomass of microalgae Chlorella Sorokiniana / A. Chusov, V. Maslikov, V.Zhazhkov, Y. Pavlushkina // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019, N.1.- S. 403-411.

138. Energy production from chlorella algae biomass under st. Petersburg climatic conditions / N.A. Politaeva, T.A. Kuznetsova, Y.A. et all. // I. Chemical and Petroleum Engineering. 2018. Т. 53. № 11-12.- С. 801-805.

139. Biogas potential assessment of the composite mixture from duckweed biomass / A. Chusov, V. Maslikov, V. Badenko, et all // Sustainability (Switzerland), 2022, V.14.-N1.- S. 351-354.

140. Innovative technologies secondary use of processed active source / Natalia A. Politaeva, Julia G. Bazarnova, Svetlana G. Boguk // Proceedings of the 2017

International Conf. «Quality Management, Transport and Information Security, Information Technologies», IT and QM and IS 2017.- 2017. - №8085865 - P. 471-476

141. Разработка процессов утилизации отходов пивоварения с получением гранулированного продукта / В.И. Назаров, М.А. Бичев // Пиво и напитки. №- 3. -2011.- С. 32-35.

142. Применение отходов пивоварения в ресурсосберегающих технологиях / А.И. Орлов, И.Ю. Резниченко // Ползуновский вестник.- 2021.- №2.- С. 146-152.

143. Пивная дробина как источник альтернативной энергии / В.В. Житков, Б.Н. Федоренко, А.Е. Яблоков, А.В Мачнев // Современные научные исследования: тенденции и перспективы. - №2. 2020, С.34-41.

144. Organisation von Bioabfallprobentests zur Bewertung des Biogaspotenzials. In M. Pasetti / V. Maslikov, V. Korablev, D. Molodtsov, A.Chusov, V. Badenko, M. Ryzhakova (Murgul Hrsg.) // 20-th International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2018: Woronesch; Russische Föderation; 10. Dezember 2018 bis 13. Dezember 2018 N 2.- S. 440-448.

145. «ГН 2.1.6.014-94. 2.1.6. Коммунальная гигиена. Атмосферный воздух и воздух закрытых помещений, санитарная охрана воздуха. Предельно допустимая концентрация (ПДК) полихлорированных дибензодиоксинов и полихлорированных дибензофуранов в атмосферном воздухе населенных мест. Гигиенические нормативы» (утв. Постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 22.07.1994 N 7): https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_101616/ (обращение сентябрь 2023 г.).

146. Техника и технология совмещенных процессов переработки твердых отходов. Учебное пособие / В.И. Назаров, Д.А. Макаренков, Р. Санду М. ИНФРА-М, 2020. - 176 с

147. Биогаз: теория и практика (Biogas in Theorie und Praxis) / В.Баадер, Е. Доне, М. Бренндерфер.— М.: Колос, 1982. — 148 с.

148. Biogas potential assessment of the composite mixture from duckweed biomass / A.Chusov, V.Maslikov, V.Badenko, V.Zhazhkov, D.Molodtsov, Y.Pavlushkina // Sustainability (Switzerland), 2022, 14(1), 351.

149. Determination of biogas potential of residual biomass of microalgae Chlorella sorokiniana / A. Chusov, V. Maslikov, V. Zhazhkov, Y. Pavlushkina // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019.-Vol. 403.-рр. 34-36

150. Оптимизация условий жизнедеятельности метанообразующего консорциума полигонов твердых бытовых отходов / А.В. Садчиков: https://s.science-education.ru/pdf/2017/2/26175.pdf (дата обращения октябрь 2023 г.).

151. Энергетическая рекультивация полигонов твердых бытовых отходов/ Р.Ш. Абдинов - диссертация на соискание ученой степени доктора философии по специальности D060800-Экология (Республика Казахстан, Алматы): https://www.kaznu.kz/content/files/pages/folder3157.pdf (дата обращения сентябрь 2023 г.).

152. Биодеградация твердых бытовых отходов в климатических условиях России (раздел 6.3 - Стимуляция метаногенной деградации с помощью внесения осадка сточных вод в почву полигона ТБО): публичный аналитический доклад / О.Р. Коцюрбенко - Ханты - Мансийск, 2019.- 77 с. : http//www ugrasu.ruuploadiblock (дата обращения октябрь 2023 г.).

153. Landfill gas generation modeling / Andreottola G., Cossu R., Ritzkowski M. // Solid waste landfilling. Concepts, Processes, Technologies; Eds R. Cossu, R. Stegmann. Amsterdam: Elsevier, 2019. P. 419-437. DOI: 10.1016/B978-0-12-407721-8.00020-6

154. Gas production from landfill / Tabasaran O.// Household Haste Management in Europe. Economics and Techniques; Eds. A.V. Bridgewater, K. Lidgren. New York: Van Nostrand Reinhold Co., 1981. P. 159-175.

155. Alexander A., Burklin C., Singleton A. Landfill Gas Emissions Model (LandGEM) Version 3.02. User's Guide. Washington, D.C.: U.S. EPA, 2005. 48 p. URL: https: //www3 .epa.gov/ttncatc 1 /dir 1 /landgem-v302-guide.pdf

156. IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5 -Waste / Eds. S. Eggleston, L. Buendia, K. Miwa et al. Hayama, Japan: IGES, 2006. 155 p. Energy Systems, 2021, Vol. 1 Энергетические системы, 2021, № 1 https://j-es.ru/ 104 URL: https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol5.html

157. Estimating methane emissions from landfills based on rainfall, ambient temperature, and waste composition: The CLEEN model / R.V. Karanjekar, A. Bhatt, S. Altouqui // Waste Management. 2015. Vol. 46. P. 389-398. DOI: 10.1016/j.wasman.2015.07.030

158. Методика расчета количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигонов твердых бытовых и промышленных отходов / Н.Ф. Абрамов, Э.С. Санников, Н.В. Русаков и др. М.: НПП «Экопром»; АКХ им. КД. Памфилова; НИИ ЭЧ и ГОС им. А.Н.Сысина; НИИ Атмосфера; ЗАО НПП «Лотус», 2004. 20 с.

159. Рекомендации по расчету образования биогаза и выбору систем дегазации полигонов захоронения твердых бытовых отходов разработаны в соответствии с нормативными материалами по охране окружающей среды / Н.Ф. Абрамов, Я.И. Вайсман, С.В. Максимова и др. М.: АКХ им. КД. Памфилова; Пермский технический университет, 2003. 27 с

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Технологический регламент получения биогаза при анаэробном сбраживании микроводорослей Chlorella sorokiniana

Оглавление Область применения Нормативные ссылки Характеристика готового продукта Технологическая схема производства

Аппаратурная схема производства и спецификация оборудования; Характеристика сырья, промежуточных продуктов, исходных и вспомогательных материалов

Изложение технологического процесса; Материальный баланс

Переработка и обезвреживание отходов производства

Контроль производства

Безопасная эксплуатация производства;

Охрана окружающей среды;

Перечень производственных инструкций;

Экспериментальные данные

Информационные материалы.

1. Область применения

Настоящий технологический (лабораторный) регламент описывает операции получения биогаза при анаэробном сбраживании органических веществ при внесении добавки- остаточной биомассы микроводорослей Chlorella sorokiniana с добавлением инокулянта.

Приведены характеристики исходного сырья, промежуточных продуктов и исходного продукта. Описаны операции изготовления продукта. Предложены пути утилизации отходов, приведены требования безопасности. Разработан регламент (приложение А) в частичном соответствии с ОСТ 64-02-003-2002.

2. Нормативные ссылки

ГОСТ Р 53790-2010 Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Общие технические требования к биогазовым установкам.

ГОСТ Р 52808-2007 Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Термины и определения

ГОСТ 30772-2001 Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения

3. Характеристика готового продукта

Биогаз - смесь газов, состоящая из метана, углекислого газа, сероводорода и др. компонентов образующаяся в процессе метанового брожения органического вещества. Биогаз используется для хозяйственных нужд, в качестве альтернативного источника энергии. В биогазе процент содержания метана должен быть не менее 60 %.

Полученный биогаз собирается в пакеты, на пакете указывается дата получения и состав сырья для сбраживания.

4. Технологическая схема производства

Основная технологическая схема производства приведена на рисунке

Рис. А 1. Технологическая схема сбраживания органических отходов и получения 1биогаза с использованием добавок из отработанной биомассы Chlorella sorokiniana в

качестве со-субстрата 5. Аппаратурная схема производства и спецификация оборудования.

На рис. Д 2. представлена аппаратурная схема установки для проведения испытаний лабораторных образцов-добавок для ускорения процессов анаэробного сбраживания и образования биогаза

Рис. А2. Принципиальная схема лабораторной установки

В биореакторы (1) загружаются образцы добавок для ускорения процессов анаэробного сбраживания и образования биогаза. Затем биореакторы заливаются водой и для создания анаэробного режима разложения органических веществ продуваются инертным газом. Для определения эмиссии биогаза биореакторы подключаются к газовым счётчикам (2) с использованием газовых линий (3). Образующийся биогаз собирается емкости (4). Биореакторы помещаются в термобокс (5) с постоянной температурой (Т= 35°С), характерной для мезофильного режима брожения. Биореакторы должны оснащаться дополнительными газовыми линиями с возможностью подключения газоанализатора для периодического контроля состава биогаза. Для предотвращения образования плавающей корки содержимое биореакторов ежедневно перемешивается. Средняя продолжительность испытаний лабораторных образцов-добавок составляет от 21 до 28 суток. Для удаленного контроля процессов биоразложения и слежения за экспериментом в реальном времени используется информационно-аналитический комплекс, который состоит из персонального компьютера (8), соединенного с блоком управления газовыми счетчиками (7), получающим с них данные при помощи сигнальных проводов (6).

Таблица А1

Перечень оборудования и приборов

Обозначение Наименование Количество Примечание

1 2 3 4

1 биореактор 16 -

2 газовые счётчики 8 -

3 газовые линии - -

4 накопительные емкости 16 -

5 термобокс 1 -

6 сигнальные провода - -

7 блок управления 1 -

8 персональный компьютер 1 -

Каждая партия готовой продукции проходит контроль качества по показателям, приведенным в таблице А 9.

6. Характеристика сырья, промежуточных продуктов, исходных и вспомогательных материалов.

Основные характеристики сырья промежуточных продуктов, исходных и вспомогательных материалов приведены в таблице А2.

В биореактор закладывается 2 г остаточной биомассы микроводорослей Chlorella sorokiniana, 4 г инокулянта и 2 г органических отходов.

Таблица А 2

Характеристика сырья, промежуточных продуктов, исходных и

вспомогательных материалов

Наименование Обозначение Сорт или Показатели Примечание

НД артикул обязательные для проверки

1 2 3 4 5

Остаточная - - Отсутствие -

биомасса токсичности

микроводоросли Chlorella sorokiniana

Инокулянт- коровий - - Соответствие -

навоз гигиеническим нормативам

Органические - - 0 Соответствие с АКХ

отходы им. Памфилова

Остаточную биомассу микроводорослей Chlorella sorokiniana предварительно измельчают в ступке для создания однородной массы.

В качестве инокулянта используется свежий коровий навоз, отбираемый на ферме, содержание животных на которой соответствует санитарно-ветеринарным требованиям. Состав смеси пищевых отходов принимается по данным исследований АКХ им. Памфилова (таб.А 3).

Таблица А.3

Усредненный состав пищевых отходов

Наименование Доля в составе, %

Картофель и его очистки 40

Другие овощи 23

Фрукты 22

Мясо, колбасы 4

Кости (говяжьи, куриные и др.) 4

Рыба, рыбные кости 3

Хлеб и хлебопродукты 2

Молочные продукты 1

Яичная скорлупа 1

7. Изложение технологического процесса

В лабораторной установке осуществляется дискретный периодический режим анаэробного сбраживании микроводорослей Chlorella sorokiniana при котором загрузка биореакторов микроводорослями для метанового брожения осуществляется только в начале процесса.

Для получения биогаза при анаэробном сбраживании микроводорослей Chlorella sorokiniana данной технологической схемой предусматривается следующая последовательность операций:

Проверка лабораторной установки и оборудования

Подготовка компонентов композиционной смеси

Загрузка компонентов композиционной смеси в биореакторы

Заливка биореакторов водой

Герметизация биореакторов

Размещение биореакторов в термобоксе

Продувка биореакторов и газовых линий

Установление в термобоксе заданной температуры Запуск информационно-аналитического комплекса Перемешивание содержимого биореакторов Контроль компонентного состава биогаза Контроль водородного показателя pH Проверка лабораторной установки и оборудования Таблица А4 Расход сырья

Наименование сырья Содержание основного вещества, % Израсходовано

Масса, г

1 2 3

ОБХ 25 2

Инокулянт 50 4

Пищевые отходы 25 2

Итого 8

Таблица А5

Получение продуктов

Наименование Содержание основного Получено, г

продуктов вещества, %

1 2 3

Биогаз 70 5,6

Отход (компост) 30 2,4

Итого 8

Герметизация биореакторов проводят с помощью крышек. Биореакторы размещают в термобоксе и подключают к газовым линиям.

Для создания анаэробного режима биореакторы, газовые линии и счетчики продувают инертным газом. При этом необходимо дополнительно проверить их герметичность при помощи мыльного раствора. Продувка осуществляют при помощи газового баллона, наполненного инертным газом и подключенного при помощи редуктора к дополнительным газовым линиям.

В начале процесса получения биогаза при анаэробном сбраживании остаточной биомассы микроводорослей Chlorella sorokiniana в термобоксе

устанавливается температура, соответствующую начальному гидролизному режиму (не более 20 °С). Данная температура должна поддерживаться в течении первых 2 суток.

На 3 сутки процесса получения биогаза в термобоксе необходимо установить температуру, соответствующую мезофильному режиму метанового брожения (35 °С).

Информационно-аналитический комплекс запускается непосредственно в начале процесса получения биогаза при анаэробном сбраживании остаточной биомассы микроводорослей микроводорослей Chlorella sorokiniana. После запуска данный комплекс должен давать возможность удаленно контролировать процессы биоразложения и следить за процессом в реальном времени.

Содержимое биореакторов необходимо ежедневно перемешиваются (встряхиванием) в течение 2 минут для предотвращения образования корки на его поверхности.

Контроль компонентного состава биогаза осуществляется с использованием портативного газоанализатора GA2000. На рис. Д3 показана схема измерений компонентного состава биогаза непосредственно в биореакторах.

5 4

Рисунок А.3 - Схема подключения и измерений компонентного состава биогаза с

использованием газоанализатора ОА2000. 1 -биореактор, 2,3 - трехходовой кран, 4 -двухходовой кран, 5 - газовый счетчик, 6,7 -

газовый мешок, 8 - газоанализатор

Перед началом измерения необходимо перекрыть двухходовой кран (4).

В целях продувки газовой линии газоанализатора трехходовые краны (2,3) переводятся в положение, открывающее мешок с инертным газом (7) и сброс в вытяжную систему.

После продувки краны (2,3) должны быть переведены в положение, перекрывающее сброс в вытяжную систему и газовый мешок (7) и открывающее линии, ведущие к биореактору.

Затем необходимо включить компрессор газоанализатора, и прокачивать биогаз из биореактора через газоанализатор в течение 30 секунд.

Показания газоанализатора необходимо сохранить в памяти прибора.

Контроль водородного показателя рН

В периодическом режиме в биореакторах осуществляется контроль водородного показателя рН жидкой фазы. Образцы жидкой фазы отбираются при помощи одноразовых ватных палочек из кранов, расположенных в нижней части биореакторов, предотвращающих попадание кислорода в биореакторы. Анализ водородного показателя ввиду малого объема отбираемой жидкой фазы осуществляется при помощи лакмусовой бумаги.

В случае снижения показателя ниже 5.5 и прекращения газовой эмиссии через дополнительные газовые линии в биореакторы добавляется буферный раствор пищевой соды (10%) до повышения значения рН до 6.5-7.0.

8. Материальный баланс

Материальный баланс получения биомасса приведен в таблице Д6 и рассчитан на один цикл производства.

Известно, что 70 % органических отходов разлагается, а 30 % образуют остаток.

Количество разложившихся отходов:

тС 8 * 70

=-=-= 5.6

раз 100 100

траз- масса разложившихся отходов, г

т- масса отходов, г

тост = т — траз = 8,0 — 5,6 = 2,4

тост- масса остатка, г Таблица А6 Материальный баланс на 1 цикл производства

Израсходовано Получено

Наименование сырья Масса, г Наименование конечного продукта, г

1 2 3 4

ОБХ 2 Биогаз 5,6

Пищевые отходы 2 Отход (компост) 2,4

Инокулянт 4

Итого 8 8

9 Переработка и обезвреживание отходов производства

Ввиду малых объемов жидкого субстрата в биореакторах и отсутствия в нем опасных химических соединений жидкая фракция сливается в централизованную систему водоотведения.

Образующийся в результате сбраживания отход, используется в качестве органического удобрения.

10 Контроль производства

Основные этапы контроля производства представлены в таблице А7

Таблица А7

Основные этапы контроля производства

Наименование стадий, места измерения параметров или отбора проб Наименован ие объекта контроля Наименование контролируемого параметра, единицы измерений Регламенти рованный норматив (значение параметра) Методы и средства контроля Кто производит контроль и в каком документе регистрирую тся результаты

1 2 3 4 5 6

Контроль компонентного состава биогаза Биогаз СН4, С02, 02, Н2, С0, ШБ, % 0-100% Газоанали затор Замеры проводит техник. Фиксирует в рабочий журнал лаборатории

Контроль водородного показателя рН Содержимое биореактор ов Водородный показатель рН 5,5-7,0 рН - метр Замеры проводит техник. Фиксирует в рабочий журнал лаборатории

11. Безопасная эксплуатация производства

При проведении эксперимента в соответствии с данным регламентом риск химического отравления маловероятен, т. к. токсичные химические реагенты запрещены для использования.

При работе с некоторыми видами органических субстратов, например с инокулянтом в виде свежего коровьего навоза, необходимо соблюдать меры предовращающие возможность бактериального инфицирования:

1) инокулянт отбирается на ферме с содержанием животных в соответствии с санитарными требованиями;

2) работы с биосубстратом выполняются в одноразовых латексных (резиновых) перчатках;

3) запрещается приносить продукты питания и принимать пищу в помещении лаборатории;

4) при выполнении работ с биосубстратом, имеющим резкий или неприятный запах, следует использовать средства индивидуальной защиты: респиратор или ватно-марлевую повязку, защитные очки и др. для предотвращения попадания загрязненного субстрата на кожу и слизистую оболочку;

5) после завершения работ с биосубстратом использованный инвентарь моется и обеззараживается с применением средств бытовой химии;

6) одноразовые расходные материалы, контактировавшие с субстратом, упаковываются в полиэтиленовый или бумажный пакет и выбрасываются в общий мусор;

7) жидкие фракции из биореакторов заливаются обеззараживающим раствором и сливаются в канализацию.

При работе в лаборатории необходимо соблюдать требования техники безопасности по ГОСТ 12.1.007-76 "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности".

Необходимо соблюдать правила работы с электротехническими установками с напряжением до 1000В согласно требованиям «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭ) и ПОТ РМ-016-2001 РД 153-34.0-03.150-00 «Межотраслевых правил по охране труда (правил безопасности) при эксплуатации электроустановок». Ответственность за обеспечение и соблюдение мер безопасности возлагается на руководителя испытаний;

При получении продукта необходимо соблюдать требования по электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019;

Производственное помещение должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009;

Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004.

12.Охрана окружающей среды Таблица А 8

Образование сточных вод

Наименов Номер Колич Периоди Физико- ПДК\ Куда

а-ние стадии, е-ство ч- химическая (ОДУ) направляется

стоков наименован стоков, ность характеристи загрязняющ сток

ие м , сброса, ка, их

и номер в ч (сут) состав стоков веществ в

оборудова- сутки и воде водных

ния, (или) объектов,

где наименование мг/

образуется других дм3

сток показателей, мг/дм3

Сточные Все узлы 1 раз в - - Централизованн

воды оборудова- сутки ая система

после ния, уборка водоотведения

промывки помещений

оборудова лаборатории

-ния и

уборки

помещени я

Сточные 1 0,35 - - Централизованн

воды ая система водоотведения

13. Перечень производственных инструкций

Инструкции ведения технологического процесса по рабочим местам Инструкция по технике безопасности на рабочем месте Инструкция по эксплуатации оборудования, средств измерений Правила пользования индивидуальными средствами защиты и оказания первой помощи пострадавшим

Экспериментальные данные

Состав биогаза, полученного при анаэробном сбраживании органических веществ с добавлением остаточной биомассы микроводорослей Chlorella sorokiniana и инокулянта, представлен в таблице А 9.

Таблица А. 9

Состав биогаза, полученного при сбраживании органических отходов при добавлении остаточной биомассы микроводорослей Chlorella sorokiniana и инокулянта.

№ Компонент Содержание %

1 2 3

1 CH4 10-60

2 CO2 10-30

3 O2 0-1

4 H2 0 ppm

1 2 3

5 CO 0 ppm

6 H2S m

15.Информационные материалы.

Регламент был разработан старшим преподавателем Высшей школы гидротехнического и энергетического строительства Жажковым В.В.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт внедрения результатов диссертации в учебный процесс

ФГАОУ ВО «СПбПУ»

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

феаердлмю* государственное автономное обрл^омтепьное пысшего о6рд>омииа

«(«■им Пгтсрбурккий наяитедничеиаий университет Пеф* Великого» (ФГАОУ ВО «СПбПУ»)

ИНН 7804040077. ОГРН 1027802505279. ОКПО 02068574 Лслиюхничесде ул.. 29, Санкт-Петербург. 195251 теч.: ♦7(812)297 2095,фа*с: ^7(812)552 6080

о№се@ЧрЬми ти

егоз. №

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по деятельности

ательнои Л.В. 11анкова

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы старшего преподавателя Высшей школы гидротехнического и энергетического строительства Инженерно-строительного института Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого Жажкова Вячеслава Владимировича в учебном процессе

Мы, нижеподписавшиеся, и.о. руководителя дирекции основных образовательных программ, доцент Гращенко Н.Ю. и руководитель образовательных программ магистратуры направления 20.04.01 «Техносферная безопасность» профиль 20.04.0111 «Экологическая безопасность в промышленности» ВШТБ, ИСИ, доцент Румянцева Н.В составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Жажкова В.В но утилизации композиционных смесей ор1 аносодержащих отходов производства и потребления с получением биометана внедрены в учебный процесс Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (чтение лекций, проведение практических занятий по дисциплинам «Переработка и утилизация твердых бытовых отходов», «Экологическая безопасность в промышленности»; выполнение выпускных квалификационных работ) для магистров направления 20.04.01

«Техносферная безопасность» по профилю 20.04.01_11 «Экологическая

безопасность в промышленности».

Акт выдан для представления в диссертационный ейвет. И.о. руководителя дирекции 7

основных образовательных

программ

Руководитель образовательных программ магистратуры ВШТБ, ИСИ

Н.Ю. Гращенко

Н.В. Румянцева