книги / Управление метаногенезом на полигонах твердых бытовых отходов

Для минимизации опасности, связанной с нарушения­ ми работы инженерных сетей полигона ТБО, необходимы мероприятия по снижению количества органического уг­ лерода в отходах, поступающих на захоронение.

Недостаточная эффективность существующих техно­ логий снижения эмиссий загрязняющих веществ от сва­ лок ТБО заключается в том, что все они направлены на уменьшение воздействия уже образовавшихся продуктов разложения и не влияют на процессы, происходящие в теле свалки.

Основные тенденции развития системы управления от­ ходами свидетельствуют в пользу тех методов, которые ком­ плексно воздействуют на процесс разложения ТБО на всех этапах жизненного цикла. Способы и технологии подго­ товки отходов к захоронению, дегазации и рекультивации полигона в условиях ограниченного финансирования, § од­ ной стороны, и ужесточения требований к использованию ресурсов, с другой, должны выбираться в точном соответ­ ствии с этапом жизненного цикла полигона ТБО, его мощ­ ностью, климатическими особенностями региона.

Критерии и граничные условия применения методов, позволяющих минимизировать экологические риски, выз­ ванные образованием биогаза, могут быть определены на основе всестороннего анализа процессов метаногенеза, ис­ следований химического состава и свойств газа.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Вайсман Я. И., Коротаев В. Н., Петров В. Ю. Управление отходами. Захоронение твердых бытовых отходов. - Пермь, 2001.

2.Проектирование и эксплуатация полигонов захоронения твердых отходов в странах с переходной экономикой / Рабочие

материалы учебных курсов / / Второй международный конгресс по управлению отходами «Вэйсттэк*. - М.: Вэйсттэк, 2001. 208 с.

3.Aprili Р., Bergonzoni М., Buttol Р., Cecchini, Neri Р. Life cycle assessment of a municipal solid waste landfill / Environmental impact, aftercare and redemption of landfills. Vol. IV / / 7 International waste management and landfill simposium. - Sardinia,1999. P. 345-352.

4.Fahrni H. P. Methodical guidelines in Federal ordinances to assign wastes to treatment and final storage / The landfill. Reactor

aid final storage. Swiss workshop on land disposal of solid wastes, Gerzensee. 1988. March 14-17. P. 363-371.

5.M. Aragno. The landfill ecosystem: a microbiologists look ins.de a «Black box» / The landfill. Reactor and final storage. Swiss wcrkshop on land disposal of solid wastes, Gerzensee. 1988, March 14-17. P. 15-39.

6.Belevi H., Baccini P. Water and element fluxes from sanitary

lmdfills, in process technology and environmental impact of sanitari lmdfill / 7 International waste management and landfill simposium. Sardinia, 1999. Sardinia, 19-23/1987.

7.Baccini P., Henseler R. Water and element balances of nunicipal solid waste landfills/ Waste management and research 5, 1987. P. 483-499.

8.Offermann-Class C. The new EU-Law on the landfills of waste /

7 International waste management and landfill simposium. Sardinia, 1999. Sardinia,V. 4. P. 263-270.

9.Федоров Л. Г., Мурашов В. E. Технические решения при строительстве и эксплуатации санитарного полигона ТБО «Хметьево» / Второй международный конгресс по управлению отхода­ ми. - М.: Вэйсттэк, 2001.

10.Лифшиц А. Б. Современная практика управления отхода­ ми / Второй международный конгресс по управлению отходами. —

М.: Вэйсттэк, 2001.

11.Государственный доклад о состоянии окружающей при­ родной среды в Российской Федерации в 1999 году. - ИТЦ Госко­ мэкологии. http://www.ecocom.ru.

12.Состояние и охрана окружающей среды г. Перми в 2000 г.: Справочно-информационные материалы / Муниципальное уп­ равление по экологии и природопользованию. - Пермь, 2001.

13.Технико-экономическое обоснование рекультивации город­ ской свалки г. Перми «Софроны». Т. 2. Оценка воздействия на окружающую среду. —ОООПредприятие «КОНВЭК». Пермь, 2001.

С.31-35.

14.Мишланова М. Ю. К проблеме исследования влияния по­

лигонов ТБО на окружающую среду / Второй международный конгресс по управлению отходами. - М.: Вэйсттэк, 2001.

15. Грибанова Л. П., Расторгуев А. В. Загрязнение природ­ ной среды территории Кулаковского полигона / Второй междуна­ родный конгресс по управлению отходами. —М.: Вэйсттэк, 2001.

16.Зайцев С. Е., Лифшиц А. Б. Санитарный полигон - базо­ вый элемент современной цепочки удаления ТБО / Второй меж­ дународный конгресс по управлению отходами. - М.: Вэйсттэк, 2001.

17.Доберт Г., Ланер Т. Генезис фильтрационных вод полиго­ на. Пер. с нем. / Проблемы окружающей среды на урбанизиро­ ванных территориях. Варна - Пермь, 1997. С.14-21.

18.Минько О. И., Лифшиц А. Б. Экологические и геохими­ ческие характеристики свалок твердых бытовых отходов / Эко­ логическая химия, 1992, №2. С. 37-47.

19.Гурвич В. И., Лифшиц А. Б. Добыча и утилизация сва­ лочного газа (СГ) —самостоятельная отрасль мировой индустрии. http://www.ecoline.ru, 2001. 11 с.

20.Meadows М., Gregory R., Fishfind C., Gronow J. Characterizing methane emissions from different types of landfill sites / Environmental impact, aftercare and redemption of landfills. Vol. IV / 7 International waste management and landfill simposium. - Sardinia, 1999. C. 25-32.

21.Исидоров В. А. Органическая химия атмосферы. —Санкт- Петербург, 2001.

22.Андруз Д., Бримблекумб П., Джикелз Т., Лисе П. Введе­ ние в химию окружающей среды. - М.: Мир, 1999. 271 с.

23.Цветкова Л. И. Экология. - М., 1999.

24.Cooper С. D., Reinhart D.R., Rash F. Landfill gas emissions. Report / Florida center for solid and hazardous waste management. - USEPA, 1992. 130 p.,

25.Brunner P., Lahner T. Die Deponie / TU Wien. Institut fur Wassergute und abfaliwirtschaft, 1994 - 1995.

26.Донченко В. Kl, Скорнк Ю. И., Венцюлис Л. С., Оников

В.В., Пименов А. Н., Бухтеев Б. М. Факторы риска от полигонов твердых бытовых отходов / Второй международный конгресс по управлению отходами. - М.: Вэйсттэк, 2001.

27.Управление твердыми отходами / Проект Тасис ERUS 9803. Техотчет №1 - Adem & ВС Consortium, 2001.

28.Комплексная оценка загрязнения окружающей среды Пер­ мской городской свалкой / Отчет о научно-иссл. работе. Аналитцентр КПР Пермской обл. - Пермь, 1998.

29.БешелеЬ С. Д., Гурвич Ф. Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. - М.: Статистика, 1980. 263 с.

30.Гланц С. Медико-биологическа# статистика. - М.,1999.

460 с.

31.Leonardos G. The profile approach to odor measurement. Proceeding: mid-Atlantic States section / Air pollution control association semi annual technical conference on odor: their detection measurement.and control. - 1970. P. 18-36.

32.Анциферова И. В., Максимова С. В., Ручкинова О. И. Экологический менеджмент. - Пермь: ПГТУ, 2000. 230 с.

33.Международный стандарт ИСО 14004—96. Системы уп­ равления окружающей средой: Общие руководящие указания по принципам, системам и способам обеспечения.

34.Максимова С. В., Вайсман О. Я. Оценка рисков при ин­ женерном освоении территорий закрытых свалок и полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) / Второй международный конг­ ресс по управлению отходами. - М.: Вэйсттэк, 2001.

35.Никитина И. Ш. Математическая статистика для эконо­ мистов. - М.: ИНФРА-М, 2001. 170 с.

Глава 2

ОБРАЗОВАНИЕ, СОСТАВ И СВОЙСТВА БИОГАЗА

Одним из главных этапов при решении проблем управ­ ления метаногенезом является изучение процесса биораз­ ложения ТБО, скорости и характера его протекания, со­ става и свойств образующегося на разных стадиях биога­ за, а также факторов, оказывающих влияние на эти показатели.

Газ, образующийся на полигонах, является продуктом биологического разложения органической фракции склади­ руемых отходов. В течение жизненного цикла полигона про­ цессы разложения проходят аэробную и анаэробную стадии.

На ранних стадиях эксплуатации полигона (до 1 года) биодеградация протекает в аэробных условиях, затем, по мере уплотнения и увеличения количества отходов, в теле полигона начинаются анаэробные процессы, обусловлива­ ющие основные эмиссии загрязняющих веществ [1].

Продолжительность аэробной фазы зависит от времени, необходимого для утилизации удерживаемого в отходах кислорода, и может занимать от нескольких недель до не­ скольких месяцев. На этом этапе образуются двуокись уг­ лерода и водяной пар.

При переходе аэробных условий в анаэробные облигат­ ные (строгие) аэробные микроорганизмы умирают, а фа­ культативные (условные) аэробные микроорганизмы пере­ ходят в анаэробное состояние. Образуются диоксид угле­ рода, вода и в меньшей степени водород.

2.1. Биотические и абиотические факторы, влияющие на образование биогаза

Величина эмиссий биогаза зависит от характера физи­ ческих, химических и биохимических процессов, проте­ кающих в теле полигона, определяется сложившейся прак-

тикой управления полигоном, физико-химическими свой­ ствами отходов и мощностью захоронения в делом, вод­ ным режимом, географическими особенностями района расположения полигона. Из биотических факторов наи­ большее значение имеют микробиальное сообщество, про­ стейшие и более высокоорганизованные организмы (чер­ ви и др.), растения. В начальной стадии метаболизма твер­ дых отходов преобладают аэробные процессы, в ходе которых наиболее лабильные молекулы быстро разруша­ ются рядом беспозвоночных (клещи, двупароногие, рав­ ноногие, нематоды) и микроорганизмов (грибы, бактерии и актиномицеты). Наличие сложной, взаимозависимой системы микроорганизмов является характерной чертой свалок. Процесс протекает под воздействием таких фак­ торов, как способность отходов сорбировать микроорга­ низмы, межвидовое взаимодействие микроорганизмов, диффузия через границу окисленной и неокисленной фаз, перекрывание экологических ниш и ареалов различных видов микроорганизмов [2].

Большое влияние на величину эмиссий в фазе метаногенеза оказывают физические факторы: морфология и влаж­ ность отходов, наличие питательной среды для метаноген­ ного сообщества, температура в теле полигона, pH жидкой фазы свалочного тела.

2.1.1.Атмосферные условия

Катмосферным условиям, влияющим на газообразова­ ние, относятся: температура наружного воздуха, атмосфер­ ное давление, осадки.

На свалках, где используется почвенное покрытие, тем­ пература воздуха влияет не только на поверхностные слои отходов, но и на внутренние. Холодный климат снижает биологическую активность в верхних слоях, тем самым уменьшая общий объем газообразования. В более глубо­ ких слоях понижение температуры наружного воздуха компенсируется теплом, вырабатываемым в процессе жиз­ недеятельности бактерий.

Атмосферное давление оказывает существенное влия­ ние и на поверхностные слои отходов, и на отходы в толще свалки. Ветер уменьшает концентрацию газов над поверх­ ностью и тем самым влияет на давление внутри свалки.

логический и химический состав ТБО в г. Перми и в сред­ нем по России представлен в таблице 2.1.

Источником биогаза являются биоразлагаемые фракции отходов (пищевые, садово-парковые отходы, бумага, дре­ весина, некоторые виды текстиля), составляющие в сред­ нем 60-80% от массы ТБО.

По скорости разложения биоразлагаемые фракции мож­ но разделить на три группы: быстроразлатаемые, средне- и медленноразлагаемые (табл. 2.2) [4]. Время разложения отходов зависит, как будет показано в следующих пара­ графах, от влажности отходов, то есть от климатических условий, в которых расположен полигон.

Длительность разложения, или время, необходимое для полной минерализации ТБО, зависит от условий фермен­ тации. В научной литературе приводятся самые различ­ ные данные: многие ученые полагают, что этот процесс длится 20 лет, Findikakis (1988) - 12 лет [5]. Мартикорена сообщает, что отходы, взятые на полигоне V . с глубины 25 м, были полностью минерализованы после 6 лет разло­ жения, тогда как пробы с полигона F. с той же глубины показали лишь легкое разложение после 10-15 лет [6].

Наиболее полный эксперимент по определению степени разложения отходов был поставлен Barlaz [4]. Впоследствии