Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Снижение газовой эмиссии объектов захоронения твердых бытовых отходов после завершения их эксплуатации
ВАК РФ 03.00.16, Экология
Автореферат диссертации по теме "Снижение газовой эмиссии объектов захоронения твердых бытовых отходов после завершения их эксплуатации"
На правах рукописи
НЕТРЕБИН ЮРИИ ЯКОВЛЕВИЧ
СНИЖЕНИЕ ГАЗОВОЙ ЭМИССИИ ОБЪЕКТОВ ЗАХОРОНЕНИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ ПОСЛЕ ЗАВЕРШЕНИЯ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Специальность 03.00.16 «Экология»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Пермь 2004
Работа выполнена в Пермском государственном техническом университете
Научный руководитель
доктор технических наук Рудакова Лариса Васильевна
Официальные оппоненты
доктор технических наук Кетов Александр Анатольевич
кандидат технических наук Соколов Андрей Дмитриевич
Ведущая организация
Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова
Защита состоится 16 декабря 2004 г. в 17 °° часов на заседании Диссертационного совета Д 212.188.07 при Пермском государственном техническом университете, по адресу: 614000, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29, ауд. 212 главного корпуса.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Пермского государственного технического университета.
Автореферат разослан 16 ноября 2004 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета, доктор технических наук
Рудакова Л.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В настоящее время в городах и поселках городского типа России ежегодно образуется около 130 млн. м3 (26 млн. т) твердых бытовых отходов (ТБО). По прогнозам в ближайшем будущем ежегодное накопление ТБО в России возрастет до 200 млн. м3. Основная масса ТБО (97 %) вывозится на полигоны и свалки, которые являются источниками загрязнения почв, грунтовых вод и атмосферного воздуха. Одним из факторов неблагоприятного воздействия свалок на окружающую среду является биогаз, который образуется в результате разложения органической части отходов. При благоприятных условиях из каждой тонны ТБО образуется до 180 м3 биогаза, основными компонентами которого являются углекислый газ, метан, сероводород, аммиак, фенол, меркаптаны и др. Биогаз оказывает токсичное воздействие на человека в рабочей зоне полигона, угнетающее действие на растительность за счет проникновения в поровое пространство почв и вытеснения из него кислорода, является источником неприятного запаха. Кроме того, метан, содержание которого в биогазе составляет около 60 %, относится к парниковым газам. В зарубежной и отечественной практике теоретические и практические аспекты утилизации биогаза на стадии активной эксплуатации полигонов ТБО изучены, решены и изложены в работах ряда ученых (Н.Ф. Абрамова, А.Б. Лифшица, А.Ф. Проскурякова, М. Barlaz, P. Ham, P.Brunner) и в нормативных документах. В то же время не достаточно изученными остаются вопросы снижения эмиссии биогаза на этапах завершения эксплуатации полигонов ТБО, их рекультивации и пострекультивации. По данным P.Brunner эмиссия биогаза может продолжаться в течение сотен лет, в связи с чем, разработка научных основ снижения эмиссии биогаза на этапах завершения активной эксплуатации полигонов является актуальной. В настоящее время известны технологии удаления газообразных загрязняющих веществ биосорбционными методами, однако сведения о возможности применения таких технологий на полигонах ТБО отсутствуют.
Работа является обобщением результатов исследований, выполненных в рамках госбюджетных НИР №№ 01970004985, 01980006593, 01940001427, а также совместного Европейского проекта ТЕМПУС -ТАСИС ТШР-10333-97.
Цель работы. Разработка технологии снижения эмиссии биогаза (метана, комплекса дурнопахнущих веществ - аммиака, сероводорода, меркаптана, фенола) на полигонах ТБО после завершения их эксплуатации.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Проведено аналитическое исследование существующих методов и технологий снижения газовой эмиссии объектов захоронения ТБО на этапе рекультивации и постэксплуатации, направленных на минимизацию негативного влияния биогаза на объекты
2. Дана оценка газовой эмиссии действующего полигона ТБО в постэксплуатационный период (на примере полигона ТБО «Софроны» г. Пермь) и определен экологический ущерб воздействия полигонов ТБО на атмосферный воздух в районах их размещения по приоритетным компонентам газовой эмиссии (метан, сероводород, аммиак, фенол, меркаптан).
3. Обоснован биосорбционный метод снижения газовой эмиссии объектов захоронения ТБО и проведены экспериментальные исследования по выбору и изучению сорбционных свойств различных загрузочных материалов и их микробиологических характеристик.
4. Разработана конструкция многослойного биосорбционного фильтра: определены последовательность размещения фильтрующих материалов по ходу потока биогаза и оптимальные объемные соотношения слоев фильтрующих материалов биофильтра; проведен расчет габаритов промышленного биофильтра.
5. Разработаны технологии снижения газовых эмиссий объектов захоронения ТБО в постэксплуатационный период в зависимости от особенностей устройства полигона (наличие или отсутствие систем сбора и отведения биогаза).
Научная новизна.
1. Обоснован выбор и экспериментально определены физико-химические и сорбционные свойства загрузочных материалов биосорбци-онного фильтра: щепа, опил, скоп, кора, представляющие собой отходы целлюлозно-бумажного производства.
2. Установлены последовательность расположения и объемные соотношения загрузочных материалов биофильтра: щепа, опил, скоп и кора -1:1:2:1 соответственно, обеспечивающих высокую эффективность сорбци-онной очистки компонентов биогаза: метан - 95,6 %, сероводород- 97,9 %, аммиак - 96,6 %, фенол - 85 %, меркаптан - 64 %.
3. Установлена зависимость сорбционной емкости загрузочных материалов биофильтра от их влажности по каждому компоненту биогаза: оптимальная влажность составляла 75-80 %, что позволило достичь эффективности сорбции 70-98,5 %.
4. Исследована динамика сорбции компонентов биогаза (метан, сероводород, аммиак, меркаптан, фенол) на изучаемых загрузочных материалах биофильтра (выходные кривые).
5. Определены параметры биосорбционного фильтра с учетом биохимической деструкции сорбированных газообразных примесей: время работы слоя, длина рабочего слоя, эффективность поглощения компонентов, фильтроцикл и характеристики микробиоценоза.
6. Разработан биосорбционный способ снижения эмиссии биогаза полигонов ТБО (метана, комплекса дурнопахнущих веществ: аммиака, сероводорода, меркаптана, фенола.) после завершения их эксплуатации.
Практическая значимость.
Установлена возможность использования отходов целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности в качестве загрузочных материалов биосорбционного фильтра, что позволяет уменьшить количество твердых отходов на предприятиях данной отрасли и снизить экологическую нагрузку на объекты окружающей среды в местах их размещения.
Разработана и рассчитана конструкция биосорбционного фильтра для полигонов ТБО на этапе завершения их эксплуатации (Патент на полезную модель № 41264 «Устройство для сбора биогаза» по заявке №2004114728, приоритет 17 мая 2004 г.).
Разработана технология снижения газовой эмиссии объектов захоронения ТБО с учетом степени обустройства полигона (наличие или отсутствие систем сбора и отведения биогаза).
Установлена возможность использования отработанных загрузочных материалов биофильтра в качестве органического удобрения для выращивания технических культур на этапе биологической рекультивации.
Результаты исследований использованы в проектах рекультивации полигонов ТБО в Пермской области (полигон ТБО "Софроны", полигон ТБО г.Кунгур, полигон ТБО г.Чусовой, полигон ТБО «Сабурово» Щелковский район Московской области).
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса биосорбционной очистки компонентов биогаза с использованием отходов целлюлозно-бумажной промышленности;
2. Основные характеристики сорбционных материалов;
3. Способ очистки отходящих газов от метана и комплекса дур-нопахнущих веществ (аммиак, сероводород, фенол, меркаптан) на биофильтрах с различными загрузочными материалами (щепа, опил, кора, скоп);
4. Конструкция биосорбционного фильтра, технические характеристики и технологии снижения эмиссии биогаза.
5. Эколо го-экономическая оценка разработанной технологии снижения эмиссии биогаза на полигонах ТБО после завершения их эксплуатации.
Апробация работы.
Основные результаты работы доложены и обсуждены на Международной конференции «Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов» г. Одесса, апрель 2004 г; Международной конференции «Экология и научно-технический прогресс», Пермь, ноябрь 2004 г; Международной конференции «Вопросы охраны окружающей среды», г.Вена - г.Пермь, апрель, 2004 г.; Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов», г.Екатеринбург, март 2004 г.
Публикация результатов. Материалы диссертации изложены в 8 публикациях, в том числе 6 статей, 1 тезисы доклада, 1 патент.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 16 рисунков, 19 таблиц и приложение. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы включающего 97 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая значимость выполненной работы.
Первая глава. Анализ методов и технологий снижения газовой эмиссии объектов захоронения ТБО в постэксплуатационный период
Рассмотрены теоретические аспекты образования биогаза на полигонах ТБО и его воздействие на компоненты окружающей среды, прилегающих к полигону территорий. Представлен компонентный состав биогаза, образующегося при складировании ТБО. Приведены данные по оценке газовой эмиссии на различных этапах жизненного цикла полигонов ТБО по литературным данным. Дана оценка существующим методам и технологиям снижения газовой эмиссии объектов захоронения ТБО на этапе рекультивации и постэксплуатации, направленных на минимизацию негативного влияния биогаза на окружающую среду. Проанализирована возможность и перспективность применения биосорбционных методов для улавливания газовых примесей. Установлен принцип работы биофильтров, основанный на способности ряда материалов сорбировать компоненты газовой смеси, после чего микроорганизмы, содержащиеся в загрузочных материалах биофильтра, осуществляют их трансформацию, в зависимости от своих энергетических потребностей, тем самым, снижая газовую эмиссию.
Информации о работе таких фильтров в литературе недостаточно, большинство из них предназначено для удаления одного компонента. Отсутствуют сведения о свойствах загрузочных материалов биофильтра и составе биоценоза, принимающего участие в трансформации веществ. В литературных источниках часто не приведены технические характеристики предлагаемых конструкции биофильтров. Анализ состояния проблемы позволил сформулировать цель и задачи исследований.
Вторая глава. Объемы и методы исследований. Характеристика объектов исследования. В качестве основного метода для достижения поставленной цели и решения задач использовали метод системного анализа, позволяющий с наибольшей степенью достоверности оценить результаты экспериментальных лабораторных и опытно-промышленных исследований. Для обеспечения достоверности результатов, выводов и основных рекомендаций в соответствии с существующими нормативными документами на базе испытательного лабораторного центра кафедры охраны окружающей среды Пермского государственного технического университета (аттестат аккредитации №ГСЭН.RU.ЦОА/ТОА.066.426, зарегистрирован в Реестре Системы 22 октября 2003 г.) было выполнено более 1575 химико-аналитических и более 50 биологических исследований. По-
лученные результаты обработаны стандартными методами статистического анализа. В качестве критериев достоверности результатов исследований использованы коэффициент Стьюдента и критерий р<0,05. Объектами исследования выбраны полигоны ТБО на стадии завершения их эксплуатации, отличающиеся мощностью, но характеризующиеся одинаковой технологией складирования отходов, отсутствием сооружений по сбору и утилизации биогаза и характерных для большинства регионов России -полигон ТБО «Софроны», г. Пермь, полигон ТБО «Сабурово», Щелковский район Московской области. Проведены исследования по оценке воздействия изучаемых полигонов захоронения ТБО на объекты окружающей среды, в частности на качество атмосферного воздуха. На примере полигона ТБО «Софроны» выполнены расчеты газовой эмиссии по методике АКХ им. К.Д. Памфилова на рекультивированных участках. Проведенными расчетами установлены значения эмиссии биогаза, составляющие 0,08 м3/м2 в год. В совместных исследованиях (Максимова СВ.) по оценке газовой эмиссии полигона ТБО «Софроны» в 2002 году, установлены потоки метана (6,6 -6,9 мг/м3) и сероводорода (0,017 - 0,029 мг/м3).
Третья глава. Экспериментальное обоснование биосорбционного способа очистки газовых примесей объектов захоронения ТБО
Для разработки биосорбционной технологии удаления газовых компонентов проведены выбор, обоснование и изучение физико-химических и сорбционных характеристик загрузочных материалов, а также изучена возможность формирования на их поверхности микробиоценоза, способного трансформировать компоненты биогаза. С целью идентификации компонентов биогаза, образующегося на стадии завершения жизненного цикла полигона ТБО, на модельных установках анаэробного разложения твердых бытовых отходов проведены экспериментальные исследования, которые позволили выделить и количественно оценить приоритетные компоненты биогаза: метана - 7,74 мг/м3; аммиака - 9,3 - 10,7 мг/м3; метил-меркаптана - 0,053 - 0,061 мг/м3; сероводорода - 0,0313 -0,034 мг/м3; фенола - 0,022 - 0,025 мг/м3. Полученные результаты использовали в дальнейших исследованиях при обосновании биосорбционного способа очистки компонентов биогаза. В качестве сорбционных материалов использовали отходы целлюлозно-бумажной промышленности: опил, кору, скоп, щепу. Выбор этих материалов обусловлен их доступностью, дешевизной, свойствами, в том числе сорбционными. Основные свойства загрузочных материалов приведены в таблице 1. В экспериментальных исследованиях на сорбционных колонках диаметром 0,2 м, высотой слоя загрузки 0,5 м и при линейной скорости подачи газа 2 м/час изучены поглотительные свойства сорбционных материалов и установлены основные параметры процесса -время работы каждого слоя загрузочного материала, длина рабочего слоя, количество поглощаемых веществ, фильтроцикл, эффективность очистки. Длину работающего слоя биофильтра рассчитывали по уравнению Май-келса. Графики выходных кривых по веществам приведены на рис. 1-4.
Таблица 1
Характеристика сорбционных материалов
"^Показатели Материал4^ Насыпная плотность, кг/м3 Влагоемкость, М воды/1г сорбента рН (водн.)
Сухой образец Влажный образец
Опил 0,11 0,16 4,00 4,4
Щепа 0,04 0,07 0,80 5,6
Скоп 0,05 0,10 1,44 6,2
Кора 0,13 0,21 0,60 7,5
Рис.1. Выходная кривая сорбции аммиака:
1- скоп;
2- щепа;
3- кора;
4-опил
Рис.2. Выходная кривая сорбции ме-тилмеркаптана:
1-скоп;
2- щепа;
3- кора;
4-опил
Рис.3. Выходная кривая сорбции фенола:
1-скоп;
2- щепа;
3- кора;
4-опил
9
с/с 1
0,8
0,6
0,4
0,2
0 50 100 150 200 Т'Ч8С'
По полученным выходным кривым динамики сорбции компонентов биогаза определены время защитного слоя, а также длина рабочего слоя. Изученные параметры сорбционных материалов представлены в таблице 2.
Таблица 2
Рабочие параметры сорбционных материалов биофильтра
Ингредиент Сорбцион-ный материал Время работы слоя до проскока, час Длина рабочего слоя, см Эффективность поглощения, %
Метан Щепа 125 27,6 96,6
Опил 120 25,5 95,2
Скоп 130 23,8 95,2
Кора 110 27,5 96,6
Аммиак Щепа 115 25,45 94,0
Опил 135 16,30 95,7
Скоп 125 23,47 92,8
Кора 115 26,32 98,7
Сероводород Щепа 80 25,20 98,5
Опил 120 22,10 98,5
Скоп 120 21,22 99,6
Кора 125 20,70 98,2
Фенол Щепа 110 14,14 80,0
Опил 90 23,10 80,0
Скоп 125 15,92 89,0
Кора 2 - -
Метилмер-каптан Щепа 75 23,70 53,9
Опил 25 35,20 29,4
Скоп 140 18,90 60,1
Кора 65 24,80 71,0
Рис.4. Выходная кривая сорбции сероводорода:. 1 - скоп;
2- щепа;
3- кора;
4-опил
Изучена зависимость степени очистки газов от влажности сорбцион-ных материалов (табл.3.).
Таблица 3
Влияние влажности материалов на эффективность сорбции (время работы 100 часов)
Эффективность сорбции, %
Вещество Щепа Опил Скоп Кора
65 72 80 65 72 80 65 72 80 65 72 80
Метан 60 68 74 59 68 95 58 76 78 85 94 96,6
Аммиак 85 94 94 87,7 95,7 95 85 92,8 93 88 98,7 98
Сероводород 90 98,5 98,5 91 98,5 98,5 91 99,6 99 92 98,2 98,5
Фенол 65 80 80 68 80 80 70 89 89 0 0 0
Метилмер-каптан 43,3 53,9 55 25 29.4 30 40 60,1 62 60,3 65 71
По результатам экспериментальных исследований эффективность сорбции компонентов биогаза на загрузочных материалах различной влажности (65 - 80 %) изменялась и составила для: метана - 59 - 96,6 %, сероводорода - 90 - 99,6 %, аммиака - 85 - 96 %, фенола - 65 - 89 %, метилмер-каптана - 25-71 %. Максимальная эффективность очистки для всех компонентов биогаза наблюдалась при влажности 75-80 %.
Четвертая глава. Разработка конструкции комбинированного биосорбционного фильтра. На основании результатов экспериментальных исследований установлена различная эффективность поглощения компонентов биогаза исследованными сорбционными материалами, в связи с чем целесообразна разработка конструкции многослойного биосорб-ционного фильтра. Высота загрузки определена с учетом средней высоты рабочего слоя каждого материала - 30 см. Конструкция биофильтра (рис.5) представляет собой корпус цилиндрической формы, выполненный из коррозионно-стойкого материала. Высота корпуса -1,5 м, высота загрузочных слоев - 1,0 м, диаметр - 0,4 м, площадь биофильтра 0,126 м2. На основании сорбционных свойств материалов (табл. 2) определили порядок укладки сорбционных материалов и их объемное соотношение: щепа, опил, скоп и кора -1:1:2:1 соответственно. Подача газовой смеси в биофильтр осуществляется при помощи компрессора с расходом 0,24 м3/ч. Для обеспечения равномерного распределения воздушного потока по диаметру в основание корпуса биофильтра укладывается гравий слоем 5 см и поверх него металлическая сетка с размером ячеек 1мм. Расчет гидравлического сопротивления слоя зернистого поглотителя проведен по формуле:
где: Я,- коэффициент трения; р - насыпная плотность (400 кг/м3); е -порозность слоя (0,42); Ф - коэффициент формы (0,9); (1 - средний диаметр частиц (0,75 см); X. находят в зависимости от характера движения газа: для Яе<50 Я.=220/ Яе.
В соответствии с расчетом: Д р=28,99 Па.
Рис. 5. Конструкция биосорбционно-го фильтра:
А- загрузочные материалы; Б-корпус;
В- входной патрубок; Г- выходной патрубок; Д- перфорированная сетка;
1-дренажный слой;
2- щепа;
3- опил;
4-скоп;
5- кора
Контроль процесса поглощения осуществляли по концентрациям веществ на выходе из биофильтра и органолептическому показателю (запаху). Выходная кривая сорбции метана на комбинированном фильтре приведена на рис.6.
С/С„ 1 : 0,8 0,6 0,4 0,2
| I | 1 1 1 1 I I -- « ЧаС
0 50 100. 150 200 '
Рис.б.Выходная кривая сорбции метана на комбинированном биофильтре
При использовании фильтра объемом 0,126 м3 и расходом воздуха 0,24 м /ч время защитного действия рабочего слоя составило 680-700 часов.
Влажность фильтрующего материала поддерживали на уровне 75-80 %, что способствовало набуханию целлюлозы и увеличению диаметра волокон на 25-30% и объема коры на 38%. Увеличение объема повышало сорбционную емкость материалов. Эффективность очистки с помощью разработанного комбинированного биофильтра составила для: метана -95,6 %, аммиака - 96,6 %, сероводорода - 97,9 %, фенола - 85 %, меркаптана - 64 %.
Сорбционная емкость загрузки, исходя из, проведенных лабораторных исследований составила 10-15 мг/дм3. При работе фильтра в сорбци-онном режиме определили время фильтроцикла, которое составило 30 дней. Из расчета следует, что при учете только сорбционных процессов эффективность работы фильтра невелика, так как каждые 30 дней необходима регенерация сорбирующего слоя. Однако присутствие в биофильтре специфических групп микроорганизмов (метанокисляющие, нитрифицирующие, сульфатокисляющие бактерии) и простейших (инфузории, коловратки), обнаруженных на поверхности сорбционных материалов интенсифицирует работу биофильтра, за счет биохимического окисления сорбированных веществ. С целью изучения окислительной способности микробиоценоза, сформировавшегося на сорбционных загрузочных материалах биосорбционного фильтра проведены экспериментальные исследования, результаты которых показали, что фильтроцикл в присутствии сформировавшегося микробиоценоза составляет 45 - 50 суток, а саморегенерация фильтра происходит в течение 10-15 дней. Микробиологические исследования проводились на микроскопе «Karl Zeiss» со встроенной цифровой видеокамерой и программным обеспечением Matrox PC-VCR Remote. Процесс формирования микробиоценоза представлен на рис.7.
Рис.7. Формирование микробиоценоза на загрузочных материалах комбинированного биосорбционного фильтра
Первые 20-30 дней после запуска фильтр работает в сорбционном режиме. В этот период происходит адаптация микроорганизмов и формирование биоценоза, после чего сорбционные процессы сопровождаются биохимическим окислением и фильтр работает в режиме биосорбции.
На рекультивированном участке полигона ТБО «Софроны» (г. Пермь) проведены опытно-промышленные испытания биосорбционного фильтра. Технологические параметры испытанного биофильтра рассчитаны с учетом газовой эмиссии 0,08 MVM2 В ГОД: высота загрузочных слоев - 1 м; площадь - 30 м2; объем загрузки - 30 м3; производительность - 0,0269 м3/час; линейная скорость газового потока - 9-10-6 м/час. Контроль процесса осуществляли еженедельно в течение июня-августа по выходу метана с поверхности биофильтра. Эффективность очистки составила 90-96 %.
Глава 5. Разработка технологии снижения газовой эмиссии полигонов
ТБО. Разработанный способ биосорбционной очистки биогаза может быть реализован в различных технологиях, в зависимости от степени обустройства рекультивируемого полигона ТБО.
Для полигонов ТБО, имеющих систему сбора и отведения биогаза разработана конструкция съемного сорбционного биофильтра с многослойной загрузкой (рис. 8). Поток биогаза через газособорную скважину составляет 850-900 м3/год. С учетом этого рассчитаны технологические параметры съемного биофильтра: высота - 0,5 м; площадь - 0,28 м2; объем загрузки - 0,14 м3; производительность - 0,08 - 0,1 м3/час; линейная скорость газа - 0,35-0,36 м/час.
Рис.8. Дегазационная скважина, оборудованная съемным биофильтром: 1-оголовок скважины; 2- дно биофильтра; 3- съемный биофильтр; 4- крышка биофильтра; 5- отходящие газы
При отсутствии на полигоне систем сбора и отведения биогаза в технологии используется конструкция перекрытия полигона ТБО (рис.9).
Рис.9. Устройство для снижения эмиссии биогаза: 1 - поверхность полигона ТБО; 2 - щепа; 3 - опил; 4 - скоп; 5 кора; 6 - почва
Смена загрузки биофильтра связана с естественным процессом разрушения материалов биофильтра и осуществляется, по литературным данным каждые 5-6 лет. В биофильтре происходит биохимическая трансформация органического углерода и соединений азота, что создает предпосылки для использования отработанного материала в качестве органо-минерального удобрения, поскольку он является источником органических веществ и обогащен соединениями азота.
Проведена эколого-экономическая оценка технологии снижения эмиссии биогаза на полигонах ТБО. Предотвращенный экологический ущерб от внедрения съемного биофильтра и перекрытия полигона ТБО составляет 4080708,74 руб. в год. Срок окупаемости технологии -1,6 года.
Выводы
1. На основании аналитических исследований установлено воздействие полигонов ТБО, отличающихся мощностью, этапом жизненного цикла, технологией складирования отходов, наличием сооружений для сбора и очистки биогаза, на объекты окружающей среды, в том числе на качество атмосферного воздуха; дана оценка существующих методов дегазации полигонов ТБО, определена эффективность биосорбционных технологий для удаления газовых примесей и выявлено отсутствие сведений о применении таких технологий на полигонах ТБО;
2. Определена газовая эмиссия рекультивированного участка полигона ТБО «Софроны» г. Пермь, которая составила 0,08 м3/м2 в год. Экологический ущерб от попадания компонентов биогаза с учетом коэффициентов токсичности компонентов (метана, сероводорода, аммиака, меркаптана, фенола) в атмосферный воздух составляет 4080708,74 руб. в год.
3. В качестве загрузочных материалов биосорбционного фильтра предложены и обоснованы отходы целлюлозно-бумажного производства: щепа, опил, скоп, кора. Определены физико-химические характеристики выбранных материалов и установлена их сорбционная способность по
компонентам биогаза, составляющая для: метана 95-97 %, аммиака - 94-99 %, сероводорода- 98-99,6 %, фенола 80-89 %, меркаптана 30-71 %. Изучены микробиоценозы биопленки сорбционных материалов биофильтра при извлечении из биогаза метана. Основная часть микробиоценоза на всех загрузочных материалах представлена бактериями, в том числе метанокис-ляющими, сульфатокисляющими, нитрифицирующими, кроме них в составе биологического сообщества выделены актиномицеты, грибы, голые и раковинные амебы, жгутиконосцы, инфузории.
4. Разработана конструкция биосорбционного фильтра, состоящая из последовательно расположенных слоев загрузочных материалов: щепы, опила, скопа и кора в объемных соотношениях 1:1:2:1 соответственно; изучена зависимость сорбции изучаемых веществ от длины слоя поглотителя, получены выходные кривые, рассчитаны рабочие параметры сорбци-онных материалов: длина рабочего слоя, время работы слоя, количество поглощенного вещества, установлена оптимальная влажность сорбцион-ных материалов - 75 - 80 %; определена эффективность сорбции комбинированного биофильтра составившая для: метана - 95,6 %, аммиака - 96,6 %, сероводорода - 97,9 %, фенола - 85 %, меркаптана - 64 %.
5. На основании полученных экспериментальных исследований и расчета газовой эмиссии рекультивированного участка полигона - 0,08 м3/м2 год, разработана конструкция опытно-промышленного биофильтра по удалению компонентов биогаза. Технологические параметры испытанного биофильтра: высота загрузочных слоев - 1 м; площадь - 30 м2; объем загрузки - 30 м3; производительность - 0,0269 м3/час; линейная скорость газового потока - 9*10-6 м/час. Эффективность очистки по метану составила 90-96 %.
6. Разработана технология снижения эмиссии биогаза на полигонах ТБО на этапе завершения их эксплуатации с учетом наличия или отсутствия систем сбора и отведения биогаза. При наличии газовых скважин технология биосорбционного извлечения компонентов биогаза основана на использовании компактных биофильтров, устанавливаемых непосредственно на оголовок скважины. При отсутствии систем дегазации в технологии применяется перекрытие полигона с использованием изученных загрузочных материалов.
Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:
1. Нетребин Ю. Я. Изучение микробоценозов биопленки сорбционных материалов биофильтра/ Ю. Я.Нетребин, Л. В Рудакова, М. М.Комбарова., Т. В. Нурисламова/Экологический менеджмент. Пути снижения экологической нагрузки и оптимального использования природных ресурсов. Материалы международной конференции 26-28 ноября 2003. Амстердам. -2003.- С.139-143.
2. Нетребин КХЯ.Технология снижения газовой эмиссии на полигонах ТБО/ ЮЛ. Нетребин., Я.И. Вайсман, Л.В. Рудакова, Т.В. Нурисламо-
ва/Вопросы охраны окружающей среды:Сб.научлр.-Вена-Пермь, 2003.-С.59-67.
3. Нетребин Ю.Я. Технология снижения газовой эмиссии на полигонах твердых бытовых отходов"/ Ю.Я. Нетребин., Я.И. Вайсман, Л.В. Рудакова, Т.В. Нурисламова/ Инженерная экология.- 2004.- №3.-С. 51-55.
4. Вайсман Я.И., Нетребин Ю.Я. Снижение газовой эмиссии на постэксплуатационном этапе жизненного цикла полигонов твердых бытовых отходов/ Я.И. Вайсман,. ЮЛ Нетребин, Л.В. Рудакова, Т.В. Нурисламова, М. М. Комбарова/ Экология и промышленность - 2004. - декабрь - С.25-28.
5. Нетребин ЮЛ. Изучение микробной деградации биогаза при использовании отходов целлюлозно-бумажной промышленности в биофильтре полигона твердых бытовых отходов (ТБО)/ Ю. Я. Нетребин, М. М. Комбарова, Т. В.Нурисламова./Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов: Материалы междунар.конф./Одесса. 2004.-С.43-47.
6. Нетребин Ю.Я. Пассивная дегазация полигонов ТБО/ Ю.Я. Нетребин/ Экологические проблемы промышленных регионов. Сб.тр. Всеросс. конф/. Екатеринбург. 2004.-С.102-104.
7. Патент РФ 2004114728, Ц1 В08 В15/00 17.05.2004. Устройство для сбора биогаза/Ю.Я.Нетребин, Я.И.Вайсман, В.Н.Коротаев, Л.В.Рудакова, Т.В. Нурисламова//Изобретения. Заявки и патенты.-2004.-№ 41264.
Лицензия ЦЦ-11-0002 от 15.12.99
Подписано в печать 10.11.2004. Формат 60X90/16. Набор компьютерный. Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1,0. Заказ № 881/2004.
Отпечатано на ризографе в отделе Электронных издательских систем ОЦНИТ
Пермского государственного технического университета 614600, г. Пермь, Комсомольский пр., 29а, к. 113, т.(3422) 198-033
»2345t
Содержание диссертации, кандидата технических наук, Нетребин, Юрий Яковлевич
ВВЕДЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИИ СНИЖЕНИЯ ГАЗОВОЙ ЭМИССИИ ОБЪЕКТОВ ЗАХОРОНЕНИЯ ТБО В ПОСТЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ ПЕРИОД.Л
1.1. Физико-химические и биохимические аспекты биодеградации органических веществ на полигонах захоронения ТБО.
1.2. Закономерности образования биогаза.
1.2.1. Процессы и масштабы газообразования.
1.2.2. Состав и свойства свалочного газа.
1.2.3. Эмиссии биогаза от полигонов захоронения ТБО. Качественная и количественная характеристика.
1.2.4. Виды негативного влияния биогаза на окружающую среду
1.2.5. Технологическая схема экстракции и утилизации СГ.
1.2.6. Масштабы мировой экстракции СГ.
1.2.7. Перспективы добычи и утилизации СГ в России.
1.3. Характеристика современных и перспективных технологий снижения эмиссии загрязняющих веществ от полигонов ТБО.
1.3.1. Сортировка ТБО.
1.3.2. Методы термической переработки ТБО.
1.3.3. Компостирование ТБО.35.
1.3.4. Утилизация и дезодорация биогаза на полигонах ТБО.
1.4. Характеристика методов управления полигоном ТБО для снижения эмиссии загрязняющих веществ.
1.4.1. Концепция вечного захоронения и концепция полигона ТБО, как биологического реактора.
1.4.2. Комплексная механико-биологическая обработка отходов
1.4.3. Аэробная стабилизация полигона, увлажнение и орошение полигонов.
1.5. Системы дегазации полигонов захоронения ТБО.
1.5.1. Пассивные системы сбора биогаза.
1.5.2. Активные системы сбора биогаза.
1.5.3. Применение биофильтров для дегазации полигонов.
ГЛАВА 2. ОБЪЕМЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.
ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Химико-аналитические исследования, определение концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
2.1.1. Определение содержания аммиака.
2.1.2. Определение содержания сероводорода.
2.1.3.Определение содержания фенола.
2.1.4.0пределение содержания меркаптана.
2.1.5.Определение содержания метана.
2.2. Расчет рабочих параметров сорбционных материалов (длина рабочего слоя, время работы слоя, количество поглощенного вещества,
W эффективность очистки). v 2.3. Расчет эмиссий биогаза.
2.4. Характеристика объектов исследования.
2.4.1. Обоснование выбора объектов исследования.
2.4.2. Оценка воздействия полигона ТБО г. Перми на окружающую природную среду.
2.4.3. Образование биогаза на полигоне.
2.4.4. Оценка воздействия полигона ТБО г. Перми по запаху.
2.5. Оценка воздействия полигона ТБО «Сабурово» Щелковский район Московской области на окружающую среду. ~ 2.5.1. Общая характеристика полигона.
2.5.2. Геологические и гидрогеологические особенности размещения площадки ТБО.
2.5.3. Характеристика ландшафтов.
2.5.4. Загрязнение поверхностных и подземных вод. ф) 2.5.5. Оценка газовой эмиссии.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ БИОСОРБЦИОННОГО СПОСОБА ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ПРИМЕСЕЙ ОБЪЕКТОВ ЗАХОРОНЕНИЯ ТБО.
3.1. Экспериментальные исследования по идентификации компонентов биогаза и изучению сорбционных свойств загрузочных ф материалов биофильтра.
3.2. Расчет рабочих параметров сорбционных материалов (длина рабочего слоя, время работы слоя, количество поглощенного вещества, эффективность очистки).
3.3. Исследования по изучению зависимости степени очистки газов от влажности сорбционных материалов.
3.4. Динамика и механизм сорбции.
3.5. Изучение микробиоценозов биопленки сорбционных материалов 0 биофильтра.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ КОМБИНИРОВАНОГО БИОСОРБЦИОННОГО ФИЛЬТРА.
4.1. Последовательность и объемные соотношения фильтрующих материалов в биофильтре.
4.2. Расчет комбинированного биосорбционного фильтра.
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СНИЖЕНИЯ ГАЗОВОЙ ЭМИССИИ ПОЛИГОНОВ ТБО.
5.1. Разработка съемного биосорбционного фильтра.
5.2. Разработка перекрытия полигона ТБО.
5.3. Эколого-экономическая оценка технологии снижения эмиссии биогаза на полигонах ТБО.
5.3.1. Расчет предотвращенного экологического ущерба.
5.3.2. Съемный биосорбционный фильтр для скважины.
5.3.3. Перекрытие тела полигона ТБО.
Выводы.
Введение Диссертация по биологии, на тему "Снижение газовой эмиссии объектов захоронения твердых бытовых отходов после завершения их эксплуатации"
В настоящее время в городах и поселках городского типа России ежегодно образуется около 130 млн. м3 (26 млн. т) твердых бытовых отходов (ТБО). По прогнозам в ближайшем будущем ежегодное з накопление ТБО в России возрастет до 200 млн. м . Основная масса ТБО
97 %) вывозится на полигоны (свалки), которые являются источниками загрязнения почвы, грунтовых вод и атмосферы. В настоящее время масса потока ТБО, поступающего ежегодно в биосферу достигла почти геологического масштаба и составляет около 400 млн. тонн в год /1/. ^ Влияние потока ТБО остро сказывается на глобальных геохимических циклах ряда биофильных элементов, в частности органического углерода. Так, масса этого элемента, поступающего в окружающую среду с отходами, составляет примерно 85 млн. тон в год, в то время как общий естественный приток углерода в почвенный покров планеты составляет ф) лишь 41,4 млн. тонн в год. Одним из основных способов удаления ТБО во всем мире остается захоронение в приповерхностной геологической среде. В этих условиях отходы подвергаются интенсивному биохимическому разложению, которое вызывает, в частности, генерацию свалочного газа (СГ). Эмиссии СГ, поступающие в природную среду формируют ^ негативные эффекты как локального, так и глобального характера. По этой причине во многих развитых странах мира осуществляются специальные мероприятия по минимизации эмиссии СГ. При складировании ТБО на полигонах процесс разложения их органической части протекает по разному в зависимости от условий аэрации - доступа кислорода воздуха ф) /2/. В верхнем слое, на той его глубине, куда проникает атмосферный воздух, идут аэробные процессы, а в более глубоких слоях, где отсутствует кислород- анаэробные процессы. Аэробные процессы обычно протекают быстрее, сопровождаются большим количеством выделяемого тепла, идут до образования конечных продуктов разложения органических веществ — СО2 , Н2О, NH3, H2S. При этом обычно NH3 в результате процесса нитрификации окисляется до солей азотистой и азотной кислот, a H2S — до солей сернистой и серной кислот. В анаэробных условиях протекает биоконверсия органического вещества (ОВ) с участием метаногенного сообщества микроорганизмов. Анаэробные процессы протекают значительно медленее, сопровождаются существенно меньшим выделением тепла, наряду с конечными продуктами распада (С02, НгО, NH3, H2S, СН4) обычно образуются сложные органические продукты (фенол), в том числе дурнопахнущие (меркаптан RSH). В среднем газогенерация заканчивается в свалочном теле в течение 10-50 лет, при этом удельный выход газа составляет 120-200 куб. м на тонну ТБО. К числу параметров определяющих биоконверсию отходов относятся влажность, температура, рН, состав органических фракций. Состав биогаза обуславливает ряд его специфических свойств. Прежде всего СГ горюч, его средняя калорийность составляет примерно 5500 Ккал на мЗ. В определенных концентрациях он токсичен. Конкретные показатели токсичности определяются наличием ряда микропримесей, таких, например как сероводород (H2S). Свалки России ежегодно выбрасывают в атмосферу 1,1 млн. т, что составляет примерно 2,5 % от планетарного потока. Свободное распространение СГ в окружающей среде вызывает ряд негативных эффектов как локального, так и глобального масштабов, а также приводит к загрязнению атмосферы прилежащих территорий токсичными дурно пахнущими соединениями. СГ оказывает гибельное воздействие на растительный покров. Так, причиной подавления растительного покрова, которое регулярно наблюдается вокруг свалочных тел, является накопление СГ в поровом пространстве почвенного покрова, вызывающее асфиксию корневой системы. СГ является парниковым газом, который усиливает эффект изменения климата Земли в целом. Приведенный перечень негативных явлений, обусловленных СГ, свидетельствует о необходимости борьбы с его эмиссиями. Методом, который обеспечит решение этой задачи, является разработка конструкции опытно-промышленной установки и конструкции перекрытия тела полигона захоронения твердых бытовых отходов на этапе его рекультивации, что позволит уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду.
Целью работы явилась разработка технологии снижения эмиссии биогаза (метана, комплекса дурнопахнущих веществ - аммиака, сероводорода, меркаптана, фенола) на полигонах ТБО после завершения их эксплуатации.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Проведено аналитическое исследование существующих методов и технологий снижения газовой эмиссии объектов захоронения ТБО на этапе рекультивации и постэксплуатации, направленных на минимизацию негативного влияния биогаза на объекты окружающей среды;
2. Дана оценка газовой эмиссии на действующем полигоне ТБО в постэксплуатационный период (на примере полигона ТБО «Софроны» г. Пермь) и определен экологический ущерб воздействия полигонов ТБО на атмосферный воздух в районах их размещения по приоритетным компонентам газовой эмиссии (метан, сероводород, аммиак, фенол, меркаптан).
3. Обоснован биосорбционный метод снижения газовой эмиссии объектов захоронения ТБО и проведены экспериментальные исследования по выбору и изучению сорбционных свойств различных загрузочных материалов и их микробиологических характеристик.
4. Разработана конструкция биосорбционного фильтра: определены последовательность размещения фильтрующих материалов по ходу потока биогаза и оптимальные объемные соотношения слоев фильтрующих материалов биофильтра; проведен расчет габаритов промышленного биофильтра.
5. Разработаны технологии снижения газовых эмиссий объектов захоронения ТБО в постэксплуатационный период в зависимости от особенностей устройства полигона (наличие или отсутствие систем сбора и отведения биогаза).
Научная новизна.
1. Обоснован выбор и экспериментально определены физико-химические и сорбционные свойства загрузочных материалов биосорбционного фильтра: щепа, опил, скоп, кора, представляющие собой отходы целлюлозно-бумажного производства.
2. Установлены объемные соотношения загрузочных материалов биофильтра: щепа, опил, скоп и кора - 1:1:2:1 соответственно, обеспечивающих высокую эффективность сорбционной очистки компонентов биогаза: метан -96,6 %, сероводород- 98 %, аммиак - 96 %, фенол - 85 %, меркаптан - 71 %.
3. Установлена зависимость сорбционной емкости загрузочных материалов биофильтра от их влажности по каждому компоненту биогаза: оптимальная влажность составляла 75-80 %, что позволило достичь эффективности сорбции 70-98,5 %.
4. Исследована динамика сорбции компонентов биогаза (метан, сероводород, аммиак, меркаптан, фенол) на изучаемых загрузочных материалах биофильтра (выходные кривые).
5. Определены параметры биосорбционного фильтра с учетом биохимической деструкции сорбированных газообразных примесей: время работы слоя, длина рабочего слоя, эффективность поглощения компонентов, фильтроцикл и характеристики микробиоценоза.
6. Разработан биосорбционный способ снижения эмиссии биогаза полигонов ТБО (метана, комплекса дурнопахнущих веществ: аммиака, сероводорода, меркаптана, фенола.) после завершения их эксплуатации.
Практическая значимость.
Установлена возможность использования отходов целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности в качестве загрузочных материалов биосорбционного фильтра, что позволяет уменьшить количество твердых отходов на предприятиях данной отрасли и снизить экологическую нагрузку на объекты окружающей среды в местах их размещения.
Разработана и рассчитана конструкция биосорбционного фильтра для полигонов ТБО на этапе завершения их эксплуатации (Патент на полезную * модель № 41264 «Устройство для сбора биогаза» по заявке №2004114728, приоритет 17 мая 2004 г.).
Разработана технология снижения газовой эмиссии объектов захоронения ТБО с учетом степени обустройства полигона (наличие или отсутствие систем сбора и отведения биогаза).
Установлена возможность использования отработанных загрузочных материалов биофильтра в качестве органического удобрения для выращивания технических культур на этапе биологической рекультивации.
Результаты исследований использованы в проектах рекультивации полигонов ТБО в Пермской области (полигон ТБО "Софроны", полигон ^ ТБО г.Кунгур, полигон ТБО г.Чусовой, полигон ТБО «Сабурово»
Щелковский район Московской области).
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса биосорбционной очистки компонентов биогаза с использованием
0 отходов целлюлозно-бумажной промышленности;
2. Основные характеристики сорбционных материалов;
3. Способ очистки отходящих газов от метана и комплекса дурнопахнущих веществ (аммиак, сероводород, фенол, меркаптан) на биофильтрах с различными загрузочными материалами (щепа, опил, кора, скоп);
4. Конструкция биосорбционного фильтра, технические характеристики и технологии снижения эмиссии биогаза.
5. Эколого-экономическая оценка разработанной технологии снижения эмиссии биогаза на полигонах ТБО после завершения их эксплуатации.
Апробация работы.
Основные результаты работы доложены и обсуждены на Международной конференции «Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов» г. Одесса, апрель 2004 г; Международной конференции «Экология и научно-технический прогресс», Пермь, ноябрь 2004 г; Международной конференции «Вопросы охраны окружающей среды», г.Вена - г.Пермь, апрель, 2004 г.; Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов», г.Екатеринбург, март 2004 г.
Публикация результатов. Материалы диссертации изложены в 8 публикациях, в том числе 6 статей, 1 тезисы доклада, 1 патент.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 16 рисунков, 19 таблиц и приложение. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы включающего 97 наименований.
Заключение Диссертация по теме "Экология", Нетребин, Юрий Яковлевич
выводы
Захоронение ТБО всегда сопровождается долговременными эмиссиями загрязняющих веществ и безвозвратной потерей вторичных материальных ресурсов. Протекающие в рабочем теле полигона физико-механические, физико-химические и биологические процессы приводят к образованию биогаза. В результате этого полигоны ТБО в течение многих лет остаются источником загрязнения окружающей среды. Территория, занимаемая полигонами и свалками, является опасной и надолго исключается из хозяйственного использования.
Наибольшую опасность представляют неуправляемые эмиссии биогаза, которые могут привести к неблагоприятным локальным (взрывы, пожары, влияние на здоровье и санитарные условия жизни населения, прилегающих территорий, угнетение растительности) и глобальным (разрушение озонового слоя, парниковый эффект) последствиям. Опасность сохраняется и на этапах рекультивации и постэксплуатации полигона ТБО.
Разработанная технология снижения газовой эмиссии полигонов ТБО, в основу которой заложены биотехнологические принципы, позволяет решать не только проблему эмиссии биогаза (газовой смеси - метан и дурно пахнущих веществ), что способствует улучшению санитарной обстановки в районах размещения полигонов твердых бытовых отходов (ТБО), но и позволяет вернуть в природный цикл веществ органические и минеральные соединения, в том числе и окисленные соединения азота.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. На основании аналитических исследований установлено воздействие полигонов ТБО, отличающихся мощностью, этапом жизненного цикла, технологией складирования отходов, наличием сооружений для сбора и очистки биогаза, на объекты окружающей среды, в том числе на качество атмосферного воздуха; дана оценка существующих методов дегазации полигонов ТБО, определена эффективность биосорбционных технологий для удаления газовых примесей и выявлено отсутствие сведений о применении таких технологий на полигонах ТБО;
2. Определена газовая эмиссия рекультивированного участка полигона ТБО «Софроны» г. Пермь, которая составила 0,08 м /м в год. Экологический ущерб от попадания компонентов биогаза с учетом коэффициентов токсичности компонентов (метана, сероводорода, аммиака, меркаптана, фенола) в атмосферный воздух составляет 4080708,74 руб. в год.
3. В качестве загрузочных материалов биосорбционного фильтра предложены и обоснованы отходы целлюлозно-бумажного производства: щепа, опил, скоп, кора. Определены физико-химические характеристики выбранных материалов и установлена их сорбционная способность по компонентам биогаза, составляющая для: метана 95-97 %, аммиака - 94-99 %, сероводорода - 98-99,6 %, фенола 80-89 %, меркаптана 30-71 %. Изучены микробиоценозы биопленки сорбционных материалов биофильтра при извлечении из биогаза метана. Основная часть микробиоценоза на всех загрузочных материалах представлена бактериями, в том числе метанокисляющими, сульфатокисляющими, нитрифицирующими, кроме них в составе биологического сообщества выделены актиномицеты, грибы, голые и раковинные амебы, жгутиконосцы, инфузории.
4. Разработана конструкция биосорбционного фильтра, состоящая из последовательно расположенных слоев загрузочных материалов: щепы, опила, скопа и кора в объемных соотношениях 1:1:2:1 соответственно; изучена зависимость сорбции изучаемых веществ от длины слоя поглотителя, получены выходные кривые, рассчитаны рабочие параметры сорбционных материалов: длина рабочего слоя, время работы слоя, количество поглощенного вещества, установлена оптимальная влажность сорбционных материалов - 75 - 80 %; определена эффективность сорбции комбинированного биофильтра составившая для: метана - 95,6 %, аммиака - 96,6 %, сероводорода - 97,9 %, фенола - 85 %, меркаптана - 64 %.
5. На основании полученных экспериментальных исследований и расчета
3 2 газовой эмиссии рекультивированного участка полигона - 0,08 м /м год, разработана конструкция опытно-промышленного биофильтра по удалению компонентов биогаза. Технологические параметры испытанного биофильтра: высота загрузочных слоев -1м; площадь - 30 м ; объем загрузки - 30 м ; производительность - 0,0269 м /час; линейная скорость газового потока - 9-10"6 м/час. Эффективность очистки по метану составила 90-96 %.
6. Разработана технология снижения эмиссии биогаза на полигонах ТБО на этапе завершения их эксплуатации с учетом наличия или отсутствия систем сбора и отведения биогаза. При наличии газовых скважин технология биосорбционного извлечения компонентов биогаза основана на использовании компактных биофильтров, устанавливаемых непосредственно на оголовок скважины. При отсутствии систем дегазации в технологии применяется перекрытие полигона с использованием изученных загрузочных материалов.
Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Нетребин, Юрий Яковлевич, Пермь
1. W. Н. Christian Landfill Gaz Utilisation, Especialy optimization at small Landfills/ ISWA International Sanitary Landfill Symposium. 1987. P.l - 14.
2. Вайсман Я.И., Петров В.Ю. Полигоны депонирования твердых бытовых отходов (ТБО), Учебн. пособие, Перм.гос.техн.ун-т, г.Пермь, 1996г. 130 с
3. Вайсман Я. И., Коротаев В. Н., Петров В. Ю. Управление отходами. Захоронение твердых бытовых отходов. Учебн. пособие, Перм. гос. техн. унт, г. Пермь, 2001г.,133с.
4. Александровская З.И., Кузьменкова A.M., Гуляев Н.Ф. и др. Санитарная очистка городов от твердых бытовых отходов. М.: Стройиздат, 1977.-320 с.
5. Проскуряков А.Ф. Методы обезвреживания свалочных грунтов, фильтрата, биогаза. Обзорная информация// Институт экономики жилищно-коммунального хозяйства. М., 1993.
6. Санитарная очистка и уборка населенных мест: Справочник/Под ред. А.Н. Мирного.- М.: Стройиздат, -1990,- 413 с.
7. Filip Z., Kuster Е// Eur. J. Appl. Mikrobiol. Biotechnol. 1979.V.7.P.371.
8. Jones K.L., Grainger J.M.//Eur. J. Appl. Mikrobiol. Biotechnol. 1983. V. 18. P. 181.
9. Emcon Associates, San Jose, California, USA. 1980. Metane Generation and Recovery from Landfills.
10. Robert K. Ham. and Morton A. Barlaz // Measurement and prediction of Landfill gas quality and quantity, ISWA International Sanitary Landfill Symposium, 1987.
11. Dugnani, L. Wyrsch, I. - Gandolla, M.- Arango, M.: Biological Oxidation of hydrogen in soils flushed with a mixture of H2, C02, 02, and N2. FEMS Microbiology Ecology 38, 1986, p. 347-351.
12. Mauro Gandolla e Dr. Lucia Dugnani // Procedures and techniques for biogas purification, ISWA International Sanitary Landfill Symposium, 1987.
13. Hartz K.E., Klink R.E., Ham R.K.//J. Environ. Eng. Div., ASCE. 1982.V.108.P.629..
14. Ress J.F.//Landfill Gas Simposium. Harwell. 1981. Paper 2.
15. Dick R.I.//Filtration and Separation. 1972. V.9.P.177.
16. СНиП 2.04.08-87. Газораспределительные системы
17. СНиП 3.05.02-88. Газоснабжение.
18. Экологическая биотехнология. Учебное пособие для университетов.- Новосибирск: «Сибирский хронограф», 1997 — 144с.
19. Балабеков О.С., Балтабаев JI.III. Очистка газов в химической промышленности. Процессы и аппараты. -М.: Химия, 1991 -256 с.
20. Беньямовский Д. Н. Термические методы обезвреживания твердых бытовых отходов. М.: Стройиздат, 1979, 192 с.
21. Матросов А. С. Управление отходами. М.: Гардарики,1999. - 480 с. 55. Борисов Ю. А.
22. Двухэтапный вывоз твердых бытовых отходов и оценка его экономической эффективности //Сб. научн. тр. АКХ «Совершенствование сбора, удаления, обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов». ОНТИАКХ. М., 1982.
23. Борисов Ю. А. Оптимизация размещения мусороперегрузочных станций при двухэтапном вывозе твердых бытовых отходов //Сбор и удаление твердых бытовых отходов. ОНТИ, АКХ. М., 1982.,
24. Борисов Ю. А. Оптимизация размещения мусороперегрузочных станций при двухэтапном вывозе твердых бытовых отходов //Сбор и удаление твердых бытовых отходов. ОНТИ, АКХ. М., 1982.
25. Компостирование твердых бытовых отходов: Учеб. Пособие. / Я.И.Вайсман, В.Ю.Петров; Перм.гос.техн.ун-т.Пермь, 1996.100 с.
26. Шубов JL Я. Состояние отходов в мировой практике. В сб. «Охрана окружающей среды. Управление отходами в г. Москве».- М., ГП «Экотехпром», 1997.
27. Рекомендация сбора и транспортировки отходов//Хайкибуцу. 1982. 8. № 3.
28. Утилизация твердых отходов: Пер. с англ./ Под ред. Д. Вилсона. М.: Стройиздат,1985. 684 с.
29. Разнощик В. В. Пути увеличения сбора и использования вторичных ресурсов в системе жилищно-коммунального хозяйства РСФСР//С6. Науч. тр. АКХ «Совершенствование сбора, удаления, обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов» ОНТИ АКХ. 1987.
30. Эскин Н. Б., Тугов А. Н., Хомутовский А. Н. Анализ различных технологий термической переработки твердых бытовых отходов. М.:1. Энергетик, 1994. 6-8 с.
31. Доусон/Г., Мерсер Б. Обезвреживание токсичных отходов/Сокр. пер.с англ. В.А.Овчаренко. М.: Стройиздат, 1996. - 288 с.
32. Гречко А.В., Денисов В.Ф., Федоров JI.A. Региональный характер проблемы твердых бытовых и промышленных отходов и ее решение пирометаллургическим методом. Экология и промышленность России, октябрь, 1977. С. 13-16.
33. Мирный А.Н., Абрамов Н.Ф., Беньямовский Д.Н. и др. Санитарная очистка и уборка населенных мест: Справочник. М.: Стройиздат, 1990. 278 с.
34. Vogg Н., Stieqlitz L. Thermal behavior of PCDD/PCDF in fly ash from municipal waste incinerators. Chemosphere, 1986,15,1373.
35. Fehlow J. What is actual status in development of waste combustion on the grate. EUROFORUM conference, Paris, february 25-27, 1997.
36. Росляков П.В., Изюмов M.A., Кохненко B.A., Эскин Н.Б., Федоров Л.Г. О выборе оптимальной технологии термической переработки твердых бытовых отходов. М.: Энергетик, № 9, 1996. С.6-11.
37. Handbook of solid waste management/Van Nostrand Reinhold Company, 1977.
38. Сбор, удаление и обезвреживание бытовых отходов: Сборник/Пер. с нем.: ред. Н.Ф. Гуляев М.: Стройиздат, 1971. - 380 с.
39. Mattias Akesson. Biogas generation in Landfills. Lund, Sweden, 1997.
40. Mattias Akesson and Peter Nilsson. Material Dependence of Methane Production Rates in Landfills. Sweden.
41. Pacey J. Landfill gas production past and future // ISWA - International Sanitary Landfill Symposium. 1987.
42. Pacey J. Landfill gas production past and future // ISWA - International Sanitary Landfill Symposium. 1987.
43. Winter, K.: Kriterien bei baulichen Einrichtungen auf Deponien hinsichtlich der Gefahrdung durch Gase, Forschungsbericht Nr. 10302102, Erich Schmidt Verlag, Berlin, 1979.
44. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Hrsg.) :Sicherheitstechnische Kennzahlen von Flussigkeiten und Gasen, 1976.
45. Schuster, F. Leggenwie, G. - Skunca, I.: Gas - Verbrennung - Warme, Essen, 1964.
46. Hostaler, P.: Die industriellen Gasbrenner, R. Oldenbourg Verlang, Munchen Wien, 1974. 180.Merkhlatter Gefahrliche Arbeitsstoffe, Kuhn-Birett, Ecomed Verlag, Ergantze Lieferung 11/86."
47. W.Ryser. Erfahrumgen und methoden zur zwamgsentgasumg /10 AWS Seminar, Berlin, 1979.
48. Rettenberger G. Trace elements in landfill gas consequences for gas utilization/ Deponietechnik, 1, 1986, P.53 - 57.
49. Dessaulx J.-P. French experience in biogas utilisation // // ISWA -International Sanitary Landfill Symposium. 1987.
50. Straka F., J. Crha, M. Musilova. LFG Biofilters on old landfills / Sardinia 99, Seventh International Waste Management and Lanfill Symposium. Italy.
51. Straka F., J. Crha, M. Musilova. LFG Biofilters on old landfills / Sardinia 99, Seventh International Waste Management and Lanfill Symposium. Italy.
52. Fahrni H.P. Methodical guidelines in Federal ordinances to assign wastes to treatment and final storage / The landfill. Reactor and final storage. Swiss Workshop on land disposal of solid wastes, Gerzensee, March 14-17. 1988. P.363-371.
53. Stief К. Strategy in landfilling solid wastes. Different solutions in practis // The landfill. Reactor and final storage. Swiss Workshop on land disposal of solid wastes, Gerzensee, March 14-17. 1988. P. 275-293.
54. Aragno M. The landfill ecosystem: a microbiologist's look inside a "Black box" // The landfill. Reactor and final storage. Swiss Workshop on land disposal of solid wastes, Gerzensee, March 14-17. 1988. P. 15-39.
55. Fahrni H.P. Methodical guidelines in Federal ordinances to assign wastes to treatment and final storage / The landfill. Reactor and final storage. Swiss Workshop on land disposal of solid wastes, Gerzensee, March 14-17. 1988. P.363-371.
56. Stief K. Strategy in landfilling solid wastes. Different solutions in practis // The landfill. Reactor and final storage. Swiss Workshop on land disposal of solid wastes, Gerzensee, March 14-17. 1988. P. 275-293.
57. Brunner P.H. Metabolism in anthroposphere. 1998. 215 p.
58. Zeyer J., J. Meyer. Ecotoxicological criteria for final storage quality. Possobilities and limits // The landfill. Reactor and final storage. Swiss Workshop on land disposal of solid wastes, Gerzensee, March 14-17. 1988. P. 341-353.
59. Aragno M. The landfill ecosystem: a microbiologist's look inside a "Black box" // The landfill. Reactor and final storage. Swiss Workshop on land disposal of solid wastes, Gerzensee, March 14-17. 1988. P. 15-39.
60. Ryser W.H. Control of reactor landfills by barriers // The landfill. Reactor ft and final storage. Swiss Workshop on land disposal of solid wastes, Gerzensee,
61. March 14-17. 1988. P. 117-131.
62. Fritz T.M, J.k. Mitchell. Chemical effects on clay fabric and hydraulic conductivity // The landfill. Reactor and final storage. Swiss Workshop on land disposal of solid wastes, Gerzensee, March 14-17. 1988. P. 201-253.
63. Von Felde D.,Doedens H. Ful scale results of landfilling mechanical-biological pretreated MS W.P.533-537.
64. Heiss-Ziegler C.,Lechner P.Behavior of stabilized organic matter under anaerobic landfills conditions/7 International waste management and landfill simposium. -Sardinia, 1999.P.511-518.
65. Retenberger G. New Landfill technology for mechanically-biologically pretreated waste. V.3.P.527-528.
66. RalphStone and Company. Aerobic Landfill Stabilization.- Los Angeles, California, 1970.
67. Heyer K.-U. и Stegmann R. New experiences with drying effects in covered lanfills and technical methods for controlled water addition.
68. International waste management and landfill simposium.- Sardinia, 1999. V.3. P.547-558.
69. Биоконверсия органических отходов в биодинамическом хозяйстве. / Н. М. Городний, И. А. Мельник, М. В. Повхан и др. К.: Урожай, 1990. -256 с.
70. Гиляров М. С., Криволуцкий Д. А. Жизнь в почве. М.: Мол. Гвардия, 1985.- С. 117- 123
71. Рудакова JI.B. Научно-методическое обоснование снижения эмиссии загрязняющих веществ полигонов захоронения твердых бытовых отходов (ТБО) биотехнологическими методами/Дис.на соиск.уч.степ.докт.техн.наук.-Пермь, 2000.
72. Рудакова Л.В. Биотехнологические методы снижения эмиссий загрязняющих веществ от полигонов захоронения ТБО. Пермь, 2000, 68 с.
73. Тематический сборник «Свалки и полигоны» Уфа. 1996 г. С.26
74. Laurenzis A, U.Werner. Exhaust gas purificattion in a three-phase bioscrubber / Biological waste gas cleaning. Proceedings of an international symposium, Maastricht, the Netherlands, 28-29 April, 1997.
75. Раса J., J.Marek, P.Weigner. Biofilter characteristics at high xylene and toluen loadings / Biological waste gas cleaning. Proceedings of an international symposium, Maastricht, the Netherlands, 28-29 April, 1997.
76. Henssen M, J.van der Waarde, S.Keuning. Application of closed biofiltration systems for treatment of atmospheres / Biological waste gas cleaning. Proceedings of an international symposium, Maastricht, the Netherlands, 28-29 April, 1997.
77. Kraakman B, R.Oosting. H2S removal using a new type of biotrickling filter / Biological waste gas cleaning. Proceedings of an international symposium, Maastricht, the Netherlands, 28-29 April, 1997.
78. МУК "по газохроматографическому измерению концентраций предельных Q -Сю (суммарно), непредельных С2 -С5 (суммарной и ароматических (бензола, толуола, этилбензола, ксилолов, стирола) углеводородов в воздухе рабочей зоны", Москва, выпуск 3119-84.
79. МУК 4.1.624-96 «Руководство по методам определения вредных веществ в атмосферном воздухе». Москва. «Медицина»., 1974.
80. Серпионова Е.Н. "Промышленная адсорбция газов и паров", изд-во "Высшая школа", Москва-1969г.
81. Изучение свойств сорбционных материалов биофильтра для дезодорации воздуха / Сб.материалов Австрийско-Российской межд.конф. Природоохранные вопросы управления движением отходов производства и потребления. — Вена Пермь, 1999 г
82. Бертокс П,. Радц Д. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений / Пер. с англ. Под ред. Я.Б.Черткова. М.: Мир, 1980. 606 с.
83. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды. Справочные материалы/ Под. Ред. Т.В.Гусевой. М.: Социально-экологический союз, 2000. 146 с.
84. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для ТБО// М-во жил.-коммун. хоз-ва РФ, 1996.
85. М-во жил.-коммун. хоз-ва РСФСР. Акад. коммун, хоз-ва им. К.Д.Памфилова, 1965. Правила техники безопасности и призводственной санитарии при уборке городских территорий, М.: Стройиздат, 1978-200с.
86. Определение концентраций загрязняющих веществ в атм. воздухе: Сборник методических указаний. М.: Информационно-издат. Центр Минздрава России, 1997 - 454 е./.
87. Химическая энциклопедия: в 5 томах: Т1/Ред. кол.: Кнунянц И. JI. и др.- М.: Сов. энциклопедия, 1988-623с.
88. Химия: Справ.изд./ В.Шретер, К. Лаутеншлегер: Пер. с нем. М.: Химия, 1989. - 648 с.
89. Химия: Справ.изд./ В.Шретер, К. Лаутеншлегер: Пер. с нем. М.: Химия, 1989.-648 с.
90. Экологическая биотехнология/Под ред. К.Ф. Фостера, Д.А.Дж. Вейза.-Л.: Химия, 1990-353с.
91. Оболенская А.В., Щеголев В.П. "Химия древесины и полимеров" Из-во "Лесная промышленность" Москва, 1980г
92. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И."Биоорганическая химия" Медицина, Москва, 1991г.
93. Житков А.В., "Утилизация древесной коры" "Лесная промышленность" Москва, 1985г.
94. Методические указания по расчету количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигонов твердых бытовых отходов. М.: АКХ им.К.Д.Памфилова, 1995.
95. Отчет о НИР Естественно-научного института при Пермском госуниверситете. Оценка воздействия полигона ТБО г.Перми на окружающую природную среду. 1988.
96. СниП 2.01.01.-82 «Строительная климатология и геофизика».
97. Защита атмосферы от промышленных загрязнений / Справочник в 2-х частях. Под ред. С. Калверта и Г.М. Инглунда, ч.1 М.: Металлургия, 1988 .-711 с.
98. Leonardos G. The profile approach to odor measurement. Proceedings: Mid-Atlantic states section. Air pollution control association semi annual technical conferens on odors: their detection, measurement and control. May 1970, p. 18-36
- Нетребин, Юрий Яковлевич
- кандидата технических наук
- Пермь, 2004
- ВАК 03.00.16
- Технологические процессы и оборудование для обезвреживания вторичных отходов при полигонном захоронении твердых бытовых отходов
- Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза
- Биогаз как антропогенный фактор воздействия на популяцию человека, проживающего вблизи полигонов твердых бытовых отходов "Самосырово" и "Каргашино"
- Мониторинг геоэкологической системы "полигон твердых бытовых отходов" на примере г. Санкт-Петербурга
- Оценка и минимизация воздействия на окружающую среду полигонов твердых коммунальных отходов