Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов на основе анализа потоков органического углерода

Тагилова, Ольга Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов на основе анализа потоков органического углерода
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов на основе анализа потоков органического углерода"

На правах рукописи

ТАГИЛОВА Ольга Анатольевна

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПОТОКОВ ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА

Специальность 25.00.36- «Геоэкология»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь 2006

Работа выполнена на кафедре охраны окружающей среды Пермского государственного технического университета.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Коротаев В.Н.

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Быков В.Н. Соколов А.Д.

кандидат технических наук

Ведущая организация:

Межотраслевой научно-исследовательский институт экологии топливно-энергетического комплекса

Защита состоится «21» сентября 2006 г. в 14:00 на заседании диссертационного совета Д 212.189.05 при Пермском государственном университете по адресу: 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15, корпус 1, зал заседаний ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Автореферат разослан Факс (342) 239-17-72

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.г.н., доцент

Старков И.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время масса потока твердых бытовых и приравненных к ним отходов (ТБО), поступающего ежегодно в биосферу, достигла почти геологического масштаба и составляет около 400 миллионов тонн в год. Захоронение в приповерхностной геологической среде на специализированных объектах, полигонах ТБО, является наиболее распространенным способом обезвреживания отходов. Полигоны ТБО являются источниками длительного негативного воздействия на окружающую среду на протяжении сотен и тысяч лет (Коротаев, 2000; Aprili, 1999; Bmnner, 1995, 2003; Lechner, 1994, 1997). Основным фактором этого воздействия является поступление в окружающую среду высокотоксичного фильтрата и биогаза, содержащего парниковые газы и токсичные вещества.

Для снижения негативного экологического воздействия полигонов разработаны и широко практикуются методы, направленные на минимизацию формирования и миграции эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду (Разнощик, 1981; Проскуряков, 1993; Быков, 2000; Bagchi, 1989, и т.д.). Однако отсутствует единая научно-методическая основа оценки экологической безопасности полигонов, позволяющая принимать научно-обоснованные решения по обеспечению их длительной экологической безопасности. Вопросы образования биогаза на полигонах подробно изучены (Вайсман, 2003; Лифшиц, 1989, 1992, 1995; Marticorena, 1993; Ehrig, 1985; Feliubadalo, 1999; и др.) и находят широкое применение. В то же время существующие методы прогнозной оценки образования фильтрата (Разнощик, 1981; Blakey, 1992; Canziani, 1992; Fenn, 1975; Kmet, 1982; Shroeder, 1994; и др.) и его химического состава (Qasim, 1970, 1994; Phelps, 1992; Straub, 1982; Andreotolla, 1990; Revah, 1979; Belevi, 1992, 1989) не позволяют использовать их на практике ввиду значительной погрешности получаемых результатов, необходимости сбора значительных массивов исходных данных, сложности использования, отсутствия взаимной связи и пр. Кроме того, получение исходных данных для разработки и верификации методов прогнозирования объемов образования и состава фильтрата проблематично в связи с практическим отсутствием в РФ объектов захоронения ТБО, оборудованных системами полного сбора и отвода фильтрата.

Результаты исследований процессов трансформации ТБО в условиях полигона (Barber, 1979; Barias, 1992; Christensen, 1989) показывают, что формирование эмиссий органических и неорганических загрязняющих веществ полигонов тесно связано с процессами разложения органической составляющей ТБО. Общепринятым индикаторным параметром разложения органической составляющей ТБО является органический углерод. Таким образом, анализ параметров потока органического углерода из массива отходов с фильтратом и биогазом может быть использован для комплексной оценки и повышения экологической безопасности полигонов. Это определяет актуальность научно-практической задачи.

Целью работы является разработка метода анализа потоков органического углерода для повышения экологической безопасности полигонов ТБО на протяжении их жизненного цикла. Поставленная в работе цель достигалась решением следующих основных задач.

1. Разработать принцип многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО, основанный на учете качества отходов, естественных условий площадки, конструкционных параметров полигона.

2. Изучить трансформацию приоритетных загрязняющих веществ опытно-экспериментального полигона ТБО «Брайтенау» (Австрия), определить зависимость их содержания в составе фильтрата от концентрации органического углерода.

3. Разработать комплексную динамическую модель потоков органического углерода, учитывающую климатические, технологические и проектные параметры полигонов для оценки их негативного экологического воздействия, провести верификацию модели.

4. С использованием результатов апробации комплексной динамической модели потоков органического углерода разработать рекомендации по обеспечению экологической безопасности типичного для Западного Урала объекта захоронения ТБО- пермской городской свалки «Софроны».

фора, железа, гравиметрический - серы, атомно-абсорбционной спектроскопии - меди; количество измерений составило 327 по каждому веществу), натурных исследований в опытно-промышленных и промышленных масштабах.

Научная новизна работы состоит в следующем:

2. Установлены логарифмические регрессионные зависимости содержания приоритетных загрязняющих веществ фильтрата полигонов ТБО от концентрации органического углерода в его составе.

3. Разработана математическая модель водного баланса поверхности полигона ТБО, учитывающая физические параметры слоя фунта и климатические условия районов размещения полигонов.

4. Разработана комплексная динамическая модель потоков органического углерода полигонов ТБО, учитывающая климатические, технологические и проектные параметры объекта, которая позволяет оценить срок окончательной стабилизации массива отходов полигона и эмиссии приоритетных загрязняющих веществ в окружающую среду на протяжении их жизненного цикла.

5. Установлено, что срок окончательной стабилизации массива отходов полигонов ТБО прямо пропорционален высоте массива отходов и обратно пропорционален среднегодовому слою образования фильтрата. Получено численное значение коэффициента окончательной стабилизации массива отходов пермской городской свалки «Софроны».

Достоверность научных положений и результатов проведенных исследований подтверждается применением современных методов теоретических и экспериментальных исследований, сравнением полученных результатов с результатами работ других авторов в близких областях исследований, достаточной сходимостью модельных и экспериментальных данных (при проведении верификации относительная погрешность расчетных данных составила 0,6-7%), положительным опытом практической реализации результатов исследований.

Практическое значение и внедрение результатов работы. Практическая ценность работы заключается в возможности применения комплексной динамической модели потоков органического углерода при проведении оценки воздействия на окружающую среду су-

шествующих и проектируемых объектов, использования результатов расчетов при разработке технических и технологических решений для обеспечения экологической безопасности полигонов ТБО на протяжении их жизненного цикла.

С использованием результатов диссертационной работы разработаны: «Методика расчета водного баланса полигонов захоронения твердых бытовых отходов» (Пермь, 2002 г.); «Проект рекультивации и оценка воздействия на окружающую среду Пермской городской свалки «Софроны»« (Пермь, 2001 г.). Результаты исследований используются при разработке проектов полигонов ТБО, проведении оценки воздействия существующих и проектируемых полигонов на окружающую среду, разработке проектов мониторинга полигонов в городах Санкт-Петербурге, Перми, Краснокамске, Березниках, Кунгуре и др., при чтении курсов «Управление отходами», «Компьютерные и информационные системы в экологии», «Проектирование полигонов захоронения твердых бытовых отходов», при дипломном и курсовом проектировании студентов специальности 656600 «Защита окружающей среды» Пермского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 7 конгрессах, конференциях и научно-практических семинарах, в том числе на научно-практическом семинаре «Экологические проблемы и современные технологии водоснабжения и водоотведения» (г. Челябинск) в 2000 г.; второй всероссийской конференции «Отходы-2000» (г. Уфа) в 2000 г.; международной студенческой конференции (г.Пермь) в 2000 г.; международном конгрессе «ЭКВАТЭК» (г. Москва) в 2002 г.; П, Ш, IV международных конгрессах по управлению отходами «ВЭЙСТЭК-2001,2003,2005» (г. Москва).

поверхности полигонов ТБО, комплексной математической модели потоков органического углерода полигонов ТБО; отборе проб фильтрата на ПГС «Софроны», проведении апробации модели на примере ПГС «Софроны», разработке рекомендаций по обеспечению экологической безопасности ПГС «Софроны», участии в разработке проектных решений по ее рекультивации.

Публикация результатов. Основные положения диссертации изложены в 16 публикациях, в том числе в 7 статьях, 9 материалах и тезисах докладов конгрессов, научно-практических семинаров и конференций различных уровней, 1 патенте.

Положения, выносимые на защиту:

1. Логарифмические регрессионные зависимости содержания приоритетных загрязняющих веществ в составе фильтрата от концентрации органического углерода, полученные на основе анализа потоков приоритетных загрязняющих веществ в окружающую среду опытно-экспериментального полигона «Брайтенау».

2. Комплексная динамическая модель потоков органического углерода, учитывающая климатические, технологические и проектные параметры полигона ТБО, позволяющая оценить негативное воздействие полигона на окружающую среду на протяжении его жизненного цикла.

3. Комплекс организационно-технических мероприятий по повышению экологической безопасности типичного для Западного Урала примера объектов захоронения ТБО- пермской городской свалки «Софроны» на протяжении ее жизненного цикла.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит список литературы из 159 наименований (в том числе 74 - отечественных, 85 - зарубежных авторов). Объем диссертации составляет 153 страницы машинописного текста, включающих 50 рисунков и 26 таблиц.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность коллегам из Венского технического университета (Австрия): проф. П. Брунне-ру— за консультации и предоставленную возможность проведения исследований на опытно-экспериментальном полигоне «Брайтенау»; д-ру Г. Дёберлу — за помощь в сборе и обработке материалов, Е. Риттер - за проведение аналитических исследований. Проф. Я.И. Вайсману (ПГТУ) - за помощь в формулировке целей и задач исследований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы основная цель и задачи работы, научная новизна и практическая значимость, изложены выносимые на защиту положения, приведена краткая характеристика работы.

В первой главе дан анализ состояния проблемы обеспечения экологической безопасности полигонов ТБО. Представлена характеристика ТБО как источника формирования эмиссий загрязняющих веществ. Дано описание комплекса химических, биохимических, геохимических, геотехнических, физических процессов, происходящих в массиве отходов, которые приводят к формированию эмиссий загрязняющих веществ и экологической стабилизации (ассимиляции) массива отходов. Приведена обобщенная характеристика фильтрата и биогаза как источников загрязнения окружающей среды. Установлено, что основными факторами среднесрочного негативного воздействия полигона на окружающую среду (первые 30-50 лет его жизненного цикла) являются эмиссии загрязняющих веществ с биогазом, тогда как основным фактором длительного воздействия, определяющим продолжительность жизненного цикла (сотни и тысячи лет), — эмиссии загрязняющих веществ с фильтратом.

Результаты изучения процессов трансформации органического углерода в массиве отходов полигона показали, что специфическое негативное воздействие полигонов формируется вследствие протекания процессов трансформации органического углерода. Долговременная экологическая безопасность полигона может быть оценена на основании анализа потоков органического углерода.

Для оценки потоков органического углерода на протяжении жизненного цикла полигона может быть использован комплекс существующих отдельных методов прогнозирования объемов образования и химического состава фильтрата и биогаза.

Ввиду сложности описания комплекса процессов, происходящих в массиве отходов, основу модели потоков органического углерода должны составлять эмпирические закономерности, полученные при проведении натурных исследований (модели по принципу «черного ящика»). Кроме того, получение исходных данных для разработки и верификации методов прогнозирования объемов образования и состава фильтрата проблематично в связи с практическим отсутствием объек-

тов захоронения ТБО, оборудованных системами полного сбора и отвода фильтрата.

На основании проведенного анализа существующей проблемы обеспечения экологической безопасности полигонов и результатов предварительных исследований сформулированы задачи дальнейших исследований.

Во второй главе сформулирован принцип многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО, разработанный нами совместно с Вос-трецовым С.П. Для реализации принципа предложены 3 группы мероприятий: 1) по оценке качества отходов; 2) по оценке естественных условий площадки размещения полигона; 3) по разработке технических решений по строительству, эксплуатации и рекультивации полигонов.

Мероприятия по оценке качества отходов направлены на снижение экологической опасности полигона за счет снижения количества загрязняющих веществ в отходах. В методическом аспекте эти мероприятия основаны на прогнозировании эмиссий загрязняющих веществ от полигонов, принимающих отходы различного химического состава. Реализация этого принципа заключается в предварительной подготовке отходов перед захоронением (сортировка, компостирование и пр.), разработке рекомендаций по приему отходов на полигоны.

Группа мероприятий по оценке естественных условий площадки размещения полигона основана на разработке критериев и рекомендаций выбора безопасного района размещения. Особенную роль при выборе района размещения полигона играет наличие естественного геохимического барьера зоны аэрации, обладающего водоупорными, сорбци-онными свойствами. Использование геохимических барьеров в практике захоронения отходов обосновано российскими и зарубежными учеными (Перельман, 1961; Разнощик, 1983; Максимович, 1992; Блинов, 2000) и находит широкое применение в нормативных требованиях, математических моделях прогнозирования миграции загрязняющих веществ, практике проектирования полигонов.

Группа мероприятий по разработке технических решений по строительству, эксплуатации и рекультивации полигонов реализуется за счет устройства сооружений и систем, обеспечивающих приемлемый уровень экологической безопасности полигона, принимающего известный состав отходов, расположенного в районе, обладающем известными естественными условиями. Основными природоохранными системами и сооружениями полигона являются: противофильтрационный экран; сис-

тема сбора и отвода фильтрата; система сбора и утилизации биогаза; окончательное покрытие массива отходов. В основе проектирования этих систем лежит математическое моделирование эмиссий загрязняющих веществ полигона, с учетом конкретных технических решений. Для контроля состояния технических систем и окружающей среды, корректировки программы эксплуатации полигона предусмотрено создание системы технико-экологического мониторинга.

Для обеспечения долговременной противофильтрационной защиты оснований полигонов ТБО нами разработан состав гидроизоляционной смеси на основе нефтеотходов — асфальто-смоло-парафинистых отложений (АСПО), который рекомендован для создания противо-фильтрационных экранов полигонов (Патент РФ. № 2177918 от 10.01.2002 г.). Гидроизоляционные и прочностные свойства экрана из смеси предлагаемого состава в несколько раз выше по сравнению с традиционными глинистыми экранами, экран устойчив к длительному воздействию высокоминерализованного фильтрата, что оправдывает его создание в основании полигона с целью обеспечения длительной экологической безопасности.

В третьей главе описаны результаты натурных исследований, проведенных на опытно-экспериментальном полигоне ТБО «Брайте-нау» в Австрии. Опытно-экспериментальный полигон был построен в 1987-88 гг. в исследовательских целях, заполнен несортированными ТБО г. Вены в течение года. Он имеет 3 изолированных участка захоронения отходов (УЗО), которые характеризуются различными конструкциями окончательного покрытия и противофильтрационного экрана. Качество отходов, глубина массива отходов отдельных участков одинаковы (рис. 1).

Сразу после закрытия полигона на нем были начаты исследования, которые имели периодический характер. Нами в 2000-2001 гг. были произведены сбор, обработка, обобщение и анализ накопленных статистических данных, проведены совместные аналитические исследования объемов образования и химического состава фильтрата на базе Венского технического университета. Общее количество замеров за 1988 - 2001 гг. по определению климатических параметров (влажность, количество атмосферных осадков, температура) составило 5480; из них объема биогаза - 102; объема фильтрата - 552; состава фильтрата по ПЗВ - 327 по каждому веществу. Значительное образование биогаза наблюдалось в 1989-1990 гг., через 1-2 года после размещения

ТБО на полигоне. Общее количество биогаза, образовавшегося за годы наблюдений с момента размещения отходов, составило 10,2 млн м3, в т.ч. на УЗО 1 - 3,6; УЗО 2 - 3,2; УЗО 3 - 3,4. Удельное образование биогаза за годы наблюдений составило в среднем по УЗО 1-3 108,9 м3/т ТБО. Максимальное образование биогаза наблюдалось в 1990 г. и составило в среднем по УЗО 1-3 12,8 м3/т ТБО в год, минимальное - в 2000 г., составило 7,46 м3/т ТБО в год.

У30 1 УЗО 2 УЗОЗ

4622 кв.м 2929 кв.м 3798 кв.м

"^кг 35 ТЬ|С т.

П\б0=25,6ГЫС.Т.

п\БО= 33.2ГЫС.Т.

ггравий 1,3 м

г 0.3 мг грунт 0,1 и

фавии0,2м |

фунт 0,1 м

компост 0,7м фавий 1,3м

пленка2 мм ■> \\ пленка 2 мм ■> пленка2мм-' ""\Jjjj~

фильтрат фильтрат фильтрат

Рис. 1. Схема опытно-экспериментального полигона «Брайтенау»

Объем фильтрата, собранного с УЗО 1-3 за годы наблюдений, равен 20,9 тыс. м3, в т. ч. УЗО 1 - 12,07; УЗО 2 - 5,08; УЗО 3 - 3,75, что составило в среднем по полигону 118,4 мм/год (18,7% от среднемного-летнего годового количества атмосферных осадков — АО), наблюдаемое количество фильтрата составило на УЗО 1 — 174 мм/год (или 27% от АО), на УЗО 2 - 115,6 мм/год (18,2% от АО), на УЗО 3 - 65,5 мм/год (10% от АО). Высокая влагоемкость компоста окончательного покрытия УЗО 3 повлияла на увеличение испарения в теплый период года, результатом чего являлось снижение количества фильтрата на УЗО 3 по сравнению с УЗО 1 и УЗО 2. Результаты проведенных полевых исследований доказали необходимость учета при моделировании образования фильтрата влагоемкости материала окончательного покрытия.

Определенные концентрации ПЗВ в составе фильтрата показаны в табл. 1. Кратности снижения концентраций за 15 лет наблюдения со-

ставили для углерода — 22,8, азота- 3,2, фосфора - 2,4, серы - 40,4, меди — 5,0, железа - 25,4.

Таблица 1

Концентрации ПЗВ в составе фильтрата опытно-экспериментального полигона «Брайтенау»

Наименование показателя Ед. изм. Наименование ПЗВ

С N Р 8 Си Ге

Концентрации ПЗВ в 1988 г. мг/л 5993,0 1648,0 6,2 283,0 0,10 203,0

Концентрации ПЗВ в 2001 г. мг/л 263,0 520,0 2,6 7,0 0,020 8,0

Кратность снижения концентрации раз 22,8 3,2 2,4 40,4 5,0 25,4

Основная масса загрязняющих веществ через 15 лет существования опытно-экспериментального полигона все еще находится в свалочном субстрате, эмиссия органического углерода с биогазом наиболее значительна и составила порядка 12,1%. Наиболее значительная эмиссия с фильтратом наблюдается по азоту (4%), сере (1,39%) и углероду (0,13%). Потоки ПЗВ в фильтрат, биогаз и остаточное количество вещества в свалочном субстрате представлены в табл. 2.

В результате проведенного регрессионного анализа массива статистических данных выявлена логарифмическая зависимость изменения концентраций ПЗВ от концентрации органического углерода, аппроксимирующие кривые представлены на рис. 2.

Методом аппроксимации получены уравнения регрессии, описывающие полученные зависимости:

с(Н) = 427,47-1п (с(С,)) - 1817,4 - для азота, (1)

с(Р,) = 1,01721п(с(С,)) - 2,2335 - для фосфора, (2)

с(8,) = 76,538-1п(с(С,))- 331,31 - для серы, (3)

с(Р,) = 48.862-1п(с(С,))-281,08-для железа, (4)

с(Сис) = 0,02241п(с(С,)) - 0,0793 - для меди. (5)

См = 427,47*1_П(Сс)-1817,4 К.2= 0,89

....С8= 76.538*1_п(Сс)-331,36.... [1 = 0,59.

Ср = 1,0172Ч_п(Сс 5- 2.2335

а2==0,55

Саг 0.0224*1_П(Сс ) - 0.0793

.........( -Л*.?. --«----- Ч" р2 .......1 = 0,56.

к*

г - - - - -

1 000 2 000 3 000 4 ООО С, мг/л

5 000 6 000

10ОО 2000

3 ООО 4 ООО С. мг/л

5 ООО 6 ООО

Рис. 2. Зависимости изменения концентраций ПЗВ от концентрации органического углерода

в составе фильтрата

Таблица 2 Потоки ПЗВ полигона «Брайтенау» за 1988-2001 гг.

Наименование потока Ед. изм. Наименование ПЗВ

С N Р S Си Fe

Поступило кг/т ТБО 252,000 4,900 1,077 2,800 0,323 35,000

Эмиссия с биогазом кг/т ТБО 30,601 - - - - -

мае. %* 12,143 - - - - -

Эмиссия с фильтратом кг/т ТБО 0,332 0,194 0,001 0,039 0,001 0,012

мае. %* 0,132 4,000 0,090 1,390 0,003 0,030

Остаток в субстрате кг/т ТБО 221,067 4,706 1,076 2,761 0,322 34,988

мае. %* 87,725 96,000 99,910 98,610 99,997 99,970

* — количество элемента от его первоначального количества в массе ТБО, %

Проведенная интервальная оценка показала, что для полученных регрессионных уравнений искомое расчетное значение концентраций приоритетных загрязняющих веществ в составе фильтрата попадает в доверительный интервал, равный соответственно для уравнений (1)-(5) 69,09; 0,25; 13,28; 5,61; 0,0073 с вероятностью 0,95.

Четвертая глава посвящена разработке комплексной динамической модели потоков органического углерода на основе существующих отдельных моделей образования фильтрата, прогнозирования его химического состава и объемов образования биогаза.

Проведенные многолетние исследования водного баланса опытно-экспериментального полигона показали необходимость усовершенствования модели водного баланса поверхности полигонов ТБО, изложенной в «Методике расчета водного баланса полигонов захоронения твердых бытовых отходов» (2002 г.) в части учета влагосодержания окончательного покрытия, которое оказывает значительное влияние на испаряющую способность окончательного покрытия. В качестве исходных данных по влагоемкости различных фунтовых материалов и глубины проникновения корневой системы растений использованы данные, полученные при проведении экспериментальных исследований в США (Tomthwaite, 1957).

В результате нами предложен усовершенствованный алгоритм водного баланса поверхности полигона, который реализован в программном приложении Microsoft Office Excel. Параметрический анализ

модели показал, что учет виутригодового изменения влажности слоя грунта окончательного покрытия полигонов ТБО на примере климатических условий Западного Урала позволяет исключить расчетное завышение объемов образования фильтрата до 35% на рекультивацион-ном этапе по сравнению с традиционными методами расчета.

Для прогнозирования содержания органического углерода в составе фильтрата нами была использована известная регрессионная модель (Ве1еу1, 1989, 1992), учитывающая его начальную концентрацию в момент наступления стабильной стадии метаногенеза, количество размещенных отходов, исходную концентрацию данного элемента в отходах и среднегодовой объем образования фильтрата.

Прогнозирование концентраций остальных ПЗВ проводилось с использованием зависимостей их содержания от концентрации органического углерода, полученных нами при проведении натурных исследований на опытно-экспериментальном полигоне «Брайтенау». Выявлено, что наиболее адекватной для прогнозирования образования биогаза в длительном временном аспекте является методика, основанная на учете органического углерода, содержащегося в составе ТБО, и классификации отдельных основных углеродсодержащий фракций ТБО по времени полуразложения (МагНсогепа, 1993). При моделировании эмиссии загрязняющих веществ с биогазом учитывался только органический углерод, так как содержание остальных приоритетных загрязняющих веществ в биогазе незначительно. Алгоритм комплексной динамической модели потоков органического углерода полигонов ТБО показан на рис. 3.

Верификация комплексной динамической модели потоков органического углерода полигона ТБО проведена с использованием массива статистических данных, созданного при выполнении полевых исследований на опытно-экспериментальном полигоне «Брайтенау». Получены следующие результаты верификации: 1) при моделировании водного баланса суммарная относительная погрешность образования фильтрата за 10-летний исследуемый период составила 0,6-4,8% для УЗО 1-3; 2) относительная погрешность моделирования концентрации ПЗВ в составе фильтрата составила от 0,2 до 21,4%; 3) относительная погрешность моделирования эмиссии органического углерода с биогазом составила от 8,3 до 10,5% по УЗО 1-3.

а = о

Расчет потенциала образования биогаза

Ьеод исходных данных: климатических, проектных, технологических параметров

;

Расчет начального содержания С в ТБО с разделением по скорости разложения Расчет сред немноголетнего годового слоя образования фипктпятя

Расчет концентрации N. Р, Б, _Гп Ре я<|1ипктряхе_

Расчет годового потока N. Р. 5, Си. Ре с Фильтратом

Расчет остаточного содержания С в свалочном субстрате

Расчет содержания N. Р. Э, Си, Ре в свалочном субстрате

Формирование массива расчетных данных: <1 концентрации и потони ПЭВ^

Рис, 3. Алгоритм комплексной динамической модели потоков органического углерода полигонов ТБО: <1 — год расчета; С</ — расчетная концентрация углерода в текущий год; Сос — концентрация окончательной стабилизации; ПЗВ — приоритетные загрязняющие вещества: С, N. Р, Б, Си, Ре

В пятой главе описаны и проанализированы результаты апробации комплексной динамической модели потоков органического углерода полигонов ТБО на примере пермской городской свалки ТБО «Софроны» (ПГС «Софроны») - типичного примера существующих объектов захоронения ТБО, расположенных на Западном Урале.

Как показало натурное обследование, на свалке отсутствуют природоохранные инженерно-технические мероприятия: система проти-вофильтрационной защиты основания представлена только естественным глинистым экраном толщиной не более 0,5-1 м, отсутствуют системы сбора, отвода и очистки фильтрата, системы дегазации массива отходов, полностью отсутствует окончательное изолирующее покры-

тие, засыпка укладываемых бульдозерами отходов производится нерегулярно. В связи с этим действующая пермская городская свалка ТБО «Софроны» является интенсивным источником загрязнения окружающей среды. В то же время разовые инженерно-экологические исследования на ПГС «Софроны» не позволяют оценить реальные масштабы и параметры существующего воздействия, а также провести прогноз для оценки экологического эффекта реализации природоохранных мероприятий. В связи с этим получение сведений об объекте с использованием математического моделирования является особенно актуальным.

Анализ результатов расчетов потока ПЗВ, поступивших на захоронение, показал, что содержание органического углерода составляет 206,2 г/кг (сухих ТБО), основной вклад в содержание органического углерода в ТБО вносят: бумага (48%); текстиль (11%); пищевые отходы (10%); пластик (10%); полиэтилен (10%). Результаты расчетов содержания остальных ПЗВ в составе ТБО, г/кг сухих ТБО: N - 7,12; Р -0,3; Б - 1,3; Си - 0,55; Бе - 35,6.

Согласно полученным результатам эмиссия биогаза за первые 15 лет после закрытия свалки составляет 140 м3/ т ТБО (50% от общего потенциала образования биогаза). При достижении полигоном ТБО 50 лет удельная эмиссия биогаза незначительна, общее образование биогаза составляет 201,6 м3/т ТБО (72 % от общего потенциала образования биогаза), дальнейшая эмиссия биогаза незначительна. Значительное образование биогаза в период после закрытия полигона для приема отходов и в ближайшие 30-50 лет после его закрытия определяет необходимость активного содержания объекта в этот период в части эксплуатации системы дегазации и обезвреживания (утилизации) биогаза. Проведенные расчеты показали высокую экологическую и экономическую эффективность его обезвреживания за счет сокращения экологических платежей за загрязнение атмосферного воздуха и реализации механизмов Киотского протокола. Нами предложены технические решения по управлению биогазом, заключающиеся в дегазации массива отходов, сборе и утилизации биогаза.

При моделировании образования фильтрата нами было рассмотрено 2 варианта проектных параметров свалки: 1 - исходное состояние свалки после окончания приема отходов (сформированный массив отходов покрыт слоем грунтовой изоляции толщиной 0,2 м) и 2 - нормативное состояние рекультивированной свалки (сформированный массив отходов покрыт окончательным покрытием, состоящим из слоя

глины 0,5 м и слоя почвенно-растительного грунта 0,3 м). Среднемно-голетнее годовое образование фильтрата составило соответственно 242 и 85,3 мм. Проведенный анализ влияния влагоемкости окончательного покрытия на образование фильтрата на ПГС «Софроны» показал, что при максимально-возможной влагоемкости окончательного покрытия (на уровне 400 мм) образование фильтрата может быть практически предотвращено при расчетном значении коэффициента поверхностного стока 0,22, характерном для данных условий.

Проведенный анализ факторов, влияющих на время достижения свалкой экологически безопасного состояния, показал, что срок окончательной стабилизации массива отходов лимитируется эмиссией органического углерода в фильтрат и может быть представлен математически в виде формулы:

'ос^ос-Т152- (л«>. (7)

фил

где кос - коэффициент окончательной стабилизации (на основании анализа результатов получено значение 17762); /гтвд - высота слоя ТБО, м; Лфил - среднемноголетний годовой слой образования фильтрата, мм/год.

С учетом среднемноголетнего слоя образования фильтрата в условиях Западного Урала в количестве 60-300 мм скорость стабилизации 1 метра массива отходов составит от 59 до 296 лет.

Для выявления ассимиляционной емкости района размещения ПГС «Софроны» проведен расчет предельно-допустимого сброса. В целях снижения образования фильтрата до нормативного уровня (15 мм/год) предложено использование грунтовых материалов влаго-емкостью не менее 300 мм при наличии глубокоразвитой (не менее 1,5-2 метров) корневой системы высших растений.

Для снижения объемов миграции загрязняющих веществ с фильтратом в подземные воды предложено устройство органоминерального экрана (с использованием разработанного нами материала на основе АСПО) и надэкранового кольцевого дренажа по периметру внутреннего откоса ограждающей дамбы. Для обеспечения контролируемого сброса ПЗВ с фильтратом в переходный период, требующийся для развития древесной растительности, нами разработаны основные технологические решения по организации системы сбора, отвода фильтрата

и очистных сооружений, основанных на процессах естественной аэробно-анаэробной очистки, усреднения и естественного регулирования объемов сброса. Разработанная совместно с В.П. Вострецовым система очистки сточных вод состоит из пруда-усреднителя (глубиной 5 м) и каскада биологических прудов естественной аэрации (три секции глубиной до 1,0-1,5 м). Сбор и отвод фильтрата из массива отходов, накопление его в прудах естественной очистки позволяют производить его дополнительную очистку и обеспечивать регулируемый сброс. Регулируемый сброс фильтрата позволяет отводить очищенные сточные воды в режиме естественного гидрографического режима водотока-приемника с целью наиболее полной и постоянной ассимиляции загрязняющих веществ.

Полученные нами результаты апробации комплексной динамической модели потоков органического углерода полигонов ТБО были использованы при разработке проекта рекультивации ПГС «Софро-ны», а также могут быть широко использованы в практике проектирования и рекультивации объектов захоронения ТБО.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан принцип многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО, основанный на учете естественных условий площадки, химического состава отходов, конструкционных параметров полигона, использование которых позволяет обеспечить экологическую безопасность полигона на протяжении его жизненного цикла.

2. Установлены эмпирические логарифмические регрессионные зависимости концентраций приоритетных загрязняющих веществ от концентрации органического углерода в составе фильтрата. Полученные регрессионным методом аппроксимирующие кривые описывают полученные лабораторным путем данные с достаточной степенью достоверности, значения квадрата смешанной корреляции для полученных зависимостей равны соответственно 0,89; 0,55; 0,59; 0,70; 0,56.

3. Разработана математическая модель водного баланса поверхности полигона, учитывающая физические параметры слоя грунта окончательного покрытия и климатические условия районов размещения полигонов.

4. Разработана комплексная динамическая модель потоков органического углерода, учитывающая климатические, технологические и проектные параметры полигона ТБО, позволяющая оценить негативное воздействие полигона на окружающую среду на протяжении его жизненного цикла.

5. Проведен расчет потоков приоритетных загрязняющих веществ для пермской городской свалки «Софроны» на протяжении ее жизненного цикла. Установлено, что срок окончательной стабилизации массива отходов полигона ТБО прямо пропорционален его высоте и обратно пропорционален среднегодовому слою образования фильтрата. Получено численное значение коэффициента стабилизации массива отходов для условий Западного Урала. С учетом среднемноголетнего слоя образования фильтрата в условиях Западного Урала, равного 60-300 мм, скорость стабилизации 1 метра массива отходов составит от 59 до 296 лет.

6. С использованием результатов апробации комплексной динамической модели потоков органического углерода разработаны технические решения по управлению биогазом и фильтратом пермской городской свалки «Софроны», направленные на повышение ее экологической безопасности на протяжении жизненного цикла.

7. Результаты исследований использованы при разработке нормативно-методической документации по проектированию, строительству и эксплуатации полигонов, проектно-сметной документации и экологическому обоснованию строительства, эксплуатации и рекультивации полигонов Пермской области (городов Перми, Березников, Чайковского, Краснокамска, Кунгура), а также приводятся при чтении курсов «Компьютерные и информационные системы в экологии», «Проектирование полигонов захоронения твердых бытовых отходов», «Управление отходами» для студентов специальности 656600 «Защита окружающей среды» Пермского государственного технического университета.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ СОДЕРЖАТСЯ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Тагилова O.A. Исследование эффективности противофильтрацион-ной защиты оснований полигонов ТБО / O.A. Тагилова, М.А. Таги-лов // Экологические проблемы и современные технологии водоснабжения и водоотведения. Челябинск, 2000. С. 72-73.

2. Тагилова O.A. Исследование воздействия объектов захоронения ТБО на состояние природных подземных вод в Пермской области / O.A. Тагилова, М.А. Тагилов // Там же. С. 73-75.

3. Тагилова O.A. Исследование химического состава фильтрата полигонов ТБО Пермской области / O.A. Тагилова, МЛ. Тагилов Н От-ходы-2000. Уфа, 2000. Ч. III. С. 29-31.

4. Тагилова O.A. Гидроизоляционный материал для создания проти-вофильтрационного экрана полигона ТБО: Пер. с англ. / O.A. Тагилова И Матер, междунар. конф. студентов. Пермь - Висбаден - Вена, 2000. С. 4-5.

5. Мероприятия по снижению негативного воздействия Пермской городской свалки «СОФРОНЫ» на гидросферу и их экологическая оценка на основе метода водного баланса / O.A. Тагилова [и др.] // Образование и наука производству. Пермь: РИО ПГТУ, 2001. С. 25-30.

6. Тагилова O.A. Метаболизм органического углерода Пермской городской свалки ТБО «Софроны» / O.A. Тагилова, М.А. Тагилов II Вопросы охраны окружающей среды. Вена, 2001. С. 126-133.

7. Тагилова O.A. Закономерности временных изменений водного баланса полигонов ТБО / O.A. Тагилова, М.А. Тагилов И Там же. С. 133-137.

8. Тагилова O.A. Метаболизм полигонов ТБО / O.A. Тагилова, М.А. Тагилов И Там же. С. 137-143.

9. Разработка концепции многобарьерной защиты при захоронении твердых бытовых отходов / O.A. Тагилова [и др.] // Тез. докл. 2-го междунар. конгресса по управлению отходами «ВЭЙСТТЭК-2001». М.: ЗАО «Фирма СИБИКО Интернэшнл», 2001. С. 145-146.

10. Тагилова О. Оценка долговременных эмиссий полигонов ТБО / О. Тагилова, О. Хубер, П. БрунерИ Там же. С. 164-165.

11. Тагилова O.A. Прогнозирование состава фильтрата проектируемых полигонов захоронения твердых бытовых отходов / O.A. Тагилова, СЛ. Вострецов, М.А. Тагилов // Материалы междунар. конгресса «ЭКВАТЭК-2002». М., 2002. С. 473-475.

12. Гидроизоляционная смесь. Патент РФ №2177918, 2002 / ИВ. Гель-фенбуйм, М.Э. Мерсон, С.Е. Ильясов, В.В. Семенов, Я.И. Вайсман, В.Н. Kopomaee, М.А. Тагилов, O.A. Тагилова.

13. Тагилова O.A. Критерии организации системы долговременной противофильтрационной защиты оснований полигонов ТБО / O.A. Тагилова, М.А. Тагилов, В.Н. Kopomaee И Тез. докл. HI-го международного конгресса по управлению отходами «ВЭЙСТТЭК-2003». М.: ЗАО «Фирма СИБИКО Интернэшнл», 2003. С. 259-260.

14. Тагилова O.A. Изучение свойств гидроизоляционного экрана на основе нефтеотходов и его воздействия на гидросферу I O.A. Тагилова, М.А. Тагилов, О.И. Ручкинова // Известия вузов. Нефть и газ. Тюмень, 2003. № 3. С. 106-111.

15. Тагилова O.A. Методические основы создания региональной схемы размещения объектов захоронения ТБО Пермской области / O.A. Тагилова, C.B. Чечкин И Тез. докл. 4-го международного конгресса по управлению отходами «ВЭЙСТТЭК-2005». М., 2005. С. 108-109.

16. Тагилова O.A. Методические основы оценки долговременных эмиссий полигонов ТБО в гидросферу / O.A. Тагилова, М.А. Тагилов // II Российско-австрийский сборник научных статей. Вена-Пермь, 2005. С. 147-154.

17. Тагилова O.A. Исследование системы «полигон ТБО» для моделирования его метаболизма / O.A. Тагилова, Я.И. Вайсман И Экологическая реабилитация промышленных производств и территорий. Пермь, 2005. С. 212-222.

ТАГИЛОВА Ольга Анатольевна

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Лицензия ПД № 11-0002

Подписано в печать 20.07.2006. Формат 60x90/16.

Набор компьютерный. Усл.печ.л. 1,375. _Тираж 100 экз. Заказ № б9к/2006._

Отпечатано на ризографе в Отделе электронных издательских систем ОЦНИТ Пермского государственного технического университета 614000, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к.113, т.(342) 2-198-033

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Тагилова, Ольга Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ.

1 Анализ состояния проблемы обеспечения экологической безопасности полигонов захоронения ТБО.

1.1 Характеристика ТБО как источника формирования эмиссий загрязняющих веществ.

1.2 Характеристика процессов обезвреживания ТБО в условиях захоронения.

1.3 Характеристика воздействия полигонов ТБО на окружающую среду.

1.4 Анализ подходов к обеспечению экологической безопасности полигонов ТБО.

1.5 Анализ существующих методов оценки экологической безопасности полигонов ТБО.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов на основе анализа потоков органического углерода"

Актуальность темы. В настоящее время масса потока твердых бытовых и приравненных к ним отходов (ТБО), поступающего ежегодно в биосферу, достигла почти геологического масштаба и составляет около 400 млн. тонн в год. Захоронение в приповерхностной геологической среде на специализированных объектах, - полигонах ТБО, является наиболее распространенным способом обезвреживания отходов. Полигоны ТБО являются источниками длительного негативного воздействия на окружающую среду, измеряющегося сотнями и тысячами лет [2,3,22,63,75,107]. Основным видом этого воздействия является поступление загрязняющих веществ в окружающую среду в виде высокотоксичного фильтрата и биогаза, содержащего парниковые газы и токсичные вещества.

Для снижения негативного экологического воздействия полигонов разработаны и широко применяются отдельные практические методы, направленные на минимизацию формирования и миграции эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду [18,37,39,40,64]. Однако отсутствует единая научно-методическая основа оценки экологической безопасности полигонов на протяжении жизненного цикла, позволяющая принимать научно-обоснованные решения по обеспечению их длительной экологической безопасности. Вопросы образования биогаза на полигонах подробно [3,33,35,3840,97,99,102,105,107,126] и находят широкое применение на практике. Тогда как существующие методы прогнозной оценки образования фильтрата [4,48,89,93,108,120,146] и его химического состава [75,85,136,138,141,150] не позволяют широко использовать их на практике ввиду значительной погрешности получаемых результатов, необходимости сбора значительных массивов исходных данных, сложности использования, отсутствия взаимной связи и пр. Кроме того, получение исходных данных для разработки и верификации методов прогнозирования объемов образования и состава фильтрата проблематично в связи с практическим отсутствием объектов захоронения ТБО, оборудованных системами полного сбора и отвода фильтрата.

Результаты исследований процессов трансформации ТБО в условиях полигона [82,83,95 и др.] показывают, что формирование эмиссий органических и неорганических загрязняющих веществ полигонов тесно связано с процессами разложения органической составляющей ТБО. Таким образом, анализ параметров потока органического углерода из массива отходов с фильтратом и биогазом может быть использован для комплексной оценки экологической безопасности полигонов.

Это определяет актуальность научно-практической задачи повышения экологической безопасности полигонов ТБО на основе анализа потоков органического углерода.

4. С использованием результатов апробации комплексной динамической модели потоков органического углерода разработать рекомендации по обеспечению экологической безопасности типичного для Западного Урала объекта захоронения ТБО - пермской городской свалки «Софроны».

Методы исследований. При выполнении исследований использовались методы синтеза, анализа и обобщения информации, системного анализа, анализа жизненного цикла, анализа материальных потоков, материального баланса, математического моделирования, статистики, корреляционно-регрессионного анализа, физико-химического анализа (газохроматографический для определения массовых концентраций органических веществ в воде, фотометрический - азота, фосфора, железа, гравиметрический - серы, атомно-абсорбционной спектроскопии - меди, количество измерений составило 327 по каждому веществу), натурных исследований в опытно-промышленных и промышленных масштабах.

Научная новизна работы состоит в том, что:

3. Разработана математическая модель водного баланса поверхности полигона ТБО, учитывающая физические параметры слоя грунта и климатические условия районов размещения полигонов.

Практическое значение и внедрение результатов работы. Практическая ценность работы заключается в возможности применения разработанной комплексной динамической модели потоков органического углерода при проведении оценки воздействия на окружающую среду существующих и проектируемых объектов, использования результатов расчетов при разработке технических и технологических решений для обеспечения экологической безопасности полигонов ТБО на протяжении жизненного цикла.

С использованием результатов диссертационной работы разработаны: «Методика расчета водного баланса полигонов захоронения твердых бытовых отходов» (Пермь, 2002 г.); «Проект рекультивации и оценка воздействия на окружающую среду Пермской городской свалки «Софроны»» (Пермь, 2001 г.). Результаты исследований используются при разработке проектов полигонов ТБО, проведении оценки воздействия существующих и проектируемых полигонов на окружающую среду, разработке проектов мониторинга полигонов в городах Санкт-Петербург, Пермь, Краснокамск, Березники, Кунгур и др., при чтении курсов «Управление отходами», «Компьютерные и информационные системы в экологии», «Проектирование полигонов захоронения твердых бытовых отходов», при дипломном и курсовом проектировании студентов специальности 656600 «Защита окружающей среды» Пермского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 7 конгрессах, конференциях и научно-практических семинарах, в том числе на: научно-практическом семинаре «Экологические проблемы и современные технологии водоснабжения и водоотведения» (г.Челябинск) в 2000 г.; второй всероссийской конференции «0тходы-2000» (г.Уфа) в 2000 г.; международной студенческой конференции (г.Пермь) в 2000 г.; международном конгрессе «ЭКВАТЭК» (г.Москва) в 2002 г.; II, III IV-м международных конгрессах по управлению отходами «ВЭЙСТЭК-2001, 2003, 2005» (г.Москва).

Личный вклад автора в изучаемую проблему заключался в сборе, анализе, обобщении данных для формулировки принципов многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО; в проведении лабораторных исследований по определению прочностных и фильтрационных свойств гидроизоляционной смеси на основе АСПО, проведении патентного поиска и составлении заявки на получение патента; постановке и проведении экспериментальных исследований в лабораторных, натурных и опытно-промышленных условиях, обработке массива статистических данных, анализе и обобщении результатов теоретических и практических исследований, проведенных на опытно-экспериментальном полигоне «Брайтенау»; разработке алгоритма расчета водного баланса поверхности полигонов ТБО, комплексной математической модели потоков органического углерода полигонов ТБО; отборе проб фильтрата на ПГС «Софроны», проведении апробации модели на примере ПГС «Софроны», разработке рекомендаций по обеспечению экологической безопасности ПГС «Софроны», участии в разработке проектных решений по ее рекультивации.

Положения, выносимые на защиту:

3. Комплекс организационно-технических мероприятий по повышению экологической безопасности типичного для Западного Урала представителя объектов захоронения ТБО - пермской городской свалки «Софроны» на протяжении ее жизненного цикла.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Тагилова, Ольга Анатольевна

1.6 Основные выводы по анализу состояния проблемы обеспечения экологической безопасности полигонов ТБО

Анализ литературных данных показал, что негативное воздействие полигонов ТБО тесно связано с присутствием в составе отходов углеродсодержащих компонентов, при разложении которых трансформирующийся органический углерод поступает в составе биогаза и фильтрата в окружающую среду [49,53,56]. При этом эмиссии других загрязняющих неорганических веществ зависят от стадии и степени трансформации органического углерода, которые определяют условия среды (рН, окислительно-восстановительный потенциал, наличие свободного кислорода). В результате комплекса химических, биохимических, геохимических, геотехнических, физических процессов, происходящих в массиве отходов полигона, происходит формирование эмиссий загрязняющих веществ и экологическая стабилизация массива отходов. Экологическая безопасность полигонов ТБО на эксплуатационном и рекультивационном периодах жизненного цикла полигонов ТБО обеспечивается рядом инженерно-технических мероприятий. Для обеспечения экологической безопасности полигонов ТБО на протяжении всего жизненного цикла необходимо проводить анализ состава и свойств отходов, определить ассимиляционную емкость района размещения объекта, разработать технические мероприятия по контролю и сокращению эмиссий загрязняющих веществ.

Проведенный анализ существующих методов прогнозирования количества и качества фильтрата, объемов образования биогаза показал, что отдельные методы могут быть использованы для создания комплексной модели оценки экологической безопасности полигонов.

На основе проведенного анализа состояния проблемы обеспечения экологической безопасности полигонов ТБО были сформулированы основные задачи дальнейших исследований:

4. С использованием результатов апробации комплексной динамической модели потоков органического углерода разработать рекомендации по обеспечению экологической безопасности типичного для Западного Урала объекта захоронения ТБО - пермской городской свалки «Софроны».

ГЛАВА 2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛИГОНОВ ТБО НА ПРОТЯЖЕНИИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

2.1 Разработка принципа многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО

Анализ ТБО как источника воздействия на окружающую среду, исследование процессов, происходящих в массиве отходов и влияющих на формирование эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду, нормативных требований и существующих мероприятий, направленных на сокращение эмиссий и предотвращение поступления загрязняющих веществ в окружающую среду, позволили нам сформулировать принцип многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО. Основные положения принципа, разработанного нами совместно с Востре-цовым В.П., изложены в совместных публикациях [10,11].

Принцип многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО заключается в анализе качества отходов, поступающих на полигон, естественных условий площадки размещения полигона и разработке решений по строительству, эксплуатации и рекультивации полигонов с учетом качества отходов и естественных условий площадки размещения полигона. Проектирование, строительство, эксплуатация и рекультивация полигонов в соответствии с предлагаемым принципом направлено на обеспечение экологической безопасности полигонов ТБО на протяжении всего его жизненного цикла.

Для реализации предлагаемого принципа нами выделены три группы мероприятий, направленных на обеспечение долговременного экологически безопасного захоронения ТБО на полигонах: оценка качества отходов, принимаемых на полигон; анализ естественных условий площадки размещения полигона; разработка технических решений по строительству, эксплуатации и рекультивации полигонов.

2.2 Оценка качества отходов

Мероприятия по оценке качества отходов рекомендованы, исходя из того, что важно управлять потоками, поступающими на полигон, которые влияют на формирование потоков из полигона в окружающую среду. Управление потоками отходов на предшествующих захоронению стадиях их движения определяет количество и качество отходов, поступающих на захоронение, что в свою очередь влияет на характер протекания процессов в теле полигона и, следовательно, формирование его эмиссий в окружающую среду.

Снижение экологической опасности полигонов может быть достигнуто путем реализации мероприятий по оценке качества отходов, проводимых перед захоронением отходов на полигоне и при эксплуатации полигонов с целью уменьшения потенциальной опасности отходов.

Для прогнозирования эмиссий загрязняющих веществ полигонов определяют потенциальную опасность отходов путем анализа их химического состава. Критериями отнесения отходов к категории особо опасных и недопущения их па полигон для захоронения является: высокая токсичность, взрыво- и пожароопасность, коррозионная активность и санитарно-эпидемиологическая опасность. Анализ качества отходов проводится также для того, чтобы предотвратить захоронение утильных компонентов ТБО, которые могут быть отсортированы из общей массы отходов и использованы повторно. Для снижения потенциальной опасности отходов перед захоронением необходимо проводить предварительную подготовку отходов механико-биологическими, термическими методами и отверждением отходов.

При анализе качества отходов, поступающих на полигон, рекомендуется разработать систему идентификации опасных отходов; проводить контроль поступления потока отходов с целью выявления и недопущения к захоронению высокоопасных отходов; при необходимости захоронения опасных отходов на полигонах ТБО могут быть использованы методы предварительной обработки; при организации раздельного сбора отдельных компонентов ТБО их захоронение может производиться на отдельных полигонах, к которым будут предъявляться требования, соответствующие потенциальной опасности данного вида отходов.

В основу оценки качества размещаемых на полигоне отходов могут быть положены следующие утверждения: отходы, складируемые на полигоне, являются источником воздействия на окружающую среду; интенсивность воздействия, при одинаковом количестве отходов, определяется потенциальной опасностью (качеством) отходов; при захоронении нейтральных отходов в любом месте и при любых условиях, вредного воздействия на окружающую среду не происходит, поэтому такие отходы могут быть размещены без предосторожностей; любые (по свойствам) отходы могут быть размещены в окружающей среде без предосторожностей, если есть возможность изменить их качество таким образом, что они станут нейтральными и никакие их компоненты не будут выделяться в окружающую среду (в виде пыли, газа или фильтрата).

Определение потенциальной опасности отходов осуществляется для иденти фикации и исключения складирования высокоопасных отходов на полигонах совместно с ТБО. При необходимости захоронения опасных отходов на полигонах ТБО должны использоваться методы предварительной обработки для снижения опасности. Идентификация высокоопасных отходов осуществляется по следующим критериям: токсичность; воспламеняемость; реакционная способность; санитарно-эпидемиологическая опасность.

Для снижения потенциальной опасности отходов могут применяться следующие методы предварительной обработки: механико-биологическая переработка (в т.ч. компостирование); термическая переработка; физико-механические методы (уплотнение, отверждение); сортировка с выделением различных фракций. Каждый из этих методов, по отношению к последующему захоронению остатков, является подготовкой сырья. Проведенный анализ литературных источников позволил нам оценить влияние каждого метода переработки ТБО на процесс захоронения неутилизированных остатков. Основные технологии подготовки отходов к захоронению представлены нами в виде сравнительной шкалы, качественно демонстрирующей эффективность рассматриваемого процесса с точки зрения эмиссии загрязняющих веществ от полигона, принявшего на захоронение неутилизированные отходы этого процесса (рис. 2.1).

Прямое удалени еТБО

Раздельн ый сбор, сортиро вка

Спе циальны йсбор

Механик обиологи ческая обработ ка (Претри тмент)

Компос тиров ание с дозреванием компоста

Сжигание, пиролиз до температур ы плавления шлака

Сжигание, пиролиз выше температуры плавления шлака

Уменьшение эмиссии загрязняющих веществ

Рис. 2.1 Экологическая шкала влияния технологий подготовки отходов на эмиссию полигона

При эксплуатации полигонов необходимо проводить контроль отходов, основанный на периодических проверках поступающих отходов, ведении журнала приема отаодов, обучении персонала, оповещении и применении санкций к поставщикам отходов при вывозе на полигон высоко опасных отходов.

2.3 Анализ естественных условий площадки размещения полигона

Группа мероприятий по оценке естественных условий площадки размещения полигона основана на разработке критериев и рекомендаций выбора безопасного района размещения. Особенную роль при выборе района размещения полигона играет наличие естественного геохимического барьера зоны аэрации, обладающего водоупорными, сорбционными свойствами. Использование геохимических барьеров в практике захоронения отходов обосновано российскими и зарубежными учеными (Перельман А.И., 1961; Разнощик В.В., 1983; Максимович Н.Г., 1992; Блинов С.М., 2000) и находит широкое применение в нормативных требованиях, математических моделях прогнозирования миграции загрязняющих веществ, практике проектирования полигонов.

Анализ естественных условий площадки размещения полигона проводится с учетом существующих нормативных требований [24,42,45,54-57]. При этом могут быть использованы методы оптимизации и автоматизации процесса выбора площадки, спрогнозированы природные свойства грунтов к адсорбции, ионному обмену, замещению, за счет которых фильтрат подвергается естественной очистке. Рекомендуется также проводить прогноз качества подземных вод при проникновении фильтрата и расчет необходимой мощности геологического барьера для варианта, когда инженерные сооружения системы противофильтрационной защиты основания полигона выйдут из строя.

Площадка полигона должна быть рассмотрена со следующих позиций: минимизации постоянного вредного воздействия полигона на объекты окружающей среды; минимизации потенциального аварийного экологического воздействия.

Снижение экологического риска посредством элемента естественной защиты площадки полигона предполагается достигать внедрением следующих принципов: выбор площадки должен быть осуществлен таким образом, что какое бы ни было вредное воздействие, последствия его будут минимальными (оценка экологического риска представляет собой в данном случае осмысленный подход по обобщению всех характеристик предполагаемой площадки); так как система противофильтрационной защиты не вечна, то необходимо рассмотреть естественные факторы очистки загрязнений, которые должны впоследствии прийти на замену искусственным мероприятиям, а также необходимо спрогнозировать качественное состояние подземных вод в такой ситуации.

Процедура выбора площадки относится к инвестиционному этапу жизненного цикла полигона и включает стадии: организации процедуры выбора площадки; поиск вариантов размещения площадки и их анализ; выбор оптимального варианта площадки; проведение инженерно-экологических изысканий; разработка предпроектной документации; экспертиза и согласование предпроектной документации; принятие решения о выборе площадки.

Выбор места размещения полигона осуществляется по санитарно-экологическим, социально-экономическим, градостроительным, ландшафтно-топографическим, геологическим, гидрологическим, гидрогеологическим, клима-тогеографическим и другим критериям. Результаты проведенного нами анализа критериев выбора площадки приведены в таблице Приложения 1.

Большое количество граничиых условий, накладывающих ограничения на размещение объектов захоронения отходов, увеличивает вероятность появления ошибок при проведении этого этапа создания полигона. Для решения многофакторной задачи определения географического места размещения объекта, удовлетворяющего ряду граничных условий, а затем выбора оптимального варианта по широкому спектру критериев, разработан алгоритм и процедура выбора места размещения полигона методом «наложения карт» (метод калек) с использованием геоинформационных технологий. Блок схема процедуры выбора площадки представлена на рис. 2.2.

Рис. 2.2 Алгоритм выбора площадки для полигона захоронения твердых бытовых отходов

2.4 Разработка технических решений по строительству, эксплуатации и рекультивации полигонов

Разработка решений по строительству, эксплуатации и рекультивации полигонов проводится с учетом качества отходов и естественных условий площадки захоронения полигона. Технология процесса захоронения отходов должна позволить максимально интенсифицировать стабилизацию массива отходов на протяжении контролируемых этапов жизненного цикла полигона ТБО (эксплуатационного и рекультивационного).

Выбор технологии складирования и технического оформления процесса должен осуществляться в каждом конкретном случае в соответствии с качеством поступающих на полигон отходов и основными характеристиками площадки расположения полигона. Процесс захоронения отходов должен осуществляться таким образом, что бы в период контролируемого функционирования полигона происходила как можно более полная деструкция ТБО, снижающая потенциал их опасности. Массив складированных отходов, составляющий тело полигона, представляет собой непрерывно действующий биологический реактор, в котором субстрат (ТБО) находится на разных стадиях биодеградации.

Помимо конструктивных особенностей противофильтрационного экрана, регламентируемых нормативными документами [34,46,57], важно подобрать оптимальный для данных условий и технических характеристик полигона материал противофильтрационного экрана.

Среди существующих в настоящее время экранов особое место занимают органоминеральные экраны. Обоснованный нами состав гидроизоляционной смеси на основе нефтеотходов - асфальто-парафинистых смолоотложе-ний (АСПО) может быть использован для создания противофильтрационного экрана в основании полигона [16,69,70]. Гидроизоляционные и прочностные свойства этого экрана по таким показателям, как коэффициент фильтрации, прочность на сжатие и растяжение, в несколько раз выше по сравнению традиционными глинистыми экранами (Патент РФ. № 2177918 от 10 января 2002) [16].

Для контроля уровня фильтрата над основанием полигона, просачивания фильтрата через противофильтрационный экран, состояния грунтовых вод, газовой фазы грунта и атмосферного воздуха, состояния окончательного покрытия должны быть предусмотрены мониторинговые наблюдения.

Анализ процессов, протекающих на разных этапах жизненного цикла в теле полигона, позволил установить основные факторы, влияющие на характер и интенсивность процессов и сопутствующих им эмиссий. Основными внутренними факторами являются: содержание органического углерода; соотношение целлюлоза/лигнин; влажность и температура массива отходов. Управление этими факторами позволяет в определенных пределах регулировать процессы, протекающие в теле полигона, влиять на интенсивность и состав эмиссии. Внутренние параметры полигона находятся под влиянием внешних факторов.

Факторами внешнего воздействия являются качественный состав и свойства отходов, поступающих на захоронение, их физические характеристики (плотность, влажность и др.), климатические параметры (температура, альбедо снега, влажность атмосферного воздуха, солнечная радиация, слой твердых и жидких атмосферных осадков и др.) и гидрологические (поступление поверхностных вод, подтопление грунтовыми водами) показатели. На основе анализа связей между внутренними параметрами полигона и факторами внешнего воздействия нами определены конструкционно-технологические параметры управления процессами в массиве отходов. К таким параметрам относятся площадь верхней горизонтальной части полигона (Se), угол откоса (а) , высота массива отходов (Н), гидравлическая проводимость (q) и модуль стока (/) для изолирующего покрытия (qu, iu, соответственно), степень уплотнения отходов (Ку), содержание органического углерода (Сорг), количество рециркулируемого фильтрата (РУ). Схема воздействия, параметров состояния и конструкционно-технологических параметров управления процессами в теле полигона показана на рис. 2.3.

Среди множества факторов, влияющих на эмиссию загрязняющих веществ от полигона в окружающую среду, можно выделить группу, направленную на ограничение входящих в тело полигона водных потоков. Кроме того, принцип снижения эмиссии требует минимизации исходящих из тела полигона потоков, в том числе водных. Реализация этих положений может быть обеспечена путем гидравлической изоляции тела полигона. Задача разработки мероприятий по гидравлической изоляции полигона в организационно-методическом аспекте требует разработки системы управления водным балансом полигона, а в техническом аспекте устройства систем изоляции поверхности полигона и противофильтрационной защиты его основания.

Рис. 2.3 Факторы воздействия, параметры состояния и конструкционно-технологические параметры управления процессами в теле полигона

Эффективное управление эмиссией полигона обеспечивается постоянным взаимодействием двух факторов: прогноза возможного воздействия и оперативного контроля над реальным уровнем воздействий. Сочетание функций контроля и прогноза состояния объекта с целью его управления позволяет создать систему экологического мониторинга полигона.

В связи с тем, что загрязняющее влияние полигона на объекты гидросферы (по набору и концентрациям загрязняющих веществ, расходу сбрасываемых сточных вод) существенно различаются в зависимости от этапа жизненного цикла полигона, структура основных звеньев мониторинга и их методическое и техническое обеспечение должны быть адекватны изменениям объекта мониторинга. Методические подходы к организации мониторинга полигонов захоронения ТБО, принятые в нашей стране, основаны на принципах создания измерительной сети и проведения анализа отобранных проб для получения текущей информации о фоновом качестве воды объектов гидросферы и в зоне возможного влияния полигонов по комплексу регламентируемых показателей химического, бактериологического и гельминтологического загрязнения. В случаях обнаружения загрязнения (превышение ПДК) предлагается принимать меры по ограничению поступления загрязнений в грунтовые воды до уровня ПДК. Практика свидетельствует, что при запаздывающем характере получения результатов такого контроля трудно обеспечить в реальном времени снижение загрязнения водных объектов до нормативных уровней.

Разработанный нами комплексный подход, включающий оценку управления объемом и качеством принимаемых на полигон ТБО, контроль за эффективностью инженерно-технических и технологических мероприятий в динамике, дифференцированной с учетом этапов жизненного цикла полигона, позволяет своевременно оценивать изменяющуюся экологическую и санитарную ситуацию, прогнозировать возможное загрязняющее влияние на объекты гидросферы и принимать упреждающие управленческие решения с учетом степени экологического и санитарно-эпидемиологического риска. Обеспечение долговременной экологической безопасности полигонов ТБО возможно за счет следующих организационно-технических мероприятий:

- управление эмиссией полигона путем снижения доли активного углерода в отходах, их стабилизации перед захоронением методами раздельного сбора, сортировки, термической или биологической обработки;

- исключение захоронения нестабильных, токсикологически и санитарно - эпидемиологически опасных отходов, ингибиторов биохимических процессов и катализаторов опасных свойств;

- выбор безопасного района размещения площадки проектируемого полигона по санитарным, экологическим, градостроительным, геологическим, гидрогеологическим, гидрологическим, ландшафтным и др. критериям;

- организация противофильтрационной защиты основания полигона путем использования естественного геологического барьера, его сорбционных и водоупорных свойств, устройства искусственного противофильтрационного экрана, системы сбора и дренажа фильтрата;

- обеспечение минимального гидравлического градиента в основании полигона путем гидравлической разгрузки экрана, управление водным балансом полигона;

- минимизация поверхности водосбора складируемых отходов, организация поверхностного стока осадков и создание изолирующего покрытия на отработанных участках;

- организация систем отведения и очистки фильтрата до нормативных показателей;

- осуществление сбора и утилизации биогаза;

- управление потоками отходов на полигоне, организация входного контроля отходов и адресного учета их размещения в теле полигона;

- выполнение полного комплекса проектно - изыскательских, строительно-монтажных и технологических работ по технической и биологической рекультивации полигонов, их постэксплуатационному обслуживанию;

- организация экологического и технологического мониторинга при создании, эксплуатации полигона и в постэксплуатационный период.

Графическое представление принципа многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО приведено на рис. 2.4.

Рис. 2.4 Основные положения принципа многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО

2.5 Научно-методическая основа оценки долговременной экологической безопасности полигонов ТБО

В качестве научно-методической основы для оценки эффективности реализации принципа многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО нами предлагается использовать метод анализа материальных потоков, разработанный . в 1991 г. [77,91] и широко используемый в настоящее время для изучения антропогенных систем, в том числе и полигонов ТБО [9,71,154].

Метод представляет собой естественнонаучный способ количественной характеристики обмена веществ в определенном месте в определенный промежуток времени и заключается в учете, описании и интерпретации процессов вещественного обмена системы, выделенной из окружающей среды. [91]. Метод соединяет источник, путь, промежуточные и окончательные звенья образования материальных потоков. По закону сохранения масс результаты анализа материальных потоков могут быть получены при составлении материального баланса, отражающего процессы поступления, накопления и выхода.

Метод анализа материальных потоков при исследовании системы «полигон ТБО» позволяет одновременно ответить на ряд вопросов: как изменяется интенсивность воздействия на окружающую среду, зависящая от концентраций загрязняющих веществ в составе фильтрата и объемов образования биогаза, на протяжении жизненного цикла полигонов ТБО; какова продолжительность негативного воздействия полигонов ТБО, определяющаяся поступлением сверхнормативных количеств загрязняющих веществ в окружающую среду; какие факторы влияют на интенсивность и продолжительность негативного воздействия; как влияет состав и свойства отходов, принимаемых на полигон, на формирование эмиссий загрязняющих веществ; какие мероприятия на эксплуатационном, рекультивационном и ассимиляционном этапах жизненного цикла полигонов ТБО следует проводить для того, чтобы снизить интенсивность и сократить продолжительность негативного воздействия на окружающую среду.

Совокупность процессов, происходящих внутри системы, рассматривается как «черный ящик». Основная задача метода заключается в определении материального баланса системы в рассматриваемый момент времени.

Существует строгая процедура исследования систем методом анализа материальных потоков, с использованием которой можно получать достоверные результаты [91]. Важной задачей на стадии подготовки исходных данных для анализа является определение граничных условий системы. Границами системы «полигон ТБО» в пространстве будут существующие естественные и технические барьеры, при их отсутствии границей будет служить поверхность контакта отходов с окружающей средой. Границами изучаемой системы во времени будет время потенциальной опасности загрязнения объектов гидросферы, то есть период жизненного цикла полигона. Схематичное представление системы «полигон ТБО» при исследовании с использованием метода анализа материальных потоков представлено на рис. 2.5.

На стадии подготовки исходных данных для изучения системы немаловажной задачей является выбор основных исследуемых элементов. Методология анализа материальных потоков предполагает выбор химических элементов из группы, так называемых, индикаторных, которые наиболее полно характеризуют совокупность процессов любой системы. По их поведению в системе можно предсказать поведение других элементов. Предложенные в работе [91] индикаторные элементы и их свойства представлены в таблице 2.1.

Выход элементов с биогазом (СЯО,.)

Поступление элемента в составе ТБО (С,N,S,P.) j с фильтратом ' (C,N,S,P,.) границы системы "полигон ТБО'

Рис. 2.5 Система «полигон ТБО»

С целью исследования антропогенных систем рекомендуется использовать группу индикаторных элементов, сформированную из представленных в табл.2.1 элементов, в количестве 5- 7 [91]. Нами выбрано 6 элементов, которые названы приоритетными загрязняющими веществами (ПЗВ): С, N, Р, S, Си, Fe. Основным критерием для отнесения к группе приоритетных загрязняющих веществ являлось удельное содержание элементов в массе ТБО (> 1 г/кг ТБО). а также высокие концентрации этих элементов в фильтрате и биогазе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе осуществлено научное обобщение теоретических, методических, экспериментальных и опытно-экспериментальных исследований автора по проблеме оценки экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов па основе анализа потоков органического углерода. Результаты их позволяют сделать ряд выводов, имеющих теоретическую и практическую значимость.

1. Разработан принцип мпогобарьерной экологической защиты полигонов ТБО, основанный на учете естественных условий площадки, химического состава отходов, конструкционных параметров полигона, использование которых позволяет обеспечить экологическую безопасность полигона на протяжении его жизненного цикла.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Тагилова, Ольга Анатольевна, Пермь

1. Брунер П., Тагилова О.А. Хубер Р. Оценка долговременных эмиссий полигонов ТБО: Тез. докл. 2-го междунар. конгресса по управлению отходами «ВЭЙСТТЭК-2001».М.: ЗАО «Фирма СИБИКО Интернейшнл», 2001. С 164-166.

2. Быков В.Н. Экология недропользования: Учебное пособие: В 2 кн./ Перм. гос. ун-т; Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2000. Кн.2. 186 с.

3. Вайсман Я.И., Вайсман О.Я., Максимова С.В. Управление метаногене-зом на полигонах твердых бытовых отходов. Пермь, 2003.

4. Вайсман Я.И., Коротаев В.Н., Петров В.Ю. Управление отходами. Захоронение твердых бытовых отходов: Учебное пособие. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2001.133 с.

5. Вайсман Я.И., Коротаев В.Н., Тагилов М.А. Исследование химического состава фильтрата объектов захоронения твердых бытовых отходов // Экология горнопромышленного производства. Пермь, 2000. С.118-130.

6. Вайсман Я.И. О распространении бактериальных загрязнений в подземных водах // Гигиена и санитария. М., 1964.

7. Вайсман Я.И., Петров В.Ю. Полигоны депонирования твердых бытовых отходов: Учебное пособие. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1996.

8. Вайсман Я.И., Петров В.Ю., Середа Т.Г. Факторы, влияющие на объем образующегося фильтрата полигонов захоронения (депонирования) твердых бытовых отходов // Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях. Пермь, 1996. С. 26-38.

9. Вайсман Я.И. Тагилова О.А., Исследование системы «полигон ТБО» для моделирования его метаболизма // Экологическая реабилитация промышленных производств и территорий. Пермь, 2005. С.212-222.

10. Вострецов С.П.,Тагилов М.А., Тагилова О.А. Прогнозирование состава фильтрата проектируемых полигонов захоронения твердых бытовых отходов // ЭКВАТЭК-2002. М., 2002. С. 473-475.

11. Временные рекомендации по проведению геолого-экологических исследований на действующих и проектируемых полигонах ТБО г. Москвы и Московской области. М.,1989.

12. Галицкая И.В., Труфманова Е.П. Геохимическая оценка территорий бывших свалок / Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. М., 1999. №5. С. 480-485.

13. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды. Справочник: М.: «Эколайн», 2000.

14. Гидроизоляционная смесь Патент РФ. № 2177918 от 10 января 2002.

15. Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. М.: Недра, 1984. 262 с.

16. Гольдберг В.М. Гидрогеологическое обоснование размещения полигонов промышленных отходов // Геоэкология. М., 1995. № 3. С. 43-49.

17. Горбатюк О.В., Минько О.И., Лифшиц А.Б. Ферментеры геологического масштаба/Природа. М.,1989. №9. С.71-79.

18. Дарулис П.В. Отходы областного города. Сбор и утилизация. Смоленск, 2000. 520 с.

19. Еркович С.П. Применение регрессионного и корреляционного анализа для исследования зависимостей в физическом практикуме. Методические указания. М., 1994.

20. Зайнуллин Х.Н., Абдрахманов Р.Ф., Савичев Н.А. Утилизация промышленных и бытовых отходов (на примере Уфимской городской свалки). Уфа: РАН УНЦ, 1997.

21. Зайцев М.А. Проблемы ТБО и действия общественности. // ЭКО -бюллетень. М., 2000. №1(48). С.14-18.

22. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для ТБО. АКХ им. К.Д. Памфилова. М., 1998.

23. Комплексная оценка загрязнения объектов окружающей природной среды в районе размещения свалки твердых бытовых отходов г.Перми «Софроны» / Отчет о НИР. Пермь, 2000.

24. Константинов А. Р. Испарение в природе. Л., 1968.

25. Константинов А.Р., Астахова Н.И., Левенко А.А. Методы расчета испарения с сельскохозяйствешгых полей. Л.: Гидромет, 1971.250 с.

26. Коротаев В.Н. Научно-методические основы и технические решения по СЕшжениЕо экологической нагрузки при управлении движением твердых бытовых отходов: Дис. докт. техн. наук / Пермь: Перм.гос.техн.ун-т., 2000. 319 с.

27. Коротаев В.Н., Тагилов М.А., Тагилова О.А. Критерии организации системы долговременной противофильтрационной защиты осЕюваЕШй полигонов ТБО: Тез. докл. Ш-го международного конгресса по управлеЕШЕо отходами «ВЭЙ-СТТЭК-2003. М., 2003. С.259-260.

28. Луизова Л.А. От постановки задачи до принятия решения. Учебное пособие. Петрозаводск, 2002.

29. Матросов А.С. Управление отходами. М.: Гардарики, 1999. 480 с.

30. Методика расчета водного баланса полигоеюв захоронеЕШя твердых бытовых отходов / Вайсман Я.И., Коротаев В.Н., Тагилова О.А., Тагилов М.А., Чеч-кин С.В., Никитенко А.С. (Утв.АКХ им.К.Д.Памфилова 10.04.02 г.). Пермь, 2002, 19 с.

31. Методические указания по расчету количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигоееов твердых бытовых отходов. АКХ им. К.Д. Памфилова, М.: НПП «Экопром», 1995.

32. Методика определения предотвращенного экологического ущерба./ ГКРФ по охране окружаЕощей среды. М., 1999.

33. Минько О.И., Лифшиц А.Б. Экологические и геохимические характеристики свалок ТБО // Ж. экологической химии. М., 1992. Вып. 2. С. 37-47.

34. Недрига В.П. Инженерная защита подземных вод от загрязнения промышленными стоками. М.: Стройиздат, 1977.222 с.

35. Новаковский Б.А., Сыроватская М.В и др. Геоэкологический анализ влияния Новосыровского полигона ТБО на окружающую среду // Экология и промышленность России. М., 1998.

36. Кожевникова А.Н., Елютина НЛО., Некрасова В.К., Триуфманова Е.П. Образование метана микрофлорой грунта полигона твердых бытовых отходов / Микробилогия. М., 1989. т.58, вып.5. С.859-863.

37. Ножевникова А.Н., Лебедев B.C., Заварзин Г.А., Иванов Д.В., Некрасова В.К., Лифшиц А.Б. Образование, окисление и эмиссия биогаза на объектах захоронения бытовых отходов / Журнал общей биологии, М.,1995. т.54, №2. С.167-181.

38. Ножевникова А.Н. Мусорные залежи «метановые бомбы планеты» / Приода, 1995, С.25-34.

39. Нормативные данные по предельно допустимым уровням загрязнения вредными веществами объектов окружающей среды. Справочный материал. СПб, 1994.

40. Пособие по проектированию полигонов захоронения токсичных промышленных отходов (к СНиП 2.01.28-85). / Центральный ин-т. типового проектирования. М., 1990.46 с.

41. Потупчик О.А. (Тагилова О.А.) Разработка основных положений концепции минимизации экологического риска при захоронении твердых бытовых отходов (ТБО) на полигонах. Дипломный проект (руководители Коротаев В.Н., Тагилов М.А.). Пермь: ПермГТУ, 1999.

42. Правила содержания территории населенных мест. М.: Стройиздат, 1980.16 с.

43. Предельное количество токсичных промышленных отходов, допускаемое для складирования в накопителях (на полигонах) твердых бытовых отходов. М., 1985.

44. Проскуряков А.Ф. Методы обезвреживания свалочных грунтов, фильтрата, биогаза: Обзорная информация. / Институт экономики жилищно-коммунального хозяйства. М., 1993.

45. Развитие схемы санитарной очистки г. Перми. Отчет о НИР / ППИ. Пермь, 1992.

46. Разнощик В. В. Проектирование и эксплуатация полигонов для ТБО. М., 1981.123 с.

47. Разнощик В.В., Абрамов Н.Ф. Защита грунтовых вод на полигонах для твердых бытовых отходов // Санитарная очистка городов и охрана окружающей среды. М., 1983. С 22-32.

48. Разработка основных технологических решений по рекультивации городской свалки «Софроны» / Отчет о НИР. ПГТУ, Пермь, 2001.

49. Разработка исходных данных по составу фильтрата проектируемого полигона захоронения ТБО г. Чайковский Пермской области для проектирования биологических очистных сооружений: Отчет о НИР. / Пермь:Перм. гос. техн. унт., 2001.

50. Санитарная очистка и уборка населенных мест. Справочник. М.: Строй-издат, 1985

51. Санитарная очистка и уборка населенных мест: Справочник. / Сост. А.Н. Мирный, Н.Ф. Абрамов, Д.Н. Беньямовский и др.; Под редакцией А.Н. Мирного . 2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1990.413 с.

52. СанПиН 2.1.7.1322-03. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления.

53. СанПиН 2.1.7.722-98. Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твёрдых бытовых отходов.

54. СНиП 2.01.28-85. Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию

55. СП 2811 83. Санитарные правила устройства и сооружения полигонов для ТБО.

56. Схема санитарной очистки г. Перми от твердых бытовых отходов. Отчет. Часть 1. Том 1. Состав, структура и накопление твердых бытовых отходов. Пермь, 1998

57. Тагилов М.А. Противофильтрационная защита оснований полигонов ТБО: Дис. канд. техн. наук: 25.06.01 / Перь:Перм.гос.техн.ун-т, 2001. 145 с.

58. Тагилов М.А., Коротаев В.Н. Жизненный цикл полигонов ТБО. // Отхо-ды-2000". Уфа, 2000, Ч. III. С. 26-28.

59. Тагилов М.А. Расчет испарения с поверхности полигонов ТБО. // Отхо-ды-2000. Уфа, 2000, Ч. III. С. 35-37.

60. Тагилов М.А. Расчет количества фильтрата, образующегося на полигонах захоронения ТБО. // Экологические проблемы и современные технологии водоснабжения и водоотведения. Челябинск, 2000. С. 71-72.

61. Тагилов М.А. Тагилова О.А. Закономерности временных изменений водного баланса полигонов ТБО // Вопросы охраны окружающей среды. Вена, 2001. С.133-137.

62. Тагилов М.А., Тагилова О.А. Исследование воздействия объектов захоронения ТБО на состояние природных подземных вод в Пермской области // Экологические проблемы и современные технологии водоснабжения и водоотведения. Челябинск, 2000. С. 73-75.

63. Тагилов М.А., Тагилова О.А. Исследование химического состава фильтрата полигонов ТБО Пермской области // 0тходы-2000. Уфа, 2000 , Ч. III. С. 2931.

64. Тагилов М.А., Тагилова О.А. Исследование эффективности противо-фильтрационной защиты оснований полигонов ТБО // Экологические проблемы и современные технологии водоснабжения и водоотведения. Челябинск, 2000. с. 7273.

65. Тагилов М.А. Тагилова О.А., Метаболизм органического углерода Пермской городской свалки ТБО «Софроны» // Вопросы охраны окружающей среды. Вена, 2001. С.126-133.

66. Тагилов М.А., Тагилова О.А. Метаболизм полигонов ТБО // Вопросы охраны окружающей среды. Вепа, 2001. С.137-143.

67. Тагилов М.А., Тагилова О.А., Ручкинова О.И. Изучение свойств гидроизоляционного экрана па основе нефтеотходов и его воздействия на гидросферу // Известия ВУЗов. Нефть и газ Тюмень, 2003, №3. С. 106-111.

68. Тагилова О.А. Гидроизоляционный материал для создания противофильтрационного экрана полигона ТБО: Пер. с англ. // Пермь Висбаден - Вена, 2000. С.4-5.

69. Тагилова О.А. Метаболизм полигона ТБО на примере расчета эмиссий органического углерода пермской городской свалки «Софроны» / Маг.диссерт. Пермь, 2001.

70. Тагилова О.А. Методические основы оценки долговременных эмиссий полигонов ТБО в гидросферу // Н-ой Российско-австрийский сборник научных статей. Пермь, 2005.

71. Черп О.М., Виниченко В.Н. Проблема твердых бытовых отходов: комплексный подход. М., 1996.

72. Andreotolla, G. & Cannas, P. Chemical and Biological Characteristics of Landfill leachate // Landfilling of waste: leachate. / Ed. Т.Н. Christensen, R. Cossu & R. Stiegmann. London:Academic Press, 1990/

73. Baccini P., Brunner P. Metabolism of the Antropospere / Springer-Verlag. Berlin, 1991.

74. Baccini P., Henseler R., Figi, R. & Belevi H. Water and Element Balances of Municipal Solid Waste Landfills / Waste Management & Research, New York, 1987, № 5.483-499 p.

75. Baccini P., Henlseler R. Water and element balances of municipal solid waste landfills / Waste management and research. New York, 1987, №5. P. 483-499.

76. Baccini P. The landfill. Reactor and Final Storage // Presented at the Swiss Workshop on Land Disposal. Switzerland, 1989.

77. Bagchi A. Design, Construction and Monitoring of sanitary landfill. New York: John Wiley Sons, 1989. 260 p.

78. Barber C. Behavior of wastes in Landfills // Water Research Centre, / Stevenage Laborotary Report LR 1059 Stevenage. UK, 1979.

79. Barlas M.A., Ham R.K., Schaefer D.M. Microbial, chemical and methane production characteristics of anaerobically decomposed refuse with and without leachate recycling // Waste Management & Research. New York, 1992, № 10. P. 257-267.

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

81. Belevi H., Baccini P. Long-term emissions from Municipal Solid Waste Landfills. In Lanfilling of waste: Leachate. London & New York, 1992.

82. Belevi H, Baccini P. Long-term behavior of municipal solid waste landfills // Waste management & research. New York, 1989, № 7. P. 43-56.

83. Bendz D. Generation of leachate and the flow regime in landfills: AFR report 191. Sweden, 1998.

84. Bewertung abfallwirtschaftlicher MaBnahmen mit dem Ziel der nachsorgen-freien Deponie. Wien, 2000.

85. Blakey N.C. Model Prediction of Landfill Leachate Production // Landfilling of waste: leachate, ed. Т.Н. Christensen, R. Cossu & R. Stiegmann. London, 1992. P. 17-35.

86. Blight G.E., Hojem D.J., Ball J.M. Production of landfill leachate in Water-Deficient Areas // Landfilling of waste: leachate. / Ed. Т.Н. Christensen, R. Cossu & R. Stiegmann. London, 1990. P. 35-53.

87. Brunner Paul H. and Rechberger Helmut. Practical Handbook of Material Flow Analisys. CRC Press, 2003.

88. Brunner P., Lahner T. Die Deponie. Wien: Institut fur Wassergute and abfall-wirtschaft, 1995.

89. Canziani, R., Cossu R. Landfill hydrology and leachate production // Sanitary Landfilling: Process, Technology and Environmental Impact. / Ed. Т.Н. Christensen, R. Cossu & R. Stiegmann. London: Acadinic Press, 1992. P. 185-212.

90. Characterization of MSW in the US. Update. US EPA, Washington, DC, 1996.

91. Christensen, T. & Kjeldsen, P. Basic biochemical processes in landfills //: Sanitary Landfilling: Process, Technology & environmental impact. / Ed. Christensen Т., Cossu R. & Stiegmann R. London: Academic Press, 1989.

92. Cooper C., Reinhart D., Rash F. Landfill gas emissions. Report / Florida center for solid and hazardous waste management US EPA., 1992. P. 130.

93. Doberl G., Huber R., Brunner P.H. Eder M., Pierrard R., Schonback., FrUh-wirth W., Hutterer H. Long-term assessment of waste management options a new, integrated and good-oriented approach / Waste Manage and Research, 2002, P.311-327.

94. Ehrig H.- J. Gasprognose bei Restmiilldeponien. Trierer Berichte zur Abfall-wirtschaft, Bd. 2, Hrsg. Rettenberger und Stegmann, 1985. P. 61 88.

95. Ehrig, H.-J. Quality and quantity of sanitary landfill leachate // Waste Management & Research. 1983. P. 53-68.

96. Ehrig, H.-J. Water and element balances of landfills: Presented at the Swiss Workshop on Land Disposal. Conference center Gerzensee. Switzerland, 1988. P. 2557.

97. E1-Fadel M., Massound M. Comparative assessment of methodology for methane emissions estimation from MSW landfills / 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1999, Vol.1 V. P.63-70.

98. Ettala M. Effects of vegetation on Landfill Hydrology // Landfilling of waste: leachate. / Ed. Т.Н. Christensen, R. Cossu & R. Stiegmann. London: Academic Press, 1990. P. 53-65.

99. Exler J. Ausbreitung und Reichweite von Grundwasserverunreinigungen im Unterstrom einer Mulldeponie // Gas- und Wasserfach (GWF). 1990. P. 101-113.

100. Farquar G.J. and Rovers F.A. Gas production During Refuse Composition, Water, Air and Soil Pollution, 1973, Vol.2, P. 483-495.

101. Feliubadalo J. A generalization athematical models for LGF emission / 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1999. Vol.IV. P.37-44.

102. Fenn D.G., Hanley K.J. DeGeare T.V. Use of Water Balance Method for Predicting Leachate Generation from Solid Waste Disposal Sites / U.S.Environmental Agency, EPA / 530/SW-168, Washington D.C., 1975.

103. Fungaroly A.A.&Steiner R.L. Investigation of sanitary landfill behavior. Vol 1, Final Rep. EPA-600/2-79/053a, p.331. US EPA. Cincinnati, Ohio, 1979.

104. Gee, J. R. Predicting percolation at solid waste disposal sites. Direct method. Proc: 9th Ann. Madison Conf. Appl. Res. Pract. Munic. Ind. Waste. Madison, 1990. P. 623-645.

105. Gomez-Martin M.A., Antiguedad I., Ansoleaga I. Physic-chemical evolutionof leachates from MSW Landfills in the Basque country (Spain): Proceeding Sardiniath99, 7 International waste management and landfill Symposium. Cagliari Italy, 1999. P. 89-96.

106. Ham R.R., Barlaz M.A. Measurements and prediction of landfill gas quality and quantity / ISWA International sanitary landfill symposium. Cagliari, 1987. P. VIII-1 VIII-23.

107. Ham R. Sanitary landfill, state of the art / Second landfill symposium. Sardinia, 1989.

108. HandbooK of Solid Waste management. / Ed. by David G.Wilson, Litton Educational Publishing, Inc., 1977.

109. Hartz K.E., Klink R.E., Ham R.K. J.Environ. Eng. Div.-ASCE, 1982. V.108.P.629.

110. Hausmull Versuchsanlage Breitenau. Wien, 1995.

111. Hoeks J. and Harmsen J. Methane Gas and Leachate from Sanitary Landfills. In Research Digest, ed. Schierbeek E.W., ICW, Wageningen, 1980. P. 132-139.

112. Holmes, R. Comparison of different methods of estimating infiltration at a landfill site in South Essex with implications for leachate management and control. London, 1984. № 17. P. 9-18.

113. Jacobsen S.T. Aerobic Decomposition of Organic Wastes 1. Stoichiometric Calculation of Air Change // Resource Conservation and Recycling. 1994. Vol. 12. P. 165-175.

114. Kmet P. EPA's 1995 Water Balance Method Its Use and Limitations / Madison: Wisconsin Department of Natural Resources, 1982.

115. Koerner R.M, Daniel D.E. Final cover for solid waste landfills and abandoned dumps. USA: ASCE (American Society of Civil Engineer) Press and Thomas Telford Publications, 1992. P.123-137.

116. Lang R.J., Stallard W.M., Chang D.P. Tchobanoglous G. Movement of gases in Municipal solis waste landfills / Report California Waste Management Board, US EPA, 1989.

117. Lechner P. Water balance and leachate quantity. IWGA Department for Waste Management. Wien, 1995.

118. Lechner P., Ziegler C. Deponietechnik und altlastsanierung: Studienunterla-gen zur Vorlesung. Wien, 1997.

119. Lechner P., Ziegler C. Emissions from landfills and groundwater protection.-Austrian Technion Society . Vienna, 1994.

120. Marticorena В., Attai A., Canacho P., Manem G., Hesnault D., Salmon P. Prediction rules for biogas valorization in municipal solid waste landfills / Wat.Sci.Tech., 1993. V.27, №2. P.235-241.

121. McBean E. A., Rovers F. A., Farquhar G.J.: Solid waste landfill engineering and design. Prentice Hall PTR. Englewood Cliffs, 1995.

122. Mc-Ginly, P.N & Kmet, P. Formation, Characteristics, Treatment and Disposal of Leachate from MSW landfills // Journal of Environ. Eng. Div., Am. Soc. Civ. Eng., 1984. P. 204-209.

123. MSW factbook. version 4.0, US EPA, 1995.

124. Municipal solid waste landfills. Volume 1: Summary of the Requirements, for the New Source Performance Standards and Emission Guideline for Municipal Solid Waste Landfills. US EPA, 1996.

125. Bl.Neue Strategien zur Nachsorge von Deponien und zur Sanierung von Alt-lasyen. Wien., 2002.

126. Neumayer S. EinfluB der mechanisch-biologischen Behandlung auf die Nach-sorgephase einer Deponie. Diplomarbeit TU Wien, Institut fur Wassergtite und Abfall-wirtschaft. Wien: Abteilung Abfallwirtschaft, 1999.

127. Niessen W.R., Alsobrook A.F. Municipal and Industrial Refuse: Composition and Rates: Proc. ASME, Incinerator. Conference, 1972.134.0weis I.S., Kiera R.P. Geotechnology of waste management. Butterworth. London, 1990.

128. Peyton, L., Shroeder, P.R. Field verification of HELP model for Landfills // J. Environ. Eng. Div., Am. Soc. Civ. Eng., 1988, №114 (EE-2). P. 247-269.

129. Phelps D.H. Solid waste leaching model. Department of Civil Engineering, University of Dritish Columbia, Canada. US EPA, Cinnicinnati, 1982.

130. Pohland F.G., Dertien J.T. and Ghosh. S.B. Leachate and Gas Quality Changes During Landfill Stabilisation of Municipal Landsites: Proceeding of third International Symposium on Anaerobic Digestion. Boston USA, 1983. P. 185-201.

131. Qasim S.R., Burchinal J.C. Leaching of pollutant from refuse beds / J.Sanitary. Eng.Div. ASGE, 1970, P.49-58.

132. Qasim S, Chiang W. Sanitary Landfill Leachate. Lancaster: Technomic Publishing Company, 1994.

133. Rawlinson J.A. History of Technology. //Ed. by David G.Wilson Litton Educational Publishing, Inc., 1977

134. Revah A., Avnimelech Y. Leaching of pollutant from sanitary landfill models / J.Water pollution Control Federation, 1979. P.2706-2716.

135. Robinson, H.D. Development of methanogenic conditions within landfill: Sardinia '89 Symposium. Porto Conto, 1989.

136. Robinson W.D. The solid waste handbook. A practical guide. A wiley-interscience publication. New-York, 1986.

137. Saarela J,. Karvonen T. Hydraulic approximation of infiltration characteristics of surface structure on closed landfills // Proceedings Sardinia 99: Seventh International Waste management & Landfill Symposium. Cagliari, 1987.

138. Schaman M. Contaminated sites in Austria. Altlasten Contaminated sites. Federal Ministry for environment. Vienna, 1997. P.12.

139. Shroeder, P.R., Gibson, A.C., and Smolen, M.D. The Hydrologic Evaluation of Landfill Perfomance (HELP) Model. EPA/530-SW-84-101. US EPA. Cincinnati -Ohio, 1994.

140. Stegman R. Heyer K. Landfristige Gefahrdungspotential und Deponieeverhal-ten von Ablagerungen // Statusseminar Deponiekorper. Wuppertal, 1995.

141. Stegmann Reiner, Spendin Hans-Henning. Vorgange in kommunalen Abfall-deponien. Grundlagen der chemisch-physikalischen und biochemischen Prozesse. Karl. J. Thome-Kozmiensky. Deponie. Ablagerung von Abfallen. Berlin, 1987. P. 271- 291.

142. Steyer E., Hilingsmann S., Radu J. A biological pluridisciplinary model to predict municipal landfill life / 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1999. Vol.1. P.37-45.

143. Straub W., Linch B. Models for landfills and leaching: moisture flow and inorganic strength / J.Environ.Eng.Div., ASGE. 1982 P.231-49.

144. Swabrick G., Lethlean J., Pantelis G. Physical and bio-chemical modeling of landfill degradation / Fifth international landfill symposium«Sardinia-95», Cagliari, Italy, 1995. P.209-215.

145. Tornthwaite C.W. and Mather J.R. Instruction and tables for computing potential evapotranspirations and the water balance. // J. Clim, 1957. Vol. X. №3.

146. Thornthwaite C.W., Mather J.R. The Water Balance / Drexel Institute of Technology. Publications in Climatology. Philadelphia, 1995, Vol.8, No. 1.

147. Valsky A. Material Flux Analysis of a Sanitary Landfill under Semi Arid Climate with Special Consideration of the Water Balance / Diplomarbeit. Wien, 1998.

148. Vogel W. The Austrian water quality monitoring system and its integration into Water management. Vienna, 1999. 112 p.

149. Welander U. Characteristics and treatment of municipal landfill leachate. Swiss, 1998.112 p.

150. Wiemer K. Technical and operational possibilities to minimize leachate quantity: International Sanitary Landfill Symposium. Cagliari, 1987.

151. Wigh R. Boone county fields site interim report, test cell. EPA-600/2-79-058. US EPA. Cincinnati. 1979.

152. Zimmermann, P., Doka, G., Huber, F., Labhardt, A. & Menard, M. Okoinven-tare von Entsorgungsprozessen. ESU-Reihe Nr. 1/96, Institut fur Energietechnik Gruppe Energie-Stoffe-Umwelt, Eidgenossische Technische Hochschule. Zurich, 1996.

Информация о работе

Тагилова, Ольга Анатольевна
кандидата технических наук
Пермь, 2006
ВАК 25.00.36

Диссертация

Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов на основе анализа потоков органического углерода - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов на основе анализа потоков органического углерода - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы