Управление отходами. Сточные воды и биогаз полигонов захоронения твер

Для небольших «молодых» свалок и свалок промежуточного возраста с объемом свалочного тела менее 50 тыс. м3, не имеющих систем дегазации, эффективным средством регулирования эмиссии биогаза является изолирующее покрытие из рыхлого грунта в сочетании с такими отностительно недорогими техническими средствами регулирования движения, как дренажные канавы, траншеи и т.п. Одним из способов дегазации полигона при низких скоростях эмиссий является обустройство окончательного покрытия в виде окислительного биофильтра.

Для удобства проектирования систем дегазации в качестве критерия можно принять мощность полигона (табл. 2.20).

Нижней границей применения систем дегазации будут нормативы чистоты приземного слоя воздуха: предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК метана 50 мг/м3) и пожаро- и взрывоопасные концентрации метана в атмосфере (5–15 об. %, или 34,45–91 мг/л).

Если содержание метана в приземном слое ниже указанных пределов, дегазации не требуется – достаточно установить средства для мониторинга и сигнализацию.

Каждый полигон ТБО является единственным в своем роде, и локальные условия могут в значительной мере осложнить использование того или иного способа дегазации. Надежная работа систем дегазации, контроль эмиссий, эффективная реализация биогаза как энергоносителя возможны в том случае, если способ дегазации подходит не только для стадии метаногенеза, но и для общей концепции эксплуатации и рекультивации свалки. Объекты захоронения ТБО содержат большое количество органических отходов, которые, по мере формирования тела полигона, подвергаются анаэробному разложению с образованием биогаза. В случае отсутствия на объектах специальных инженерных сооружений биогаз постепенно просачивается через толщу отходов и попадает в атмосферу, вызывая неблагоприятные последствия как локального, так и глобального масштаба. При этом неконтролируемая эмиссия биогаза может продолжаться столетиями. Таким образом, необходимо принимать меры, позволяющие минимизировать эмиссию биогаза либо обеспечивающие его использование или обезвреживание. Так, минимизации эмиссии биогаза можно добиться путем сокращения метанообразующих фракций в массе отходов, направляемых на захоронение. Сокращения метанообразующих фракций можно достичь за счет организации предварительной подготовки отходов перед захоронением. Предварительная подготовка отходов поможет сформировать инертное тело полигона. Кроме того, полигон ТБО можно использовать как биореактор, в результате функционирования которого образуется биогаз, обладающий энергетическим потенциалом. В целях использования биогаза как альтернативного источника энергии объекты захоронения должны быть оборудованысистемами дегазации и утилизации.

241

Оценка вариантов системы дегазации приведена в табл. 2.21. Для проведения качественной оценки выделены наиболее актуальные критерии. Оценка выполнена в баллах (5 – наиболее предпочтительный вариант, 0 – наименее предпочтительный вариант). Эффективность системы дегазации подразумевает обеспечение наиболее благоприятной экологической обстановки при наименьших затратах.

Таблица 2.21

Оценка вариантов системы дегазации

243

Окончание табл. 2.21

Пассивная система дегазации является наиболее целесообразной с экономической точки зрения и наиболее простой технологией дегазации массива отходов, однако при этом выбросы загрязняющих веществ максимальны и не поддаются регулированию. Учитывая перспективы развития данной территории, отметила, что превышения ПДК по ряду веществ на границе существующей санитарно-защитной зоны в 1000 м, и тем более на границе проектируемой жилой застройки в 300 м в течение длительного времени, при данном способе дегазации не позволяют рассматривать его в качестве приоритетного.

Активная система дегазации, предусматривающая сжигание биогаза, в соответствии с расчетами рассеивания, позволяет значительно снизить выбросы углеводородных загрязняющих веществ (метана, этилбензола и т.п.) и тем самым сократить размер санитарно-защитной зоны до 300 м.

Использование факельных или энергетических установок принципиально не меняет состав отходящих газов – и в том, и в другом случае это продукты, образующиеся при разложении органических веществ (диоксид угле-

244

рода, оксид углерода и т.п.), и соединения, образование которых характерно для любого горения (оксиды азота, бенз(а)пирен и т.п.). Состав отходящих газов при сжигании биогаза определяется конфигурацией устройства сжигания и параметрами процесса горения, а не тем, вырабатывается ли при этом энергии (как на энергетических установках) или рассеивается в окружающей среде (как при факельном сжигании). Другими словами, выбросы при сжигании биогаза на факельной установке закрытого типа могут быть ниже, чем при его сжигании на когенерационной установке небольшой мощности и т.п. Фактически, и факельные устройства, и энергетические установки с экологической точки зрения и перспектив уменьшения размеров санитарнозащитной зоны имеют равные показатели.

При этом использование энергетических установок связано с большими затратами и рисками. Кроме того, необходимо учитывать, что данные технологии в Российской Федерации развиты слабо, поэтому определенные трудности могут быть связаны с подбором или проектированием специального оборудования, его сертификацией.

245

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Вайсман Я.И., Коротаев В.Н., Петров В.Ю. Управление отходами. Захоронение твердых бытовых отходов: учеб. пособие / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2001. – 133 с.

2.Life-cycle inventory of modern municipal solid waste landfill. Environmental impact,

aftercare and remediation of landfills / М. Barlaz [et al.]. – VII International waste management and landfill symposium. – Sardinia, 1999. – Vol. II. – Рр. 337–343.

3.Baccini P., Henseler G., Belevi H. Water and element balances of municipal solid

waste landfills // Waste Management Research. – 1987. – Vol. 5. – P р. 483–499.

4.Ham R.R. Sanitary landfill, state of the art // Second landfill symposium. – Sardinia, PortoConte, 1989.

5.Вайсман Я.И., Глушанкова И.С. Условия образования и очистка фильтрационных вод полигонов ТБО / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2003. – 101 с.

6.Физико-химические методы защиты биосферы. Очистка фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов: учеб. пособие / Я.И. Вайсман [и др.]; Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2005. – 197 с.

7.Blight G.E., Hojem D.J., Ball J.M. Production of landfill leachate in Water-

Deficient Areas / Landfilling of waste: leachate. – London: Academic Press, 1990. – Pр. 35–53.

8.Lechner Т. Water balance and leachate quantity. IWGA – Department for Waste Management. – Wien, 1995. – Рр. 23–35.

9.Baudoin A., Pierson P. Study on production and transfer of leachate in waste landfill // Geosynthetics: Application, Design & Construction. – Balkema, Rotterdam, 1996.

10.Инструкция по проектированию эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов / АКХ им. Памфилова. – М., 1998.

11.Санитарная очистка и уборка населенных мест: справочник / В.Г. Систер

[и др.]. – М.: Изд-во АКХ, 2005.

12.Тагилов М.А., Вострецов С.П. Разработка методики расчета водного баланса полигонов ТБО // Отходы-2000: материалы 2-й всерос. науч.-практ. конф. –

Уфа, 2000. – Ч. III. – С. 32–34.

13.Тагилов М.А. Противофильтрационная защита оснований полигонов захоронения ТБО: автореф. … канд. техн. наук / Перм. гос. техн. ун-т. –

Пермь, 2002.

14.Коротаев В.Н., Тагилов М.А. Основные принципы проектирования полигонов ТБО в Пермской области / Общество с ограниченной ответствен-

ностью «СОВЭКО». – URL: http://soveko.ru/publication/osnovnye-principi- plg-tbo.html

246

15.Экологические требования к выбору площадок, проектированию, сооружению, эксплуатации и рекультивации полигонов захоронения твердых бытовых отходов (ТБО) для населенных пунктов численностью до 50 тыс. жителей Пермской области. – Пермь, 1999.

16.Catalani S., Cossu R. Flashing of mechanical-biological and thermal pretreated

Waste // 7th International waste management and landfill symposium. – Sardinia,1999. – Vol. IV. – P р. 345–359.

17.Mancini I., Masi S. Influence of mechanical pretreatment on MSW disposal in integrated systems // 7th International waste management and landfill symposium. – Sardinia, 1999. – Vol. IV. – Pp. 325–338.

18.Dias L.F., Savage G.M. Mechanical and biological pretreatment on MSW //

7th International waste management and landfill symposium. – Sardinia, 1999. – Vol. IV. – P р. 371–376.

19.Christensen T., Kjeldsen P. Basic biochemical processes in landfills // Sanitary Landfilling: Process, Technology and environmental impact / T. Christensen, R. Cossu,

R. Stiegmann. – London: Academic Press, 1989. – 220 р.

20.Wiener mitteilungen. Deponiesickerwasser und Oberflachenabdichtung auf Reaktordeponien. – Wien, 2000. – Band 162.

21.Богомолов Б.Д. Химия древесины и основы химии высокомолекулярных соединений. – М., 1973.

22.Шур А.М. Высокомолекулярные соединения. – М., 1881.

23.Экологическая биотехнология / под ред. К.Ф. Форстера, Д.А. Вейза. – Л.: Химия, 1990. – 353 с.

24.Литван И.И., Круглицкий Н.Н., Третинник В.Ю. Физико-химическая механика гуминовых веществ. – Минск, 1976.

25.Revans A., Ross D. Long-term fate of metals in landfill // 7th International waste

management and landfill symposium. – Sardinia, 1999. – Vol. I. – Рp. 199–206.

26.Revans A., Ross D. Long-term fate of metals in landfill / 7th International wast management and landfill simposium. – Sardinia, 1999. – Vol. I.

27.Bjorklund A. Environmental systems analysis waste management / AFR Report, 1998.

28.Mersiowsky I., Stegmann R. Long-term Behavior of PVC Products and Fate of Phthalate Plasticizers under Landfill Conditions // VII International waste management and landfill symposium. – Sardinia, 1999. – Vol. I.

29.McDougal J.R., Pyrah L.C. Moisture effects in a biodegradation model for waste refuse // 7th International waste management and landfill symposium. – Sardinia, 1999. – Vol. I.

30.Thibodeaux L.J., Parker D.G., Heck H.H. Measurement of Volatile Chemicals Emissions from Wastewater Basins U.S. EPA Hazardous Waste Engineering Research Laboratory, EPA/600/5–2–82/095. – Cincinnati, 1982.

247

31.Доберл Г., Лахнер Т. Генезис фильтрационных вод полигона ТБО: пер. с нем. // Проблемы окружающей среды на урбанизированных территориях. – Варна – Пермь, 1997. – С. 14–21.

32.Pohland F.G., Dertien J.T., Ghosh S.B. Leachateand Gas Quality Changes During

Landfill Stabilisation of Municipal Landsites: Proceeding of third International Symposiumon Anaerobic Digestion. – Boston, USA, 1983. – P р. 185–201.

33.Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1982. – 320 c.

34.Зайцева Т.А., Вайсман Я.И. Изменение микробиоценозов полигонов захоронения твердых бытовых отходов на различных этапах жизненного цикла. –

Пермь, 2004. – 101 с.

35.Комплексная оценка загрязнения окружающей среды Пермской городской свалки: Отчет о НИР / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 1998.

36.Вернигорова В.Н., Макридин Н.И., Соколова Ю.А. Современные химические методы исследования строительных материалов. – М.: Изд-во АСВ, 2003. – 204 с.

37.ТСН «Проектирование, строительство и рекультивация полигонов твердых бытовых отходов в Московской области». – М., 2001.

38.Эколого-экономического управление охраной окружающей среды / А.Г. Ана-

ненков [и др.]. – М.: Недра, 2003. – 228 с.

39.Гречищев С.Е., Коробков Н.Ф. Направления использования объемных георешеток для защиты откосов и склонов от геокриологических процессов //

Труды «СоюздорНИИ». – Вып. 204. – М., 2004. – С. 89–96.

40.ОДН 218.0.049–03. Правила применения геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог. – М., 2003.

41.Кербер M.Ю. Полимерные композиционные материалы. Структура. Свойства. Технологии. – СПб.: Профессия, 2008. – 500 с.

42.ОДМ 218.5-002–2008. Методические рекомендации по применению полимерных геосеток (георешеток) для усиления слоев дорожной одежды из зернистых материалов. – М.: ФГУП «Информавтодор», 2008. – 99 с.

43.Сайт фирмы Naue Fasertechnik (Германия). – URL: http: //www.naue.com.

44.Использование мягких геосинтетических оболочечных конструкций в стро-

45. Геосинтетические материалы: классификация, свойства, область применения / Е.В. Щербина [и др.] // Изв. вузов. Строительство. – 2004. – № 5.

46.Сайт фирмы Maccaferri (Италия). – URL: http: //www.maccaferri.com

47.Steyer E., Hiligsmann S., Radu J.A biological pluridisciplinary model to predict municipal landfill life // 7th International waste management and landfill symposium. – Sardinia, 1999. – Vol. I.

248

48.Zacharov A.I., Butler A.P. Modeling biodegradation processes in heterogeneous landfillwaste // 7th International waste management and landfill symposium. – Sardinia, 1999. – Vol. I.

49.Straub W.A., Lynch D.R. Models of landfill leaching: organic strength // Environ. Eng. Div. – ASCE 108. – 1982.

50.Williams N.D., Pohland F.G. Mathematical Modeling of Landfill Degradation // Chem. Tech. Biotechnol. – 1990. – Vol. 46.

51.Swarbrick G., Lethlean J., Pantelis G. Physical and biochemical modeling of solid waste. – New South Wales, 1995.

52.Lethlean J., Swarbrick G. The Use of Thermodynamics to Model the Biodegradation Processes in Municipal Solid Waste Landfills // Australian Nuclear Science and Technology. – New South Wales, 1996.

53.Кухаренко Т.А. Гуминовые кислоты различных твердых горючих ископаемых. – Киев, 1976.

54.Драгунов С.С. Термолиз гумифицированных видов сырья. – Рига, 1975.

55.Глушанкова И.С. Моделирование состава фильтрационных вод санитарных

полигонов захоронения твердых бытовых отходов // Геоэкология. – 2004. – № 4.

56.Технологические процессы экологической безопасности / В.Н. Клушин [и др.].– Калуга, 2004.

57.Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. – М., 2002.

58.Crutcher A.J., Rovers F.A., McBean E.A. // Water, Air and Soil Pollut. – 1982. – Vol. 17. – Рр. 23–27.

62.Reinhart D.R. Active municipal waste landfill operation: a biochemical reactor // EPAUS Environmental Protection Agency. – 1996.

63.McArdle J.L. Treatment of Hazardous Waste Leachate. – 2010.

64.Copa W.M. Anaerobic and aerobic treatment technologies for leachate. ASCE Convention. – New York, 1995.

65.Cossu R., Casu G. Biological Removal of Nutrients of leachate // 4th International waste management and landfill symposium. – Sardinia, 1993.

66.Мембранный биореактор. – URL: http://www.enviroc hemie.eu/Ochistka-stochnykh- vod-svalok.94.98.html?&L=3& L=3

67.Haarstad K., Maehlum T. MSW leachate variability and alternative pre-treatment filter in cold temperate climates // 7th International waste management and landfill symposium. – Sardinia, 1999. – Vol. II.

68. Эйнор Л. М. Экологическая очистка воды // Природа. – 1989. – № 3.

249

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

70.Свалки и полигоны // Тематич. cб. – Уфа, 1996.

71.Speece R. Anaerobic biotechnology for waster water. – London, 1997.

72.Oztark I., Altinbas M. Anaerobic and chemical treataability of young landfill leachate // 7th International wast management and landfill symposium. – Sardinia, 1999. – Vol. 2.

73.Проскуряков А.Ф. Методы обезвреживания свалочных грунтов, фильтрата, биогаза: Обзорная информация / Ин-т экономики жилищно-коммунального хозяйства. – М., 1993.

74.Landfill leachate under combined oxidation treatment / I. Kamenev [et al.] // Proceedings of the 15th World Ozone Congress. – London, 2001.

75.Проблемы уничтожения твердых бытовых отходов и очистка сильно загрязненных стоков полигонов их захоронения / Л.С. Скворцов [и др.] // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: докл. II Всерос. науч.- практ. конф. с международным участием; под ред. Н.И. Иванова. – СПб., 1997. – Т. 2.

76.Солодовник М.В. Особенности очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов / Харьковская национальная академия городского хозяйства. – Харьков, 2008.

77.Калюжный С.В., Гладченко М.А. Лабораторные исследования анаэробноаэробной очистки высококонцентрированных по органическим загрязнениям и

содержанию азота фильтратов полигонов ТБО // Чистый город. – 2004. – № 2

(26). – С. 29–37.

78. Технология очистки фильтрата полигонов твердых бытовых отходов физикохимическими методами / А.М. Гонопольский [и др.] // Вода. – 2007. – № 2. –

С. 36–38.

79.Многостадийная технология очистки фильтрата полигонов твердых бытовых отходов / А.М. Гонопольский [и др.] // Вода: химия и экология. – 2008. –

№ 2. – C. 25–30. – URL: http: //watchemec.ru/article/21432/

80.Комплексная очистка фильтрационных вод / В.И. Кашковский [и др.] //

Журнал ТБО. – 2010. – Вып. № 4 (46).

81.Способ очистки сточных вод полигонов ТБО / А.М. Порохняк [и др.] // Экологические системы и приборы. – 1999. – № 1.

82.Новиков О.Н. Утилизация фильтрата полигона – первый шаг к рекультивации. – URL: http: //www.ecolgroup.usibr.ru/page1.html.

83.Бронникова О.И., Новиков О.Н., Метляева М.Ю. Очистка фильтрата полигона

твердых бытовых отходов // Сибирь-Восток. – 2006. – № 3 (99).

84.Патент Российской Федерации № 2099294, C02F 9/00, C02F 1/32. Опубл. 20.12.97.

250