Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза Шаимова Алсу Маратовна

Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза
<
Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Шаимова Алсу Маратовна. Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза : диссертация ... кандидата технических наук : 03.00.16 / Шаимова Алсу Маратовна; [Место защиты: Уфим. гос. нефтяной техн. ун-т].- Уфа, 2009.- 178 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1952

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ системы обращения с отходами потребления и их энергетический потенциал 9

1.1 Масштаб образования и основные характеристики энергетического использования ТБО 9

1.2 Анализ технологий энергетического использования ТБО 13

1.3 Эмиссия свалочного биогаза на полигонах и возможности его использования 16

1.4 Химический состав свалочного биогаза 24

1.5 Экологическое воздействие эмиссий биогаза с полигонов ТБО 26

1.6 Анализ систем сбора биогаза на полигонах ТБО 28

1.6.1 Вертикальные системы сбора биогаза 30

1.6.2 Горизонтальные системы сбора биогаза 31

1.7 Факторы влияния на процесс деструкции твердых бытовых отходов полигонов 34

1.7.1 Абиотические факторы 34

1.7.2 Биотические факторы 40

1.8 Физико-химические аспекты образования биогаза на различных этапах эксплуатации полигона ТБО 42

1.9 Оптимальные условия образования метана в составе биогаза 47

1.10 Анализ математических моделей эмиссии биогаза с полигонов ТБО 49

1.11 Обоснование основных направлений исследований: цель и задачи 55

Глава 2 Объекты и методы исследований 58

2.1 Объекты экспериментальных исследований 58

2.2 Методы исследований 61

2.2.1 Лабораторно-экспериментальные исследования 61

2.2.2.1 Методика получения биогаза в лабораторных условиях 61

2.2.2.2 Физические и физико-химические методы исследований 62

2.2.2.3 Микробиологические методы исследований 64

2.2.2 Методы проведения исследований в полевых условиях 68

2.2.3 Расчетно-статические методы исследований 71

Глава 3 Результаты исследований и обсуждение 72

3.1 Исследование влияния компонентного состава отходов на содержание метана в составе биогаза 72

3.2 Исследования влияния содержания органического углерода в отходах на образование метана в составе биогаза 74

3.3 Исследование влияния влажности и температуры в толще отходов на содержание метана в составе биогаза 78

3.4 Исследование влияния кислотности среды и окислительно-восстановительных условий на образование метана в составе биогаза 81

3.5 Исследование процесса интенсификации образования метана в составе биогаза из твердых бытовых отходов 84

3.6 Опытно-промышленные испытания совместного размещения инициирующего слоя и ТБО на действующей свалке 92

3.7 Изучение микробиологических особенностей процесса биодеградации твердых бытовых отходов с образованием биогаза

3.7.1 Микробиологические исследования модельных «искусственных» образцов отходов 94

3.7.2 Микробиологические исследования свалочного грунта полигона твердых бытовых отходов 103

Глава 4 Обеспечение экологической безопасности природно-техногенной системы «Полигон ТБО» с производством ПО биогаза

4.1 Анализ подходов к обеспечению экологической безопасности объектов размещения ТБО

4.2 Разработка природно-техногенной системы «Полигон ТБО» с производством биогаза

4.3 Разработка принципов комплексной экологической защиты природно-техногенной системы «Полигон ТБО» 123

4.4. Разработка структуры алгоритма многоуровневой системы принятия решений по снижению воздействия природно-техногенной системы «Полигон ТБО» на окружающую среду 127

4.4.1 Структура информационного обеспечения системы управления отходами 134

4.5 Разработка комплекса технико-экологических решений, повышающих экобезопасность природно-техногенной системы «Полигон ТБО» с получением биогаза 139

4.6 Экономический эффект использования биогаза природно-техногенной системы «Полигон ТБО» 143

Выводы 148

Литература 150

Приложения 171

Введение к работе

Современные тенденции развития энергетики в мире и России благоприятны для расширения использования в энергетическом балансе различных видов возобновляемых энергетических ресурсов.

Твердые бытовые отходы (ТБО), образующиеся в большом количестве и часто не находящие хозяйственного использования, являются постоянно возобновляемыми вторичными энергетическими ресурсами и представляют интерес, прежде всего, для местной энергетики. Они обладают сравнительно высоким энергетическим потенциалом и достаточно эффективно могут конвертироваться в топливо и энергию. Использование отходов в качестве вторичных энергетических ресурсов является важной составной частью энергосбережения, а также способствует снижению загрязнения окружающей среды.

Основным способом обращения и обезвреживания ТБО в настоящее время является депонирование на полигоне, которое широко практикуется во всем мире. Прогноз развития ситуации показывает, что в силу сложившихся экономических и технических условий данная тенденция будет сохраняться ближайшие 10-15 лет. В этих условиях отходы подвергаются интенсивному биохимическому разложению, которое вызывает в частности генерацию свалочного биогаза (СБ). Эмиссии СБ, 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 СБ (тушение свалок, обустройство системой дегазации, применение наружного изоляционного экрана и др.). Это фактически привело к возникновению самостоятельной отрасли мировой индустрии, которая включает добычу и утилизацию СБ. В связи с этим повышение экологической безопасности полигонов ТБО приобретает приоритетное значение в системе управления отходами.

Представляет интерес возможность сбора СБ, продуцируемого на полигонах и свалках России, на которых захоранивается около 97 % бытовых

6 отходов, и его использование в качестве энергетического сырья.

Ежегодная эмиссия метана - ценного энергетического компонента СБ,

превышает 1,3 млрд. м /год. Этот потенциал в настоящее время практически

не используется.

Несмотря на большое количество проводимых в России и за рубежом исследований по оценке состояния полигонов ТБО и их воздействия на окружающую среду следует отметить, что в основном они имеют разноплановый характер и направлены на решение частных задач, и трудно поддаются систематизации.

В то время как полигон ТБО образует с окружающей средой единую динамичную природно-техногенную систему (ПТС) с постоянно меняющимися и труднопрогнозируемыми параметрами, уникальную в каждом конкретном случае.

Актуальность темы диссертационной работы определяется формированием комплексного подхода обеспечения экологической безопасности полигона ТБО как ПТС с производством биогаза.

Целью диссертационной работы является совершенствование
производства биогаза экобезопасной природно-техногенной системы
«Полигон ТБО». і

Для достижения поставленной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

  1. Смоделировать процесс образования биогаза в лабораторных условиях в зависимости от температуры (г), влажности (W), содержания органического углерода (С0бЩ.)> кислотности среды (рН), окислительно-восстановительных условий (гН2).

  2. Спрогнозировать период максимального выделения метана в составе биогаза в зависимости от длительности эксплуатации полигона ТБО.

  3. Интенсифицировать процесс образования метана в составе биогаза из ТБО.

  4. Оценить влияние инициирующего слоя в толще отходов на изменение полезной вместимости полигона ТБО.

  1. Выявить этапы биодеструкции органогенов ТБО в аэробных и анаэробных условиях полигона.

  2. Разработать алгоритм многоуровневой системы принятия решений по снижению воздействий ПТС «Полигон ТБО» на окружающую среду.

  3. Разработать технологическую схему получения биогаза в условиях ПТС «Полигон ТБО».

Научная новизна работы:

смоделирован процесс получения биогаза, который позволяет спрогнозировать динамику образования метана в зависимости от длительности эксплуатации полигона ТБО;

предложен состав инициирующего слоя для интенсификации процесса образования метана в составе биогаза, представляющий собой смесь компонентов: отхода производства кормов (пыли комбикормовой) — 85-93 % масс, витаминов - 0,01 - 0,02 % масс, N:P:K - комплекса минеральных удобрений - 0,1 - 0,2 % масс, известковой крошки - 3 - 5 %, биопротектора - глутамата - 1 - 1,5 % масс, инокулята аборигенной микрофлоры с плотностью по микроорганизмам 1*1010-6*1012 кл/мл - 3 - 5 % масс;

достигнута значительная усадка массива отходов на 20-25 % масс, в результате применения разработанного инициирующего слоя в количестве 5-7 % масс, что позволяет увеличить полезную вместимость полигона ТБО;

выявлено, что биодеградацию органогенов полигона ТБО в аэробных и анаэробных условиях можно представить двухстадийно: в ацетогенной и метаногенной фазах, которым соответствуют специфические абиотические условия среды и структура микробиоценоза;

разработан алгоритм многоуровневой системы принятия решений по снижению воздействий ПТС «Полигон ТБО» на окружающую среду, основанный на принципе комплексной экологической защиты ПТС'«Полигон ТБО» с производством биогаза.

Практическая значимость и реализация результатов работы

  1. Методика получения СБ в лабораторных условиях, позволяет определить влияние различных факторов на процесс образования метана в составе биогаза.

  2. Способ интенсификации образования метана в составе биогаза апробирован в опытно-промышленных условиях на полигоне п. Бакалы республики Башкортостан.

  3. Показана возможность интенсификации, извлечения, осушки и последующего использования биогаза ПТС «Полигон ТБО» с помощью разработанной технологической схемы получения биогаза.

  4. Результаты исследований могут быть использованы на объектах депонирования ТБО в условиях республики Башкортостан и близлежащих регионов.

5. Материалы диссертационной работы использованы кафедрой
«Прикладная экология» Уфимского государственного нефтяного
технического университета в курсах лекций и лабораторных работах по
дисциплинам «Экологическая микробиология», «Экологическая
биотехнология», «Основы безотходных производств», а также при курсовом
и дипломном проектировании при подготовке инженеров-экологов по-
специальности 280201 «Охрана окружающей среды и рациональное
использование природных ресурсов».

Масштаб образования и основные характеристики энергетического использования ТБО

Твердые бытовые отходы (ТБО), образующиеся в большом количестве (занимающие значительные территории, загрязняющие окружающую среду) и часто не находящие хозяйственного использования, являются постоянно возобновляемыми вторичными энергетическими ресурсами и представляют интерес, прежде всего, для местной энергетики. Они обладают сравнительно высоким энергетическим потенциалом и достаточно эффективно могут конвертироваться в топливо и энергию. Использование отходов в качестве вторичных энергетических ресурсов является важной составной частью энергосбережения и способствует снижению загрязнения окружающей среды.

Имеется множество публикаций по энергетическому использованию отходов различного происхождения (лесопереработки, сельского хозяйства и др.) [2 - 5, 12, 15, 18, 19, 22, 29, 50, 52 - 55, 68, 70, 76, 91, 103, 104, 133, 135, 138 -140, 148 - 155, 161, 170 - 173, 179 - 186,202,214,220].

В диссертации рассматривается проблема использования в качестве источника энергии ТБО.

Как видно из рисунка 1.1 количество ТБО в мире достигает геологических масштабов - вместе с мусором в геосферу попадает около 85 млн тонн углерода [9]. При этом природное поступление этого элемента в почвенные разрезы планеты составляет 40 млн тонн в год [9, 10, 17]. Норма накопления ТБО в современном городе 250 - 700 кг/чел. в год. В развитых странах эта величина ежегодно возрастает на 4-6 %, что втрое превышает темпы прироста населения [21, 48, 51, 57, 59, 92 - 94, 128, 129, 145, 149, 172, 182,196,207,234]. В России ежегодно образуется около 79 млн т ТБО, с учетом увеличения удельных норм накопления, прогнозируется их рост к 2010 году до 115 млн т. [9,21].

Образование бытовых отходов по странам мира за 2007 год [9, 57, 59, 129, 134]

В среднем по России удельное количество отходов составляет 208 кг/чел год, в Москве 324 кг/чел год, Уфе 173 кг/чел год. На условия образования отходов влияют климатогеографические особенности населенных мест, их крупность, плотность и этажность жилой застройки, благосостояние населения и др. [45,46, 86,90,120, 125, 152].

По данным АКХ им. К.Д.Панфилова, в течение последних 8-10 лет объем образования ТБО в РФ возрастает, при этом наблюдается изменение морфологического состава в пользу макулатуры и полимеров за счет снижения доли пищевых отходов. Это связано со значительным ростом потребления упакованных продуктов и товаров, а также с изменением рациона питания большинства российских граждан. Морфологический состав ТБО зависит также от множества факторов, включая времена года, климатические зоны и объекты накопления. В среднем доля органического вещества на сухую массу отходов составляет 68-80 % [125]. В таблице 1.1 представлены параметры морфологического состава ТБО города Уфы в зависимости от сезонов года [45, 57, 59].

Объекты экспериментальных исследований

В результате процессов биодеградации бытовых отходов на полигонах и свалках происходит образование токсичных компонентов, которые загрязняют окружающую природную среду. В настоящее время эти процессы недостаточно изучены. Зная, рассмотренные в главе 1, общие закономерности трансформации свалочной толщи, можно, в зависимости от содержания исходной органики, ее способности к биохимическому разложению, возраста захоронения, прогнозировать образование свалочного биогаза и даже интенсифицировать этот процесс. Поэтому особенно актуальным является определение влияния различных факторов на процесс биогазобразования как одного из источников загрязнения атмосферы при эмиссии основных компонентов СБ (метана и диоксида углерода). Для этого требуется проведение теоретических и экспериментальных исследований с целью уточнения существующих и разработки новых критериев эффективности обеспечения экологически безопасной эксплуатации биогазовых полигонов твердых бытовых отходов (ТБО), а также дальнейшей разработке подхода в обеспечении экологической безопасности ППС «Полигон ТБО».

Для получения достоверных сведений о процессах биодеструкции ТБО и создаваемой ими экологической нагрузке в качестве объектов исследования были выбраны: - «оптимальные» образцы отходов (преимущественно состоящие из белков (№ Г), углеводов (№ 21), жиров (№ З1)) и «модельные» образцы отходов (характерные для типичного полигона ТБО), характеристики которых приведены в таблицах 2.1 - 2.3; инициирующий слой, выполняющий функцию регулятора-биодобавки и интенсифицирующий процесс образования метана в составе биогаза из ТБО; - полезная вместимость объекта депонирования отходов в % об. (дополнительный объем ТБО, который можно утилизировать на объекте депонирования вследствие значительной усадки (до 25 % об.) из-за ускорения процессов биодеградации отходов); - полигон депонирования ТБО г. Стерлитамака и свалка ТБО Бакалинского района; - усредненный образец отхода эксплуатируемого полигона г. Стерлитамак; консорциум микроорганизмов, участвующих в процессе биодеструкции ТБО с образованием метана в составе биогаза. Исходными данными для изучения объектов исследований служили фондовые и отчетные материалы, проектно-техническая документация. Для проведения опытов выбраны следующие параметры оптимизации: содержание метана С0сн4, %; количество образующегося свалочного биогаза Q, м /сут. В качестве факторов варьирования выбраны: температура Т, С; влажность W, %; количество органического вещества в отходах С0бщ, кг/т; содержание в отходах белков, углеводов, жиров, % масс; количество инициирующего слоя, % масс. Экспериментальные исследования проводились с применением методов планирования эксперимента. Надежность анализов обеспечивало получение данных при исследовании усредненных образцов. Все навески для анализов брались из средней пробы. Значение каждого показателя и точек на кривых представляет среднее значение из трех параллельных опытов. Подготовку и анализ проб проводили согласно ГОСТов и стандартных, общепринятых в химической и микробиологической практике методов проведения исследований [4, 30-43, 60, 68, 82, 83, 87, 88, 101, 116, 119 - 121, 142, 160].

Для моделирования процесса образования биогаза разработана лабораторная установка, которая приведена на рисунке 2.1. Научная новизна разработанной методики, подтверждена приоритетом на патент № 2008103044 от 26.01.2008г. (Приложение С, рисунок 1).

Лабораторная установка состоит из последовательно соединенных биореактора 1 (V=0,001 м ), адсорбера 2 (V=0,0002 м ), ротаметра PM-I 3 и пробоотборника 4. Образующийся в биореакторе газ осушается в адсорбере с помощью осушителя хлорида кальция в количестве 10 г. Объем образующегося газа определяется с помощью ротаметра PM-I. Отбор проб производится пробоотборником 4. Система помещается в термостат, что позволяет варьировать температуру от +20 С до +60 С с шагом в 5 С. Герметичность установки обеспечивается вакуум - смазкой. Длительность эксперимента — 250 суток.

Анализ биогаза осуществлялся в аккредитованной лаборатории на хроматографе Кристалл 2000М с пламенно-ионизационным детектором по методике ПНД Ф 13.1:2:3.23-98. Первые 60 дней пробы отбирались каждый день, с целью определения начала образования метана. Затем отбор проб биогаза производился через 2 суток с целью изучения динамики изменения выхода метана в процессе биоразложения отходов.

Отбор проб биогаза осуществлялся при помощи шприцов Ш-712 ТУ 9398-094-07610776-04 в соответствии с методикой [83].

Определение массовой доли влаги в образцах было основано на весовом определении количества удаленной влаги при t =105+2 С. Массовая доля влаги определялась как отношение массы воды, удаленной из исследуемой пробы высушиванием до постоянной массы, к массе влажной пробы [114].

Содержание доли органического углерода определялось по методике [36]. Метод определения содержания доли органического углерода (С,) в образцах основан на определении количества минеральных примесей оставшихся после прокаливания образцов свалочного грунта при t =750+5 С в муфельной печи. Массовая доля золы (минеральная часть остатка) определяется как отношение массы минеральных примесей после прокаливания образца и доведения до постоянной массы, к массе сухой пробы, взятой для анализа по формуле:

Исследование влияния компонентного состава отходов на содержание метана в составе биогаза

Для проведения эксперимента принимались определенные значения температуры и влажности. При этом температура варьировались от 20 до 80 С, с шагом 5, а влажность от 50 до 80 % (таблице 3.1). Данный уровень температуры и влажности были выбраны на основании наблюдений за температурой и влажностью на полигонах ТБО. Для обеспечения достоверного результата проводилось три одинаковых параллельных опыта. В качестве результатов принимались средние значения этих опытов. Значения параметра оптимизации (содержание метана) даны в % по объему.

В ходе исследований выяснялось влияние на процесс разложения температуры и влажности. Проводится двухфакторный эксперимент на лабораторной установке, описанной в главе 2. Для исследований применялся усредненный образец отхода эксплуатируемого полигона г. Стерлитамак. Условия и результаты опыта приведены в таблице 3.1. Зависимость содержания метана от температуры и влажности отходов представлена в виде графиков на рисунке 3.1.

Из результатов опыта (см. рисунок 3.1) следовало, что содержание метана значительно возрастало при увеличении температуры от 20 до 40 С, данный интервал температур соответствовал режиму биодеградации отходов мезофильными метаногенными микроорганизмами, которым в условиях реальных захоронений принадлежит основная роль в образовании метана в составе биогаза.

В интервале температур 45-50 С происходило заметное снижение содержания метана в составе биогаза. Это свидетельствовало о неблагоприятном температурном режиме для большинства метаногенных микроорганизмов.

Однако в интервале температур 55 - 65 С происходило заметное повышение содержания метана. Это связано, по-видимому с тем, что процесс биодеградации отходов с образованием метана осуществляется термофильными метаногенными микроорганизмами, оптимальной температурой жизнедеятельности которых явился заданный интервал.

Значения температуры Т ( С Рисунок 3.1 - Зависимость содержания метана от температуры и влажности усредненного образца отхода эксплуатируемого полигона г. Стерлитамак

Максимальное содержание метана в составе биогаза наблюдалось при температуре 40 С, что соответствовало оптимальной температуре развития большинства метанобразующих бактерий.

При температуре 70 С и выше наблюдалось постепенное снижение содержания метана, что связано с неблагоприятными условиями жизнедеятельности для большинства метанобразующих бактерий, как мезофильных так и термофильных.

Следует особо подчеркнуть то, что при температуре 20 С также наблюдалось увеличение содержания метана, по-видимому, за счет роста значений влажности до 80%. Однако, при максимальном значении влажности (80%) и минимальном значении температуры (20 С) в толще отходов содержание метана заметно ниже, чем при температуре 30 С.

Очевидно, что температура в толще отходов оказывала большее влияние, чем влажность.

Таким образом, максимальные значения содержания метана в составе биогаза были достигнуты при температуре 40 С и влажности 80 % в условиях проводимого эксперимента. Целью данного исследования явилась оценка изменения содержания метана и диоксида углерода в составе биогаза, выделяющегося в окружающую среду при разложении органических веществ (белков, жиров, углеводов) — «оптимальных» отходов. Лабораторная установка и методика проведения эксперимента описана в главе 2.

Перед загрузкой установки модельные смеси предварительно подвергались аэробному разложению в течении 90 дней. Затем выдержанные в аэробных условиях отходы измельчали и добавляли необходимое количество водопроводной воды для обеспечения влажности ОТХОДОВ 65%).

Исходным сырьем служила «оптимальная» смесь с максимальным содержанием белков, углеводов и жиров (№! , №2 , №3 соответственно). В качестве белковой смеси выступали мясные отходы (образец №Г, говядина); углеводной — фруктово-овощные отходы (образец №2 ); жировой - жиросодержащие отходы (образец №3 ). Компонентный состав смеси отходов, используемых для экспериментальных исследований, представлен в таблице 3.2.

Разработка принципов комплексной экологической защиты природно-техногенной системы «Полигон ТБО»

Анализ ТБО как источника воздействия на окружающую среду, исследование процессов, происходящих в массиве отходов, влияющих на формирование эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду, нормативных требований и существующих мероприятий, направленных на сокращение эмиссий и предотвращение поступления загрязняющих веществ в природную среду, позволили нам сформулировать принцип комплексной экологической защиты полигонов ТБО.

Принцип комплексной экологической защиты полигонов ТБО заключается в определении качества отходов, поступающих на полигон, естественных условий площадки размещения полигона и разработке решений по строительству, эксплуатации и рекультивации полигонов. 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 были выделены три группы мероприятий (рисунок 4.3).

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), 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, сорбционными свойствами. Использование геохимических барьеров в практике захоронения отходов обосновано российскими и зарубежными учеными (Перельман А.И., 1961; Разнощик В:В;, 1983; Максимович H.F., 1992; Блинов ЄМ;, 2000) и находит широкое применение в нормативных требованиях, математических моделях прогнозирования миграции загрязняющих веществ, практике проектирования/ полигонов.

Мероприятия: по- искусственной защите полигонов рассматривают такие аспекты как. строительство, эксплуатация и рекультивация полигонов ТБО. Разработка решений осуществляется на основе установления; качества отходов, анализе естественных условий площадки захоронения ТБО.

Технология процесса захоронения отходов должна позволить максимально интенсифицировать стабилизацию массива отходов на протяжении контролируемых этапов жизненного цикла .полигона ТБО (эксплуатационного и рекультивационного), минимизировать возможные вредные воздействия, на геосферу, а так же получить дополнительный источник энергии в виде метансодержащего биогаза.

Процесс захоронения отходов должен.осуществляться таким образом, чтобы в период контролируемого функционирования полигона происходила как можно более полная деструкция. ТБО, снижающая потенциал их опасности, а также повышающая и стабилизирующая метанообразование ТБО; Этому способствует послойное внесение в ТБО разработанного инициирующего слоя, выполняющего функцию; регулятора - биодобавки, ускоряющего процесс биодеградации ТБО на полигоне и выхода метана в составе биогаза.

Анализ процессов, протекающих на разных этапах жизненного цикла в толще полигона, позволил установить основные факторы, влияющие на характер и интенсивность процессов и сопутствующих им эмиссий. Основными внутренними факторами являются: содержание органического углерода; влажность и температура массива отходов, рН.

Управление этими факторами позволяет в определенных пределах регулировать процессы, протекающие в толще полигона, влиять на интенсивность и состав эмиссии. Внутренние параметры полигона находятся под влиянием внешних факторов. На основе анализа связей между внутренними параметрами полигона и факторами внешнего воздействия могут быть определены конструкционно-технологические параметры управления процессами в массиве отходов [2].

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 алгоритм многоуровневой» системы принятия решений по снижению воздействия ПТС «Полигон ТБО» на окружающую среду

Разработанный 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 атмосферы, гидросферы, литосферы 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, рассмотренных с позиций комплексной системы экологической защиты полигонов ТБО: - использование в технологии складирования ТБО на полигоне разработанного инициирующего слоя, выполняющего роль биодобавки и интенсифицирующего процесс образования метана в составе биогаза; - использование универсальной системы сбора биогаза и фильтрата.

Похожие диссертации на Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов путем оптимизации производства биогаза