Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоэкологическая оценка методов и технологий очистки фильтрата полигонов твердых бытовых отходов

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологическая оценка методов и технологий очистки фильтрата полигонов твердых бытовых отходов"

005538934

На правах рукописи ,7

Коныгнн Александр Александрович

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРАТА ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

25.00.36- Геоэкология (в строительстве и ЖКХ)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

"ОЯ

Москва 2013

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

Потапов Александр Дмитриевич

Официальные оппоненты: Павлинова Ирина Игоревна,

доктор технических наук, профессор, ОАО «НИИ ВОДГЕО», экспертно-консультационный центр, главный научный сотрудник

Пронин Алексей Александрович, кандидат технических наук, ОАО «Мосводоканал», ПЭУКС (производственно-эксплуатационное управление канализационной сети), заместитель главного инженера

Ведущая организация: ОАО «МосводоканалНИИпроект»

Защита состоится « 18 » декабря 2013 г. в ¿6 часов на заседании диссертационного совета Д 212.138.07, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д.26, зал Ученого Совета, 1 этаж административного корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет».

Автореферат разослан « 15 » ноября 2013 года

Учёный секретарь диссертационного совета

Потапов Александр Дмитриевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

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

Основным фактором жизнедеятельности человека является переработка и освоение природных ресурсов. Результатом этой деятельности становится постоянное накопление отходов, как бытового, так и промышленного происхождения. В городах и поселках России ежегодно образуется около 130 млн. м3 или 26 млн. тонн. В настоящее время процесс утилизации ТБО сводится в основном к накоплению отходов на полигонах, а точнее - на свалках, ибо полигон, не имеющий соответствующих инженерных мероприятий, не может называться полигоном и является тривиальной свалкой. На полигонах более 90% отходов накапливаются без соответствующей сортировки и дальнейшей утилизации фракций, а раздельный сбор отходов пока является экзотикой. В этой связи возникает существенная проблема, связанная с оценкой воздействия полигона на геоэкологию среды в связи с большим экологическим риском существования свалки. Таким образом, полигоны ТБО в Российской федерации играют основную роль в технологиях управления отходами производства и потребления и вопросы защиты окружающей природной среды от негативных факторов полигонов останутся актуальными еще на многие годы после их закрытия.

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

Вопрос об обеспечении безопасности от воздействия фильтрата решал*

только одним способом - это расположение полигона на непроницаемом основании. Для этой цели как правило использовались отработанные карьеры добычи глины. Наличие на наших полигонах ТБО, помимо бытовых, промышленных, медицинских, биологических и других видов отходов, исключает возможность очистки фильтрата методами, характерными для большинства европейских стран.

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

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

Анализ существующих зарубежных технологий очистки фильтрата, реализуемых на полигонах ТБО Австрии, Германии, США, Японии, а также отечественного опыта показал, что для этих целей можно использовать различные биохимические (денитрификация, нитрификация с использованием активного ила и прикрепленной микрофлоры) и физико-химические методы (коагуляция, флокуляция, сорбция на АУ, микро- и ультрафильтрация, обратный осмос, озонирование, электрохимическое окисление, ультрафиолетовое излучение). Среди физико-химических методов очистки фильтрата широкое применение получил обратноосмотический метод. Наибольшее распространение данные технологии получили в Европе, главным

образом в Германии. Однако эффективность обратного осмоса во многом зависит от качества предварительной подготовки подаваемой на мембраны воды.

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

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

Таким образом, исследования по установлению оптимальных гидравлических и технологических параметров процессов очистки фильтрата, проведенные с целью разработки новых методов для создания компактных и надежных в работе очистных сооружений являются актуальной задачей.

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

Цель и задачи исследований

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

В соответствии с поставленными целями следовало решить ряд задач:

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

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

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

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

- осуществление процесса комплексной очистки фильтрата;

- практическое применение разработанной технологической схемы в строительстве очистных сооружений.

Научная новизна

Научная новизна данной работы состоит в следующем:

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

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

очистки фильтрата.

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

Практическая ценность

Практическая значимость данной работы определяется двумя факторами: предотвращение отрицательного воздействия полигонов ТБО на поверхностные и подземные водные источники, окружающую флору и фауну; - разработанная технология позволит очищать фильтрат от различных вредных примесей с достижением установленных нормативов по ПДК, и может с успехом использоваться в различных условиях, при различных составах фильтрата, что позволит в дальнейшем рекомендовать эту технологию для многих регионов России.

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

Полученные результаты и выводы базируются на экспериментальных исследованиях и позволяют с достаточно высокой надежностью рекомендовать оптимальные конструкторско-технологические решения по расчету очистных сооружений при создании систем очистки фильтрата.

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

Достоверность полученных результатов подтверждается большим объемом и длительной проверкой в промышленных условиях, как на лабораторных стендах, так и установке промышленного масштаба с реальным

фильтратом очистных сооружений на полигоне захоронения ТБО в Дмитровском районе Московской области, сходимостью расчетных и экспериментальных результатов, применением стандартных методов лабораторного измерения и точного измерительного лабораторного оборудования.

Защищаемые положения

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

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

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

Апробация работы

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

Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАН C.B. Яковлева. Водоснабжение и водоотведение мегаполиса. Москва 12-13 марта 2009, на научных и методических семинарах кафедры Инженерной геологии и геоэкологии МГСУ, докладывались на «5-х Денисовских чтениях» октябрь 2010 г.

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

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

Структура и объём работы.

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

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении, обосновывается актуальность темы диссертации, в соответствии с чем определяются цели и задачи исследований. Определена научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе диссертации описано современное состояние утилизации ТБО и фильтрационных вод, как в России, так и за рубежом.

По результатам исследований состава фильтрата, образующегося в «теле» полигона ТБО, установлено, что фильтрат свалки представляет концентрированный, высокоминерализованный сток, загрязненный органическими соединениями, солями тяжелых металлов (медь, железо, свинец), ПАВ, аммонийным азотом, подвержен сезонным колебаниям.

Таким образом, фильтрат, образующийся в «теле» свалки, чрезвычайно опасен в санитарном и эпидемическом отношениях. В связи с этим большое значение приобретают вопросы, связанные с предотвращением поступления фильтрата в подземные и поверхностные водоисточники.

В этой главе собраны, описаны и проанализированы современные технологии очистки сточных и фильтрационных вод, и рассмотрен вопрос

сбора и обработки фильтрата, проведено аналитическое обобщение преимуществ и недостатков основных методов очистки фильтрата.

Анализ литературных источников позволил сделать вывод об актуальности и необходимости разработки комплексных методов очистки фильтрата с применением геосинтетических материалов, как конструкционного компонента; создании систем биологической очистки сточных вод полигонов депонирования ТБО, а также новых методов и систем биологической и комбинированной очистки фильтрата выделяющегося из тела полигонов.

Одним из способов уменьшения объема фильтрационных вод является их рециркуляция, использование собранного фильтрата для увлажнения тела полигона.

В последние годы за рубежом достаточно широкое применение получили способы биологической очистки фильтрата.

В целях уменьшения содержания тяжелых металлов в осадке, получаемом при биологическом обезвреживании фильтрата свалок и полигонов, проводят дополнительную обработку его физико-химическими методами.

Методы механической и физико-химической очистки фильтрата широко используются как подготовительные перед его подачей на городские очистные сооружения. Из механических методов наиболее часто применяют отстаивание с коагуляцией и фильтрацией, из физико-химических - химическое осаждение, химическое окисление, адсорбцию с применением активных углей и других адсорбентов, обратный осмос, ионный обмен и др.

Существенный вклад в изучение проблемы очистки фильтрата полигонов ТБО внесли: В.И.Сметанин, Е.В.Щербина, Е.И.Пупырев, А.Ф.Порядин, Л.С.Скворцов, А.Д.Потапов, В.И. Теличенко, П.А.Потапов, Г.И.Николадзе, А.С.Камруков, А.Ф.Селиверстов, Л.П.Грибанова, Я.И.Вайсман и др.

Во второй главе диссертации приведены результаты экспериментальных работ по изучению методов очистки фильтрата полигона твердых бытовых отходов. Целью исследований являются изучение динамики изменения состава и свойств фильтрата для выработки технологической схемы его обработки.

Анализируя особенности состава и свойств фильтрата, можно сделать

следующие выводы:

- фильтрат полигона ТБО представляет собой высококонцентрированную токсичную сточную жидкость, содержащую как растворенные, так и диспергированные вещества;

- имеет высокие значения ХПК и БПК;

- общая щелочность составляет 150 мг-экв/л;

- в растворе содержится более 1 г/л хлоридов, карбонатов и аммонийного азота;

- цвет фильтрата свидетельствует о большой концентрации органических соединений;

- часть органических соединений, находящихся в фильтрате, представляет собой ПАВ, что стабилизирует коллоидную составляющую и существенно затрудняет процессы обработки фильтрата при коагулировании.

Из приведенных данных следует, что традиционные методы очистки сточных вод (биологическая очистка, фильтрование, коагуляция, флотация и т.п.) не могут быть использованы для очистки фильтрата. В связи с этим необходимо привлечение новых, более эффективных методов.

Для подтверждения данного положения в работе анализировались следующие методы очистки фильтрата:

- коагулирование с использованием коагулянтов: A12(S04)3, FeCl3, Fe2(S04)3, смешанный алюможелезный коагулянт;

- коагулирование с предварительным окислением хлором, пероксидом, перманганатом калия, озоном;

- коагулирование с предварительной корректировкой рН;

- фильтрование через зернистые материалы;

- сорбция;

-исследование возможности очистки фильтрата в аппаратах вихревого слоя;

- исследование процесса обработки фильтрата УФ-излучением импульсных ксеноновых ламп;

-очистка фильтрата с использованием гуматов;

- исследование процесса обработки фильтрата известкованием.

Очистка фильтрата с применением коагулянтов.

Высокая концентрация примесей в сточной воде и присутствие ПАВ позволяет предположить, что данная жидкость представляет собой коллоидный раствор, стойкость которого обусловлена наличием у частиц электрических зарядов и сольватных оболочек.

Характерным примером использования коагуляции на практике является очистка природных и сточных вод от высокодисперсных механических примесей. Как показал анализ, прямое введение в фильтрат коагулянтов А12(804)з и РеС13 приводит к заметному образованию осадка при концентрациях, не превышающих 1г/л. Применение алюможелезного коагулянта и коагулянта Ре2(804)3 при концентрациях более 1г/л, использованных в эксперименте, сопровождалось интенсивным образованием пены, однако в этом случае коагуляции не наблюдалось.

Коагулирование с применением предварительного окисления.

В качестве реагентов для предварительного окисления использовались хлорная известь, пероксид, перманганат калия и озон.

Полученные результаты, позволяют сделать следующие выводы:

- применение хлора дозами от 5,0 до 10 мг/л не оказывает существенного влияния на процесс коагулирования;

- применение перманганата калия, дозами, от 2,0 до 10 мг/л также не оказывает интенсифицирующего действия, а применение дозы более 20 мг/л не целесообразно, так как изменяется цветность сточной воды;

- использование для окисления пероксида дозами 1 и 2 г/л обесцвечивают сточную воду на 20%, однако, процесс коагуляции не интенсифицируется, появляющиеся хлопья очень мелкие и плохо выпадают в осадок.

Экспериментальные исследования по применению озона для обесцвечивания сточной воды показывают, что применение озона, существенно снижает цветность воды, однако введение коагулянта после озонирования не обеспечивает достаточно эффективного осаждения.

На графиках, приведенных на рис. 1 и 2, показано снижение значения

цветности сточной воды при озонировании и при введении перекиси водорода. Полученные данные показывают, что озонирование является более эффективным способом окисления фильтрата, однако его полное обесцвечивание не достигается даже и в этом случае.

( ¿е»«еи 18 ш ж> « гй « С 5 !? >

1иаш,еЛ

Рис. 1 Снижение цветности воды при озонировании Рис. 2 Снижение цветности воды при

окислении пероксидом водорода

Коагулирование с применением флокулянтов и коррекцией рН.

Для интенсификации процесса коагуляции с образованием рыхлых хлопьевидных скоплений были проведены опыты с использованием флокулянтов.

Экспериментальные данные, приведенные на рис.3 и 4 показывают, что при использовании флокулянтов можно достичь снижения цветности исходного фильтрата до 75 град.

Исследование возможности очистки фильтрата сорбцией на активированных углях.

Для доочистки фильтрата применялся метод сорбции на различных активированных углях (АГ-3 и БАУ), в который предварительно добавляли коагулянт и флокулянт.

Изменение значения мутности и цветности определялось при фильтровании сначала через крупнозернистый фильтр, потом через мелкозернистый фильтр и, наконец, через сорбционный фильтр. Полученные

результаты показывают, что сорбция, образующаяся под действием коагулянта и флокулянта мелкозернистого осадка, заметно осветляет воду, однако ее цветность еще достаточно высока.

И'

: 1 |

1 N

.... \

V

\ V

!

Сы.нг/и

Сф,пг/»

Рис. 3 Влияние флокулянта на основе ПАА на процесс Рис. 4 Влияние флокулянта на основе КФ5М на обесцвечивания и осветления фильтрата процесс обесцвечивания и осветления фильтрата

Проведенный комплекс исследований возможности очистки фильтрата традиционными методами — окисление, осаждение, фильтрование и сорбция -показал, что эти методы не обеспечивают очистки фильтрата до необходимой степени. Присутствие в его составе большого числа органических загрязнений, играющих роль ПАВ, стабилизируют систему, препятствуя процессам коагулирования, осаждения и сорбции. Сложный состав органики затрудняет ее окисление даже такими сильными окислителями, как перекись водорода или перманганат калия; окисление лишь частично протекает при использовании озона при его высоких концентрациях.

Полученный результат позволяет сделать вывод о необходимости применения для очистки фильтрата методов, связанных с использованием воздействия на фильтрат больших энергий, способных разрушить сложные органические молекулы.

Разработка новых методов очистки фильтрата.

А. Исследование возможности очистки фильтрата в аппаратах вихревого

слоя.

Были проведены экспериментальные исследования по применению аппаратов, работающих по принципу вращающегося электромагнитного поля, в

которых ферромагнитные частицы, которые в этих условиях сами становятся магнитами и, вращаясь, с большой эффективностью воздействуют на растворенные вещества, дисперсные и коллоидные частицы. Результатом влияния этих факторов является высокая активация частиц примесей, ускорение их деструкции и взаимодействия с реагентом.

Обработка фильтрата в аппарате вихревого слоя во всех исследованных режимах не привела к образованию осадка и очистке фильтрата. Полученный результат связан с тем, что одновременно с ускорением процесса взаимодействия компонентов фильтрата с реагентами происходит интенсивное диспергирование образующихся продуктов, что исключает их агломерацию и последующее осаждение.

В. Исследование процесса обработки фильтрата УФ-излучением импульсных ксеноновых ламп.

Сплошной спектр УФ-излучения ксеноновых ламп перекрывает полосы поглощения всех видов органических загрязнителей, что делает данную технологию потенциально универсальной, позволяющей, наряду с глубоким и гарантированным обеззараживанием воды, осуществлять ее эффективное обезвреживание от органических токсикантов. Высокая мощность излучения кардинально меняет химизм, протекающих под действием УФ-излучения реакций и обеспечивает разрушение токсинов при минимальных энергозатратах и максимальной производительности.

В исследованиях в комбинации с фотохимической обработкой были опробованы следующие методы: сорбционная очистка, фильтрование, физико-химическая обработка, комбинация перечисленных методов.

Сорбционная очистка стоков осуществлялась на гранулированных активированных углях (ГАУ) и углеволокнистых материалах (УВМ), как в варианте автономного использования, так и в комбинации с УФ-обработкой в рециркуляционном режиме.

Проведенные исследования иллюстрируются кривыми, изображенными на рис. 5 и 6.

На рис. 5 показано влияние интенсивности фотохимической обработки и сорбции (кривые 1 - 7) и фотохимической обработки и сорбции с последующей физико-химической обработкой (кривая 8) и добавление фильтрации (кривая 9) на прозрачность фильтрата.

А - светопоглощение сточной воды после фотохимической обработки с энергетической дозой Е (толщина слоя

1=1 см); 0 - исходная жидкость; 1 - жидкость после фотохимической обработки, Е=4,0 кВт час/м3;

2 - жидкость после фотохимической обработки и сорбции, Е=1,75 кВт час/мЗ;

3 - /- Е=3,5 кВт час/м3; 4 - /- Е=7,0 кВт час/м3; 5 - /- Е=1б,0 кВт час/м3; 6 - /- Е=21,0 кВт час/м5; 7-/- Е=28,0 кВт час/м3; 8 -/- Е=28.0 кВт час/м5 с последующей физико-химической обработкой; 9-1- Е=28,0 кВт час/м3 с последующей физико-химической обработкой и фильтрацией; 10 - водопроводная жидкость.

Рис. 5 Влияние интенсивности фотохимической обработки сточных вод на уменьшение светопоглощения

На рис. 6 показаны результаты исследования влияние спектральных характеристик излучения, энергетической дозы (Е) и времени фотохимической обработки на прозрачность фильтрата.

На рис. 7 показано влияние различных комбинаций обработки фильтрата, влияющих на его светопропускание, где: А - светопоглощение; 0 - исходная жидкость; 1 - жидкость после фильтрации на УВМ; 2 - жидкость после фильтрации и обработки пероксидом (0,1 г чистого пероксида); 3 - жидкость после фильтрации и УФ обработки, Е=23 кВт час/м"; 4, 5 - исходная жидкость после физико-химической обработки в различных режимах; 6 - исходная жидкость после физико-химической обработки с дополнительной УФ-обработкой, Е=23,0 кВт час/м".

Полученные данные показали, что сочетание фотохимического и физико-химического методов очистки фильтрата обеспечивает значительное разрушение и удаление из фильтрата органических загрязнений, что приводит к его полному осветлению и резкому снижению токсичности.

Рис. 6 Влияние времени фотохимической обработки Рис. 7 Влияние различных методов обработки

источниками излучения с различными спектральными фильтрата на светопоглошение сточных

характеристиками на светопропускание сточных вод вод в диапазоне длин волн 200-750 Нм. А - светопоглошение; 1 - при \=490 Нм; 2 - при Х=590 Нм; 3 - при Х=б70 Нм.

С. Исследование процесса обработки фильтрата известкованием.

В литературе содержится ограниченное количество информации, непосредственно касающейся удаления растворимых органических загрязнителей из воды путем известково-содового умягчения. Целый ряд зарубежных источников показывает, что таким образом могут быть удалены фульвокислоты, растворенный органический углерод, тригалометаны, метоксихлор, галогенированные органические соединения. Известковая обработка применяется при очистке целого ряда промышленных сточных вод для удаления металлов, суспендированных твердых веществ, окраски, фосфата и органического вещества. Она эффективна также для удаления окраски, общего органического углерода и суспендированных твердых веществ из пульпообразных мельничных стоков.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод о перспективности процесса известкового умягчения для удаления органических веществ. В ходе предварительных исследований было установлено, что удаление органических веществ из фильтрата вызывается главным образом их осаждением с карбонатом кальция. При этом, в качестве осадителя могут быть использованы

как хорошо растворимые соли кальция, так и известковое молоко.

Зависимость степени удаления органических веществ от концентрации кальция в фильтрате представлена на рис.8.

Из графика следует, что с увеличением концентрации кальция степень очистки быстро увеличивается до концентрации кальция 3*10"2 моль/л, а затем скорость очистки замедляется. Одновременно, с этой же концентрации начинается резкое увеличение остаточного кальция в растворе. Это объясняется тем, что при концентрации кальция равной 3*10"2 моль/л все гидрокарбонат-ионы связаны с образованием нерастворимого СаС03. Дальнейшее увеличение концентрации кальция ведет к увеличению его остаточного количества. Увеличение степени очистки объясняется образованием и осаждением нерастворимых фульвокомплексов.

Было установлено, что скорость осаждения образующегося карбоната кальция с сорбированными органическими веществами существенно зависит от рН среды. Как показали эксперименты, наиболее эффективное осаждение происходит при рН больше 11,0.

Рис. 8. Зависимость степени очистки фильтрата от концентрации гидроокиси кальция в фильтрате

Выбор технологии очистки фильтрата на базе исследованных методов. Результаты исследования возможности очистки фильтрата с помощью традиционных технологических методов (окисление, коагулирование с флокулированием, фильтрование, сорбция на активированном угле и т.п.) показали, что эти методы не позволяют достичь необходимой степени очистки стоков.

Применение магнитострикции в реагентном и безреагентном режимах также оказалось неэффективным.

Использование метода фотохимической обработки с помощью импульсной ксеноновой лампы широкого диапазона излучения с последующим или предварительным осветлением показало возможность использования этой технологии. Однако, технология является дорогостоящей и сильно зависящей от наличия взвешенных частиц.

Мембранная фильтрация обеспечивает очистку сточных вод от взвешенных, коллоидных ионных и низкомолекулярных органических соединений. Использование данной схемы очистки позволяет значительно снизить содержание БПК, ХПК, хлоридов, аммиака. Вместе с тем этот метод требует частых промывок мембран с большими расходами реагентов. Недостаточно решен вопрос с утилизацией образующегося высокотоксичного концентрата. Продлить фильтроцикл и ресурс мембран можно при использовании предварительной очистки фильтрата.

Исходя из проведенных нами исследований предлагается комплексная схема очистки дренажного стока полигона ТБО, которая состоит из следующих стадий:

а) обработка фильтрата гидроокисью кальция, с доведением рН до значений 1112, оптимальных для обеспечения полноты осаждения гидроксидов металлов, а также фосфатов, карбонатов, гуматов, кальция;

б) осветление фильтрата на тонкослойном отстойнике;

в) отделение аммиака от сильнощелочного фильтрата отдувкой на градирне;

г) нейтрализация фильтрата, т.е. доведение рН до значения 7-8, оптимальных

для биологической очистки;

д) фильтрование полученной смеси на скором фильтре;

е) мембранная фильтрация для доочистки фильтрата;

ж) биологическая доочистка фильтрата в аэрируемом биологическом пруду.

Предложенная схема, несмотря на наличие в ней семи основных технологических стадий, может быть оценена как экспресс - технология очистки стоков, поскольку каждая из стадий относительно кратковременна, по сравнению с биоочисткой. Эта схема может быть реализована в непрерывном технологическом потоке и не требует сложного реагентного хозяйства. Все основное оборудование, необходимое для создания такого потока, разработано и выпускается серийно.

Создание локальных очистных сооружений для очистки фильтрата на базе предложенной технологии позволит:

- провести обезвреживание фильтрата за счет разрушения содержащихся в нем токсичных органических соединений и перевода оставшихся загрязнений в безопасную форму.

- обеспечить снижение токсичности фильтрата до уровня требований к стокам для повторного использования их на технические цели;

- исключить негативное влияние фильтрата на почву, подземные и поверхностные воды;

В третьей главе диссертации описана технологическая схема и параметры процесса очистки фильтрата, а также разработанный комплекс для очистки фильтрата полигона ТБО. Проектная производительность комплекса очистных сооружений 120 м3/сут.

В соответствии с разработанной в результате экспериментальных исследований технологической схемой (рис.9) комплексной очистки фильтрата отработаны следующие основные процессы очистки: реагентная обработка с отстаиванием осадка; осветление на тонкослойном отстойнике; отдувка аммиака; нейтрализация; фильтрация на контактном осветлителе; очистка на установке обратного осмоса; доочистка в аэрируемом

биологическом пруду.

В этой главе также определен режим поступления, расхода и состава поступающего фильтрата на очистку и адаптация к нему технологического процесса очистки.

Полученный в процессе очистки фильтрата осадок представляющий собой смесь карбонатов кальция, гуматов кальция и гидроокисей металлов целесообразнее всего использовать как добавку к изолирующему слою. Поскольку осадок содержит значительное количество извести, которая по прошествии незначительного времени превратится в карбонат кальция, а также высокий рН среды, препятствующей растворению гидроокисей металлов и гумата кальция, то вероятность вторичного загрязнения фильтрата компонентами осадка невелика.

поверхностный боЗоеи

Рис.9 Технологическая схема комплекса очистки фильтрата полигона ТБО 1. Растворный узел приготовления известкового молока, 2,6. Емкость для приема фильтрата и его обработки известью, 3,7. Емкость для приема пены, 4. Компрессор для аэрирования емкостей 2 и 6, 5. Склад извести, 8. Насос для отбора-фильтрата из емкостей, 9.Тонкослойный отстойннк, 10.Промежуточная емкость перед градирней, II.Насос перед градирней, 12.Градирня для отгонки аммиака, 13.Промежуточная емкость перед смесителем, 14.Насос для подачи фильтрата в смеситель, 15. Емкость с серной кислотой, 16. Насос-дозатор для серной кислоты, 17. Смеситель, 18.Контактный осветлитель, 19.Промежуточная емкость, 20. Насос для подачи фильтрата на установку обратного осмоса, 21.Установка обратного осмоса, 22.Аэрируемый биопруд, 23. Насос подачи очищенной воды на полигон и на промывку оборудования, 24.Компрессор для аэрирования биопруда, 25. Насос подачи осадка, 26. Емкость для приема осадка.

Было установлено, что использование сухой извести для проведения

осаждения органических веществ из фильтрата невозможно из-за высокого

содержания в нем карбонатов. Это приводит к образованию пленки нерастворимого карбоната кальция на поверхности гидроокиси кальция и неэффективному использованию извести. В этой связи изготовлен и введен в эксплуатацию узел приготовления известкового молока.

Установлено оптимальное количество гидроокиси кальция необходимое для осаждения гуматов — 25 г/л. Добавление к известковому молоку 10 % хлорида кальция (отход производства соды 10-15% раствор) или противогололедного реагента (сухой хлорид кальция), позволяет снизить расход известкового молока и улучшить показатели очистки.

Для повышения степени очистки фильтрата рекомендуется использование обратноосмотической установки. С учетом предварительной очистки фильтрата, такая установка позволит эффективно и с небольшими затратами получить воду с характеристиками позволяющими сбрасывать ее на рельеф или использовать для оборотного водоснабжения.

Предлагаемая технология обеспечивает высокую степень очистки, проста и надежна. Обслуживание применяемого оборудования не требуют высококвалифицированного персонала.

Выводы и рекомендации

1 - теоретический анализ технологических процессов очистки фильтрата полигона ТБО показывают, что доочистка фильтрата до качества, необходимого для повторного его использования для орошения тела полигона или сброса в открытый водоем, может осуществляться высокоэффективным оборудованием на базе адсорбционного, ионообменного, мембранного и электрофизического методов глубокой очистки сточных вод. При высокой эффективности этих методов, они очень капиталоемки, требуют высокопрофессионального обслуживания и применимы только на современных, санитарно обустроенных полигонах ТБО, что малодоступно для технического состояния российских полигонов ТБО. Однако рассмотренные технологические схемы и опыт их реализации могут быть использованы при реконструкции действующих и проектировании новых очистных сооружений

очистки фильтрата полигонов ТБО.

2 - анализ проведенных экспериментальных исследований очистки фильтрата традиционными методами, при обработке промышленных и бытовых стоков показал, что многообразие разнородных загрязнителей и нестабильность физико-химических свойств фильтратов полигонов ТБО не позволяет создать одностадийный процесс для очистки фильтрата от всего набора загрязняющих веществ и соединений.

3 - разработанная и экспериментально апробированная технология многостадийной очистки фильтрата полигонов ТБО с использованием в качестве реагента предочистки известкового молока, и обратного осмоса на окончательной стадии очистки позволяет очищать фильтрат с максимальной эффективностью очистки и с высокой точностью и надежностью.

4 - в процессе проведения длительной производственной проверки комплексной очистки фильтрата на действующем полигоне ТБО выполненной стандартизованными методами с оценкой необходимой точности установлено, что для получения требуемой степени очистки фильтрата в системе глубокой доочистки рекомендуется использование обратноосмотической установки. Фильтрат после очистки применим в качестве технической воды при эксплуатации полигона ТБО, с обеспечением рационального водоснабжения и сокращением расхода питьевой воды на технические нужды.

5 - применение разработанной усовершенствованной технологии обезвреживания фильтрата полигонов ТБО проверенной в промышленных условиях, состоящей из нескольких методов очистки, является экономически эффективной и позволяет снизить экологическую нагрузку на территории расположения полигонов захоронения ТБО.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Коныгин A.A. Гидравлические расчеты емкостей очистных сооружений с затопленными струями //Чистый город, - 2006.- №4(36), С.33-38.

2. Петров С.И., Марченко Д.Ю., Коныгин A.A., Скворцов JI.C. Особенности тестирования сточных вод с применением тест-систем химического анализа. Современное состояние и перспективы. Доклад на конференции «Проблемы анализа городских сточных вод: методы контроля комплексообразователей». Москва. 16 марта 2006.

3. Коныгин A.A., Скворцов JI.C., Шматова В.В. Гидравлические особенности процессов глубокой очистки хозяйственно-бытовых сточных вод //Чистый город, - 2008,- №1(41), С.42-45.

4. Коныгин A.A., Скворцов U.C., Шматова В.В. Коррекция гидравлических параметров действующих биологических очистных сооружений, как основное направление повышения эффективности их работы //Чистый город, - 2008.- №2(42), С.32-36.

5. Скворцов JI.C., Коныгин A.A. Опыт применения блочно-модульного оборудования в системах биологической очистки сточных вод. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАН C.B. Яковлева. Водоснабжение и водоотведение мегаполиса.// Москва 12-13 марта 2009.

6. Коныгин A.A., Скворцов JI.C., Селиверстов А.Ф. Очистка фильтрата полигонов захоронения твердых бытовых отходов.//Водоснабжение и канализация, -2010, №1-2, С124-127.

7. Скворцов JI.C., Коныгин A.A. Основы технологического процесса очистки сильнозагрязненных стоков на примере фильтрата полигонов ТБО. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАН C.B. Яковлева. Водоснабжение и водоотведение мегаполиса.// Москва 15-16 марта 2011.

8. Коныгин A.A. Комплексная технология очистки фильтрата полигонов захоронения бытовых отходов.//Academia. Архитектура и строительство,-2011, №4, С 105-109.

9. Скворцов JI.C., Коныгин A.A., Шматова В.В. Современные технологии очистки сточных вод и эколого-экономическая оценка их использования. //Экология и промышленность России, - 2012,- №5, С.4-8.

10. Патент на изобретение №2439001 «Способ очистки сточных вод» 10.01.2012 г.

11. Скворцов JI.C., Коныгин A.A. Комплексная обработка осадков с целью их утилизации.//Водоснабжение и канализация, -2012, №3-4, С 77-83.

12. Потапов А.Д, Коныгин A.A. Новые возможности осветления интенсивно окрашенных фильтратов полигонов ТБО при их обезвреживании с использованием известкового молока в присутствии солей кальция.// Вестник МГСУ. Научно-технический журнал. - 2013, № 8, С 116-122. .

ООО «Береста-Пресс», тел. (495) 774-09-91 E-mail: bumaga@stilo.ru, t2014112@yandex.ru Заказ № 724 Тираж 100 экз.

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Коныгин, Александр Александрович, Москва

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

0420Н5Ч726

Коныгин Александр Александрович

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРАТА ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

25.00.36- Геоэкология (в строительстве и ЖКХ)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Заслуженный геолог РФ, Лауреат премии Правительства РФ, Потапов А.Д.

г. Москва, 2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

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

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

1.2 Сравнительный анализ технологий очистки фильтрата полигонов ТБО

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

1.2.2 Биологическая очистка фильтрата ТБО

1.2.3 Физико-химическая очистка фильтрата полигонов ТБО

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

2.1 Методика экспериментальных исследований. Анализ результатов исследований состава фильтрата

2.2 Экспериментальные исследования по очистке фильтрата различными методами

2.2.1 Очистка фильтрата с применением коагулянтов

2.2.2 Коагулирование с применением предварительного окисления

2.2.3 Коагулирование с применением флокулянтов и коррекцией рН

2.2.4 Сорбционные методы очистки фильтрата

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

2.3.2 Исследование процесса обработки фильтрата УФ- излучением 71

2.3.3 Очистка фильтрата с использованием гуматов 82

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

ФИЛЬТРАТА НА ДЕЙСТВУЮЩЕМ ПОЛИГОНЕ ТБО

3.1 Состав и режим поступающего на очистку фильтрата 100

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

3.2.1 Оценка эффективности процесса реагентной очистки фильтрата 104

3.2.2 Исследование процесса осветления фильтрата на тонкослойном 106 отстойнике

3.2.3 Оценка процесса отгонки аммиака 107

3.2.4 Исследование процесса нейтрализации фильтрата 108

3.2.5 Изучение процесса фильтрации нейтрализованного фильтрата 110 на контактном осветлителе

3.2.6 Оценка процесса очистки фильтрата на установке обратного 110 осмоса

3.2.7 Исследование процесса биологической доочистки фильтрата в 111 биологическом пруду

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

3.4 Технологическая схема очистки фильтрата 118

3.5 Технические характеристики сооружений для очистки фильтрата полигона ТБО 123

Глава 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ 130

ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ.

выводы

ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

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

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

<5

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

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

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

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

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

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

Анализ существующих зарубежных технологий очистки фильтрата, реа-

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

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

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

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

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

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

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

В соответствии с поставленными целями следовало решить ряд задач:

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

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

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

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

- осуществление процесса комплексной очистки фильтрата;

- практическое применение разработанной технологической схемы в строительстве очистных сооружений.

Научная новизна

Научная новизна данной работы состоит в следующем:

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

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

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

Практическая ценность

Практическая значимость данной работы определяется двумя факторами:

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

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

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

Полученные результаты и выводы базируются на экспериментальных ис-

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

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

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

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

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

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

Апробация работы

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

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

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

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

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

Структура и объём работы.

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

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

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

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

Помимо ТБО, в городах образуется значительное количество строительных и промышленных отходов (0,3-0,8 т/чел. в год). Твердые бытовые отходы в основной своей массе вместе с промышленными и строительными отходами вывозятся из населенных пунктов специальным транспортом, складируются на пригородных