Геоэкологические факторы системы обращения с твердыми коммунальными отходами в Республике Йемен

Аль-Ахваль Несрен Ахмед Серхан

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геоэкологические факторы системы обращения с твердыми коммунальными отходами в Республике Йемен
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологические факторы системы обращения с твердыми коммунальными отходами в Республике Йемен"

АЛЬ-АХВАЛЬ НЕСРЕН АХМЕД СЕРХАН

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СИСТЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ТВЕРДЫМИ КОММУНАЛЬНЫМИ ОТХОДАМИ В РЕСПУБЛИКЕ ЙЕМЕН (НА ПРИМЕРЕ Г.САНА)

Специальность 25.00.36 - Геоэкология (в строительстве и ЖКХ)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 2012

Санкт-Петербург - 2012

005013284

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» на кафедре «Гражданское строительство и прикладная экология»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Сёмин Евгений Геннадиевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Журкович Виталий Владимирович, генеральный директор ОАО «Автопарк № Спецтранс»(СПб)

Ведущая организация

кандидат технических наук, доцент Байдарашвили Марина Михайловна ФГБОУ ВПО ПГУПС, доцент кафедры Инженерная химия и естествознание

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)», СПбГТИ (ТУ)

Защита состоится 12 апреля 2012 г. в 16 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета ДМ 212.229.30 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, гидрокорпус 2, ауд. 411.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29.

Автореферат диссертации доступен на официальном сайте СПбГПУ (http://www.spbstu.ru/).

Автореферат разослан « 7 »марта 2012 г.

Ученый секретарь ^

диссертационного совета, ^

доктор технических наук, профессор * Уманец В.Н.

общая характеристика работы

Актуальность работы и направленность исследований. Научно-технический прогресс позволил с одной стороны значительно расширить возможности удовлетворения материальных и культурных потребностей человечества, но с другой - усилил техногенное воздействие на окружающую среду. Проблемы взаимоотношений человечества с окружающей средой — это глобальные проблемы современности. Важнейшей глобальной экологической проблемой является проблема загрязнения, разрушения и восстановления окружающей природной среды - проблема охраны окружающей среды.

Геосферы, частью которых является человек, до недавнего времени еще выдерживали нагрузки антропогенного воздействия на них. Но загрязнение геосфер (атмосферы, гидросферы, литосферы) достигло в последние годы глобальных размеров, а компенсационные возможности геосфер уже либо нарушены, либо находятся на пределе. Во многих точках нашей планеты сложилась сложная неблагополучная экологическая обстановка. Во второй половине XX века возникло большое число различных отраслей экологии, в том числе экология литосферы, экологическая геология (геоэкология), экология большого города и т.д. По определению Федорова М.П., Уманца В.Н. «геоэкология может быть определена как наука об изменениях геосфер под влиянием экологических факторов, включая антропогенные».

Все жизненные ресурсы (воздух, почва, вода, пища, энергия, сырье, различные вещества) человек получает из геосфер, в геосферы человек возвращает отходы: коммунальные (бытовые), производственные (промышленные), строительные и сельскохозяйственные. Следовательно, человек активно действует на окружающую среду (ОС), преобразует и изменяет ее. Ухудшение экологической обстановки наблюдается в последние годы и в Йемене в связи с приростом народонаселения и индустриализацией страны.

К образованию большого объема твердых коммунальных отходов (ТКО) в Йемене всегда относились как к данности, которой невозможно избежать. В столице Йемена г.Сане проблема сбора и вывоза мусора стоит очень остро, и положение только ухудшается, поскольку собирается примерно 50% от общего количества отходов, вывозится примерно 70% собранного мусора (на пожароопасные открытые свалки, находящиеся поблизости от города). С каждым годом отходы накапливаются в больших количествах, оставаясь не вывезенными.

Существующие на территории Йемена полигоны (а фактически свалки) для захоронения ТКО в большинстве своем не удовлетворяют природоохранным требованиям. Они устраиваются без предварительных гидрогеологических исследований территорий, где размещаются, что не обеспечивает принятия правильных проектных решений по защите грунтовых и поверхностных вод. В частности, в них отсутствуют системы отвода, сбора и обезвреживания фильтрата; устройство систем отвода и использования биогаза

1С

)

также не практикуется, в результате происходит загрязнение водных объектов и атмосферного воздуха.

Согласно оценке Европейского агентства по охране окружающей среды, ежегодно в результате эрозии теряется 5 т почвы на душу населения. За последние двадцать лет количество почвы в Йемене уменьшилось вдвое. Поэтому большое значение имеют вопросы рекультивации земель.

Актуальность и экологическая, социальная и экономическая значимость рассматриваемой проблемы обращения с отходами определили выбор темы данной диссертационной работы.

Цель диссертационной работы - разработка системы обращения с твердыми коммунальными отходами в республике Йемен (на примере г. Сана) для минимизации их негативного воздействия на окружающую среду.

Идея работы: минимизация негативного воздействия отходов на окружающую среду в республике Йемен должна быть обеспечена путем формирования и развития экономически эффективной и экологически безопасной системы обращения с твердыми коммунальными отходами, обеспечивающей комплексную переработку и утилизацию отходов, а также высокоэффективную очистку фильтратов полигонов хранения отходов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи исследований:

• определение и анализ морфологического состава твердых коммунальных отходов в г.Сане;

• анализ факторов воздействия на геоэкологическую среду по составу фильтрата полигона и грунтовых вод;

• поиск оптимальных технологий переработки твердых коммунальных отходов для Йемена (г.Сана) с учетом геоэкологических факторов;

• разработка технологии очистки фильтрата полигона «Аль-Азракейн» с использованием высокоосновных сорбентов-осадителей (ВОСО) отходов цементного производства г.Саны.

Методы исследования.

В качестве основных методов исследования применялись:

• сбор необходимых данных о фракционном и морфологическом составе твердых коммунальных отходов на источниках образования и на свалке проводился методом ручного сортировочного анализа по методике, разработанной Академией коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова и кафедрой ГСиПЭ ФГБОУ ВПО «СПбГПУ»;

• выбор технологии переработки ТКО в г. Сана проведен с использованием методов системодинамики (Гусаров В.В., Семин Е.Г., Яковлев В.А.), сравнительных технико-экономических показателей (Мирный A.M.) и методов оценки рисков здоровью человека (Семин Е.Г., Чуркина И.О.), возможности рекультивации земель;

• химический анализ проводился с использованием методов спектрометрии, масс-спектрометрии, индуцированно-связанной плазмы, а также титрометрического метода;

• сорбция примесей проводилась сорбентом (ВОСО) в емкостях (из расчёта 500 г ВОСО на 100 л фильтрата). Иммобилизация примесей фильтрата проводилась путем отверждения (цементации) осадка в цементные блоки -цементная технология, либо в обжиговых строительных материалах.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена использованием общепринятых, методик и методов проведения исследований, подтверждена сходимостью экспериментальных данных с теоретическими исследованиями и результатами исследования других авторов.

Личный вклад автора заключается в постановке цели, формулировке задач и разработке методик исследований, выполнении теоретических и экспериментальных работ для развития системы обращения с ТКО в республике Йемен (на примере г.Сана), включая определение показателей свойств ТКО, сбор данных от домовладений по проблеме обращения с отходами, анализ состава фильтрата полигона и грунтовых вод, а также эксперимент по очистке фильтрата полигона с использованием ВОСО из местного сырья на основания цементного производства.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Морфологический состав ТКО в Йемене, определенный путем экспериментальных исследований проб отходов с полигона и из мусоросборных контейнеров домовладений;

2. Динамическая миграция токсичных элементов в колодезную воду, экспериментально установленная автором, приводящая к формирования высокотоксичных техногенных грунтов на расстоянии до 850 м и глубине до 300 м от полигона «Аль-Азракейн»;

3. Выбор оптимальных технологий переработки ТКО в г. Сана при проектировании процесса обращения с твердыми коммунальными отходами.

4. Технология очистки фильтрата полигона «Аль-Азракейн» с использованием высокоосновных сорбентов-осадителей (ВОСО) отходов цементного производства г.Саны с высокой эффективностью очистки .

Научная новизна работы:

• разработан системный подход к процессу обращения с отходами в Йемене (г.Сана), формализованное описание системы обращения с ТКО, включая анализ факторов воздействия на геоэкологическую среду по составу фильтрата полигона и грунтовых вод.

• впервые получены данные по характеристикам твердых коммунальных отходов г. Саны республики Йемен (норма накопления, прогноз количества образования, морфологический состав, влажность).

• определена динамическая миграция токсичных элементов фильтрата полигона ТКО в колодезную воду, приводящая к формированию высокотоксчиных техногенных грунтов на расстоянии до 850 м и глубину до 300 м от полгона «Аль-Азракейн». Впервые установлено, что примеси тяжелых металлов выше ПДК Cd2+ диффундируют на расстояние 220 м и глубину 200 м, О* на расстояние 390 м и глубину 210 м и Ni на расстояние 850 м и глубину 210 м и попадают в колодезную воду, используемую для питья жителями, живущими в близи свалки (максимальное расстояние 200 м).

Практическая значимость работы:

• материалы исследования предназначены для построения комплекса системы обращения с отходами в Йемене (на примере г. Сана);

• даны практические рекомендации для выбора оптимальных технологий переработки ТКО в г. Сана при проектировании процесса обращения с твердыми коммунальными отходами;

• предложена технология очистки фильтрата полигона ТКО с использованием высокоосновных сорбентов-осадителей для снятия негативого влияния полигона на грунтовые воды в республике Йемен;

• даны рекомендации по ограничению использования колодезной воды в пищевых целях в зоне влияния полигона хранения отходов.

Апробация работы.

Основные положения работы прошли апробацию на межвузовской научно-технической конференции «XXXVI Неделя науки СПбГПУ» (2008, Санкт-Петербург), IV Международной научной конференции «Восстановление нарушенных природных экосистем» (2011, Украина), IV Международной научно-практической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье» (2011, Белгород), II международной заочной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки» (2011, Тамбов), юбилейной Международной научно-практической конференции «XL Неделя науки СПбГПУ» (2011, Санкт-Петербург), Международной заочной научно-практической конференции «Наука сегодня: теоретические аспекты и практика применения» (2011, Тамбов).

Реализация результатов работы:

• научные и практические результаты работы использованы в программе Агентства по охране окружающей среды Министерства водных ресурсов и окружающей среды республики Йемен для разработки системы обращения с ТКО г. Саны;

• материалы диссертационной работы использованы в учебном процессе Инженерно-строительного факультета Государственного университета г. Саны при подготовке бакалавров по направлению гражданское строительство и прикладная экология.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных научных работ, из них 7 - статьи в изданиях, входящих в Перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ для публикации научных результатов диссертационных работ.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы. Диссертация изложена на 126 страницах основного текста, содержит 36 рисунков, 22 таблицы и 2 приложения. В списке литературы приведено 173 источников.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ:

Ухудшение экологической обстановки наблюдается в последние годы в Йемене в связи с ростом количества отходов, что обусловлено приростом народонаселения и индустриализацией страны.

Существующие на территории Йемена полигоны (а фактически свалки) для захоронения отходов в большинстве своем не удовлетворяют природоохранным требованиям. Они устраиваются без предварительных гидрогеологических исследований территорий, где размещаются, что не обеспечивает принятия правильных проектных решений по защите грунтовых и поверхностных вод. В столице Йемена г.Сане проблема сбора и вывоза мусора стоит очень остро, и положение только ухудшается, поскольку собирается примерно 50% от общего количества отходов, вывозится примерно 70% собранного мусора (на пожароопасные открытые свалки, находящиеся поблизости от города).

Научные основы и методология решения задач защиты почвы и вод от техногенного загрязнения отходами и обоснование захоронений токсичных строительных и коммунальных отходов в области строительной геоэкологии разрабатывались российскими учеными, среди которых: академик РАН Федоров М.П., академик РАН Рутберг Ф.Г., Вайсман Я.И., чл.-корр. РАН Гусаров В.В., Журкович В.В., Лихачев Ю.М., Систер В.Г., Мирный А.Н., Масликов В.И., Сватовская Л.Б., Семин Е.Г., Бабак H.A., Яковлев В.А., Уманец В.Н., Шелепчиков A.A., Негуляева Е.Ю., Ивахнюк Г.К. и многие другие.

Крайне важным и актуальным вопросом для республики Йемен является развитие системы обращения с твердыми коммунальными отходами на основе фундаментальных разработок и прикладных исследований российской научной школы в области строительной геоэкологии, технологий комплексной переработки отходов и очистки фильтратов полигонов.

Основные защищаемые положения

1. Морфологический состав ТКО в Йемене, определенный путем экспериментальных исследований проб отходов с полигона и из мусоросборных контейнеров домовладений.

Для решения задач диссертационной работы крайне важным вопросом является получение данных о характеристиках твердых коммунальных отходов, которые образуются в домовладениях г. Саны. Природоохранным законодательством республики Йемен, в частности г.Сана, не предусматривается проведение специальных исследований характеристки и свойств отходов. Поэтому данные об отходов производства и потребления отсутствуют.

В рамках диссертационной работы выполнено пилотное исследование морфологического состава ТКО, впервые для г. Саны получены данные по характеристикам ТКО (норма наколения, прогноз количества образования, морфологический состав, влажность).

Определены нормы накопления ТКО, образующихся в г.Сане на одного человека (таблица 1).

Таблица 1 - Нормы накопления ТКО на одного человека в г. Сане (Йемен)

Количество ТКО

в день в год

кг м3 кг м3

0,65 0,00325 234 1,17

Исходя из рассчитанных норм накопления ТКО и прогнозируемой численности населения города Сана определено общее количество ТКО, которое будет накоплено до 2026 г. (рисунок 1).

1000 900 800 700 600

Н и 12 н 7™ЙІШІІ

О В н о

н « 4) Г 5 500 400

О ы 300

о> 0> 3 »о о 200 100 0

2010 2014 2018 2022 2026

Годы

^ Общее количество ТКО, тыс.т

Рисунок 1 - Прогноз общего количества ТКО по г. Сана (Йемен) до 2026г.

Сбор необходимых данных о фракционном и морфологическом составе твердых коммунальных отходов на источниках образования и на свалке выполнен методом ручного сортировочного анализа по методике, разработанной Академией коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова и кафедрой ГСиПЭ ФГБОУ ВПО «СПбГПУ». Результаты исследования приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Морфологический состав ТКО в г. Сана средние значения по объекту № 1(из контейнеров), объекту № 2(с полигона)_

№ Компонент Содержание от общей массы ТКО ( % )

Объект № 1 Объект № 2 Средние значения

1 Органические материалы* 54,8 43,2 49

2 Пластиковые материалы 7,7 9,5 8,6

Продолжение таблицы 2

№ Компонент Содержание от общей массы ТКО (%)

Объект № 1 Объект № 2 Средние значения

3 Металлические отходы 4,8 5,2 5

4 Кости 1,3 1,1 1,2

5 Текстиль 4,1 3,1 3,6

6 Бумага, картон 15,9 17,3 16,6

7 Стекло 3,3 4,9 4,1

8 Кожа, резина 0,9 0,9 0,9

9 Камни, керамика 1,1 5,7 3,4

10 Дерево 0,9 2,1 1,5

11 Отсев менее 15 мм. 1,5 2,9 2,2

12 Не поддающиеся разделению и идентификации 3,7 4,1 3,9

ИТОГО: 100 100 100

* Свежая трава (кат),остатки: говядина, баранина и мясо птицы, молочная сыворотка, зерно, мука, хлеб, фруктовый и овощной жом, меласса, финики, жир, рыбные отходы, корнеплодные овощи и др.

Установлено, что влажность ТКО г. Сана колеблется в пределах 31- 35 % Результаты сортировочного анализа показали, что органические материалы, составляют практически половину всех отходов. Анализ морфологического состава ТКО г. Саны позволяет предложить технологию компостирования ТКО в основе комплексной переработки отходов для производства органического удобрения, предназначенного для улучшения свойств почв в республике Йемен. Это особенно актуально, так как за последние двадцать лет количество почвы в Йемене уменьшилось вдвое.

2. Динамическая миграция токсичных элементов в колодезную воду, экспериментально установленная автором, приводящая к формированию высокотоксичных техногенных грунтов на расстоянии до 850 м и глубине до 300 м от полигона «Аль-Азракейн».

Сегодня в г.Сане нет ни одного специализированного предприятия по комплексной переработке отходов, и практически все они захораниваются на полигоне «Аль-Азракейн». Полигон находится в 16 км от центра города. В настоящее время полигон является государственным предприятием, которое было создано в 1978 году для приема, обезвреживания и захоронения всех видов отходов. Полигон занимает площадь 345 400 м2 , расположен на северо-западе города вблизи плодородных сельскохозяйственных земель и жилых районов. Фильтрат на полигоне выходит на поверхность и накапливается в углублениях рельефа местности между массивом отходов. Фильтрат формируется в теле полигона в результате инфильтрации атмосферных осадков, отжимных вод, биохимических и химических процессов разложения отходов. Фильтрат полигона представляет опасность в санитарно-

гигиеническом и экологическом отношении, так как характеризуется высоким содержанием токсичных органических и неорганических веществ. Для определения степени опасности фильтрата на свалке Аль-Азракейн для окружающей среды и выбора рациональных методов его обезвреживания требуется знание его химического состава и содержания в нем загрязняющих веществ.

Автором проведено лабораторное исследование образцов фильтрата и грунтовых вод, взятых с полигона отходов г. Сана и его окрестностей. Пробы грунтовых вод брались на расстоянии 10-850 метров от полигона, поскольку есть жилые районы, которые пользуются колодезной водой в качестве питьевой.

При определении химического состава образца использованы методы спектрофотометрического, спектрометрического анализа индуцированно-связанной плазмы и титриметрического анализа. Программа анализа пробы фильтрата включает в себя определение 29 показателей: рН, проводимость, ХПК, БПК5, щелочность, а также химических компонентов: азот аммиачный, нитраты, азот нитритный, сульфаты, хлориды и тяжелые металлы - железо, марганец, никель, хром, медь, цинк, кадмий и др. Результаты исследований приведены в таблицах 3-4.

Таблица 3 - Состав неорганических загрязнений и их концентрации в фильтрате полигона отходов г.Сана___

Значение показателя

Показатель Фильтрат 1 Фильтрат 2 Фильтрат 3

Цвет Серо- черный Серо-черный Серо-черный

РН 6,5 6,8 6,1

Проводимость (УЭП), (мкСм/сш) 27900 27800 27700

Температура, 1°, 22,9 22,8 22,6

бпк5, мг/л 820 816 812

ХПК, мг/л 54400 54200 54000

БПКУХПК 0,02 0,02 0,02

Щелочность, мг-экв/л 2300 2500 2200

ТДС, мг/л 18135 18070 18050

Взвешенные вещества, мг/л 330 320 310

Концентрация основных ионов и азотных соединений

Фториды (И"), мг/л 230 217 204

Азот аммиачный (N1-1*4), мг/л 725 525 325

Азот нитритный (ЫОг"), мг/л 0,039 0,039 0,039

Нитраты (N03"), мг/л 11,1 11,4 11,6

Хлориды (СГ), мг/л 2459,3 2279,3 2099,3

Сульфаты (БО/ ), мг/л 550 500 450

Продолжение таблицы 3

Показатель Фильтрат 1 Фильтрат 2 Фильтрат 3

Концентрация основных катионов

Магний (Mg), мг/л 470,36 393,77 313,52

Калий(К), мг/л 1600 1550 1500

Калъций(Са), мг/л 4000,23 3687,36 3200,21

Марганец (Мп), мг/л 17,5 17 16,8

Железо (Fe), мг/л 26,5 25,5 25

Натрий(Ыа),мг/л 3700 3600 3500

Концентрация тяжелых металлов

Никель (№ ),мг/л 2,95 2,78 2,1

Хром общий (Сг),мг/л 0,169 0,162 0,159

Цинк (2п), мг/л 6,2 5,8 5,1

Свинец (РЬ), мг/л 2,72 2,525 2,31

Кадмий (СсГ),мг/л 1,58 1,575 1,52

Медь (Си),мг/л 13,5 12,8 12

Кобальт (Со),мг/л 4,9 4,8 4,6

Таблица 4 - Химический состав грунтовых вод по данным анализа проб

Показатель Значение показателя в семи пробах, мг/л

1 2* 3* 4 5 6 7* ПДК ДЛЯ ВОЗ** ПДК для Йемена

Мп 0.130 0.145 0.117 0.128 0.051 0.050 0.009 0.1-0.5 0.1-0.2

Си 0.15 0.16 0.12 0.14 0.01 0.02 0.04 1.0-2.0 0.5-1

Fe 0.06 ; 0.52 0.31 0.04 0.019 0.016 0.19 0.3 0.3

Ni 0.045 : 0.05 0.03 0.039 0.03 0.026 0.025 0.02 0.01

Cr 0.022 0.085 0.065 0.02 0.019 0.016 0.02 0.05 0.05

Zn 0.17 0.18 0.13 0.14 0.11 0.10 0.12 3 5

Cd 0.0028 0.0057 0.0019 0.0025 0.0022 0.0012 0.0010 0.003 0.005

F 1.4 1.75 1.50 1.2 1.0 0.5 0.4 0.5-1.5 0.5-1.5

Pb 0.009 0.019 0.015 0.007 0.006 0.004 0.011 0.01 0.05

* Скважины, расположенные к северо-востоку от полигона **Всемирная организация здравоохранения

Анализ полученных данных по исследованию химического состава фильтрата с полигона захоронения отходов г. Сана и грунтовых вод показал:

• в фильтрате содержатся органические соединения, неорганические анионы, более 20 ионов (азотных соединений и тяжелых металлов);

• в пробах подземных вод содержится целый ряд неорганических токсичных химических соединений в концентрациях, превышающих (ПДК) по ионам (кадмий, хром, никель, железо и фторид). На рисунках 2-3 показаны графики изменения концентраций никеля, железа, кадмия, хрома и фторида в грунтовых водах по мере удаления от полигона до 850 м.

0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 O.Ol О

220 390 530 730 850 Расстояние от полигона, м ПДК для ВОЗ ПДК для Йемена Концентрация никеля (N¡1 мг/л

0.06

I 0.05 s

Í 0.04 з

1-0.03

| 0.02 á

0.01 о

10 200 450 530 600 700

Расстояние от полигона, м —»■»ПДК для ВОЗ шш ПДК для Йемена

Рисунок 2 - Концентрация никеля в скважинах, расположенных (а) к северо-востоку от полигона , (б) к юго-западу от полигона

0.1

s 0.06

i а

X 0.04 и

¡0.02

50 220 390 530 730 850

Расстояние от полигона, м

11 1 ПДК дли ВОЗ * »»ПДК для Йемена

Концентрация кадмия (Cd), мг/л

50 220 390 530 730 850 Расстояние от полигона, м "♦»Концентрация хрома общего (Сг), мг/л ••■"•ПДК для Йемена и ВОЗ

0.6

-5 0.5 и S

oí 0.4 к

|0.3

« 0.1 о

50 220 390 560 730 850 Расстояние от полигона, м •—ПДК для Йемена и ВОЗ

Концентрация железа (Fe), мг/л

50 220 390 560 730 850 Расстояние от полигона, м —ПДК для Йемена и ВОЗ "•"•Концентрация фторидов(Р), мг/л

Рисунок 3 - Концентрация тяжелых металлов и фторидов в скважинах, расположенных к северо-востоку от полигона

Определена динамическая миграция токсичных элементов фильтрата полигона ТКО в колодезную воду, приводящая к формированию высокотоксичных техногенных грунтов на расстоянии до 850 м и глубину до 300 м от полгона «Аль-Азракейн». Впервые установлено, что примеси тяжелых металлов выше ПДК Cd2+ диффундируют на расстояние 220 м и глубину 200 м , Сг3+ на расстояние 390 м и глубину 210 м и Ni2+ на расстояние 850 м и глубину 210 м и попадают в колодезную воду, используемую для питья жителями, живущими вблизи свалки (максимальное расстояние 200 м).

Исследования химического состава фильтрата, влияния фильтрата на грунтовые воды свидетельствует о необходимости разработки технологий очистки фильтрата полигона отходов «Аль-Азракейн» и рекомендации по ограничению использования колодезной воды в пищевых целях в зоне влияния полигона хранения отходов.

Рассмотрены необходимые условия для планирования системы обращения ТКО для городов Йемена, руководствуясь комплексом критериев для принятия решений : системно—динамических (Семин Е.Г., Гусаров В.В., Яковлев В. А.), эколого-экономических (Мирный А.Н.), ресурсосберегающих, а также критериев оценки риска для здоровья человека.

Данные критерии характеризуют максимальный уровень стабильности системы «техногенное воздействие - окружающая среда» при минимальном производстве энтропии, который обеспечивается одновременным минимумом энергетических затрат и расхода материальных ресурсов на единицу продукции и минимальным значением риска для здоровья человека.

Исследования состава и свойств ТКО г. Саны показали, что органические материалы, составляющие практически половину всех отходов, могут быть использованы в производстве органического удобрения, богатого питательными веществами, которые могут быть добавлены в почвы с целью улучшения их свойств и для увеличения производства сельскохозяйственной продукции. В связи со значительным содержанием органики в мусоре Йемена предложена для внедрения технология мусоропереработки посредством строительства мусороперерабатывающего завода вблизи полигона, аналогичного существующему в г. Санкт-Петербурге МПБО «Завод по механизированной переработке бытовых отходов» (рисунок 4). Определено, что внедрение технологии компостирования позволит получать 216 тыс.т компоста ежегодно, а также рекультивировать 17 км2 земли в год. Важным условием при этом будет внедрение раздельного сбора экологически безопасных и токсичных отходов.

Предложено разделение органических и неорганических отходов (методом раздельного сбора) и создание станций анаэробного брожения в

малых городах Йемена (Аль-Баеда, Ебб, Мареб, Аль-жоф) для получения компоста и производства биогаза из-за высокой доли органических материалов.

Пищевые отходы

Бумага

Кожа, решил

Текстиль

Дерево

Кость

Стекло

Металлы

Пластик

Отсев менее 15 мм

216000

73000

3969 §

16000 я 'X

6615 1

5292 Ё.

18000 а

22000 £.

37926

9702

..................

Компост

Переработка пластического материала

Пластические изделия

рекультивация земель 17 км5

Пиролиз (сжнгательная бе* доступа кислорода)

Переработка шлака

Строительные наделил

Рисунок 4 - Комплексная система переработки твердых коммунальных отходов на заводе (предлагаемая схема в г. Сана, 441 ООО т/г)

Предложено использовать технологии раздельного сбора отходов и выделены фракции (пластик, металл, стекло, текстиль и бумага), производство которых из сырьевых материалов требует больших затрат энергии и ресурсов.

Определен экономический и социально-экологический эффект для завода по комплексной переработке ТКО в г. Сана. Использование вторичного сырья, полученного в результате раздельного сбора отходов, позволит снизить энерго-и водопотребление при производстве данных материалов (таблица 5).

Таблица 5 - Опосредованная экономия энергии и ресурсов и экологический эффект при осуществлении комплексной технологии ТКО в г.Сана

Вид продукции Выделенная фракция т/г Энергопотребление,МДж/т Водопотребление, м3/т Экономия

электроэнергии,МДж/г воды м3/г

Металл 22045 2000 250 44-Ю6 6-Ю6

Стекло 18077 390-480 600 9-Ю6 11-Ю6

Текстиль* 15873 3600-9000 2000 143-Ю6 32-Ю6

Бумага 73190 2340 1500 171-Ю6 110-Ю6

Пластик 37918 10200 500-1000 387-Ю6 38-Ю6

♦Текстиль,МДж/1тыс.м2. Рекультивировать 17 км2 земель

Подтверждено, что предложение о строительстве завода по сжиганию отходов в йеменских городах неэффективно из-за диоксинов, образующихся в результате сжигания отходов. В качестве альтернативы сжиганию для обезвреживания медицинских отходов предложено использовать принципиально новый метод утилизации опасных отходов - метод «энергетических плазменных технологий», разработанный академиком РАН проф. СПбГПУ Рутбергом Ф.Г. Плазменный реактор перерабатывает до 200 кг отходов в час.

Подчеркнута важность реализации концепции «ноль отходов» в Йемене, раскрыта общая концепция «ноль отходов» для принятия к осуществлению принципов этой стратегии в условиях республики Йемен, включая создание агентств, ответственных за внедрение этой стратегии и достижение поставленных задач; одобрение правовой ответственности производителей; запрещение мусоросжигательных заводов как средства управления отходами; развитие индустрии воспроизводства ресурсов; стимулирование населения к снижению производства отходов и участию для решения проблемы экологически безопасного обращения с отходами.

С целью анализа состояния и формирования системы обращения с ТКО в г. Сане (Йемен) проведено анкетирование домовладений по изучению социального участия в обращении ТКО с последующим анализом его результатов. Выборка охватывала 100 домов (по 10 домов от каждого района) с общим числом жителей около 1 тысячи человек, что удовлетворяет критериям репрезентативности по числу жителей г. Саны. Установлено 17 различных фактов об участии населения в системе обращения с ТКО - время, способ сбора и хранения, частота выноса бытовых отходов из домовладений; отношение населения к качеству услуг по вывозу отходов, предел желательной платы за вывоз отходов и прочие. В результате исследований установлено, что 93% опрошенных жителей готовы участвовать в раздельном сборе ТКО.

Рассмотрена технология очистки фильтрата полигона с использованием разработок кафедры «Городское строительство и прикладная экология» СПбГПУ, автором предложена система очистки фильтратов с полигонов с использованием высокоосновных сорбентов-осадителей (ВОСО) отходов цементного производства г. Саны, основанная на физико-химических процессах, протекающих в электроположительных и электроотрицательных фазах этих растворов.

Отходы цементного производства (циклонные остатки) представляют собой мелкодиспергированный порошок, имеющий в своем составе СаО до 45,9%, Si02 до 22%, Al 203 до 8%, К20 до 7,3%, MgO до 3,5%, Na20 до 5,25%, Fe203 до 5,71% , ТЮ2 до 1%.

Разработанная технология позволяет производить очистку жидких отходов тяжелых металлов с большой эффективностью, которая позволяет затем направить очищенные воды в оборотное водопотребление, сокращая расход природных водоресурсов. Полученные после очистки осадки-шламы концентрируются и далее направляются на захоронение по штатным технологиям или на переработку для извлечения нужных ценных компонентов.

Таблица 6 - Количественный состав примесей в фильтратах полигона отходов г. Сана до и после очистки

Наименование компонентов Концентрация компонента в фильтрате, мг/дм3 Концентрация компонента в пробе после очистки , мг/дм3 ПДК для Йемена

рН 6,8 6,5 6,5 - 8,5

Взвешенные вещества 320 20 -

Азот аммиачный 525 1,60 -

Нитраты 11,4 2,1 50

Азот нитритный 0,039 0,031 -

Хлориды 2279,3 590 600

Сульфаты 500 400 400

бпк5 816 5,0 5,0

Марганец 17,0 0,08 0,1

Калий 1550 1100 -

Кальций 3687,36 150 200

Магний 393,77 120 -

Железо 25,5 0,3 0,3

Натрий 3600 500 400

Никель 2,78 0,009 0,01

Хром общий 0,162 0,01 0,05

Свинец 2,525 0,03 0,05

Кадмий 1,575 0,005 0,005

Медь 12,8 0,6 0,5-1

Нефтепродукты 0,80 0,14 -

Карбонат-ион 3050 200 -

Исследования показали, что концентрации компонентов фильтрата после очистки удовлетворяют требованиям по ПДК для Йемена. Анализ полученных данных свидетельствует о высокой эффективности высокоосновных сорбентов-осадителей для очистки фильтратов полигона отходов с эффективностью очистки более 99%, что согласуется с таковыми для городов Санкт-Петербурга, Москвы, Воронежа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой решена актуальная научная и практическая задача разработки системы обращения с твердыми коммунальными отходами республики Йемен (на примере г. Сана) для защиты геоэкологической среды региона от загрязнения.

Основные научные и практические выводы:

1. Определен морфологический состав твердых коммунальных отходов в г. Сане. Впервые для г.Саны получены данные по характеристикам ТКО (норма накопления, прогноз количества образования, морфологический состав, влажность). Результаты сортировочного анализа показали, что органические материалы, составляют практически половину всех отходов (49% в среднем), бамаги и картона содержится 16,6%, пластиковых материалов 8,6 %, металл 5%. Доля остальных компонетов составляет менее 5%. Анализ морфологического состава ТКО г. Саны позволяет предложить технологию компостирования ТКО в основе комплексной переработки отходов для производства органического удобрения, предназначенного для улучшения свойств почв в республике Йемен.

2. Анализ факторов воздействия на геоэкологическую среду по составу фильтрата полигона и грунтовых вод позволил установить динамическую миграцию токсичных элементов в колодезную воду, приводящую к формированию высокотоксичных техногенных грунтов на расстоянии до 850 м и глубину до 300 м от полигона «Аль-Азракейн». Впервые установлено, что примеси тяжелых металлов выше ПДК Cd2+ диффундируют на расстояние 220 м и глубину 200 м , Сг3+ на расстояние 390 м и глубину 210 м и Ni на расстояние 850 м и глубину 210м и попадают в колодезную воду, используемую для питья жителями, живущими вблизи свалки (максимальное расстояние 200 м).

Исследования химического состава фильтрата, влияния фильтрата на грунтовые воды показали необходимость разработки технологий очистки фильтрата полигона отходов «Аль-Азракейн» и ограничение использования колодезной воды в пищевых целях в зоне влияния полигона хранения отходов.

3. Определены оптимальные технологии переработки твердых коммунальных отходов для Йемена (г. Сана).

В связи со значительным содержанием органики в мусоре Йемена предложена для внедрения технология мусоропереработки посредством строительства мусороперерабатывающего завода вблизи полигона, аналогичного существующему в г. Санкт-Петербурге МПБО «Завод по механизированной переработке бытовых отходов». Определено, что внедрение технологии компостирования позволит получать 216 тыс.т компоста ежегодно, а также рекультивировать 17 км2 земли в год.

Определен экономический и социально-экологический эффект для завода по комплексной переработки ТКО в г. Сана. Использование вторичного сырья,

полученного в результате раздельного сбора отходов, позволит снизить энерго-и водопотребление при производстве данных материалов.

Рекомендован принципиально новый метод утилизации опасных отходов - метод «энергетических плазменных технологий», разработанный академиком РАН проф. СПбГПУ Рутбергом Ф. Г.

С целью анализа состояния и формирования системы обращения с ТКО в г. Сане (Йемен) проведено анкетирование домовладений по изучению социального участия в обращении ТКО. Установлено 17 различных фактов об участии населения в системе обращения с ТКО - время, способ сбора и хранения, частота выноса бытовых отходов из домовладений; отношение населения к качеству услуг по вывозу отходов, предел желательной платы за вывоз отходов и прочие. В результате исследований установлено, что 93% опрошенных жителей готовы участвовать в раздельном сборе ТКО.

4. Разработана технология очистки фильтрата полигона «Аль-Азракейн» с использованием высокоосновных сорбентов-осадителей (ВОСО) отходов цементного производства г. Саны. Разработанная технология позволяет производить очистку жидких отходов от тяжелых металлов с большой эффективностью, которая позволяет затем направить очищенные воды в оборотное водопотребление, сокращая расход природных водоресурсов. Показана высокая эффективность высокоосновных сорбентов-осадителей для очистки фильтратов полигона отходов с эффективностью очистки более 99 %, что согласуется с таковыми для городов Санкт-Петербурга, Москвы, Воронежа. Полученные после очистки осадки-шламы концентрируются и далее направляются на захоронение по штатным технологиям или на переработку для извлечения нужных ценных компонентов.

Основные положения диссертации опубликованы в 17 работах.

Публикации по перечню ВАК

1. Аль-Ахваль Н.С., Семин Е.Г. Решение проблемы ТБО в Йемене: первые шаги // Экология и жизнь. - 2010. - № 4. - С. 34-35.

2. Аль-Ахваль Н.С., Семин Е.Г. Оценка влияния твердых коммунальных отходов на загрязнение окружающей среды (на примере Йемена) // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. - 2010. - № 2. - С.209-215.

3. Аль-Ахваль Н.С., Семин Е.Г. Влияние фильтрата полигона отходов на загрязнения грунтовых вод в городе Сане (Йемен) // Вестн. Моск. гос. обл. унта. Сер. «Естеств. науки». - 2011. - № 2.С. 122-125.

4. Аль-Ахваль Н.С. Экологические выгоды от переработки твердых отходов в Йемене // Вопросы современной науки и практики. Сер. « Биология. Экология. Бионанотехнологии». - Тамбов, 2011. - Вып. 2 — С. 42-44.

5. Аль-Ахваль Н.С. Анализ существующей системы обращения с твердыми коммунальными отходами в Йемене // Экология и промышленность России. -М., 2011.-С. 54-56.

6. Аль-Ахваль Н.С. Определение морфологического состава твердых коммунальных отходов в г. Сана (Йемен) // Вестн. Тамбов, ун-та - 2011. - Т. 16, вып. З.-С. 928-931.

7. Аль-Ахваль Н.С., Семин Е.Г. Характеристики фильтрата и грунтовых вод загрязнения на полигоне твердых отходов в городе Сана, Йемен // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. - 2011. - № 3. - С. 203-211.

Публикации в других изданиях

8. Аль-Ахваль Н.С., Семин Е.Г. Йемен: обращение с бытовыми отходами в Сане // Твердые бытовые отходы. - 2011. - № 6. - С. 76-79.

9. Аль-Ахваль Н.С., Семин Е.Г. Стратегия развития переработки твердых коммунальных отходов в республике Йемен (г. Сана) // Восстановление нарушенных природных экосистем : Материалы 4-й Междунар. науч. конф. - Донецк, 2011.-С. 29-31.

10. Аль-Ахваль Н.С., Семин Е.Г. Переработка отходов и снижение негативного влияния полигона на грунтовые воды в республике Йемен (г. Сана) // Экология: образование, наука, промышленность и здоровье : Материалы 4-й Междунар. науч.-практ. конф. - Белгород, 2011. - С. 6-8.

11. Аль-Ахваль Н.С., Семин Е.Г. Участие населения в обращении твердых коммунальных отходов (ТКО) в Йемене (г.Сана) // Актуальные проблемы науки : Материалы 2-й Междунар. заоч. науч.-практ. конф. - Тамбов, 2011. - С. 21-22.

12. Аль-Ахваль Н.С., Семин Е.Г. Вопросы рекультивации обработки земли в Йемене путем использования компоста // Неделя науки 40 : Материалы юбил. междунар. науч.-практ. конф. - СПб., 2011. - С. 415-416.

13. Аль-Ахваль Н.С., Цибиногин A.A., Семин Е.Г. Расчет нормативов образования отходов Петроградского района // Неделя науки 40 : Материалы юбил. междунар. науч.-практ. конф. - СПб., 2011. - С. 416-417.

14. Аль-Ахваль Н.С., Семин Е.Г., Аль-Дабхани A.A. Комплексная система обращения с отходами в Йемене: Учеб. пособие. - Сана (Йемен), 2010. - 37 с.

15. Аль-Ахваль Н.С., Семин Е.Г. Жилищно-коммунальное хозяйство Йемена // Жизнь и безопасность. - 2011. - № 3-4. - С. 66-72.

16. Al-Ahwal N.S., Semina К.Е., Tihomirova E.G. et al. Recovery of ceramic compositions with high merits on the basis of slags and fly ashes by burning activated sludge // Неделя науки 36 : Материалы Всерос. межвуз. науч.-техн. конф. -СПб., 2008. - С. 119-120.

17. Al-Ahwal N.S., Semin E.G. The analysis of landfill leachate pollution in Sa-na'a city (Yemen) // Неделя науки 40 : Материалы юбил. междунар. науч.-практ. конф. - СПб., 2011. - С. 417-418.

Подписано в печать 07.03.12 Формат 60х84,/іб Цифровая Печ. л. 1.0 Уч.-изд.л. 1.0 Тираж 120 Заказ 04/03 печать

Отпечатано в типографии «Фалкон Принт» (197101, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Пушкарская, д. 54, офис 2)

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Аль-Ахваль Несрен Ахмед Серхан, Санкт-Петербург

61 12-5/2215

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «САНКЕТ- ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

АЛЬ-АХВАЛЬ НЕСРЕН АХМЕД СЕРХАН

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СИСТЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ТВЕРДЫМИ КОММУНАЛЬНЫМИ ОТХОДАМИ В РЕСПУБЛИКЕ

ЙЕМЕН (НА ПРИМЕРЕ Г.САНА)

Специальность: 25.00.36 - Геоэкология (строительство и ЖКХ)

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель д.т.н., профессор Семин Е.Г.

Санкт- Петербург - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1 Современное состояние проблемы обращения с 9 твердыми коммунальными отходами (ТКО) в Йемене (г. Сана)

1.1 Классификация отходов и источники образования ТКО 9

1.2 Оценка влияния твердых коммунальных отходов на загрязнение 12

окружающей среды

1.3 Анализ существующей системы обращения с ТКО в Йемене(г.Сана) 21

1.4 Обращения с твердыми коммунальными отходами в г.Сана 28

1.4.1 Хранение твердых коммунальных отходов 28

1.4.2 Методы сбор городских отходов в городе 30

1.4.3 Транспортирование твердых коммунальных отходов 32

1.5 Выводы по разделу 1 34

2 Характеристики фильтрата и грунтовых вод загрязнения на 35 полигоне твердых отходов в г.Сана

2.1 Характеристика полигона «Аль-Азракейн» в г.Сана 35

2.1.1 Формирование фильтрата полигона 3 7

2.1.2 Состав фильтрата полигона 38

2.2 Методы исследования фильтрата и грунтовых вод 39

2.3 Миграция тяжелых металлов фильтратов полигона отходов 44

2.4 Очистка фильтратов полигона отходов «Аль-Азракейн» в г. Сане 50

2.5 Выводы по разделу 2 57

3 Выбор оптимальных технологий переработки ТКО в г. Сана 58

3.1 Физические и химические свойства твердых отходов 58

3.2 Определение морфологического состава ТКО в г. Сана 60

3.3 Развитие индустрии переработки отходов в г. Сана 65

3.4 Выводы по разделу 3 75

4 Реализация стратегии «Ноль отходов» в Йемене 76

4.1 Определение концепции ноль отходов 76

4.2 Участие населения в обращении ТКО 77

4.3 Анализ результатов анкеты по изучению участия населения 82 в обращения ТКО в г. Сане

4.4 Выводы по разделу 4 89

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 93

ПРИЛОЖЕНИЯ 111

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Научно-технический прогресс позволил с одной стороны значительно расширить возможности удовлетворения материальных и культурных потребностей человечества, но с другой -усилил техногенное воздействие на окружающую среду. Проблемы взаимоотношений человечества с окружающей средой — это глобальные проблемы современности. Важнейшей глобальной экологической проблемой является проблема загрязнения, разрушения и восстановления окружающей природной среды - проблема охраны окружающей среды.

Геосфера, частью которой является человек, до недавнего времени еще выдерживала нагрузки антропогенного воздействия на нее. Но загрязнение геосферы (атмосферы, гидросферы, литосферы) достигло в последние годы глобальных размеров, а компенсационные возможности геосферы уже либо нарушены, либо находятся на пределе. Во многих точках нашей планеты сложилась сложная неблагополучная экологическая обстановка. Во второй половине XX века возникло большое число различных отраслей экологии, в том числе экология литосферы, экологическая геология (геоэкология), экология большого города и т.д. По определению Федорова М.П., Уманец В.Н., « геоэкология может быть определена как наука об изменениях геосфер под влиянием экологических факторов, включая антропогенные».

Все жизненные ресурсы (воздух, почва, вода, пища, энергия, сырье, различные вещества) человек получает из геосферы, в геосферу человек возвращает отходы: коммунальные (бытовые), производственные (промышленные), строительные и сельскохозяйственные. Следовательно, человек активно действует на окружающую среду (ОС), преобразует и изменяет ее. Ухудшение экологической обстановки наблюдается в последние годы и в Йемене в связи с приростом народонаселения и индустриализацией страны.

К образованию большого объема твердых коммунальных отходов (ТКО) в Йемене всегда относились как к данности, которой невозможно избежать. В столице Йемена г. Сане проблема сбора и вывоза мусора стоит очень остро, и положение только ухудшается, поскольку собирается примерно 50% от общего количества отходов, вывозится примерно 70% собранного мусора (на пожароопасные открытые свалки, находящиеся поблизости от города). С каждым годом отходы накапливаются в больших количествах, оставаясь не вывезенными.

Согласно оценке Европейского агентства по охране окружающей среды, ежегодно в результате эрозии теряется 5т почвы на душу населения. За последние двадцать лет количество почвы в Йемене уменьшилось вдвое. Поэтому большое значение имеют вопросы рекультивации земель.

Идея работы: минимизация негативного воздействия отходов на

окружающую среду в республике Йемен должна быть обеспечена путем

формирования и развития экономически эффективной и экологически безопасной системы обращения с твердыми коммунальными отходами, обеспечивающей комплексную переработку и утилизацию отходов, а также высокоэффективную очистку фильтратов полигонов хранения отходов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи исследований:

• определение и анализ морфологического состава твердых коммунальных отходов в г.Сане;

• анализ факторов воздействия на геоэкологическую среду по составу фильтрата полигона и грунтовых вод;

Научная новизна работы:

• разработка системного подхода к процессу обращения с отходами в Йемене (г.Сана), формализованное описание системы обращения с ТКО, включая анализ факторов воздействия на геоэкологическую среду по составу фильтрата полигона и грунтовых вод.

• впервые получены данные по характеристикам твердых коммунальных отходов г. Саны республики Йемен (норма наколения, прогноз количества образования, морфологический состав, влажность).

• определена динамическая миграция токсчиных элементов фильтрата полигона ТКО в колодезную воду, приводящая к формированию высокотоксчиных техногенных грунтов на расстоянии до 850 м и глубину до 300 м от полгона «Аль-Азракейн». Впервые установлено, что примеси тяжелых металлов выше ПДК Cd2+ диффундируют на расстояние 220 м и

глубину 200 м , Cr на расстояние 390 м и глубину 210 м и Ni на расстояние 850 м и глубину 210м и попадают в колодезную воду, используемую для питья жителями,живущими в близи свалки (максимальное расстояние 200 м).

Основные положения, выносимые на защиту.

3. Выбор оптимальных технологий переработки ТКО в г. Сана при проектировании процесса обращения с твердыми коммунальными отходами;

4. Технология очистки фильтрата полигона «Аль-Азракейн» с использованием высокоосновных сорбентов-осадителей (ВОСО) отходов цементного производства г. Саны с высокой эффективностью очистки .

Методы исследования.

В качестве основных методов исследования применялись:

• выбор технологии переработки ТКО в г. Сана проведен с

использованием методов системодинамики (Гусаров В.В., Семин Е.Г.,

Яковлев ВА.), сравнительных технико-экономических показателей (Мирный

A.M.) и методов оценки рисков здоровью человека (Чуркина И.О., Семин

Е.Г.); возможности рекультивация земель;

• сорбция примесей проводилась сорбентом (ВОСО) в емкостях (из расчёта 500 г ВОСО на 100 л фильтрата). Иммобилизация примесей фильтрата проводилась путем отверждения (цементации) осадка в цементные блоки - цементная технология, либо в обжиговых строительных материалах.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы. Диссертация изложена на 126 страницах основного текста, содержит 36 рисунков, 22 таблиц и 2 приложений. В списке литературы приведено 173 источника.

Благодарности. Диссертант благодарит за большой труд по оформлению и обработки результатов диссертационной работы консультанта доцента, к.т.н. Негуляеву Екатерину Юрьевну.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ТВЕРДЫМИ КОММУНАЛЬНЫМИ ОТХОДАМИ (ТКО) В ЙЕМЕНЕ (Г.САНА)

1.1 Классификация отходов и источники образования ТКО

Отходы - материалы и изделия, образовавшиеся в процессе производства и потребления, могут составлять значительную часть полезного продукта. Существуют различные виды отходов - промышленные, строительные, коммунальные, медицинские и др. На рисунке 1.1 представлена классификация отходов. Отходы разделяют по источникам происхождения, по агрегатному состоянию, опасным свойствам и классам опасности для окружающей среды [51].

По происхождению

По агрегатном}' состоянию

По классу опасности

^ Практически

Рисунок 1.1— Классификация отходов

Различные виды отходов могут обладать как общими, так и специфическими свойствами, требующими особого подхода при обращении с каждым из них.

В структуре ТКО могут быть выделены основные категории: жилищные отходы, крупногабаритные отходы (КТО) от населения и от организаций, коммерческие отходы (упаковка и мусор от предприятий розничной и оптовой торговли), отходы строительства и ремонта, прочие.

КГО выделены в особую категорию. К ним относятся отходы, размеры и вес которых превышают параметры, разрешенные для складирования в типовые мусоросборные контейнеры ТБО. Например, старая мебель и ее обломки, бытовая техника: телевизоры, холодильники, газовые плиты. Строительный мусор от ремонта квартир, сантехника также относятся к КГО. В настоящее время объем накопления КГО в жилых кварталах существенно вырос и требует разработки собственной системы сбора, вывоза и дальнейшей утилизации [32; 40; 41;42; 47; 48]. Строительные отходы -отходы постройки и разборки зданий также должны быть выделены в особую категорию ТКО.

К прочим ТКО могут быть отнесены отходы уборки территорий, отходы предприятий, подобные бытовым, отходы транспортной сферы. На рисунке 1.2 представлены источники образования ТКО.

1.2 Оценка влияния твердых коммунальных отходов на загрязнение окружающей среды

Процесс формирования отходов непрерывен и находится в постоянном развитии в зависимости от технического прогресса государства, потребительских возможностей населения и экологической грамотности общества. Под обращением с отходами подразумевается комплекс действий по сбору, транспортировке, использованию (применению для производства продукции, получению энергии) и обезвреживанию (обработке или изоляции с целью предотвращения вредного воздействия на окружающую среду) [114].

Отходы отрицательно влияют на экологическую обстановку в регионе. Так, они могут оказывать большое влияние на:

1. На санитарную обстановку:

Их наличие сказывается на санитарной обстановке, так как они являются источником распространения опасных заболеваний. Скопления ТКО приводят к резкому увеличению количества насекомых, привлекают бездомных животных, благоприятствуют появлению возбудителей инфекционных болезней и т.д. В Йемене установлено, что заболевания тифом, а также поражения печени обусловлены неудовлетворительной эпидемиологической обстановкой в тех районах, где наблюдается низкий социальный уровень. Это подтверждает связь между распространением болезней и уровнем социального надзора, а также между социальным уровнем и экономикой.

По статистическим данным, в Йемене в районе аз-Забалин на первом году жизни умирает каждый четвертый ребенок.

2. На пожарную обстановку:

В теле полигона в процессе его эволюции при определенных условиях под воздействием микроорганизмов генерируется газ, содержащий до 70% метана. Образование газа, сопровождающееся неприятным запахом,

определяет высокую пожаро- и взрывоопасность.

3. На экономическое состояние:

Известно, что только от 4% до 15% отходов после добычи и технологического передела доходит до потребителя в виде конечной продукции, а использованные и вышедшие из строя товары население отправляет в контейнеры, где ресурсы с их экономической и энергетической ценностью смешиваются и не только теряют потребительскую ценность, но , подвергаясь гниению и окислению, выделяют вредоносные газы и создают микрофлору.

Так, по расчетным данным, с 2008 по 2015г. население Йемена выбросит в отходы и поместит на свалке ценного сырья на 3 млрд.риал [167].

(1$ долл.=200 риал), в том числе :

4,1 млн.т пищевых органических отходов;

722,400 т пластмасс;

193,200 т металла;

100,800 т кости;

302,400 т текстиля;

344,400 т стекла;

1,4 млн. т бумаги .

Кроме рассмотренного, наличие отходов определяет также психологическую и эстетическую обстановку в регионе . Экотоксичность зависит не только от токсичности компонентов отхода, но и от степени их подвижности в окружающей среде. Экологический риск отражает вероятность неблагоприятных для экологических систем антропогенных изменений природных объектов и факторов.

На рисунок 1.3 представлена сравнительная состояния экосистемы при использовании различных технологических решений в системе обращения с

отходами в качестве одного из показателей обобщенного экологического параметра (Лихачев Ю.М., Семин Е.Г., и др.) [115].

Risk

Время,год

Рисунок 1.3 - Состояние экосистемы при разных технологических решениях в системе обращения с отходами [115]

При несвоевременном вывозе отходов из дворовых сборниках они могут загнивать и разлагаться. Уже на третий день в атмосферный воздух выделяются продукты аэробного разложения отходов , кроме того , при переполнении контейнеров для сбора отходов загрязняется близлежащая территория. При сжигании отходов в контейнерах в атмосферный воздух попадают токсичные соединения в концентрациях, в сотни раз превышающих ПДК:

СО - 550 мг/м3 (ПДК 3 мг/м3); S02 - 150 мг/м3 (ПДК 0,05мг/м3); диоксины - 4 нг/м3 (ПДК 0,1 нг/м3) [115].

В Йемене предлагается построить заводы по сжиганию отходов, но сжиганию отходов является основные источники образования токсичных соединений, приведены в таблице 1.1.

В мире работает 40 тысяч мусоросжигающих заводов, но постепенно часть из них закрывается .

Если создать в г.Сане или г.Адене такой завод (рис. 1.4 и 1.5), то значительная концентрация загрязняющих веществ в нижних слоях атмосферы будет сохраняться на расстоянии 400-2000 м (Таблица 1.2).

Таблица 1.1 - Основные источники образования полихлорированных дибензо-и-диоксинов (ПХДД) и дибензофуранов (ПХДФ) в США [118]

Источник эмиссии i-teqdf Размерность Количество продуктов в год

Сжигание: -бытового мусора - опасных отходов - медицинских отходов - с�

Информация о работе

Аль-Ахваль Несрен Ахмед Серхан
кандидата технических наук
Санкт-Петербург, 2012
ВАК 25.00.36

Диссертация

Геоэкологические факторы системы обращения с твердыми коммунальными отходами в Республике Йемен - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы