Научно-методическое обоснование снижения эмиссии загрязняющих веществ полигонов захоронения твердых бытовых отходов (ТБО) биотехнологическими методами

• Автор: Рудакова, Лариса Васильевна
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 320 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ХАРАКТЕР И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ

ПОСЛЕДСТВИЯ ЭМИССИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ

ВЕЩЕСТВ МЕСТ ЗАХОРОНЕНИЯ ТБО

1.1. Физикохимические и биохимические аспекты биодеградации органических веществ на полигонах захоронения ТБО
1.2. Эмиссии биогаза от полигонов захоронения ТБО. Качественная и количественная характеристика

1.3. Образование фильтрационных вод на полигонах захоронения ТБО

1.3.1. Условия образования фильтрационных вод

1.3.2. Количественная оценка образования фильтрата. Уравнение водного баланса

1.3.3. Изменение качества фильтрационных вод на разных этапах жизненного цикла полигона ТБО
1.4. Характеристика современных и перспективных технологий снижения эмиссии загрязняющих веществ от полигонов ТБО
1.4.1. Сортировка ТБО
1.4.2. Сжигание ТБО
1.4.3. Компостирование ТБО
1.4.4. Вермикомпостирование органических отходов
1.4.5. Технологии очистки фильтрационных вод полигонов ТБО
1.4.6. Утилизация и дезодорация биогаза на полигонах ТБО
1.5. Методы управления полигоном ТБО для снижения
эмиссии загрязняющих веществ
ГЛАВА 2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ
ПОЛИГОНОВ ЗАХОРОНЕНИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ
ОТХОДОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ
2.1. Использование метода системного анализа для оценки воздействия полигонов ТБО на окружающую природную среду
2.2. Обоснование выбора объектов исследования
2.3. Оценка воздействия полигона ТБО г. Перми на окружающую природную среду
2.3.1. Геологические и гидрогеологические особенности размещения площадки полигона ТБО
2.3.2. Образование биогаза на полигоне. Расчет количества биогаза
2.3.3. Расчет количества фильтрационных вод. Уравнение водного баланса
2.3.4. Качественная характеристика фильтрационных вод
2.3.5. Оценка воздействия полигона ТБО г. Перми по запаху
2.4. Характеристика полигонов ТБО малых населенных пунктов Пермской области
2.4.1. Полигон ТБО д. Страшная Гора Пермского района
2.4.2. Полигон ТБО г. Полазна Пермской области
2.5. Оценка экологической ситуации в районах размещения полигонов ТБО г. Вена Австрия, г. Висбадена Германия
ГЛАВА 3. УТИЛИЗАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФРАКЦИИ
ТБО МЕТОДОМ КОМПОСТИРОВАНИЯ
3.1. Характеристика морфологического состава ТБО
г.Перми
3.2. Характеристика потока биологически разлагаемой фракции ТБО
3.3. Разработка технологии компостирования биологической фракции ТБО
3.3.1. Теоретические основы компостирования. Параметры процесса
3.3.2. Экспериментальные исследования процесса компостирования отдельных фракций ТБО и ПО
3.3.2.1. Разработка технологии компостирования органических отходов предприятий г. Кудымкара
3.3.2.2. Компостирование органических отходов Пермского целлюлознобумажного комбината
3.3.3. Разработка технологической схемы компостирования биологической фракции ТБО г. Перми
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ
ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ
ОТХОДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
4.1. Сущность и параметры процесса вермикомпостирования органических отходов
4.2. Экспериментальные исследования процесса вермикомпостирования
4.2.1. Исследование процесса деструкции твердых отходов ПЦКБ с помощью культуры дождевых червей с применением ящичной и траншейной технологий
4.2.2. Разработка конструкции вертикального биореактора
4.3. Разработка технологической схемы участка
вермикомпостирования с применением биореакторов
вертикального типа ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДЕЗОДОРАЦИИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ НА УЧАСТКЕ АЭРОБНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ
5.1. Биодеструкция органических веществ на стадии аэробной стабилизации
5.2. Характеристика отходящих газов, образующихся при компостировании ТБО
5.3. Разработка биофильтра для дезодорации образующихся при компостировании газов
5.3.1. Экспериментальные исследования по изучению сорбционных свойств загрузочных материалов биофильтра
5.3.2. Характер процессов, протекающих в биофильтре
5.3.3. Разработка конструкции и расчет биофильтра ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОД ПОЛИГОНА ТБО
6.1. Экспериментальные исследования процесса интенсивной биохимической очистки фильтрационных вод
6.1.1. Аэробная очистка фильтрационных вод
6.1.2. Анаэробное сбраживание фильтрационных вод
6.1.3. Исследование двухступенчатой аэробноанаэробной очистки фильтрационных вод
6.2. Разработка комплексной технологии очистки фильтрационных вод
6.2.1. Разработка биосорбционного фильтра
6.2.1.1. Подбор и обоснование сорбционных материалов фильтра
6.2.1.2. Экспериментальные исследования по изучению сорбционных свойств загрузочных материалов биофильтра
6.2.1.3. Разработка конструкции биофильтра
6.2.1.4. Сорбционные процессы в биофильтре и расчет биофильтра
6.2.1.5. Экспериментальные исследования по подбору растенийгалофитов
6.2.2. Очистка фильтрационных вод в биологических прудах
6.2.2.1. Теоретические основы использования биологических прудов
6.2.2.2. Обоснование использования водных и полуводных растений в секциях прудов
6.2.2.3. Оценка эффективности очистки фильтрационных вод в биологических прудах
6.2.2.4. Конструкции и расчет прудов
6.2.3. Организация гидроботанической площадки для доочистки фильтрационных вод
6.3. Общая технологическая схема комплексной очистки фильтрационных вод
ГЛАВА 7. КОНЦЕПЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛИГОНАМИ
ТБО БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
7.1. Анализ входящих и выходящих потоков веществ на полигоне ТБО
7.2. Управление потоками веществ в биореакторе
7.3. Обоснование критериев управления потоками веществ
в биореакторе
7.4. Структура концепции управления полигоном ТБО как биологическим реактором и ее практическая реализация
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


Состав фильтрата формируется под влиянием сложных взаимодействующих факторов геологических, гидрогеологичских метеорологических, топографических, морфологического состава твердых бытовых отходов и т. Эти факторы определяют изменение редокспотенциала, , температуры, физикохимических процессов ,. Когда просачивание воды сквозь твердые отходы превосходит адсорбционную способность отходов, образуются фильтрующиеся в почву воды . Некоторое количество таких вод образуется прежде, чем достигается предел адсорбционной емкости от массы адсорбента изза неоднородности отходов, наличия в отходах каналов или изза интенсивного кратковременного дождя. Сорбционная емкость отходов варьирует в зависимости от предобработки, степени уплотнения и состава отходов. Измельчение, например, увеличивает сорбционную емкость в три раза. Мариотт Ж. Большое значение имеет также содержание в отходах бумаги, так как она может впитывать более 0 воды от собственной массы . Фильтрующиеся в почву воды содержат разнообразный спектр химических соединений. Изза сложности процесса образования фильтрата на свалках и полигонах ТБО до сих пор не существует способа предсказания состава и концентрации фильтрующихся вод. Есть данные о том, что концентрации отдельных компонентов относительно независимы от расхода воды . Важным является присутствие в воде фракции тяжелых металлов и пути их миграции в теле свалки. Существует линейная зависимость между логарифмом концентрации металла, выделяющегося из грамма отходов и значением фильтрата, исключением являются медь и хром . На ранних стадиях функционирования типичной свалки процесс аэробного катаболизма приводит к повышению концентрации жирных кислот, снижению и растворению металлов, которые затем образуют комплексы со свободными кислотами . При переходе к микроаэрофильным условиям редокспотенциал уменьшается, увеличивается и металлы выпадают в осадок в виде сульфатов и карбонатов , что снижает их концентрацию в фильтрационных водах. Процесс еще более усложняется, если учесть, что при низких значениях ЕБ тяжелые металлы образуют комплексы с ионами аммония и гуминовыми кислотами. Состав фильтрата меняется под действием как краткосрочных сезонные колебания, так и долгосрочных факторов процесс катаболизма отходов . Фильтрационные воды, образующиеся на ацидогенной стадии биодеградации отходов, характеризуются высокими значениями БПК и ХПК и низкой концентрацией гуминовых и фульвиновых кислот, тяжелых металлов и сульфатов. На стадии метаногенеза происходит изменение состава фильтрационных вод, что сопровождается изменением БПК, ХПК и ростом концентрации гуминовых и фульвиновых кислот. Количественная оценка образования фильтрата. Уравнения водного баланса. В процессе депонирования в результате уплотнения ТБО, их разложения и слеживаемости, из отходов выделяется отжимная вода фильтрат. Расход фильтрата зависит от исходной влажности ТБО, их пористости, плотности, количества осадков, выпадающих над рабочим телом полигона, их проникновения вглубь отходов, испаряемости и многих других факторов. Основными факторами, влияющими на расход фильтрата, являются влажность ТБО и приток из вне осадки дожди и вода от таяния снега и льда. Вода, фильтруясь сверху вниз, не всегда может достигнуть нижних слоев уплотненных ТБО. Только при явно избыточном количестве отжимной воды и достаточно большой подпитки из вне фильтрат достигает водоупорных слоев в основании полигона и накапливается в слоях ТБО над водоупорным основанием. По мере фильтрации при прохождении через слои отходов, фильтрационная вода вымывает выщелачивает из них растворимые соединения, бактериальные клетки. В зарубежной литературе фильтрат, образующийся на полигонах, называют щелоком , а процесс его образования выщелачивание . Расход образующегося фильтрата можно определить на основе анализа гидрологического баланса полигона ТБО. На рис. ТБО, оборудованного дренажной системой для отвода фильтрата и перекрытом сверху почвенным слоем и слабопроницаемым экраном . Если использовать обозначения элементов гидрологического баланса, приведенные на рис.