автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Очистка фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов на различных этапах жизненного цикла

Глушанкова Ирина Самуиловна

ОЧИСТКА ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОД ПОЛИГОНОВ ЗАХОРОНЕНИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

05.23.04. Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Глушанкова Ирина Самуиловна -

ОЧИСТКА ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОД ПОЛИГОНОВ ЗАХОРОНЕНИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

05.23.04. Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискапие ученой степени доктора технических наук

Работа выполнена в Пермском государственном техническом университете на кафедре охраны окружающей среды

' Научный консультант:

д. мед.н., профессор, зав. кафедрой • охраны окружающей среды ПермГТУ Я. И. Вайсман

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Драгинский Виктор Львович, ОАО «НИИКВОВ»,

доктор технических наук, профессор Воронов Юрий Викторович, МГСУ им. В.В. Куйбышева,

доктор технических наук, профессор Стрелков Александр Кузьмич, СГАСА

Ведущая организация - Академия коммунального хозяйства им.

К.Д. Памфилова, г. Москва

Защита состоится 7 апреля 2004 г. на заседании диссертационного Совета Д 3.03.004.01 при ФГУП «ВОДЛЕО» по адресу: г. Москва, 119992, Г-48, ГСП-2, Комсомольский проспект, 42, стр.2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВОДГЕО» т. (095) 245-95-56, факс (095) 245-97-80

Автореферат разослан « » февраля 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н.

С. П стерв; ОЭ »0

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ I ЮВ Кедров

БИБЛИОТЕКА • '

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из крупных нерешенных экологических и социальных проблем урбанизированных территорий является снижение негативного воздействия полигонов захоронения и свалок твердых бытовых отходов (ТБО) на объекты гидросферы, обусловленного фильтрациошшми водами (ФВ).

ФВ образуются в теле полигона в результате инфильтрации атмосферных осадков, отжимных вод, биохимических и химических процессов разложения отходов и характеризуются высоким (в сотни раз превышающим ЦДК) содержанием токсичных органических и неорганических веществ. Они опасны в санитарно-эпидемиологическом отношении, так как содержат патогенные микроорганизмы.

При отсутствии системы отвода, сбора и очистки ФВ являются источником загрязнения поверхностных и подземных вод на протяжении всего жизненного цикла полигона ТБО, состоящего из следующих основных этапов - эксплуатационного, рекультивационного, пострекультивационного, ассимиляционного.

Особенности формирования ФВ, сложный химический состав, изменяющийся на протяжении жизненного цикла полигона, значительное отличие от промышленных и муниципальных сточных вод требуют разработки методологических и концептуальных подходов к решению проблемы их очистки.

В связи с тенденцией к закрытию, рекультивации старых свалок и строительству современных полигонов актуальна разработка малотрудоемких, низкозатратных и в тоже время надежных и длительно функционирующих технологий очистки ФВ на пострекультивационном этапе.

Анализ существующих зарубежных и отечественных технологий очистки ФВ полигонов показал, что для этих целей можно использовать различные биохимические (денитрификация, нитрификация с использованием активного ила и прикрепленной микрофлоры) и физико-химические методы (коагуляция, флокуляция, сорбция на АУ, микро- и ультрафильтрация, обратный осмос, озонирование, электрохимическое окисление, ультрафиолетовое излучение).

Отсутствие научно обоснованных критериев, принципов выбора методов и технологий очистки ФВ с учетом этапов жизненного цикла полигона ТБО, технического состояния объекта, климатических особенностей региона сдерживает их внедрение в практику водоочистки.

Диссертационная работа посвящена решениям фундаментальных и прикладных задач в области создания эффективных технологий очистки ФВ полигонов захоронения ТБО крупных и малых населенных пунктов на различных этапах жизненного цикла, позволяющим осуществлять реконструкцию действующих полигонов ТБО, а также разрабатывать гибкие

блочно-модульные технологические схемы очистки для проектируемых объектов.

Работа является обобщением результатов исследований, выполненных в рамках госбюджетныхНИР Х<>№ 01970004985,01980006593,01940001427.

Объект исследования. Фильтрационные воды полигонов захоронения твердых бытовых отходов крупных и малых населенных пунктов.

Предмет исследования. Процессы очистки ФВ полигонов ТБО, находящихся на различных этапах жизненного цикла. Цель и задачи работы.

Целью работы является научное обоснование методов и технологий очистки фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО на различных этапах жизненного цикла и разработка эффективных технических решений по ликвидации эмиссии загрязняющих веществ в подземные и поверхностные водные объекты.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследование условий образования фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО, выявление основных факторов, влияющих на объем, физико-химический и микробиологический состав ФВ.

2. Анализ существующих технологий очистки ФВ и разработка принципов выбора методов и технических решений по ликвидации эмиссии загрязняющих веществ в подземные и поверхностные водные объекты.

3. Исследование химического состава ФВ полигонов ТБО крупных и малых населенных пунктов, находящихся на различных этапах эксплуатации.

4. Проведение термодинамического и кинетического анализа процессов деструкции ТБО и разработка модели прогноза химического состава фильтрационных вод в зависимости от морфологического состава ТБО, этапа жизненного цикла полигона, позволяющей принимать практические решения при выборе методов и технологий очистки ФВ.

5. Исследование эффективности применения деструктивных (анаэробных, аэробных, биосорбционных, окислительных) и физико-химических (гальванокоагуляции, сорбции, ионного обмена, ультрафильтрации) методов очистки фильтрационных вод на модельных и реальных растворах, обоснование критериев и граничных условий применения каждого метода.

6. Разработка технических решений и технологий очистки ФВ полигонов захоронения ТБО крупных и малых населенных пунктов на различных этапах жизненного цикла.

7. Разработка эколого-технико-экономических критериев и методов выбора оптимального варианта технологической схемы очистки ФВ.

Научная новизна заключается в основных положениях теоретического, методологического и технологического характера.

• На основе исследования термодинамического и кинетического анализа процессов биодеструкции отходов и формирования ФВ разработаны

математическая модель и программный продукт прогноза изменения химического состава ФВ (по ХПК) во времени.

• Установлены закономерности процесса озонирования фильтрационных вод, определены оптимальные дозы озона, необходимые для снижения цветности воды и удаления токсичных и биорезистентных компонентов. Показано, что снижение цветности ФВ при обработке ее малыми дозами озона обусловлено деструкцией макромолекул гуминовых соединений, полифенолов. Определены граничные условия применения метода для очистки ФВ на различных этапах жизненного цикла полигона.

• На основе исследований сорбционной очистки ФВ с использованием углеродных материалов выявлена взаимосвязь физико-химических свойств сорбатов и параметров пористой структуры углеродных материалов. Показано, что процесс адсорбции низкомолекулярных органических ароматических соединений из низкоконцептрированных растворов протекает по объемному механизму в микропорах углеродных сорбентов и установлена зависимость статической емкости, рассчитанная на единицу объема микропор, от размера микропор. Для очистки ФВ от низкомолекулярных ароматических соединений необходимо использовать микропористые активные угли (АУ)с размером микропор 0,45-0,5 нм и объемом микропор не менее 0,2 см3/г. Наиболее эффективными сорбентами в этом случае являются активные угли марок АА, БАУ.

• Установлен механизм адсорбции гуминовых соединений и гуматов металлов (железа (II), меди (II)) на углеродных материалах. Показано, что адсорбция протекает на поверхности мезо- и крупных супермикропор АУ по монослойному механизму. Для очистки ФВ от высокомолекулярных примесей и комплексных ионов металлов необходимо использовать мезопористые углеродные материалы с объемом мезопор не менее 0,12 см3/г типа АБД. Установлено, что сорбент-Н, а также металлургический шлак можно использовать в качестве сорбентов для очистки от высокомолекулярных гумусовых веществ.

• Реализация сорбционной технологии очистки ФВ возможна с использованием многослойных фильтров, содержащих микро- и мезопористые углеродные материалы.

• Исследована возможность применения диатомита уральского месторождения для извлечения гидратированных ионов металлов из ФВ. Химическая модификация диатомита солями железа (И,Ш) и гидроксидом натрия с последующей термической обработкой приводит к формированию на его поверхности феррита, что способствует повышению ионообменной емкости и селективности материала по отношению к ионам тяжелых металлов.

• Исследованы закономерности очистки фильтрационных вод биосорбционными методами, обосновано использование углеродсодержащих отходов, каменноугольного и металлургического шлаков, коры длительного срока хранения в качестве загрузочных

материалов биосорбционного фильтра. Одновременное протекание сорбционных и биохимических процессов позволяет увеличить фильтроцикл сорбционных материалов.

• Установлены закономерности процесса гальванокоагуляции ФВ с использованием в качестве токопроводящих материалов отходов производств (стального или алюминиевого скрапа и сорбента-Н - недожога - отхода лесоперерабатывающих и целлюлозно-бумажных производств). Теоретически обоснованы оптимальные величины рН при очистке, определены оптимальные соотношения токопроводящих элементов. Значительное снижение ХПК ФВ объясняется как коагуляцией органических высокомолекулярных и коллоидных примесей, так и адсорбцией их углеродсодержащим материалом. Показало, что при использовании в качестве анодной составляющей алюминиевого скрапа происходит дополнительная очистка ФВ от хлорид-ионов за счет образования гидроксохлоридов алюминия и соосаждения их в процессе коагуляции взвешенных частиц.

• Установлена принципиальная возможность применения для очистки воды от высокомолекулярных и окрашенных примесей керамических материалов на основе карбида кремния и сиалонов, полученных различными методами и отличающихся характеристиками пористой структурой. Установлена зависимость проницаемости и селективности мембран от размера канальных пор, внутренней пористой структуры и природы материала. Технологическая целесообразность применения мембран определяется возможностью их многократного использования. Определены условия регенерации мембранных материалов.

• Определены критерии и граничные условия применения исследованных методов очистки фильтрационных вод на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО. Разработаны принципы построения технологических схем очистки ФВ и технологии очистки ФВ полигонов ТБО крупных и малых населенных пунктов на различных этапах жизненного цикла.

Практическая значимость и внедрение результатов исследования:

• разработаны рекомендации по сбору, очистке и отведению фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО крупных и малых населенных пунктов на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО;

• разработаны рекомендации по расчету эмиссий с полигонов захоронения ТБО;

• технические решения по очистке фильтрационных вод использованы при проектировании политопов ТБО и ПО городов: г.г. Перми, Березники, Чайковского, рекультивации полигонов захоронения ТБО и ПО г. г. Перми, Чусового, Санкт-Перербурга;

• разработана конструкция биосорбционного многослойного фильтра для очистки ФВ;

• результаты исследований использованы при разработке учебного пособия и лекционного курса «Физико-химические методы защиты

биосферы» для студентов специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов».

Новизна и практическая значимость разработок подтверждена патентами

РФ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Закономерности формирования химического состава и объема фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО.

2. Модель и программный продукт прогноза изменения химического состава ФВ (по ХПК) во времени в зависимости от этапа жизненного цикла полигона, морфологического состава ТБО и климатических особенностей региона.

3. Закономерности и механизмы очистки фильтрационных вод от органических высоко- и низкомолекулярных, а также коллоидных соединений, комплексных и гидратированных ионов металлов методами озонирования, гальванокоагуляции, сорбции, ионного обмена, биосорбции и ультрафильтрации.

4. Принципы и критерии выбора методов очистки ФВ на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО.

5. Комплексные технологии очистки ФВ на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО крупных и малых населенных пунктов.

Обоснованность и достоверность результатов работы подтверждается многолетними исследованиями автора (1985-2003 г.г.) в области очистки сточных вод, применением современных методов теоретических и лабораторных исследований, физико-химических и химических методов анализа.

Личный вклад автора.. • Осуществлены теоретические и экспериментальные исследования методов очистки фильтрациопных вод. На основании полученных результатов разработаны технические решения и технологические схемы очистки ФВ на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на всесоюзной конференции «Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности» (Пермь, 1987), зональном научно-техническом семинаре: "Синтез неорганических сорбентов и применение их для очистки сточных вод" (Челябинск, 1990), научно-практической конференции «Керамические материалы: производство и применение» (Москва, ВИМИ, 2001), 2-ом и 3-ем Международном конгрессе по управлению отходами (Москва,2001,2003 гг.), XV международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Тамбов,2002), Международном конгрессе «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК- 2002 (Москва,2002), годичной сессии Научного Совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогелогии « Сергеевские чтения » (Москва, 2003).

Публикации. Материалы диссертации изложены в 37 публикациях, в том числе 1 монографии, 2 учебных пособиях, 20 статьях, 10 тезисов докладов, а также 2 патентах и 2 авторских свидетельствах на изобретения.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 8 глав, общих выводов, списка литературы из 325 ист., изложенных на 327 стр. машинописного текста, включающего 70 табл., 62 рис. и приложения.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность проф., д. мед. н. Я.И. Вайсману за консультации при постановке цели и задач паучпых исследований, С.Л. Глушанкову — отцу и коллеге, за консультационную и организационную помощь при выполнении работы д. т. н. А.Д. Смирнову, д. т. н., проф. Л.В. Рудаковой, к. биол. н., доценту Т.А. Зайцевой, к. т. н., доценту СВ. Максимовой.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы очистки фильтрационных вод полигонов захоронения и свалок ТБО, сформулированы цель и задачи исследования.

Глава 1. Теоретический анализ процессов формирования фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов и существующих технологий их очистки

Основным методом санитарной очистки городов и населенных пунктов от ТБО является захоронение их на полигонах. В России большинство полигонов не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к условиям складирования отходов, и чаще всего представляют собой свалки, на которых отсутствует инженерная инфраструктура, обеспечивающая защиту объектов биосферы от загрязнений. На протяжении всего жизненного цикла политоп захоронения ТБО является источником экологической опасности.

Воздействие полигона па объекты гидросферы обусловлено образующимися при деструкции ТБО фильтрационными водами.

ФВ формируются в результате инфильтрации атмосферных осадков, отжимных вод, биохимических и химических процессов разложения отходов.

Анализ зарубежных и отечественных публикаций, многолетние исследования условий образования ФВ полигонов захоронения ТБО Пермской области позволили из всего многообразия факторов, влияющих на их состав и объем, выделить наиболее значимые - морфологический состав ТБО; мощность полигона ТБО; этап жизненного цикла; влажность отходов; климатические особенности (температура, влажность); инженерная инфраструктура полигона; предварительная обработка отходов.

Морфологический и химический состав, а также некоторые физико-химические свойства отходов типичного полигона захоронения ТБО представлены в табл.1.

Превалирующую роль при разложении отходов играют биохимические процессы, протекающие в аэробных и анаэробных условиях.

Таблица 1

Морфологический состав и физико-химические свойства отходов типичного полигона захоронения ТБО

Фракция отходов Доля фракции, % Химический состав фракции (в расчете на сухие ТБО) Молярная масса, кг/кмоль Зольность, % к массе сухих ТБО Плотность, кг/м3 Теплоемкость Дж/кг-К

Пищевые отходы 20-25 С 320,3 Нз70,90188,4 N 14,9 8 7674 5,0 1400 1715

Бумага 25-30 С 580,6 Ь^уОфю.в N3,49 8 15045,96 6,0 1500 1260

Садово-парковые отходы 12-15 С 424.8 Н 635.90253.8 N 6 41 8 9916,04 5,0 1450 1360

Дерево 6-10 С1321Н19<и0855,бК 4,бБ 31542 1,5 1500 1360

Ткань, текстиль 3-5 С978,8Н13960416>8Ы 70,2$ 20825,2 2,5 1300 1310

Кожа 1,5-2 С404 4^34,Л^Н^ 7250,1 10 900 1100

Резина 1,5-2 C454.9H69.4N1 Б 5574 10 940 1590

Пластик 8-10 Сз.5Н3оО,8 63,075 10 920-1040 1300-2300

Черные и цветные металлы 2-4 Бе, Си, М, Сг, РЬ и др. - - 7800-9000 630-880

Стекло 6-8 - - - 2400 1160

Прочие 5 - - - - -

Биодеградируемая фракция 65-80 Сз50,4Н480Ог0^,78 68

Все отходы в зависимости от процессов, лежащих в основе их разложения, целесообразно разделить на следующие виды:

• биодеградируемые, к которым относятся пищевые, садово-парковые отходы, бумага, древесина, некоторые виды текстиля, составляющие в среднем 60-80 % от массы ТБО;

• отходы, подвергающиеся химической деструкции - черные и цветные металлы, пластмассы;

• балластные - камни, стекло, строительные материалы.

Таким образом, основную часть биодеградируемой фракции представляют древесные и бумажные отходы, химический состав которых представлен целлюлозой, гемицеллюлозой, лигнином, дубильными веществами и др.

Состав ФВ зависит от этапа жизненного цикла полигона. Каждому этапу соответствует определенная стадия биохимической деструкции отходов, которая определяет закономерности формирования количественных и качественных характеристик фильтрата.

На ранних стадиях эксплуатации полигона (до 1 года) отходы подвергаются аэробной биодеструкции. На этой стадии под действием аэробных микроорганизмов разлагаются, главным образом, легкобиодеградируемые фракции ТБО (пищевые отходы) с образованием жирных кислот, углекислого газа и воды.

По мере уплотнения и увеличения количества отходов в теле полигона начинаются анаэробные процессы, длящиеся десятки лет, и обусловливающие основные эмиссии загрязняющих веществ. Можно выделить следующие основные фазы анаэробной биодеструкции отходов: гидролиз, ацетогенез, активный метаногенез, стабильную фазу метаногенеза, полную ассимиляцию, которые совпадают с основными этапами жизненного цикла полигона: активной эксплуатацией (5-25 лет), рекультивацией, постэксплуатацией и ассимиляцией (после 20-40 лет с начала депонирования отходов).

Подробный анализ процессов деструкции различных фракции ТБО, позволил установить химический состав ФВ на каждом этапе жизненного цикла полигона. Содержание отдельных классов органических соединений в ФВ на протяжении жизненного цикла полигона ТБО уменьшается в следующей последовательности: летучие кислоты жирного ряда -» низкомолекулярные альдегиды аминокислоты углеводы, пептиды гуминовые кислоты фенолы и полифенолы фульвокислоты.

Количественный состав ФВ определяется его объемом, который зависит от климатических факторов, влажности отходов, инженерной инфраструктуры полигона, предварительной обработки отходов. Расчет объема фильтрационных вод возможен на основе водного баланса полигона ТБО:

ФВ =А0 + К±БХ-И-БГ-ПС-0, (1)

ФВ - накопление фильтрационных вод;

АО - атмосферные осадки;

К - циркуляция воды;

БХ - разница между биохимически образуемой и потребляемой водой;

И- испарение с поверхности;

БГ- вынос воды биогазом;

ПС - поверхностный сток;

О - вода, адсорбируемая отходами.

Проанализированы модели расчета и прогноза объемов ФВ.

Существенным отличием ФВ от других типов сточных вод является неравномерность их накопления в течение года за счет сезонных колебаний уровня атмосферных осадков.

На практике ФВ принято подразделять на 2 вида: «молодой фильтрат», образующийся на первых этапах разложения отходов в аэробной и анаэробной ацетогенной фазе (от 2 до 7-10 лет складирования), «старый фильтрат», формирующийся на стадиях метаногенеза.

Фильтрационные воды, образующиеся в ацетогенной фазе (рН = 3,56,0), характеризуются высокими значениями ХПК (500-60000 мг О/дм3) и БПК5 (200-40000 мг О2/дм3). Состав органических примесей в основном представлен летучими органическими кислотами жирного ряда. На этой стадии начинают также протекать процессы гумификации отходов.

В фильтрационных водах, образующихся на стадии активного метаногенеза (рН = 6,5-8,8), значительно снижаются величины ХПК (3000-4000 мг О/дм3) и БПК5 (100-400 мг О2/дм3). На стабильной стадии метаногенеза (рекультивационный и пострекультивационный этапы жизненного цикла полигона) идет дальнейшее уменьшение концентрации органических веществ в ФВ, однако увеличивается доля трудноокисляемых соединений, образующихся при дальнейшем распаде и гумификации отходов.

ТБО содержит черные и цветные металлы, которые способны подвергаться коррозии, участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, образовывать комплексные соединения с органическими лигандами - продуктами биохимического разложения органической части ТБО, образовывать труднорастворимые гидроксиды, карбонаты, фосфаты, сульфиды и др. Подвижность и концентрация ионов металлов в ФВ меняется в зависимости от этапа жизненного цикла полигона.

Количественный состав ФВ на различных стадиях жизненного цикла полигона, полученный на основании анализа литературных сведений по результатам обследования полигонов ТБО Германии, США и результатов собственных исследований состава фильтрата полигонов ТБО Пермской области представлен в табл. 2.

Таблица 2

Характеристика фильтрационных вод полигона на различных стадиях биодеструкции ТБО

Показатель Фаза ацетогенеза Метановая фаза

Среднее значение Диапазон концентраций Среднее значение Диапазон концентраций

рн 6,1 ' 4,5-7,5 8,0 7,5-9,0

БП^.мгСУдаг' 13000 4000-40000 180 20-550

ХПК, мгО/даг5 22000 6000-60000 3000 500-4500

БПК}/ХПК 0,58 - 0,06 -

БО/', мг/дм' 500 70-1750 80 10-420

Са*\ мг/ дм3 1200 10-2500 60 20-600

мг/ дм3 470 50-1150 180 40-350

Бе (общее), мг/дм3 120 20-1700 15 3-180

Мп^, мг/дм3 25 0,3-65 0,7 0,03-45

гп2*, мг/дм3 50 0,1-120 0,6 0,03-4,0

Таким образом, особенностями ФВ полигонов захоронения ТБО являются

• сложный химический состав, представленный как органическими, так и неорганическими примесями, и изменяющийся на каждом этапе жизненного цикла полигона;

• зависимость объема и состава ФВ от сезонных колебаний количества атмосферных осадков;

• высокое содержание токсичных компонентов и биорезистёнтных примесей;

• зависимость объема и состава ФВ от площади и мощности полигона, инженерной инфраструктуры полигона, морфологического состава ТБО;

• наличие бактериального загрязнения.

Перечисленные особенности ФВ требуют разработки принципиально повых подходов к решению проблемы их очистки.

Анализ существующих отечественных и зарубежных технологий очистки ФВ позволил разработать основные эколого-экопомические принципы выбора технологий для очистки ФВ с учетом специфики полигонов ТБО России:

• применение технических решений и технологий, адекватных климатическим условиям, этапу жизненного цикла полигона, экономическим возможностям;

• маневренность в управлении процессом очистки при изменении состава сточных вод в результате сезонных колебаний уровня атмосферных осадков и этапа жизненного цикла политопа;

• использование в технологии очистки доступных материалов, преимущественно, отходов производств, обладающих коагулирующими, сорбционными, ионообменными свойствами и др.;

• использование низкоэнергозатратных и малотрудоемких технологий.

Глава 2. Характеристика объектов и методов исследования

Для обоснованного выбора методов и разработки технологии очистки фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО крупных городов (около 1 млн. жителей) в качестве объекта исследования выбран полигон ТБО г. Перми. Объем фильтрационных вод, рассчитанный по «Методике расчета водного баланса полигонов захоронения твердых бытовых отходов», разработанной специалистами ПермГТУ кафедры охраны окружающей составляет 112 000 м3/год.

Для разработки технологий очистки ФВ средних и малых городов в качестве объекта был выбран полигон ТБО г. Чусового. Объем ФВ составляет 18000 м3/год.

Для исследования процессов очистки ФВ, образованных на стадии ацетогенеза, были получены растворы фильтратов в лабораторных установках анаэробной деструкции отходов.

В экспериментах также использовали модельные растворы, содержащие компоненты типичные для ФВ.

• При определении химического состава ФВ были использованы методы титриметрического, спектрофотомстрического, колориметрического, хрома-тографического, хромато-масс-спетрометрического анализов, а также атомно-эмиссионной спектроскопии.

Анализ условий образования и состав фильтрационных вод полигона ТБО г. Перми. На протяжении ряда лет (1998 - 2003 г.г.) исследовались условия образования ФВ полигона ТБО г. Перми, их химический и микробиологический состав, влияние на подземные и поверхностные воды.

Ситуация со сбором и утилизацией ТБО в г. Перми типична для большинства городов России. В городе существует одна санкционированная свалка «Софроны», действующая с 1978 года. Общий объем складированных к концу 2002 г. отходов составлял 27250 тыс. м3. Полигон не имеет достаточного естественного водоупорного основания под рабочим телом. Фильтрат выходит на поверхность и накапливается в углублениях рельефа местности между массивом отходов и дамбой, образуя ряд озер глубиной до 1,5 м и общей площадью более 2 га.

Результаты химического анализа ФВ представлены в табл. 3. По основным показателям (ХПК, БПК3, рН) ФВ можно отпести к ФВ, образующимся в конце активной фазы метаногенеза.

Хромато-масс-спектрометричсский анализ ФВ показал, что в состав фильтрата входят биорезистентные примеси: фенол и его производные (метил-, этил-, пропилфеиол), многоатомные фенолы, крезол, алкилбензолы, полифенолы, хлорсодержащие соединения: хлороформ, четыреххлористый углерод, хлорсодержащие ароматические соединения и высокомолекулярные вещества (гуминовые соединения, камфора, и др.). Токсичность фильтрата оценена биотестированием проб. Степень токсичности ФВ определялась по кратности разбавления, необходимого для выживания тест-организмов. Выполненные анализы показали, что ФВ относятся к гипертоксичным, т.к. острая токсичность не исчезала даже при разбавлении в 165 раз.

Для исследования биохимических превращений органических веществ в ФВ был проведен микроскопический и микробиологический анализ проб воды. Микроскопический анализ ФВ проводили с использованием микроскопа Zeiss с видеокамерой и программным обеспечением.

Простейшие в ФВ представлены окрашенными жгутиковыми организмами, обладающими широким диапазоном экологической валентности, и способными выживать в неблагоприятных условиях.

Микробиологические исследования позволили выделить бактерии родов Bacteriodes, Vibrio, Pseudomonas, Mycobacterium, Chromobacterium, Myxococcus. На элективных средах выделены сульфатредуцирующие бактерии Desulfovibrio desulfuricans, денитрифицирующие бактерии Pseudomonas denitrificans и Micrococcus denitrificans. Метанобразующие бактерии представлены видом Methanobacterium mobile.

В ФВ не обнаружены патогенные и болезнетворные микроорганизмы.

Оценка состояния подземных вод в зоне влияния полигона ТБО проведена па основе исследований химического состава, токсичности и санитарно-эпидемиологической опасности проб воды, отобранных из скважин выше и ниже по потоку грунтовых вод. Исследованиями установлено техногенное загрязнение подземных вод и превышение нормативных показателей по ХПК (34 ПДК) и БПК5 (90 ПДК), аммонийному азоту (7,5 ПДК). по сухому остатку и хлоридам" (до 6 ПДК), фенолам (5 ПДК), ионам марганца (66 ПДК). Подземные воды имеют высокую токсичность — острая токсичность исчезала при кратности разбавления -1:79. Загрязнение вод малых рек зафиксировано в секторе, расположегаюм в направлении поверхностного стока с территории свалки. Установлено превышение нормативных показателей по сухому остатку - 2000 ПДК, ХПК - 14 ПДК, БПК5 - 40 ПДК, Feo6m - 90 ПДК, Мп2+ - 48 ПДК, фенолов - 2-20 ПДК, нефтепродуктов - 3-20 ПДК, ионам никеля (П), хрома (III), цинка (П) до 2-5 ПДК.

Исследования химического состава ФВ, влияния фильтрата на подземные и поверхностные воды свидетельствует о необходимости разработки технологий очистки ФВ свалки ТБО «Софроны».

Таблица 3

Химический состав фильтрационных вод

Наименование показателя Полигон ТБО г.Перми Полигон ТБО г, Чусового

Значение Нормативный показатель (НП), ПДКвр Превышение НП, число раз Значение Превышение НП, число раз

РН 8,2-8,5 б,5-«,5 _ 6,0-6,5

Солесодержание, мг/дм3 4800-5900 1000 4,8-5,9 2250-2560 2,25-2,56

Цветность, Ц° 300-400 35 8,6-10 120-150 3,4-4,5

ХПК, мг О/дм3 680-1200 15 45-80 780-989 52-66

БПК5 мг Ог/дм3 180-220 3 60-73,3 80-97,6 26,7-32,5

БПК5./ХПК 0,26-0,18 _ _ 0,1 _

Жесткость, мг-экв/дм1 19,6-23,6 10 1,96-2,36 5,6—6,8 _

Хлориды, мг/дм3 1830-2500 350 5,23-7,14 220-280 —

Фосфаты, мг/дм3 28,2-34,15 0,05 564-683 1,8-2,52 36-50,4

Ион аммония, мг/ дм1 140-152,5 0,5 280-305 16-22 32-44

Нитриты, мг/даг* 0,43-0,53 0,08 5,4-6,62 0,08-0,14 1,75

Нитраты, мг/дм"1 8,6-10,1 40,0 - 11,9-2,3 -

Железо (общее), мг/дм' 10-50 0,1 100-500 4,8-5,5 -

Марганец (II). мг/даг" 2,77-3,5 0,01 277-350 1,7-2,8 17

Свинец (II), мг/дм'' 0,045-0,16 0,001 4,5-16 - -

Медь(11), мг/дм* 0,3-0,4 0,001 300-400 - -

Цинк (10. мг/дм3 0,8-1,3 0,01 80-130 0,6-0,8 60-80

Фенол и производные фенола, мг/дм* 10,5-14,6 0,001 для фенола 10500-14600 4,5-5,8 4500-5800

Гуминовые соединения, мг/дм1 80 - - 35 -

Анализ условий образования и состава фильтрационных вод полигона ТБО г. Чусового. Полигон эксплуатируется уже более ста лет, ежегодно па него поступает 45 тыс. т. твердых отходов, которые включают бытовые отходы городского коммунального хозяйства и отходы домостроительных комбинатов. Общее количество складируемых ТБО составляет более 3 млн. т. На полигоне отсутствуют специальные природоохранные сооружения: гидроизолирующий экран, система дренажной сети для сбора и утилизации фильтрата. ФВ скапливается в естественных углублениях рельефа местности, образуя 2 мелких и 3 крупных водоема общей площадью зеркала более 2 га.

Результаты анализа химического состава и органолептических свойств ФВ, представлены в табл. 3. Низкое значение отношения БПКп(ш„/Х1Ж показывает, что в воде присутствуют биорезистентные примеси.

Исследованиями условий формирования состава ФВ и влияния действующей свалки на окружающую природную среду, включающими визуальное, геолого-гидрологическое и гидрохимическое обследование установлено, что основным фактором загрязнения окружающей природной среды является образующийся в теле свалки фильтрат. Его негативное воздействие с разной степенью интенсивности распространяется на почвы, подземные воды и поверхностные водные объекты, что вызывает необходимость разработки технологии очистки фильтрационных вод полигона ТБО г. Чусового.

Выбормодельныхрастворов для исследования. На основе проведенного анализа процессов деструкции ТБО, условий образования и результатов анализа химического состава ФВ, образующихся на различных стадиях жизненного цикла полигона, для проведения исследований по очистке ФВ от органических примесей выбраны следующие модельные растворы: растворы гуминовых соединений, фенола, крезола.

В состав фильтрата входят ионы тяжелых и токсичных металлов, концентрации которых изменяются в зависимости от этапа жизненного цикла полигона. Они могут содержаться в ФВ в виде ионов, а

также устойчивых комплексных соединений с органическими лигандами. Для проведения исследований по очистке ФВ от ионов тяжелых металлов выбраны растворы гуматов железа (II), гуматов цинка (II), хлоридов железа, цинка, меди.

Сопоставление химического состава ФВ, образующихся на различных этапах жизненного цикла полигона, и соответствующих этому составу. известных методов очистки сточных вод позволило выбрать для исследований следующие деструктивные и физико-химические методы: интенсивную биохимическую очистку в анаэробных и аэробных условиях, окисление примесей озопированием; коагуляцию, гальванокоагуляцию, сорбцию и ионный обмен, ультрафильтрацию через керамические пористые материалы; биосорбцию.

Экспериментальное определение оптимальных технологических параметров проведения процессов, критериев и граничных условий

применения выбранных методов очистки ФВ на каждом этапе жизненного цикла полигона, позволит обосновать и разработать технологии очистки ФВ.

При оценке эффективности применяемых методов очистки, анализе полученных результатов были использованы рентгенофазовый, гель-хроматографический, спектроколориметрический анализы, порометрический и вакуум-сорбционные методы.

Глава 3. Моделирование процессов формирования фильтрационных вод. Прогнозирование химического состава фильтрационных вод на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО

При разработке эффективных технологий очистки ФВ действующих полигонов, а также при проектировании новых объектов, оценке потенциального воздействия фильтрата на окружающую среду необходимо прогнозировать количественные изменения состава сточных вод на различных этапах биодеструкции ТБО. Длительность разложения отходов не позволяет получить достоверных экспериментальных результатов по изменению состава фильтрата на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО. В этом случае наиболее целесообразно использование методов моделирования процессов деструкции отходов и формирования ФВ.

Следует отметить, что в настоящее время не существует единого подхода к прогнозным оценкам состава фильтрата, многие модели находятся в стадии разработки. Наибольший интерес представляют биохимические модели, учитывающие стадии биодеструкции ТБО при формировании фильтрата.

Проведенный термодинамический и кинетический анализ процессов деструкции ТБО и условий образования ФВ позволил разработать нам модель, позволяющую без длительных экспериментальных исследований определять изменение состава фильтрата во времени в зависимости от морфологического состава ТБО.

Исследовалась анаэробная стадия разложения отходов, как самая длительная и оказывающая наибольшее влияние на формирование состава ФВ. Принималось, что анаэробному разложению подвергаются целлюлозосодержащие отходы, т.к. они являются основной составляющей биодеградируемой части ТБО. Несмотря на то, что при биодеструкции ТБО протекают сложные биохимические процессы с образованием ряда органических соединений, из всего многообразия реакций можло выделить основные. В процессе разложения целлюлозы образуются летучие кислоты жирного ряда, биогаз и свалочный грунт - продукт гумификации отходов, представляющий собой органические соединения гумусовой природы.

Сопоставление химического состава органической составляющей свалочных грунтов и гуминовых веществ, анализ их свойств позволили смоделировать основной фрагмент свалочного грунта (СГ), установить его структурную и химическую формулу -

Термодинамический расчет основных биохимических реакций, протекающих при разложении целлюлозосодержащих фракций ТБО результаты которого представлены в табл. 4, позволил определить наиболее вероятные из них и представить процесс биодеструкции целлюлозы в виде:

п СбНиОед -> пСбН120б(ф)->пС2Н402(ф)+ СГ-> пС02(г)+пСНцг) (2)

гидролиз ацетогенез метаногенез

На основе полученной биохимической модели были рассчитаны материальный баланс процесса разложения 1 т сухих ТБО, потоки эмиссий (биогаза и фильтрата) и масса образующейся органической части свалочного грунта на различных стадиях биодеструкции отходов (ацетогенеза и метаногенеза).

При расчетах количество целлюлозосодержащей фракции в 1т ТБО было представлено в виде глюкозы, находящейся в твердом состоянии и определено, исходя из известного морфологического состава отходов, по форм™™*-

= ' (3)

где п„ — первоначальное содержание твердой глюкозы в 1 тонне сухих отходов, кмоль/т;

— число кмолей углерода в 1 кмоль фракции отходов;

В 1 т сухих отходов содержится 3,21-3,6 кмоль глюкозы. В состав фильтрата на протяжении всего периода разложения отходов может переходить 18-19 мае. % от массы сухих ТБО или с учетом влажности ТБО 3,3 об. % органических примесей (плотность ТБО - 0,4 т/м3).

При разработке мероприятии по снижению негативного воздействия полигона ТБО на объекты биосферы, технологий очистки ФВ полигонов необходимо прогнозировать изменение эмиссий во времени, что возможно на основе кинетического анализа процессов биодеструкции.

Формирование фильтрата может быть описано двумя последовательно протекающими реакциями и изменение состава фильтрата во времени можно определить на основе кинетического уравнения последовательной реакции первого порядка:

-г СбНпОб (ф) п СгЬЪОгсф) -» п СОцт)+ п СН4(г)

где к\ - константа скорости реакции в фазе ацетогенеза.

кг - константа скорости реакции в фазе метаногенеза.

Интегрируя уравнения (5) относительно компонента получена зависимость изменения состава фильтрата от времени:

Основные химические реакции, протекающие при деструкции ТБО Таблица 3

Стадия Уравнения Термодинамические функции

биодеструкции Дйи298 (кДж) К, ДН °298(кДж) Д8»,и Дж/моль'К

Фаза гидролиза Целлюлоза глюкоза: 1. п(С6Н50|о)т + п (т-1)Н20 - л тС6Н12Об — — — —

Фаза ацетогенеза Глюкоза —> уксусная кислота 2.СбНпОб + 0,4КНз(Г)+ Н20(»)->2 СНиОо.51%с™)+ 2 СОад+ + 4,4Н2(Г)+С2Н402(Ж) -398,447 ,069,9 -46,53 1180,93

Глюкоза —> пропионовая кислота: З.С6Н,20« + 0,54Ш3(Г) г^СН^Оо^одт,) +0,6С02(Г) +1.6Н2ОИ + 0,9Сз11б02{ж) + 0,9Над -393,86 1069., -162,16 777,55

Глюкоза-» масляная кислота: 4. СбНцОб + 0,316 Шад 1,58 СНиОо.3НоЛте) +1Д6Н2(г)+ 0,79С4Н8О2(ж)+1,26СОад+1>Ш2О(ж, -270,2 1047.4 -47,87 746,08

Пропионовая кислота уксусная кислота: 5. С311б02+2Н20(г) С2Н4О2 + С02 + ЗН2 -2,2 2,43 60,4 195,3

Масляпая кислота-» уксусная кислота: 6. С4Н802(Ж) + 2Н20(ж) ->2 С2И402(Ж) + 2Н2(Г) -7,8 23,0 38,1 154,68

Фаза метаиогенеза 7.С02 (г) + 4Н2 (г) -» СНед + 2Н20(т) -131,25 1,1-Ю23 -252,95 -408,39

Уксусная кислота -» метан: 8. С2Н402 (ж) С02 (г)+ С114<Г) -55,8 6,2-109 15,74 240,1

Учитывая объем образующихся ФВ Уф (MVT сухих ТБО), массу

складированных отходов ((}, т/год) и их влажность W (массовая доля) формулу 5 можно преобразовать:

гг _

е~*2 'г)-1000 ,

1

(7)

где ХПК- г О/м3, М- молярная масса уксусной кислоты (кг/кмоль), 1,07 -теоретическое значение ХПК уксусной: кислоты (кг О/кг)

На основе полученной модели был разработан программный продукт прогноза состава фильтрата.

Модель была верифицирована при исследовании анаэробного разложения отходов в лабораторных условиях и анализа химического состава ФВ полигона ТБО г. Перми. По расчетам на 2002 г. (после 25 лет депонирования отходов) величина ХПК ФВ составила 2500 мг О /дм3, что коррелирует с экспериментальными данными по анализу ФВ, отобранных из тела полигона (см. рис. 1).

Модель прогноза состава ФВ дает результаты, достаточные для принятия практических решений при выборе метода и технологии очистки ФВ.

Исследование процессов коррозии металлов (цинк, медь, железо, кадмий, свинец) в аэробных и анаэробных условиях показало, что концентрация ионов металлов и их подвижность зависят от рН и Eh ФВ, устойчивости комплексных соединений ионов металлов с органическими лигандами - салициловой и гуминовой кислотами, фенолами, крезолами и др., от величины произведения растворимости ПР сульфидов, карбонатов, гидроксидов металлов. Установлено, что концентрации ионов железа (II) и цинка (П) в ФВ в наибольшей степени зависят от стадий биохимической деструкции и, соответственно, от этапов жизненного цикла полигона ТБО.

На основании проведенного теоретического анализа биодеструкции ТБО и анализа химического состава ФВ определены индикаторные показатели загрязнения ФВ: рН, соотношению величин БПК5/ХПК, содержание ионов железа (общее) и цинка (II), по которым можно определить этап жизненного цикла полигона.

Глава 4. Деструктивные методы очистки фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО

В главе представлены результаты исследований очистки фильтрационных вод интенсивными биохимическими методами и озонированием.

Интенсивные биохимические методы очистки ФВ. Анализ условий формирования химического состава ФВ полигонов ТБО показал, что при очистке «молодых» фильтратов, образующихся на стадии гидролиза и ацетогенеза в первые 5-10 лет эксплуатации полигона, решающую роль будут играть биохимические анаэробные методы.

Анаэробная очистка фильтрата обеспечивает продолжение идущего в теле полигона микробиологического анаэробного процесса. Исследования биохимической очистки «молодых» фильтратов проводились на модельных растворах, полученных при анаэробном разложении отходов известного морфологического состава в лабораторном лизиметре при температуре 38-40°С. Фильтрат характеризовался низкими значениями рН (4,5-6,5) и высокими концентрациями органических веществ (ХПК от 6000 до 12000 мг О/дм3).

Контроль процесса очистки осуществляли по объему выделившегося биогаза и показателям ХПК, БПК очищенной воды. Установлено, что при анаробной очистке концентрированных ФВ эффективность по ХПК составила 45-45 %. Для обеспечения нормативных показателей качества воды для сброса в водные объекты необходима дополнительная очистка фильтрата физико-химическими методами.

Эксперименты по аэробной очистке ФВ полигона ТБО г. Перми проводили в течение 6 месяцев в лабораторных аэротенках, работающих в режиме идеального вытеснения, с использованием адаптированного к ФВ активного ила, отобранного с сооружений биологической очистки городских сточных вод.

Полученные результаты показали, что высокое солесодержание, наличие хлорорганических соединений в ФВ оказывает ингибирующсе действие на активный ил. Применение аэробных методов очистки ФВ, образующихся на стадии метаногенсза, возможно после их предварительной очистки физико-химическими и химическими методами.

Озонирование ФВ. В работе исследовалась возможность применения озонирования для очистки ФВ полигона ТБО г. Перми. Выбор метода обусловлен содержанием в ФВ биорезистентных примесей и высокомолекулярных окрашенных соединений. Эксперименты проводили на

лабораторной установке, состоящей из контактного аппарата с арматурой, регулирующей подачу газа, и узлами отбора проб. Концентрация озона в озонокислородной смеси (ОКС) составляла 1,5-2 % об., (30-40 мг/л), расход ОКС - 100 мл/мин. Исследовано влияние времени контакта пробы воды с ОКС и дозы поглощенного водой озона на степень очистки ФВ различного состава. Доза озона варьировалась в широких пределах от 50 до 680 мг/л. Степень очистки контролировали по следующим показателям: цветности, ХПК, БПК5, N0/. На рис. 2 и 3 представлены зависимость показателя ХПК и цветности ФВ от дозы озона.

Как видно из представленных данных, цветность воды значительно снижается при достаточно низких дозах озона, однако при этом возрастает значение ХПК. Обнаруженный факт позволил предположить, что при

воздействии озона на окрашенные примеси ФВ происходит расщепление макромолекулы, понижается их молярная масса и, как следствие, цветность воды.

Механизм процесса озонирования ФВ был подтвержден данными гель-хроматографического анализа, результаты которого показали, что в исходной ФВ содержатся примеси с молярной массой 4500 г/моль и 600 г/моль, в воде озонированной дозой 50 мг/л — 2240,1120 и 446 г/моль. Снижение молярной массы примесей способствует более полному их окислению бихроматом калия, что и приводит к повышению величины ХПК.

Образующиеся продукты обладают и большей биологической активностью, о чем свидетельствует повышение соотношения БПК5/ХПК (от 0,183 до 0,246). При обработке ФВ низкими дозами озона из нее полностью удаляются фенолы и хлорсодержащие соединения.

Проведенные исследования показали, что применение озона при дозах (300-400 мг/л) позволяет разрушить трудноокисляемые высокомолекулярные соединения, обеспечивает очистку по ХПК па 80-96%, по цветности - на 9093,5 %. Однако использование озонирования в качестве основного метода обезвреживания ФВ экономически неоправданно, т.к. требует значительных энергетических затрат.

Озонирование при очистке ФВ целесообразно использовать в двух направлениях:

• на стадии предварительной очистки ФВ, содержащих биорезистентные и высокомолекулярные окрашенные примеси («старый» фильтрат) обработкой ФВ небольшими дозами озона (50-100 мг/дм3 в зависимости от исходного значения ХПК) можно на 70-80 % снизить цветность воды, полностью удалить запах, хлорсодержащие ароматические соединения, (при производительности очистных сооружений 10 м3/час мощность озонаторной установки составит 1-1,5 кг/час по озону);

• на стадии доочистки ФВ, образующихся в ацетогенной фазе биодеструкции отходов («молодой» фильтрат), для обеззараживания и удаления трудноокисляемых низкомолекулярных соединений, а также остаточной цветности и запаха воды.

Комбинирование методов озонирования и интенсивной биохимической очистки «старых» фильтратов позволяет повысить эффективность на 3035 %.

Глава 5. Сорбционные, ионообменные и биосорбционные методы очистки фильтрационных вод

В главе представлены результаты исследования очистки ФВ методами сорбции, ионного обмена и биосорбции.

Сорбционпые и ионообменные методы очистки ФВ. Особенностью химического состава ФВ полигона ТБО является их многокомпонентный состав, наличие как высоко-, так и низкомолекулярных растворенных органических веществ. В этом случае эффективность сорбционной очистки,

экономическая целесообразность применения метода будут определяться рациональным выбором сорбционного материала.

С целью разработки требований к пористой структуре сорбентов для очистки ФВ в исследовании использованы различные промышленные марки гранулированных и дробленых активных углей (АУ) - БАУ-МФ, ATM, ДАУ, F-ЗОО (фирма Chemviron, Бельгия), активированный антрацит - АА, буроугольный полукокс БКЗ, активированный полукокс - АБД, а также недожог, образованный при сжигании отходов на целлюлозно-бумажных и лесоперерабатывающих предприятиях - сорбент-Н, отсевы производства АУ.

В соответствии с поставленной задачей подробно исследовалась пористая структура углеродных сорбентов (объемы микро-, мезо-, макропор, полуширина щелевидной микропоры, X нм) с использованием пикнометрических, вакуум-сорбционных и порометрических методов (табл. 4). Микропористые АУ представлены марками: ATM, БАУ, АА, F-300. Характерной особенностью пористой структуры АА является отсутствие мезопор при практически неразвитом объеме макропор, т.е. его можно рассматривать как модель сорбента с однородной пористой структурой. ATM характеризуется широким распределением микропор по размерам, объем микропор представлен собственно микропорами и супермикропорами. Из выбранных для исследования материалов АБД и сорбент-Н обладают развитым объемом мезопор при незначительном развитии других характерных типов пор. У БКЗ пористая структура практически не развита,

Углеродсодержащие материалы в результате адсорбции кислорода образуют поверхностные соединения, содержащие фенольные, карбоксильные, альдегидные и др. группы, что придает им ионообменные свойства.

В исследованиях также использовался дробленый металлургический шлак Чусовского металлургического завода, образующийся при получении стали в мартеновских печах. Проанализирован его химический состав и определены основные физико-химические характеристики. Химический состав шлака: Si02 - 21,96%, МпО - 5,25 %, Fe2Cb - 14,0 %, СаО - 38,10 %, MgO - 17,39 %, A12Oj -3,29 %.

Исследования проводили на модельных растворах и ФВ в статических и динамических условиях. Установлена взаимосвязь между свойствами сорбатов и параметрами пористой структуры материалов.

При адсорбции ароматических соединений из низкоконцентрированных растворов эффективность и селективность процесса определяется, не только объемом, но и размером микропор. Наиболее высокой сорбционной емкостью при адсорбции фенола и крезола из растворов с концентрацией 510 мг/л обладают АУ марок БАУ и АА. В результате исследований установлена зависимость статической емкости углеродных сорбентов, рассчитанная на единицу объема микропор, от размера микропор, которая представлена на рис. 4.

Таблица 4

Характеристика физико-химических свойств и пористой структуры углеродных материалов

Углеродный V» Объем пор Ws, wob wo2, Eoi. ЕО2, Насыпная Механическая

материал см3/г углеродных сорбентов, см'/г см'/г см3/г кДж кДж нм плотность, прочность, %

см'/г - моль моль г/ см3

VMH Уме» Vma,

БАУ 1,85 0,18 0,09 1,58 0,27 0,19 - 25,4 — 0,47 0,24 58

ATM 0,96 0,31 0,07 0,58 0,38 0,22 0,10 18,3 10,6 0,66 0,48 73

АА 0,44 0,33 0,02 0,11 0,35 0,32 - 22,5 — 0,52 0,44 70

F-300 0,75 0,32 0,07 0,35 0,39 0,35 — 21,1 — 0,57 0,33 70

ДАУ 0,85 0,38 0,07 0,41 .0,44 0,42 - 20,6 - 0,58 0,24 73

АБД 0,59 0,1 0,14 0,35 0,24 0,14 - 27,9 - 0,43 0,48 72

БКЗ 0,445 0,02 0,014 0,41 0,024 0,02 - - - - 0,50 72

Сорбент-Н 0,68 0,08 0,10 0,50 0,18 0,12 - — - - 0,24 55

W0ь Ео(> Ео2 - предельный объем микро- и супермикропор и характеристическая энергия адсорбции соответственно в микро- и супермикропорах.

§ •а

I

I

I 800

ь

>

i. боо

\ 400

I

t 200

*

- ФО *

0.4

0,7

0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 Полуширина щелевидной микропоры,X, нм

— - п- крезол,-----фенол

■ -АБД, А-БАУ, *-АА, ♦-F-300, о-ДАУ, о-АГМ Рис. 4. Зависимость адсорбционной емкости углеродных материалов по фенолу и крезолу от размера микропор

Максимальная сорбционная емкость по фенолу и крезолу наблюдается при размере полуширины щелевидной микропоры АУ - 0,47 нм.

Анализ изотерм адсорбции гуминовых соединений показал, что наибольшей сорбционной активпостью обладает мезопористые образцы -сорбент-Н, АБД, размер мезопор которых соизмерим с размерами частиц гуминовых соединений. Шлак, в состав которого входят оксиды кальция, кремния, железа, также обладает достаточной для практического использования сорбционной емкостью. По-видимому, на поверхности шлака протекают процессы коагуляции гуминовых соединений и осаждения агрегированных частиц. Адсорбция гуминовых веществ на образцах АБД, БАУ, сорбент-Н с достаточно высоким коэффициентом корреляции описывается уравнением Ленгмюра (рис. 5).

Процесс адсорбции гуминовых веществ протекает на поверхности мезо-и крупных супермикропорах сорбентов по монослойному механизму.

Исследования по очистке ФВ от гуматов металлов (железа (П), меди (П)) показали, что наибольшей сорбционной и осветляющей способностью обладают сорбент-Н, АБД, что свидетельствует о преобладании сорбционного механизма извлечения этих соединений. Гуматы металлов взаимодействуют с поверхностными функциональными группами углеродсодержащих материалов и адсорбируются на поверхности мезо- и супермикропор.

Проведенные исследования показали, что сложный химический состав фильтрационных вод приводит к необходимости использования для их очистки многостадийной сорбционной технологии с применением сорбентов различной пористой структуры, реализация которой возможна с использованием многослойных фильтров, содержащих мезо- и микропористые материалы.

На выбранных сорбентах были проведены динамические испытания по очистке фильтрационных вод полигона ТБО г. Перми, определены технологические параметры процесса (скорость фильтрации 1,5- 2 м/час, время контакта сорбента со сточной водой -20 мин).

В работе исследована возможность доочистки озонированной ФВ АУ. Показано, что процесс адсорбции протекает в объеме микропор АУ и установлена линейная зависимость сорбционной емкости от объема микропор. Таким обр., для доочистки озонированных малыми дозами ФВ (до 50 мг/дм ) можно использовать БАУ, ATM, AA.

Озонированная вода, обогащенная растворенным кислородом, стимулирует процессы жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий и способствует биологическому самоочищению слоя загрузки, увеличивая фильтроцикл.

Эксперименты по извлечению гидратированных ионов металлов (железа (II), меди (П)) проводились из модельных растворов, содержащих хлориды тяжелых металлов на диатомите, сорбенте-Н, АБД, шлаке. Ионообменные емкости материалов представлены на рис.6.

Наибольшей сорбционпой емкостью обладает диатомит - минерал на основе оксида кремния состава: SiOr- 86,6 %; Л12Оэ - 5,4 %; Na20 - 1,5 %; Fe2C>3 — 6,1 %; CaO - 0,4 %. Плотность материала 620 г/дм\ Исследования показали, что сорбция ионов металлов на диатомите сопровождается эквивалентным выделением ионов натрия в фильтрат, т.е. процесс протекает по ионообменному механизму. Для определения селективности диатомита по отношению к ионам тяжелых металлов исследовали сорбционные свойства материала при извлечении ионов меди из раствора, содержащего ионы кальция. Опыты показали, что в присутствии ионов кальция емкость материала снижалась до 4800 мг/дм3, но оставалась достаточной для его практического использования.

Для повышения ионообменной емкости и селективности диатомита к ионам тяжелых металлов была проведена его химическая модификация солями железа (ИДИ) и гидроксидом натрия с последующей термической обработкой, что сопровождалось формированием на его поверхности феррита, обладающего ионообменными свойствами. Модифицирование (диатомит-М) позволило в 2,5 раза повысить сорбционную емкость и в 1,5 раза селективность материала.

Отработанные материалы устойчивы в интервале рН = 4—11, т.е. при одноразовом использовании сорбенты можно утилизировать на полигоне ТБО.

Биосорбционные методы очистки ФВ. Применение сорбционных методов очистки ФВ, несмотря на их высокую эффективность, не всегда экономически оправданно. Прежде всего, это связано с проблемами регенерации и утилизации отработанных сорбентов. Установлено, что сорбционная очистка ФВ сопровождается адсорбцией микроорганизмов, вследствие чего на поверхности материалов протекают биохимические процессы, значительно увеличивается степень очистки сточных вод и фильтроцикл.

С целью определения технологических параметров очистки фильтрационных вод в биосорбционных фильтрах были проведены лабораторные эксперименты, которые позволили установить период адаптации микроорганизмов к примесям ФВ и формирования биопленки, ее микробиологический состав, эффективность очистки фильтрационных вод полигонов ТБО.

Наиболее развитая биопленка формировалась на сорбенте-П, биоценоз которой был представлен бактериями, относящиеся к родам Acinetobacter, Pseudomonas, Bacillus, единично присутствовали нитчатые формы бактерий. Кроме бактерий обнаружены грибы рода Fusarium; простейшие представлены родами: Aspidisca, Vorticella, Paramecium, Rotatoria, Nematoda.

В ходе исследований была разработана модель биосорбционного многослойного фильтра. Выбор загрузки фильтра проводился с учетом их сорбционных свойств, доступности и экономической целесообразности: шлак, сорбент-Н, отход АУ, диатомит, гравий. Для интенсификации процессов биохимической очистки в биофильтре, как дополнительный источник микрофлоры, использована кора длительного срока хранения (15 лет).

Определена окислительная мощность (ОМ) загрузочных материалов биосорбционного фильтра по показателям БПК - 0,35 г Ог/(м3,сут) и ХПК -7-8 г О/ (м3 -сут).

Очистка ФВ полигона ТБО г. Перми в биосорбционном фильтре, работающем в капельном режиме при естественной аэрации с нагрузкой 2-5 м3/(м2,сут), позволяет улучшить органолептические и физико-химические свойства воды. Очищенная вода имела цветность 60-80 °Ц, запах отсутствовал, содержание ионов цинка, меди составляло менее 0,01 мг/дм3, эффективность очистки по величине ХПК - 83-85 %,. Вода с такими показателями может быть доочищена в биологических прудах.

Преимуществом биосорбциошюго фильтра является возможность саморегенерации загрузочных материалов в процессе биохимического окисления примесей. Срок эксплуатации биосорбера определяется механической прочностью материалов и составляет не менее 5 лет.

Разработанная конструкция биофильтра защищена патентом РФ.

На полигоне ТБО г. Чусового были проведены укрупненные испытания по использованию биосорбционного фильтра в очистке ФВ. В качестве загрузочных материалов фильтра были использованы металлургический шлак Чусовского металлургического комбината, отсев АУ, кора. Объем биосорбционного фильтра - 1м3, площадь - 1 м2, рабочая-высота фильтра -1 м. Фильтр работал в режиме капельного биофильтра со скоростью подачи ФВ 50 л/час в течение 4 месяцев. Контролировали процесс очистки по величине ХПК и цветности.

После адаптационного периода (10 дней) фильтр работал стабильно. Величина ХПК на выходе из аппарата составляла 180-220 мг О/л, цветность - 40-50°Ц.

Испытания, проведенные на лабораторной и пилотной установках, позволяют рекомендовать разработанный метод для очистки «старых» фильтратов и фильтратов, образующихся на рекультивационном и пострекультивационном этапах жизненного цикла полигона ТБО.

В главе представлены результаты экспериментов по доочистке ФВ после биосорбционного фильтра в модельных биологических прудах. Исследования показали, что после двухнедельного пребывания ФВ в модельном пруду, содержащем накопительную культуру водорослей, состоящую преимущественно из представителей семейства Protococcales: Chlorococcum, Chlorella, очищенная вода по основным показателям с учетом разбавления соответствовала нормативным требованиям для воды, сбрасываемой в водоемы рыбохозяйственпого назначения.

Глава б. Применение реагентной коагуляции, гальванокоагуляции и ультрафильтрации для очистки фильтрационных вод

Реагентная коагуляция и галъванокоагуляция ФВ. Выбор метода реагентной коагуляции для очистки ФВ обусловлен содержанием в них коллоидных и высокомолекулярных органических соединений, гуминовых и поверхностно-активных веществ.

Исследования очистки ФВ методом коагуляции с использованием сульфата алюминия и хлорида железа (III) проводились на реальных ФВ полигона ТБО г. Чусового («старый» фильтрат) и модельных растворах, полученных на лабораторных установках анаэробного разложения ТБО («молодой» фильтрат). Определены оптимальные дозы коагулянтов. При очистке «старых фильтратов» доза коагулянтов составляла 0,5-0,6 г/л и достигалась эффективность очистки по ХПК - 80 %. Необходимость значительных капитальных вложений для создания реагентного хозяйства и химического контроля процесса ограничивает использование метода для очистки ФВ, образующихся на рекультивационном- и пострекультивационном этапах жизненного цикла полигона.

При очистке «молодых» фильтратов эффективность составляла менее 50 % при дозе коагулянтов 25-30 г/дм3. В этом случае метод коагуляции можно рекомендовать как для предварительной очистки ФВ, так и для доочистки после биохимической стадии обезвреживания фильтрата.

Учитывая специфику эксплуатации полигона ТБО, для очистки ФВ целесообразно применять физико-химические методы, не требующие значительных затрат капитальных и трудовых ресурсов, использовать доступные и достаточно эффективные материалы, предпочтительно, отходы производств.

В работе исследована возможность применения гальванокоагуляции (ГК) для очистки ФВ от высокомолекулярных и ионных примесей с использованием в качестве гальванопар металлического скрапа (железная, или алюминиевая стружка) и углеродсодержащих отходов различных производств.

За счет разности электрохимических потенциалов токопроводящих элементов на контакте железная стружка (или алюминиевая) -углеродсодержащий материал возникает множество гальванопар, что вызывает интенсивное окисление и растворение металла, электролиз воды, смещение рН, гидролиз и другие физико-химические процессы. Образующиеся ионы железа или алюминия переходят в различные гидроксидные и оксигидратные формы: Ре (ОНЪ, БеООН, Ре(ОН)з, Ре(ОН)2*, А1(ОН)2+,[А1(ОН)4]", А1(ОН)з и др., которые способствуют коагуляции, осаждению, сорбции примесей из очищаемой воды.

При гальванокоагуляции углеродсодержащие материалы поляризуются катодно и на них протекает восстановление кислорода с образованием гидроксид-ионов.

При выборе углеродсодержащих материалов учитывали не только их восстановительную катодную способность, но и сорбционные свойства. В качестве токопроводящих катодных элементов были выбраны сорбент-Н и отход древесного угля-сырца (отсев).

Проведенный теоретический анализ процесса гальванокоагуляции позволил установить, что полнота, скорость протекания процесса окисления анодных составляющих гальванопар, состав продуктов будут зависеть от правильно выбранных значений рН исходного раствора. Для достижения оптимального режима процесс необходимо проводить в 2 стадии: активизация процесса окисления анодных участков и непосредственно гальванокоагуляция. На первой стадии значение рН должно поддерживаться в интервале 3,5-4,5; на второй - 7,5-9,0, что будет способствовать созданию необходимого значения ЭДС гальванопар с учетом поляризации электродных участков в пределах 0,6-0,67 В для пары железо-углеродсодержащий материал и для пары алюминий - углеродсодержащий материал - 1,8-2,1 В.

Исследования по применению ПС проводили на фильтрационной воде, отобранной из тела полигона ТБО г. Перми, в статических и динамических условиях. При проведении процесса в статических условиях осуществлен выбор наиболее эффективных гальванопар и определены их оптимальные соотношения. Эффективность очистки фильтрационных вод контролировали по изменению величины ХПК, цветности, содержанию в воде хлорид-ионов и ионов цинка. Проведенные эксперименты показали, что в качестве катодного элемента гальванопары наиболее целесообразно использовать сорбент-Н, обладающий достаточно развитой пористой структурой. В этом случае он является одновремешю источником микротоков и адсорбентом, концентрирующим на своей поверхности органические соединения.

Оптимальным соотношением реагентов для гальванопары - сорбент Н -железные опилки является 1:2, для гальванопары - сорбент-Н -алюминиевые опилки - 1:1. Эффективность очистки по ХПК составляла 60 %, по цветности - 80 %, концентрации ионов металлов в очищенной воде не превышали 0,01 мг/л. Вода после ГК с такими показателями может быть доочищена в биологических прудах.

При использовании алюминиевого скрапа в качестве анодной составляющей гальванопары происходило значительное снижение концентрации хлорид-ионов, что можно объяснить образованием гидроксохлоридов алюминия в результате его

анодного окисления и совместного соосаждения их в процессе коагуляции взвешенных частиц.

Эксперименты, проведенные в динамических условиях, позволили установить оптимальный режим работы гальванокагулятора, время фильтроцикла. Характеристика химического состава ФВ, очищенной методом ГК, представлена в табл. 5. Высокая эффективность очистки по показателю ХПК обусловлена как коагуляцией органических коллоидных примесей, так и адсорбцией их в объеме пор углеродсодержащего материала.

Таблица 5

Характеристика химического состава ФВ, очищенной методом гальванокоагуляции

Наименование Исходная Очистка на гальванопаре

показателя вода Железо -сорбент-Н Алюминий - сорбент-Н

Значение Эффективность очистки, % Значение Эффективность очистки, %

ХПК, мг О/л 680 120 75,2 130 72

Электропроводность, тБ/см2 10,49 6,6 37,1 2,8 73,3

РН 8,2 8,6 - 8,4 -

Цветность, °Ц 300 40 86,7 60 80,0

Жесткость, 19,6 5,7 70,9 6,8 65,3

мг-экв/л

Хлориды, мг/л 1830,0 1500 18,0 80,0 95,6

Фосфаты, мг/л 28,2 0,2 99,0 0,16 98,8

Железо 10,0 11,5 - 0,3 97,0

(общее), мг/л

Марганец (II), мг/л 2,77 0,08 97,1 0,06 97,8

Свинец (II), мг/ л 0,25 0,01 99,96 0,01 99,96

Медь(П), мг/ л 0,3 0,01 96,7 0,01 96,7

Цинк (II), мг/ л 1,3 0,01 99,2 0,01 99,2

При очистке воды методом ПС значительно снижается также жесткость ФВ в результате образования карбонатов кальция и магния, и содержание фосфат-ионов за счет образования фосфатов и гидрофосфатов алюминия, железа.

Микроскопические и микробиологические исследования очищенной воды показало значительное снижение содержания микроорганизмов в процессе очистки (ОМЧ снижается с 120000 ед./дм3до 5000 ед./дм3). Микротоки, образующиеся в поле гальванопары, губительно действуют на патогешгую микрофлору сточных вод, тем самым, обеспечивая глубокое их обеззараживание.

Результаты исследований по применение методов реагентной и гальванокоагуляции показали, что

• для предварительной очистки ФВ от взвешенных и коллоидных веществ, ионов тяжелых металлов, а также солей жесткости наиболее целесообразно применение методов известкования или коагуляции с использованием в качестве реагентов материалов, преимущественно, отходов производств,

обладающих коагулирующими свойствами (шлак, мраморная крошка, известь, доломит);

• ГК с использованием в качестве токообразующих элементов металлического скрапа (железные или алюминиевые стружки) и углеродсодержащего материала - сорбента-Н для очистки ФВ, имеющих ХПК 600 - 1000 мг/дм3, обеспечивает снижение величины ХПК на 60-80 % и цветности ФВ на 80-90 %;

• использование в качестве гальванопары алюминиевого скрапа и углеродсодержащего материала позволяет снизить содержание хлорид -ионов на 65 -70%;

• для интенсификации процессов гальванокоагуляции рекомендуется подача в аппарат воздух.

Применение методов ультрафильтрации. В настоящее время в практике водоочистки находят применение мембранные технологии, которые позволяют одновременно очищать воду от органических и неорганических компонентов, бактерий, вирусов и других загрязнений. Мембранную технологию можно рассматривать как альтернативу применения сорбционных и ионообменных методов доочистки ФВ.

В последние годы быстрыми темпами развиваются работы по созданию и промышленному освоению неорганических мембран.

В работе исследованы эксплуатационные характеристики керамических мембран на основе карбида кремния и сиалона. Образцы на основе карбида кремния получены тремя различными способами:

• спеканием смеси ультрадисперсных порошков (УДП):

81 + С = 5Ю

жидкофазным спеканием порошков карбида кремния на оксидной связке из смеси

• реакционным спеканием смеси кварцевого песка с графитом, сопровождающегося восстановлением оксида кремния :

8Ю2 +ЗС = 8Ю + 2СО

Образцы пористых сиалоновых материалов получены из сырья на основе каолина методом реакционного спекания смеси каолина и графита в атмосфере азота. Анализ рентгенограмм образцов показал присутствие фазы /2-сиалс)На> состав которой можно представить в виде 81зА1зОзМз (АШ-АЬОз1 8!зК4).

Формование мембран осуществлялось методом сухого прессования ультрадисперсных порошков при давлении 0,2-250 МПа.

Анализ физико-химических свойств синтезированных материалов показал, что они обладают размерами канальных пор сравнимыми с промышленными ультрафильтрационными и микрофильтрациопными мембранами, что обусловило проведение исследований по оценке возможности их использования для очистки вольт от вьтсокомопекупяпных и окрашенных примесей.

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА СПетервурт ОЭ N9 *гг

Для исследования были выбраны образцы материалов, обладающих разной канальной пористостью с механической прочностью 80-85 %.

Установлено, что пористая структура анализируемых образцов неоднородна. Наряду с канальными порами эти материалы обладают внутренней пористостью с преобладанием мезопор

Очистку осуществляли фильтрованием растворов через мембранные элементы при давлении 0,1-0,3 МПа. В ходе экспериментов определены

селективность (%) и проницаемость (дм3/(см2-ч) при Р=0,1 Мпа) исследованных керамических материалов по отношению к красителю метиленовому голубому, гуминовым соединениям, гуматам металлов, ФВ.

Установлена зависимость проницаемости и селективности карбидкремниевых и сиалоновых мембран от размера канальных пор и размера ассоциатов высокомолекулярных соединений в растворе.

Наибольшей селективностью обладают мембраны, полученные спеканием графита и кремния, в состав которых частично входит аморфный пористый углерод. Установлено, что керамические мембраны на основе карбида кремния с диаметром канальных пор 300-400 нм способны очищать растворы, содержащие высокомолекулярные соединения, размеры которых могут изменяться от 1,4 нм до 10-100 нм. Наличие в структуре карбида кремния аморфного углерода обеспечивает очистку воды по капиллярно-адсорбционному механизму. Фильтр на основе сиалонов с размерами канальных пор 1,2-1,3 мкм эффективен при очистке воды от высокомолекулярных комплексных соединений — гуматов железа (III). Результаты исследований представлены в табл. 6.

Технологическая целесообразность применения мембранных материалов определяется возможностью их многократного использования в многоцикловом режиме. Восстановление фильтрующей способности исследованных образцов, используемых для извлечения ионов металлов может быть достигнуто противоточной промывкой отработанных материалов растворами кислот под давлением 4-5 атм, при извлечении органических высокомолекулярных соединений - отмывкой горячей водой под давлением 4-5 атм и высокотемпературной регенерацией (Т = 600-800°С).

Установлена возможность применения керамических мембран для глубокой очистки ФВ полигонов ТБО от окрашенных примесей, гуматов тяжелых металлов, ионов кальция и магния, а также карбонатов кальция и магния.

Следует отметить, что сложность применения метода ультрафильтрации для очистки ФВ связана с проблемой переработки образующихся концентратов (ХПК до 10000 мг/дм ). Объем их составляет 1/10 часть от объема профильтрованной воды.

Таблица 6

Результаты исследования ультрафильтрации гуминовых соединений и гуматов железа (Ш)

№ образца Природа материала Общая пористость, % Диаметр пор, мкм Проницаемость, л/(м2-ч) при 0,1 МПа Селективность, %

Гуминовые соединения

13 Сиалон 55 0,6 390 82

1 БЮ-с 57 0,3 35 99,0

4 БЮ-с 58 0,39 78 99,0

5 БЮ-с 56 0,6 157 95,0

7 БЮ-в 55 1,1 310 92

9 8Ю-сп 43 2,7 1157 78

10 БЮ-сп 43 2,9 1243 72

Гуматы железа

4 Сиалон 53 0,65 140 98,0

17 Сиалон 54 1,1 280 96,0

18 Сиалон 55 1,3 450 99,0

5 81С-с 56 0,6 130 99,0

с - синтезированный из элементов; в - восстановленный из оксида кремния; сп - спечатый карбид кремния и оксид кремния

Разработано несколько путей решения проблемы:

1. При комплексной очистке ФВ концентраты после ультрафильтрации можно направлять на стадию анаэробной или аэробной очистки.

2. При использовании в технологии озонирования, концентраты рекомендуется обрабатывать невысокими дозами озона (50-100 мг/л), а затем направлять в пруд-накопитель ФВ или на стадию биохимической очистки. Возврат обогащенной кислородом воды на стадию сбора фильтрата или его аэробной очистки позволит интенсифицировать процессы самоочищения и деструкции органических веществ.

Глава 7. Комплексные технологии очистки фильтрационпых вод. Рекомендации по выбору методов и технологий очистки • фильтрационных вод на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО

Рассмотрены критерии и граничные условия применения исследованных методов очистки ФВ на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО, разработаны принципы построения технологических схем очистки ФВ и представлены технологические схемы очистки ФВ крупных и малых

населенных пунктов, разработаны рекомендации по выбору методов и технологий очистки ФВ.

В России в настоящее время на большинстве полигонов отсутствуют системы сбора и очистки ФВ, все они находятся па разных этапах жизненного цикла, поэтому при выборе и разработке технологий очистки целесообразно все исследуемые объекты разделить на следующие группы:

• вновь строящиеся полигоны;

• полигоны, находящиеся на стадии активной эксплуатации;

• полигоны, находящиеся на стадии закрытия, рекультивации и пострекультивации - срок эксплуатации более 30 лет;

• полигоны ТБО малых населенных пунктов (число жителей менее 50 000 чел).

Для каждой выделенной группы на основании проведенных исследований возможен выбор эффективных технологий очистки ФВ.

Этап жизненного цикла полигона может быть определен по установленным в работе индикаторным показателям загрязнения ФВ:

ацетогенная ф 1: рН = 4,5-6,5 , БПК/ХПК = 0,8-0,6;содержание ионов железа (общее) - 50-100 мг/дм3, ионов цинка (II) - до 70 мг/дм3;

• метаногенная фаза: рН = 7,5—8,5, БПК/ХПК = 0,6-0,06;содержание ионов железа (общее) - 5-10 мг/дм3, ионов цинка (II) - 0,1- 3 мг/дм3.

Для проектируемых полигонов оценка изменения концентрации органических веществ в фильтрате может быть произведена по разработанной модели прогноза состава ФВ с учетом известного морфологического состава ТБО и объема фильтрационных вод. Влияние климатических факторов в модели учитывается величинами констант скоростей разложения ТБО в фазе ацетогенеза и метаногенеза, которые, в частности, для Уральского региона составляют соответственно 0,3 год -1 и 0,07 год"1.

Варианты технологических схем очистки ФВ на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО. Для проектируемых полигонов наиболее перспективными являются блочно-модульные технологические схемы очистки ФВ, позволяющие управлять процессом при изменяющемся в зависимости от этапов жизненного цикла полигона ТБО объеме и составе сточных вод.

На первом этапе эксплуатации полигонов (ацетогенная фаза биодеструкции отходов) технологические схемы должны содержать блок очистки от ионов тяжелых металлов, взвешенных и коллоидных частиц, а также блок биохимической очистки. Основные стадии очистки:

• известкование и коагуляция ФВ путем фильтрации воды через слой мраморной крошки, шлака, извести или доломита при величине рН 7,5 -8,5;

• анаэробная очистка ФВ;

• аэробная очистка в аэротенках, биофильтрах;

• осветление воды в отстойниках с применением флокуляитов или очистка от взвешенных примесей на скором песчаном фильтре.

При высоких значениях ХПК (более 15000 мг/дм3) ФВ перед стадией анаэробной очистки должны подвергаться аэробной стабилизации.

Биохимическую очистку можно осуществлять в различных типах сооружений, как с активным илом, так и с иммобилизированной микрофлорой.

Доочистку воды проводят физико-химическими и биологическими методами, выбор которых будет зависеть от остаточной концентрации примесей в очищенной воде, требований к качеству воды и экономических возможностей:

• биологические многокаскадные пруды;

• очистка в биосорбционном фильтре с последующей доочисткой в биологическом пруду;

• озонирование воды или УФ-обработка с последующей адсорбцией на многослойном фильтре, содержащем 2 типа углеродных сорбентов с микро-и мезопористой структурой и ионообменный материал, например, диатомит, для извлечения ионов тяжелых металлов; ,

• очистка воды методами микро-, ультрафильтрации и обратного осмоса.

Разработанные схемы очистки представлены на рис. 7.

На этапах метаногенеза и гумификации отходов в ФВ будут накапливаться биорезистентные примеси, гуминовые соединения, уменьшаться концентрация ионов металлов и снижаться эффективность биохимической очистки. В этом случае, используя имеющиеся сооружения, можно изменить их функциональную направленность, очередность операций. Так, фильтр предварительной очистки может быть заменен многослойным адсорбционным фильтром для очистки ФВ от окрашенных и биорезистентных примесей.

При использовании в технологии озона целесообразно проводить озонирование воды перед стадией биохимической очистки для разрушения окрашенных и биорезистентных примесей.

На этом этапе при значительном снижении значений ХПК и БПК, в ФВ основной стадией биохимической очистки является аэробное окисление примесей. Доочистку ФВ проводят теми же методами.

Использование блочно-модульных технологий очистки ФВ позволяет управлять процессом на протяжении всего жизненного цикла полигона.

Для очистки ФВ полигонов ТБО, находящихся на стадии рекультивации и постэксплуатации целесообразно использовать биосорбционные, электрохимические и биологические методы очистки, выбор которых будет зависеть от объема образующихся ФВ, их концентрации, гидрогеологических особенностей площадки, экономических возможностей.

На рис.8 и 9 представлены варианты схем очистки ФВ.

Технологическая схема очистки, представленная на рис. 8, состоит из сборника-усреднителя, многослойного биосорбционного фильтра и каскадных биологических прудов. ФВ в течение года накапливаются в сборнике-усреднителе, а затем подаются на очистку в биосорбционный фильтр.

А) Осдзждд спдиж очиспш

ОФВ фее» I еуеиж)

Аяазробтм реактор рлтпор

К) Доочнстм

I вариант

Пвариант

Щвариант

ГЬяиири—— ж^итуЛдч Ым«|У1И|ЛиЦ фчырй

Овстажкрмй&юк

фкяыпр

ОвВ (юсюЗ тутги^

БиварбчионныЯ фчпгр

Висяагичюам груды

Ушиуефжтарвщжжобретаы!

СЬсмакртвл?

Рис.7. Варианты схем очистки ФВ проектируемых полигонов и полигонов, находящихся на стадии активной эксплуатации

Очищенная вода проходит доочистку в аэробном многоступенчатом биологическом пруду. Технологию можно рекомендовать для очистки ФВ объемом 50-100 тыс. м3/год, при этом производительность сооружений при 6-месячной работе составит 100-300 м3/сут. Оптимальные условия работы -температура не ниже 10°С Биосорбционный фильтр рекомендуется эксплуатировать в режиме капельного биофильтра с гидравлической нагрузкой 2-3 м^м^сут), окислительная мощность - 0,25-0,35 г Ог/(м3 "сут) по ВПК

Для ФВ, имеющих концентрацию по ХПК не более 1000 мг О/дм3, можно рекомендовать схему очистки, представленную на рис. 9, состоящую из пруда-усредпителя, гальванокоагулятора, содержащего металлический скрап (стальные и/или алюминиевые стружки) и углеродсодержащий материал, биологического двухступенчатого пруда. Сооружения целесообразно эксплуатировать в вегетационный период.

Одной из сложных и нерешенных к настоящему времени проблем является очистка ФВ свалок и полигонов малых населенных пунктов (число жителей менее 50 тыс. чел.). Объем ФВ таких полигонов не превышает 5000 - 7000 м3/год. Отсутствие квалифицированного персонала, экономические

сложности часто не позволяют создавать на таких полигонах сложные стационарные системы очистки.

Одним из решений этой проблемы является использование мобильных установок очистки ФВ. ФВ, накапливаемые в течение 6-10 месяцев в отстойнике-накопителе, периодически очищаются на мобильной установке, способной обслуживать несколько полигонов и состоящей из блоков физико-химической очистки.

В основу технологии могут быть положены методы:

• озонирование с последующей адсорбцией примесей на многослойном фильтре, содержащем АУ промышленных марок (или углеродсодержащих отходов). Выбор АУ должен осуществляться в соответствии с разработанными в проведенных исследованиях требованиями;

• гальванокоагуляция воды с последующей доочисткой в биологическом пруду.

Централизованное использование АУ позволит разработать систему их утилизации и регенерации, что повысит рентабельность применения метода.

При использовании схемы с озонированием ФВ установка, смонтированная на мобильном контейнере, состоит из двух блоков -озонирования и адсорбции. Блок озонирования содержит промышленный озонатор производительностью 0,75-1,0 кг озона/ч со вспомогательным оборудованием и контактными резервуарами. Для регулирования дозы озона и времени контакта в зависимости от состава воды последние могут работать в параллельном и последовательном режимах. Блок адсорбции состоит из двух многослойных фильтров, содержащих углеродные материалы с различной пористой структурой и природный ионообменный материал.

При использовании схемы с гальванокоагуляцией мобильная установка содержит блок гальванокоагуции, состоящий из промышленного гальванокоагулятора и скорого песчаного фильтра и блок адсорбции из двух многослойных фильтров, способных работать в параллельном или последовательном режиме. В качестве гальванопар можно использовать металлический или алюминиевый скрап и кокс или углеродсодержащие отходы производств.

Для очистки ФВ полигонов ТБО малой мощности можно также рекомендовать использование заглубленных многослойных биосорбционных фильтров, содержащих сорбционные и ионообменные материалы или многокаскадных прудов. Для необустроенных полигонов малых населенных пунктов характерно накапливание ФВ в естественных понижениях рельефа местности на территории прилегающей к объекту захоронения ТБО. Такие водоемы целесообразно использовать в качестве элементов схемы после проведения работ по их техническому обустройству.

Применение фильтрующих дамб, содержащих торф, металлургический шлак, отходы производств и др. позволяет повысить эффективность очистки ФВ. Дополнительную очистку ФВ можно обеспечить, организуя выпуск очищенных вод через протяженные извилистые выпускные каналы или гидроботанические площадки.

Проведенные исследования позволили разработать комплексные технологические схемы очистки ФВ на различных этапах жизненного цикла полигона.

Методика выбора технологии очистки ФВ для конкретного полигона. Разработана методика выбора технологии очистки ФВ, основанная на методе системного анализа с элементами динамического программирования и «Методических рекомендациях по оценке эффективности инвестиционных проектов», Москва,2000

Основные этапы выбора технологии:

1. Создание банка данных по возможным технологиям очистки.

При построении технологических схем, предполагается, что очистные сооружения состоят из блоков, через которые вода проходит последовательно. Каждый блок оказывает влияние на качество очищенной воды, причем показатели воды при выходе из одного блока являются входными для следующего.

2. Разработка критериев выбора технологии.

2.1. Эколого-технологический критерий - эффективность очистки (Эо). Граничные условия, накладываемые на показатели эффективности,

зависят от требований к качеству воды:

• использование для технологических нужд (оборотное водоснабжение, подача воды на площадку складирования отходов для предотвращения пожаров и ускорения процессов биодеструкции),

• выпуск воды в открытый водоем.

Эффективность очистки должна оцениваться по следующим основным показателям: взвешенным веществам, ХПК, солесодержанию, ионам тяжелых металлов. Показатели качества воды на выходе из каждого блока определяются по эмпирическим зависимостям эффективности очистки от параметров ведения процесса (например, дозы озона, сорбционной или иопообменной емкости материалов, выбора ультрафильтрационных или обратноосмотических мембран, окислительной мощности микрофлоры активного ила в аэротенке или биопленки в биосорбционном фильтре и др.)

2.2. Технико-экономический критерий

= , (8) где приведенне годовые экономические затраты;

р — коэффициент эффективности капиталовложений — величина, обратная времени окупаемости установки (10 лет),

- стоимость капитальных затрат блока технологической схемы,

- стоимость эксплуатационных затрат блока технологической схемы. ЭУ~ предотвращенный экологический ущерб, тыс. руб./год.

2.3. Простота обслуживания.

При выборе схем очистки целесообразно ориентироваться на средний профессиональный уровень персонала.

3. Выбор оптимального варианта.

В основу выбора технологии очистки ФВ положен метод системного анализа с элементами динамического программирования. Задача метода состоит в поиске оптимальной комбинации стадии очистки, при которой можно достичь заданной степени очистки при минимальных приведенных затратах.

Применение метода рассмотрено на примере выбора оптимального варианта блочно-модульной технологии очистки ФВ проектируемого полигона ТБО при условии, что очищенная вода сбрасывается в открытый водоем, для следующих исходных данных: производительность очистных сооружений - 240 м3/сут или 10 м3/ч (или 80 0000 м3/г); исходный состав ФВ: ХПК - 8000-1000 мг Ог/дм3; взвешенные - 1500 мг/ дм3, солесодержание -6000 мг/л, ионы тяжелых металлов - до 100 мг/ дм3.

Приведен расчет технико-экономических критериев, капитальных и основных эксплуатационных затрат по различным вариантам технологии очистки ФВ. Ориентировочная стоимость капитальных и эксплуатационных затрат блоков рассчитана в ценах 2003 года.

Задача оптимизации заключается в таком выборе промежуточных значений контролируемых показателей, при которых приведенные затраты будут минимальны. Задачу можно представить в виде сети (рис. 10).

Блок1 Блок 2 БлокЗ

( Б / г у-**7 ( еЛ

V 10000 ) Л 5 000 ) Д 750 )

¿V л*- V л- Лъ,

/ \ / \ ^ / \

А Л \/ у Т к

юооо} Л Л I зо

Тв I д Лш Т ж \

I 10000 ) "л 6000 1 Ч 1 000 )

Рис. 10. Схема выбора оптимального варианта методом динамического программирования А - пруд-накопитель, Блок 1 :Б - реагснтная коагуляция, В - известкование, Блок 2 : Г- метантенк, аэротенк, иловые площадки, Д-биофильтры, Блок 3:Е-озонирование и сорбционная очистка, Ж- биосорбционный фильтр и пруды, К- выпуск в водоем

11а схеме на стрелках показаны годовые приведенные затраты вариантов очистки (тыс. руб/год), в кружках - промежуточные значения ХПК (мг О/л). Любая траектория, соединяющая точки А и К дает допустимый вариант технологии очистки. Зная приведенные затраты каждой стадии и каждого варианта очистки, общая стоимость проекта определяется суммированием

всех затрат. Перебирая все возможные варианты траекторий от т. А до К выбирается оптимальный вариант. Подобную оптимизационную задачу можно решить по другим показателям качества очистки: взвешенным веществам, ионам тяжелых металлов и выбрать комплексную технологическую схему очистки ФВ в соответствии с необходимыми требованиями к качеству очистки, гидрогеологическими условиями площадки захоронения и экономическими возможностями. При расчетах можно использовать ЭВМ.

Методика была использована при разработке инвестиционных проектов и исходных данных при проектировании полигонов г. Краснокамска и г. Березники.

Глава 8. Технические решения по очистке фильтрационных вод полигонов ТБО

На основании проведенных исследований были разработаны технические решения по очистке ФВ проектируемого полигона ТБО в г. Перми, проекты рекультивации полигона ТБО «Софроны» г.Перми и полигона ТБО г. Чусового.

Технология очистки ФВ рекультивирумой свалки «Софроны» включает пруд-усреднитель, многокаскадные пруды с естественной аэрацией (3 каскада глубиной 1,5 м). Между каскадами предусмотрены фильтрующие дамбы, содержащие металлургический шлак или шлак ТЭЦ и диатомит.

На основе разработанных рекомендаций при разработке технического проекта вновь строящегося полигона г. Перми для очистки ФВ выбрана технология, включающая пруд-усреднитель, фильтр для очистки от тяжелых металлов, биологические очистные сооружения, • состоящие из последовательной анаэробной и аэробной очистки, отстойник, многослойный сорбционный фильтр и двухкаскадные пруды.

Разработана биосорбционная технология очистки ФВ полигона ТБО г.Чусового с доочисткой ФВ в биологических прудах, которая представлена в проекте рекультивации полигона.

ВЫВОДЫ

1. На основании проведенного теоретического и экспериментального анализа процессов разложения ТБО и условий образования ФВ выявлена взаимосвязь химического состава и объема ФВ от морфологического состава ТБО, этапа жизненного цикла, водного баланса полигона ТБО. Установлены индикаторные показатели загрязнения ФВ: рН, соотношение величин БПК5/ХПК, содержание ионов железа (общее) и цинка (II), по которым можно определить этап жизненного цикла полигона. Разработана модель прогноза изменения состава ФВ (по показателю ХПК) на протяжении жизненного цикла полигона, основанная на результатах термодинамического и кинетического анализа процессов анаэробной деструкции ТБО и методах

математического моделирования. Модель верифицирована при исследовании анаэробного разложения отходов на модельных установках и анализе химического состава ФВ полигона ТБО г. Перми.

2. Анализ отечественного и зарубежного опыта очистки ФВ позволил разработать концептуальные подходы выбора методов и технологий очистки ФВ, включающие разработку технических решений адекватных этапу жизненного цикла, техническому состоянию полигона ТБО и климатическим особенностям региона; маневренность в управлении процесса очистки при изхменении объема и состава ФВ, что возможно при использовании блочно-модульных технологий; использование в технологиях отходов производств, обладающих сорбционными и коагулирующими свойствами и др.

3. Исследования химического состава фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО г. Перми, г. Чусового позволили установить:

• в ФВ содержатся более 40 органических соединений, неорганические анионы, более 20 ионов тяжелых металлов; значения основных санитарных показателей (ХПК, БПК5, цветность, солесодержание, хлориды) в ФВ превышены в 10-100 раз. ФВ содержат токсичные примеси 3 и 4 классов опасности: хлорсодержащие ароматические соединения, фенолы, полифенолы, хлороформ, ионы свинца, меди и др.;

• оценка токсичности ФВ полигона ТБО г. Перми «Софроны» методом биотестирования показала, что они относятся к гипертоксичным;

• отсутствие системы сбора и очистки ФВ приводит к накоплению в теле полигона ионов тяжелых металлов и формированию высокотоксичных техногенных грунтов, что осложняет освоение рекультивированных земель в народнохозяйственных целях.

4. Установлено влияние ФВ полигона ТБО г. Перми «Софроны» на качество подземных и поверхностных вод:

• в пробах подземных вод наблюдаются значительные превышения нормативных показателей по ХПК (34 ПДК) и БПК, (90 ПДК), аммонийному азоту (7,5 ПДК), по сухому остатку и хлоридам" (до 6 ПДК), фенолам (5 ПДК), по ионам марганца (66 ПДК);

• гидрохимический анализ поверхностных вод, показал превышение нормативных показателей по сухому остатку -200 ПДК, ХПК - 14 ПДК, БПК5 - 40 ПДК, Рвобщ - 90 ПДК, Мп2+ - 48 ПДК, ионам никеля и хрома - 2 ПДК, аммония - 3 ПДК, по содержанию фенолов (2-20 ПДК), нефтепродуктов (3-20 ПДК);

5. Установлены закономерности озонирования ФВ, оптимальные дозы озона при очистке и граничные условия применения метода:

• при озонировании происходит снижение цветности ФВ в результате деструкции гумусовых веществ, полностью разрушаются фенолы, хлорсодержащие соединения; образующиеся продукты способны сорбироваться в порах активных углей ЛУ;

• при сорбционной очистке ФВ обработанных озоном (доза озона 50 мг/л) установлена линейная зависимость сорбционной емкости АУ от объема микропор;

• использование озонирования целесообразно для предварительной очистки ФВ, образующихся на стадии метаногенеза (ХПК не более 2000 мг О/л), при этом обработка ФВ небольшими дозами озона (50-100 мг/дм3 в зависимости от исходного значения ХПК) позволяет на 70-80 % снизить цветность воды, полностью удалить запах, хлорсодержащие ароматические соединения, и на стадии доочистки ФВ, образующихся в ацетогенной фазе биодеструкции отходов, для обеззараживания и удаления трудноокисляемых низкомолекулярных соединений, а также остаточной цветности и запаха воды.

6. На основе исследования влияния параметров пористой структуры углеродных сорбентов на эффективность очистки ФВ от низкомолекулярных ароматических соединений и высокомолекулярных гумусовых веществ разработаны требования к пористой структуре материалов применительно к очистке ФВ. Реализация сорбционной технологии возможна с использованием многослойных фильтров, содержащих микропористые углеродные сорбенты с размером микропор 0,45-0,5 нм и объемом микропор не менее 0,2 см3/г и мезопористые сорбенты с объемом мезопор не менее 0,12 см3/г.

7. Установлены закономерности очистки ФВ биосорбционным методом и разработана конструкция биосорбционного многослойного фильтра, содержащего кору длительного срока хранения, шлак, сорбент-Н - недожог, образующийся при сжигании отходов на целлюлозно-бумажных и лесоперерабатывающих предприятиях, отход при производстве АУ, диатомит, гравий. Окислительная мощность биосорбционного фильтра по ХПК составляет 7-8 г/ м3-сут (Патент РФ № 2186618 от 10.08.2001).

8. Установлены закономерности процесса гальванокоагуляции ФВ с использованим в качестве токопроводящих материалов отходов производств (стального и/или алюминиевого скрапа и сорбента-Н). Определены оптимальные соотношения токопроводящих элементов: для гальванопары сорбеит-Н - стальной скрап - 1:2; для гальванопары сорбент-Н -алюминиевый скрап - 1:1. Эффективность очистки по ХПК составляла 60-80 %, концентрация ионов металлов в очищенной воде не превышала 0,01 мг/л.

9. Установлена зависимость проницаемости и селективности карбидкремниевых и сиалоновых мембран от размера канальных пор и размера ассоциатов высокомолекулярных соединений в растворе. Керамические мембраны на основе карбида кремния с диаметром канальных пор 300-400 нм эффективны при очистке воды от высокомолекулярных соединений, размеры ассоциатов которых могут изменяться от 1,4 нм до 10100 нм. Фильтр на оспове сиалонов с размерами канальных пор 1,2-1,3 мкм эффективен при очистке воды от высокомолекулярных комплексных соединений.

10. Определены граничные условия применения исследованных методов очистки ФВ на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО; разработаны комплексные технологии очистки ФВ крупных и малых населенных пунктов на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО, учитывающие техническое состояние российских полигонов ТБО. Рекомендации по очистке ФВ, утвержденные на федеральном и региональном уровнях, могут быть использованы при разработке технологий очистки ФВ проектируемых и рекультивируемых полигонов, а также реконструкции действующих.

11. Разработана методика выбора технологии очистки ФВ полигона ТБО с учетом требований к качеству очистки ФВ и экономических возможностей, основанная на методе системного анализа с элементами динамического программирования. При разработке методики использованы технико-экономический критерий - эффективность очистки и технико-экологический критерий - разность между годовыми приведенными экономическими затратами и предотвращенным экологическим ущербом.

12. Разработаны технические решения по очистке ФВ рекультивируемого полигона ТБО «Софроны» и проектируемого полигона ТБО г. Перми, рекультивируемой свалки ТБО г. Чусового. Элементы разработанных технологических схем очистки фильтрационных вод использованы при проектировании полигонов ТБО г. Березники и г. Чайковского, рекультивации полигона ТБО г. Санкт-Петербурга.

Публикации по теме диссертации:

1. Влияние структуры активных углей на эффективность их применения для доочистки сточных вод гидролизных заводов. Сб.: Физико-химические методы в технологии очистки промышленных сточных вод. Труды ВНИИ ВОДГЕО. М.. 1985.С.55 (Евсюкова Г.М.)

2. Применение полидисперсных сорбентов для очистки воды. Сб.: Физико-химические методы в технологии очистки промышленных сточных вод. Труды ВНИИ ВОДГЕО. М. 1987.С.8 (Мельников А.Г.)

3. О структурных параметрах углеродных сорбентов, используемых в очистке сточных вод.// Материалы IV Всесоюзное совещание по углеродным сорбентам. Сб.: Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности. Пермь. 1987,.Ч.З. С. 91-96 (Смирнов А.Д., Евсюкова Г.М.)

4. Сорбционная очистка сточных вод производства полиамидных синтетических волокон от капролактама // Химия и технология воды, Киев. 1988.Т.10. №3. С.226 (Смирнов АД., Родзиллер И.Д.)

5. Очистка фильтрационных вод полигонов захоронения отходов в биосорбционном фильтре // Экология и промышленность России М. № 9, 2001. С 15 (Вайсман Я.И., Рудакова Л.В., Зайцева Т.А)

6. Очистка фильтрационных вод на различных этапах жизненного цикла полигона захоронения твердых бытовых отходов / Сб. научных трудов:

Образование и наука - производству, Пермь, ПермГТУ. 2001.С. 3-6. ( Вайсман Я.И., Рудакова Л.В., Н.В.)

7. Концептуальные подходы к решению проблемы очистки фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов / Материалы 2-го Международного конгресса по управлению отходами. Москва. 5-8 июня, 2001,с. 143 (Вайсман Л.И., Рудакова Л.В.)

8. К вопросу о выборе метода очистки фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов. Сб. научных тр.: Вопросы охраны окружающей среды. Вена-Пермь. 2001.С. 32-38

9. Очистка воды пористыми керамическими фильтрами // Всероссийская научно-техническая конференция «Мембраны 2001» Сб. трудов, М. 2ОО1.С.139(ГилевВ.Г.)

10. Получение и мембранные свойства пористых материалов из сиалона и карбида кремния // Конструкции из композиционных материалов. М. № 10.

2001. (Гилев В.Г., Анциферов В.Н.)

11. Моделирование эмиссий биогаза на полигонах захоронения твердых бытовых отходов // XV международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях», Сб. трудов, Тамбов,

2002. Т.4., с. 86-88 (Максимова СВ., Батракова Г.М.)

12. Оценка применимости модели LANGEM для прогноза эмиссий биогаза территории захоронения отходов //там же с. 89-90. (Максимова СВ., Батракова Г.М.)

13. Исследование возможности очистки фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов методом озонирования // Химия, технология, промышленная экология неорганических соединений" Пермь. ПТУ. 2003. Вып.2, с. 12 ( Миков А.Г., Соломонов А.Б.)

14. Разработка модели прогноза эмиссий биогаза с санитарных полигонов захоронения ТБО // Инженерная геоэкология. М. № 8 .С. 23 (Вайсман Я.И., Максимова)

15. Очистка фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов методом гальванокоагуляции // Водоснабжение и санитарная техника М., № 10 (Вайсман Я.И., Рудакова Л.В., Шишкин Я.С.)

16. Очистка фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов // Материалы Международного конгресса «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК - 2002. Москва. 2002. С. 167

17. Оценка потенциальной опасности площадки захоронения бытовых отходов в г. Перми // Материалы годичной сессии Научного Совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогелогии, М.: ГЕОС

2003.с.146 (Батракова Г.М., Максимова СВ.)

18. Моделирование состава фильтрационных вод санитарных полигонов захоронения твердых бытовых отходов // Геоэкология. М. 2004.

19. Моделирование процессов эмиссии биогаза с полигонов захоронения ТБО.// там же (Максимова СВ., Вайсман ОЛ.)

20. Критерии выбора технических решений по снижению влияния фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов на

объекты гидросферы // Материалы международного совещания: Экология и здоровье, Пермь 2003 (Вайсман Я.И., Рудакова Л.В.)

21. Дегазация полигона твердых бытовых отходов // Экология и промышленность России. М. 2003, № 10.С.41 (Максимова СВ.)

22. Применение углеродных материалов для глубокой очистки воды от хлороформа. Сб. научн. тр.: Строительство и образование. Екатеринбург. 2003.(БартоваЛ.В.)

23. Критериальные и методические подходы к выбору технологий очистки фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов. Сб. научн. тр. : Снижение экологических рисков на урбанизированных территориях. Пермь-Амстердам. 2003.

24. Адсорбционные и биосорбционные методы очистки фильтрационных вод полигона захоронения ТБО г. Перми // Материалы XXX Всероссийской конференции ГОТУ. Пермь 2ООЗ.(Пчелинцева И.)

25. Патент РФ № 2070116. Способ очистки отходящих газов от комплекса дурнопахнущих веществ (Вайсман Я.И., Гельфепбуйм ИВ., Басов В.Н., Рудакова Л.В., Нурисламов Г.Р.)

26. Патент РФ № 2186618 МКИ4 С 02 2000 Биосорбционный фильтр для очистки сточных вод (Вайсман Я.И., Рудакова Л.В., Зайцева Т.А.)

27. Патент РФ № 2040565, 1995 Способ извлечения рубидия из растворов сложного химического состава. ( Колесова С.А., Ходяшев Н.Б., Вольхин В.В.)

28. Способ получения сорбента для радионуклидов цезия. Патент РФ № 2060816, 1996 г. (Вольхин В.В., Колесова С.А., Шульга Е.А., Фарберова Е.А.)

29. Физико-химические методы защиты биосферы: Методическое учебное пособие для студентов специальности «Охрана окружающей среды». Пермь, ПермГТУ, 2002, 54 с. (Вайсман Я.И., Глушанкова И.С., Батракова Г.М., Халтурин ВТ.)

30. Кинетика химических реакций: Методическое пособие, Пермь: ПермГТУ, 1999. 19 с. (Соколова Т.С., Глушанкова И.С., Ходяшев Н.Б.)

31. Рекомендации по отведению, сбору и очистке сточных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов. М. 2003, 52 с. (Вайсман Я.И., Рудакова Л.В., Коротаев В.Н., Батракова ТМ.)

32. Рекомендации по расчету образования биогаза и выбору систем дегазации па полигонах захоронения твердых бытовых отходов. М. 2003, 28 с. (Вайсман Я.И., Максимова СВ., Рудакова Л.В., Коротаев В.Н., Батракова Г.М.)

33. Рекомендации по выбору систем дегазации и разработке технологий очистки фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов (Вайсман Я.И., Максимова СВ., Рудакова Л.В., Коротаев В.Н., Батракова Г.М.)

34. Условия образования и очистка фильтрационных вод полигонов твердых бытовых отходов. Пермь: ПермГТУ. 2003. 190 с. ( Вайсман Я.И.)

Сдано в печать 20 02.04.Формат 60x84/16. Объём 2,0 уч.издл.

_Тираж 100. Заказ 1064._

Печатная мастерская ротапринта ПГТУ.

t-75 ï?

Введение

Глава 1. Теоретический анализ процессов формирования фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов и существующих технологий их очистки

1.1. Основные факторы, влияющие на физико-химический состав и 14 объем фильтрационных вод полигонов ТБО

1.1.1. Морфологический состав ТБО

1.1.2. Жизненный цикл полигона 30 V* 1.1.3. Водный баланс полигона ТБО

1.1.4. Технология складирования ТБО и инженерная инфраструктура полигона

1.1.5. Предварительная обработка отходов

1.2. Характеристика химического состава фильтрационных вод 40 ф 1.2.1. Органические соединения

1.2.2. Неорганические соединения

1.2.3. Химический состав фильтрационных вод полигонов ТБО, находящихся на различных этапах жизненного цикла

1.3. Микробиологический состав фильтрационных вод 51 ^ 1.4. Анализ существующих технологий очистки фильтрационных

Глава 2. Характеристика объектов и методов исследования

2.1. Анализ условий образования и состав фильтрационных вод полигона ТБО г. Перми

Л 2.2. Анализ условий образования и состав фильтрационных вод полигона ТБО г. Чусового

2.3. Выбор модельных растворов и методов очистки фильтрационных вод

Глава 3. Моделирование процессов формирования фильтрационных вод. Прогнозирование химического состава фильтрационных вод на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО

3.1. Термодинамическая модель процессов деструкции биоразлагаемых фракций ТБО

3.2. Кинетическая модель процесса формирования и прогноза состава фильтрационных вод.

3.3. Анализ подвижности ионов металлов в фильтрационных водах на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО

Глава 4. Исследования возможности применения деструктивных мето-# дов очистки фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО

4.1. Биохимические методы очистки фильтрационных вод

4.1.1. Очистка фильтрационных вод в анаэробных условиях

4.1.2. Очистка фильтрационных вод в аэробных условиях

4.2. Применение озонирования для очистки фильтрационных вод

4.2.1. Свойства озона и механизмы его воздействие на органиче-ские примеси сточных вод

4.2.2. Экспериментальные исследования очистки фильтрационных вод озонированием

Глава 5. Сорбционные, ионообменные и биосорбционные методы очистки фильтрационных вод

5.1. Закономерности сорбции органических веществ фильтрационных вод

5.1.1. Характеристика пористой структуры углеродных материалов 139 ^ 5.1.2. Закономерности адсорбции растворенных органических веществ из водных растворов углеродными сорбентами

5.1.3. Экспериментальные исследования сорбционной очистки фильтрационных вод

5.2. Сорбционные методы очистки фильтрационных вод от ионов тяжелых металлов

5.2.1. Исследование сорбционной очистки фильтрационных вод от гидратированных ионов металлов

5.2.2. Исследования очистки фильтрационных вод от комплексных ионов металлов

5.3. Биосорбционные методы очистки фильтрационных вод

5.4. Закономерности доочистки фильтрационных вод в модельных прудах

Глава 6. Применение реагентной коагуляции, гальванокоагуляции и ультрафильтрации для очистки фильтрационных вод

6.1. Применение методов реагентной коагуляции 200 для очистки фильтрационных вод

6.2. Применение метода гальванокоагуляции для очистки 203 фильтрационных вод

6.2.1.Теоретический анализ процесса и выбор оптимальных 203 условий очистки фильтрационных вод

6.2.2. Экспериментальные исследования очистки фильтрационных 213 вод методом гальванокоагуляции

6.3. Мембранные методы очистки воды

6.3.1. Характеристика мембранных методов очистки сточных вод и выбор мембранных материалов для очистки

6.3.2. Закономерности очистки воды на керамических мембранных материалах

Глава 7. Комплексные технологии очистки фильтрационных вод.

Рекомендации по выбору методов и технологий очистки фильтрационных вод на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО.

7.1. Критерии и граничные условия применения исследованных методов очистки фильтрационных вод на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО

7.2. Комплексные технологии очистки фильтрационных вод

7.2.1 .Варианты технологий очистки фильтрационных вод проектируемых полигонов и полигонов, находящихся на стадии активной эксплуатации

7.2.2. Варианты комплексных технологий очистки фильтрационных вод полигонов ТБО, находящихся на рекультивационном и пострекультивационном этапах

7.2.3. Технологии очистки фильтрационных вод малых населенных пунктов

7.3.Выбор технологической схемы очистки фильтрационных вод для конкретного полигона

Глава 8. Технические решения по очистке фильтрационных вод полигонов ТБО 278 Выводы 293 Литература 297 Приложения

Основным способом санитарной очистки городов и населенных пунктов от твердых бытовых отходов (ТБО) в нашей стране остается захоронение их ^ на полигонах и свалках, где в течение десятков лет протекают сложные физико-химические и биохимические процессы разложения отходов, сопровождающиеся эмиссиями загрязняющих веществ в окружающую среду.

Одной из крупных нерешенных экологических и социальных проблем урбанизированных территорий является снижение негативного воздействия полигонов захоронения и свалок твердых бытовых отходов (ТБО) на объекты ^ гидросферы, обусловленного фильтрационными водами (ФВ).

ФВ образуются за счет влажности отходов, инфильтрации атмосферных осадков, биохимических процессов, сопровождающихся образованием воды, и характеризуются высоким (в сотни раз превышающим ПДК) содержанием токсичных органических и неорганических веществ. Они опасны в ф, санитарно-эпидемиологическом отношении, так как содержат патогенные бактерии и микроорганизмы.

На протяжении всего жизненного цикла полигона ТБО, состоящего из следующих основных этапов: эксплуатационного, рекультивационного, пострекультивационного, ассимиляционного ФВ являются источником загрязнения поверхностных и подземных вод.

Обеспечение необходимого санитарного состояния населенных пунктов и охраны водных объектов требуют разработки эффективных методов и технологий очистки фильтрационных вод полигонов ТБО.

Особенности формирования ФВ, их сложный химический состав, If; изменяющийся на протяжении жизненного цикла полигона, значительное отличие от промышленных и муниципальных сточных вод вызывают необходимость разработки методологических и концептуальных подходов решения этой проблемы, что становится особенно актуальным в связи с тенденцией к закрытию, рекультивации старых свалок и строительству современных полигонов.

Анализ существующих технологий очистки фильтрационных вод, показал, что для этой цели могут быть использованы различные биохимические - аэробная и анаэробная очистка и физико-химические ^ методы - коагуляция, флокуляция, сорбция на активных углях (АУ), микрои ультрафильтрация, обратный осмос, озонирование, электрохимическое окисление, ультрафиолетовое излучение.

В этой связи возникает проблема выбора методов и технологий очистки ФВ вод в зависимости от этапа жизненного цикла полигона ТБО, мощности объекта, климатических особенностей региона и др., которая может быть ^ решена на основании исследования процессов формирования химического состава и объема ФВ, экспериментального обоснования применения биохимических и физико-химических методов очистки ФВ.

Диссертационная работа посвящена решениям прикладных задач в области создания эффективных технологий очистки ФВ полигонов де захоронения ТБО крупных и малых населенных пунктов на различных этапах их жизненного цикла, позволяющим осуществлять реконструкцию действующих полигонов ТБО, а также разрабатывать гибкие блочно-модульные технологические схемы очистки для проектируемых объектов.

Работа базируется на исследованиях процессов деструкции ТБО, Ш образования ФВ, проведенных специалистами Венского технического университета (P.Brunner, N. Mache), агентства по охране окружающей среды США (US Environmental Protection Agency — M. Barlaz, R. Ham, H. Belevi, P. Baccini), Академии коммунального хозяйства (Н.Ф. Абрамов и др.), кафедры охраны окружающей среды ПермГТУ (Я.И. Вайсман, Ц> В.Н. Коротаев, JI.B. Рудакова), работах специалистов НИИ ВОДГЕО,

ИКХиХВ АН Украины, институтов РАН и Вузов, направленных на решение проблемы очистки сточных вод биохимическими и физико-химическими методами (С.В. Яковлев, В.Н. Швецов, И.В. Скирдов, В.В. Найденко, А.Д. Смирнов, B.JI Драгинский, A.M. Когановский и др.) и собственных исследований в области очистки сточных вод, проведенных в 1986-2003 г.г.

Работа является обобщением результатов исследований, выполненных в рамках госбюджетных НИР: региональной программа «Экология Западного Урала» № 01970002206, «Научное обоснование и разработка эколого-гигиенических критериев оценки отходов производства и потребления для выбора оптимальной стратегии их утилизации, обезвреживания и уничтожения № 01940001427, «Разработка и создание элементов научно-методического и технического обеспечения системы мониторинга на урбанизированных территориях»: № 01970004985.

Цель и задачи работы

Целью работы является научное обоснование методов и технологий очистки фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО на различных этапах жизненного цикла полигона и разработка эффективных технических решений по ликвидации эмиссии загрязняющих веществ в подземные и поверхностные водоемы.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследование условий образования фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов, выявление основных факторов, влияющих на объем, физико-химический и микробиологический состав ФВ.

2. Анализ существующих технологий очистки ФВ и разработка принципов выбора методов и технических решений по ликвидации эмиссии загрязняющих веществ в подземные и поверхностные водоемы.

3. Исследование химического состава ФВ полигонов ТБО, находящихся на различных этапах эксплуатации, с использованием методов химического и физико-химического анализа.

4. Проведение термодинамического и кинетического анализа процессов биодеструкции фракций ТБО и создание модели прогноза химического состава ФВ в зависимости от этапа жизненного цикла полигона, позволяющей принимать практические решения при выборе метода и технологии очистки ФВ.

5. Исследование эффективности применения различных деструктивных (биохимических, окислительных) и физико-химических (гальванокоагуляция, сорбция, ионный обмен, биосорбция, ультрафильтрация) методов очистки фильтрационных вод на модельных и реальных растворах и обоснование критериев и граничных условий применения каждого метода.

6. Разработка технических решений и технологий очистки ФВ полигонов захоронения ТБО крупных и малых населенных пунктов на различных этапах жизненного цикла.

7. Разработка эколого-технико-экономических критериев и методов выбора оптимального варианта технологической схемы очистки ФВ.

Научная новизна заключается в основных положениях теоретического, методологического и технологического характера.

• Разработана модель прогноза изменения химического состава фильтрационных вод в зависимости от этапа жизненного цикла полигона, позволяющая принимать практические решения при выборе методов и технологий очистки фильтрационных вод.

• Установлены закономерности и механизмы очистки фильтрационных вод от органических высоко- и низкомолекулярных, а также коллоидных соединений, комплексных и гидратированных ионов металлов методами озонирования, гальванокоагуляции, сорбции, ионного обмена, биосорбции и ультрафильтрации.

• Выявлена взаимосвязь физико-химических свойств органических примесей воды и параметров пористой структуры углеродных материалов в процессах сорбционной очистки. Установлено, что адсорбция низкомолекулярных органических ароматических соединений протекает по объемному механизму в микропорах углеродных сорбентов, определена зависимость сорбционной емкости от размера микропор. Для очистки фильтрационных вод от низкомолекулярных ароматических соединений необходимо использовать микропористые активные угли (АУ) с размером микропор 0,45-0,5 нм и объемом микропор не менее 0,2 см3/г. Установлено, что адсорбция гуминовых соединений и гуматов металлов (железа (II), меди (II)) на углеродных материалах протекает на поверхности мезо- и крупных супермикропор АУ по монослойному механизму и для их извлечения необходимо использовать мезопористые углеродные материалы с объемом мезопор не менее 0,12 см3/г.

• Выявлены закономерности очистки фильтрационных вод биосорбционными методами, предложено использование углеродсодержащих отходов, каменноугольного и металлургического шлаков, коры длительного срока хранения в качестве загрузочных материалов биосорбционного фильтра.

• Обоснована принципиальная возможность применения керамических мембран на основе карбида кремния и сиалонов для очистки сточных воды полигонов ТБО от высокомолекулярных и окрашенных примесей.

• Определены критерии и граничные условия применения методов интенсивной биохимической очистки, сорбции, озонирования, гальванокоагуляции для очистки фильтрационных вод на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО.

Практическая значимость результатов исследования:

• разработаны рекомендации по очистке фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО;

• разработаны рекомендации по расчету эмиссий с полигонов захоронения ТБО;

• технические решения по очистке фильтрационных вод использованы при проектировании полигонов ТБО и ПО городов: г.г. Перми, Краснокамска, Березники и рекультивации объектов захоронения ТБО и ПО г. Пермь, и г. Чусового; г. Санкт-Петербурга.

• разработана конструкция биосорбционного многослойного фильтра для очистки ФВ.

• результаты исследований использованы при разработке учебного пособия и лекционного курса «Физико-химические методы защиты биосферы» для студентов специальности «Охрана окружающей среды и рационального использования природных ресурсов».

Новизна и практическая значимость разработок подтверждена патентами

РФ.

Результаты исследований докладывались и обсуждались на всесоюзной конференции «Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности» (Пермь, 1987), зональном научно-техническом семинаре: "Синтез неорганических сорбентов и применение их для очистки сточных вод" (Челябинск, 1990), научно-практической конференции «Керамические материалы: производство и применение» (Москва, ВИМИ, 2001), 2-ом и 3-ем Международном конгрессе по управлению отходами (Москва,2001,2003 гг.), XV международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Тамбов,2002), Международном конгрессе «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК- 2002 (Москва,2002), годичной сессии Научного Совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогелогии « Сергеевские чтения » (Москва, 2003).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Закономерности условий формирования химического состава и объема фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО.

2. Модель прогноза изменения химического состава ФВ (по ХПК) в зависимости от этапа жизненного цикла полигона.

3. Закономерности и механизмы очистки фильтрационных вод от органических высоко- и низкомолекулярных, а также коллоидных соединений, комплексных и гидратированных ионов металлов методами озонирования, гальванокоагуляции, сорбции, ионного обмена, биосорбции и ультрафильтрации.

4. Принципы и критерии выбора методов очистки ФВ на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО.

5. Комплексные технологии очистки на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО.

ВЫВОДЫ

1. На основании проведенного теоретического и экспериментального анализа процессов разложения ТБО и условий образования ФВ выявлена взаимосвязь химического состава и объема ФВ от морфологического состава ТБО, этапа жизненного цикла, водного баланса полигона ТБО. Установлены индикаторные показатели загрязнения ФВ: рН, соотношение величин БПК5/ХПК, содержание ионов железа (общее) и цинка (И), по которым можно определить этап жизненного цикла полигона. Разработана модель прогноза изменения состава ФВ (по показателю ХПК) на протяжении жизненного цикла полигона, основанная на результатах термодинамического и кинетического анализа процессов анаэробной деструкции ТБО и методах математического моделирования. Модель верифицирована при исследовании анаэробного разложения отходов на модельных установках и анализе химического состава ФВ полигона ТБО г. Перми.

2. Анализ отечественного и зарубежного опыта очистки ФВ позволил разработать концептуальные подходы выбора методов и технологий очистки ФВ, включающие разработку технических решений адекватных этапу жизненного цикла полигона, техническому состоянию объекта и климатическим особенностям региона; маневренность в управлении процесса очистки при изменении объема и состава ФВ, что возможно при использовании блочно-модульных технологий; использование в технологиях отходов производств, обладающих сорбционными и коагулирующими свойствами и др.

3. Исследования химического состава фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО г. Перми, г. Чусового позволили установить:

• в ФВ содержатся более 40 органических соединений, неорганические анионы, более 20 ионов тяжелых металлов; значения основных санитарных показателей (ХПК, БПК5, цветность, солесодержание, хлориды) в ФВ превышены в 10-100 раз. ФВ содержат токсичные примеси 3 и 4 классов опасности: хлорсодержащие ароматические соединения, фенолы, полифенолы, хлороформ, ионы свинца, меди и др.;

• оценка токсичности ФВ полигона ТБО г. Перми «Софроны» методом биотестирования показала, что они относятся к гипертоксичным;

• отсутствие системы сбора и очистки ФВ приводит к накоплению в теле полигона ионов тяжелых металлов и формированию высокотоксичных техногенных грунтов, что осложняет освоение рекультивированных земель в народнохозяйственных целях.

4. Установлено влияние ФВ полигона ТБО г. Перми «Софроны» на качество подземных и поверхностных вод.

5. Установлены закономерности озонирования ФВ, оптимальные дозы озона при очистке и граничные условия применения метода:

• при озонировании происходит снижение цветности ФВ в результате деструкции гумусовых веществ, полностью разрушаются фенолы; образующиеся продукты способны сорбироваться в микропорах активных углей АУ;

• при сорбционной очистке ФВ обработанных озоном (доза озона 50 мг/ дм3) установлена зависимость сорбционной емкости АУ от объема микропор;

• использование озонирования целесообразно для предварительной очистки ФВ, образующихся на стадии метаногенеза (ХПК не более 2000 мг О/дм3), при этом обработка ФВ небольшими дозами озона (50-100 мг/дм в зависимости от исходного значения ХПК) позволяет на 70-80 % снизить цветность воды, полностью удалить запах, хлорсодержащие ароматические соединения, и на стадии доочистки ФВ, образующихся в ацетогенной фазе биодеструкции отходов, для обеззараживания и удаления трудноокисляемых низкомолекулярных соединений, а также остаточной цветности и запаха воды.

6. На основе исследования влияния параметров пористой структуры углеродных сорбентов на эффективность очистки ФВ от низкомолекулярных ароматических соединений и высокомолекулярных гумусовых веществ разработаны требования к пористой структуре материалов применительно к очистке ФВ. Реализация сорбционной технологии возможна с использованием многослойных фильтров, содержащих микропористые углеродные сорбенты с размером микропор 0,45-0,5 нм и объемом микропор не менее 0,2 см3/г и мезопористые сорбенты с объемом мезопор не менее 0,12 см3/г.

7. Установлены закономерности очистки ФВ биосорбционным методом и разработана конструкция биосорбционного многослойного фильтра, содержащего кору длительного срока хранения, шлак, сорбент-Н, отход АУ, диатомит, гравий. Окислительная мощность биосорбционного фильтра по ХПК составляет 7-8 кг/ м3-сут (Патент РФ № 2186618 от 10.08. 2001).

8. Установлены закономерности процесса гальванокоагуляции ФВ с использованим в качестве токопроводящих материалов отходов производств (стального и/или алюминиевого скрапа и сорбента-Н). Определены оптимальные соотношения токопроводящих элементов: для гальванопары сорбент-Н — стальной скрап — 1:2; для гальванопары сорбент-Н — алюминиевый скрап - 1:1. Эффективность очистки по ХПК составляла 60-80 %, концентрация ионов металлов в очищенной воде не превышала 0,01 мг/л.

9. Установлена зависимость производительности и селективности карбидкремниевых и сиалоновых мембран от размера канальных пор и размера ассоциатов высокомолекулярных соединений в растворе. Керамические мембраны на основе карбида кремния с диаметром канальных пор 300-400 нм эффективны при очистке воды от высокомолекулярных соединений, размеры ассоциатов которых могут изменяться от 1,4 нм до 10100 нм. Фильтр на основе сиалонов с размерами канальных пор 1,2-1,3 мкм эффективен при очистке воды от высокомолекулярных комплексных соединений.

10. Определены граничные условия применения исследованных методов очистки ФВ на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО; разработаны комплексные технологии очистки ФВ крупных и малых населенных пунктов на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО, учитывающие техническое состояние российских полигонов ТБО. Рекомендации по очистке ФВ, утвержденные на федеральном и региональном уровнях, Moiyr быть использованы при разработке технологий очистки ФВ проектируемых и рекультивируемых полигонов, а также реконструкции действующих.

11. Разработана методика выбора технологии очистки ФВ полигона ТБО с учетом требований к качеству очистки ФВ и экономических возможностей, основанная на методе системного анализа с элементами динамического программирования. При разработке методики использованы технико-экономический критерий - эффективность очистки и технико-экологический критерий — разность между годовыми приведенными экономическими затратами и предотвращенным экологическим ущербом.

12. Разработаны технические решения по очистке ФВ рекультивируемого полигона ТБО «Софроны» и проектируемого полигона ТБО г. Перми, рекультивируемой свалки ТБО г. Чусового. Элементы разработанных технологий очистки фильтрационных вод использованы при проектировании полигонов ТБО г. Березники и г. Чайковского, г.Санкт-Петербурга.

Рис. 8.3. Принципиальная технологическая схема очистки фильтрационных вод г. Чусового

1. Александровская З.И., Кузьменкова A.M., Гуляев Н.Ф. и др. Санитарная очистка городов от твердых бытовых отходов. М.: Стройиздат. 1977. 320 с.

2. Вайсман Я.И., Kopomaee В.Н., Петров Ю.В. Полигоны депонирования твердых бытовых отходов. Перм. гос.техн.ун-т. Пермь, 2001. С. 150

3. Санитарная очистка и уборка населенных мест: Справочник / Под ред. А.Н. Мирного. М.: Стройиздат. 2001. 420 с.

4. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультиваци полигонов для твердых бытовых отходов. М. 1998. 64 с.

5. Baccini P. The landfill. Reactor and Final Storage // Presented at the Swiss Workshop on Land Disposal //Conference center Gerzensee. Switzerland, 1988.

6. Aprili P., Bergonzoni M., Buttol P. Life-cycle assessment of a municipal solid waste landfill / Environmental impact, aftercare and remediation of landfills // 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1999. Vol. IV. P. 345-352.

7. Kopomaee В.Н. Научно-методические основы и технические решения по снижению экологической нагрузки при управлении движением твердых бытовых отходов. Автореф. д-ра техн. наук / Перм. гос.техн. ун-т. Пермь, 2000.

8. Pohland F.G., Kim J. С. In site anaerobic treatment of leachate in landfill bioreactors // Wat. Sci. Tech. 1999. 40 (8). P.203-208.

9. Рудакова JI.В. Научно-методическое обоснование снижения эмиссии загрязняющих веществ полигонов захоронения твердых бытовыхотходов биотехнологическими методами. Авторефд-ра техн. наук

10. Перм. гос.техн. ун-т. Пермь, 2000.

11. Tchobonoglous G. Theisen Н. Integrate Solid Waste Management. New York. McGraw-Hill. 1993. 185 p.

12. Municipal Solid Waste generation, recycling and disposal in the United States: facts and figures for 1998 //US Environmental Protection Agency (EPA). 2000.

13. Baccini P., Henseler G., Belevi H. Water and element balances of municipal solid waste landfills // Waste Management Research. 1987, V. 5, p.483-499.

14. Ham R.R. Sanitary landfill, state of the art I I Second landfill symposium. Sardinia, PortoConte, 1989.

15. Landfill gas emissions / US Environmental Protection Agency (EPA). 1998.

16. Богомолов Б.Д. Химия древесины и основы химии высокомолекулярных соединений М.: Лесн. пром-ть. 1973.387 с.

17. Canziani R., Cossu R. Landfill hydrology and leachate production // Land filling: Process, Technology and Environmental Impact. London. 1994.

18. Karnchanowong S., Ikeguchi T. Leachate from Landfill // Industrial Waste Management Waste reduction and treatment, Site Remediation and purification./Edited by W. Pillman. International Society for Environmental. Protection. Vienna, 1992.

19. Wiener mitteilungen. Deponiesickerwasser und Oberflachenabdichtung auf Reaktordeponien. Wien, 2000. Band 162. 189 p.

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

21. Baccini P., Bruner P. Metabolism of the Antroposphere // Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Berlin, 1991.

22. Технико-экономическое обоснование рекультивации городской свалки г. Перми «Софроны». Т.1,2. Оценка воздействия на окружающую среду. ООО Пред. «КОНВЭК». Пермь. 2001.

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

24. Технико-экономическое обоснование (Проект) рекультивации городской свалки г. Перми «Софроны». / Разраб. ООО предприятие «КОНВЭК». -Пермь, 2001.

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

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

27. Cancelli A., Cossu R., Malpey F., Pessina D. Permeability of different materials to landfill leachate: ISWA Proceedings of the 5th International Solid Waste Conference. Copenhagen. Denmark, 1988.

28. Christensen Т.Н., Kjeldsen P., Stegmann R. Effects of Landfill Management Procedures on Landfill Stabilization and Leachate and Gas Quality. // Landfilling of waste: leachate / Ed. R. Cossu, R Stiegmann. Academic Press. London. P. 119-139.

29. Fungaroly, A.A., Steiner, R.L. Investigation of sanitary landfill behavior: Final Rep. EPA-600/2-79/053a. US EPA. Cincinnati. Ohio, 1979. P. 331.

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

31. Комплексная оценка загрязнения окружающей среды Пермской городской свалки: /Отчет о НИР, Перм. гос.техн. ун-т. Пермь, 1998

32. Barlaz М., Ham R. Methane production from municipal refuse. Critical reviews in environmental control. 1990,V19 (3,6).

33. Barlaz M., Ham R. Mass balance analysis of anaerobically decomposed refuse // J. Environ .Eng. ASCE 115(6). 1989. P. 1088-1102.

34. Brunner P., Lahner T. Die Deponie. TU Wien. 1997.

35. Thibodeaux L.J., D.G. Parker, and Heck H.H. Measurement of Volatile Chemicals Emissions from Wastewater Basins U.S. EPA Hazardous Waste Engineering Research Laboratory, EPA/600/5-2-82/095. Cincinnati, 1982.

36. Доберл Г., Лахнер Т. Генезис фильтрационных вод полигона ТБО. Пер. с нем. / Проблемы окружающей среды на урбанизированных территориях. Варна-Пермь, 1997. С. 14-21.

37. Gomez-Martin М.А., Antiguedad I., Ansoleaga I. Physic-chemical evolution of leachates from MSW Landfills in the Basque country (Spain): Proceeding Sardinia 99, 7 International waste management and landfill Symposium. — Cagliari. Italy.1999. P. 89-96.

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

39. Проектирование и эксплуатация полигонов для захоронения твердых бытовых отходов в странах с переходной экономикой. Рабочие материалы. Доклад ЕРА на П Конгрессе по управлению отходами. ВЭЙСТЭК. М., 2001.

40. Минько О. И., Лившиц А. Б. Экологические и геохимические характеристики свалок твердых бытовых отходов. // Эколог, химия, 1992. №2.

41. Мшиланова М.Ю. К проблеме исследования влияния полигонов ТБО на окружающую среду /Второй Международный конгресс по управлению отходами. М.: Вэйсттек. 2001.

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

43. Шур A.M. Высокомолекулярные соединения. М.: Химия. 1881. 656 с.

44. Экологическая биотехнология./ Под ред. К.Ф. Форстера, Д.А. Д. Вейза Л.: Химия. 1990. 353 с.

45. Zeikus J.G. Microbes in their Natural Environments / Symp. 34, Cambrige, 1983. P.423.

46. MountfortD.O., BryantM.P. //Arch. Microbial. 1982. V.133.P.249.

47. Venrataramania E.S., Ahlert R.C., Corbo P. // CRC Crit. Rev. Environ. Control. 1984.V.14.P.333.

48. Thauer R.K., Morris J.G. //The microbe. Prokaryotes and Eukaryotes // Symp. 36 (11). Cambrige, 1984. P.123.

49. Senior E., Balba M.T. Biotechnology Applied to Environmental Problems / Wise D.L. (ed). CRC Press, 1987.

50. Gould J., Cross W., Pohland F. Factors influencing mobility of toxic metals in landfills operated with leachate recycle. // Emerging Technologies in Hazardous waster Management. 1989. P. 389-423

51. Литван И.И., Круглицкий H.H., Третинник В.Ю. Физико-химическая механика гуминовых веществ. Минск. 1976.

52. Фокин А.Д., Карпухин А.И. Исследование состава комплексных соединений фульвокислот с железом.// Изв. ТСХА. 1972. Вып. 11. С. 132-137.

53. Bjorklund A. Enveromental systems analysis waste management / AFR Report. 1998.

54. Mersiowsky I., Stegmann R. Long-term Behavior of PVC Products and Fate of Phthalate Plasticizers under Landfill Conditions // VII International waste management and landfill symposium. Sardinia. 1999. Vol. I. P.193-199.

55. McDougal JR., Pyrah L.C. Moisture effects in a biodegradation model for waste refuse./ 7 International waste management and landfill symposium.Sardinia,1999. Vol I. P. 59-66.

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

57. Tchobonoglous G. Theisen H. Solid Waste. New York. 1977.

58. Ehrig H. J. Leachate Quality // Landfilling: Process, Technology and Enviromental Jmpact. London: Academic Press, 1994. P.210-223

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

60. Lechner.T. Water balance and leachate quantity. IWGA — Department for Waste Management. Wien, 1995. P. 23-35.

61. Bengtsson L., Bendz D. Evaporation from an active, uncovered landfill // Journal of Hydrology. 1996. № 182. P. 143-155.

62. Bendz D., Singh V.P., Akesson M Accumulation of water and generation of leachate in a young landfill // J. Hydrology. 1997. № 203. P. 11-21.

63. Методические указания по расчету количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ от полигонов твердых бытовых отходов. М. 1995.

64. Тагилов М. А. Противофильтрационная защита оснований полигонов захоронения твердых бытовых отходов// Автореф. канд. технн. наук, Перм. гос. техн. ун-т, Пермь,2002.

65. Методика расчета водного баланса полигонов захоронения твердых бытовых отходов /Сост. Вайсман Я.И., Тагилов М.А. и др. Пермь, 2002. 19 с.

66. Use of the water balance method for predicting leachate generation from solid waste disposal sites. EPA/530/SW-168, 1975.

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

68. Вайсман Я.И., Вайсман О. Я., Максимова С.В. Управление метаногенезом на полигонах твердых бытовых отходов. Перм. гос.техн.ун-т. Пермь, 2003.228 с.

69. Catalani S., Cossu R. Flashing of mechanical-biological and thermal pretreated Waste // 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia. 1999, Vol. IV. P. 345-359.

70. ManciniL, MasiS. Influence of mechanical pretreatment on MSW disposal in integrated systems.// 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1999, Vol. IV. P.325-338

71. Dias L.F., Savage G.M. Mechanical and biological pretreatment on MSW.// 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1999, Vol. IV. P. 371-376

72. Lavigne R. A. Compost Solid waste / Land Util. 1979. Vol. 20. № 3.

73. Шешнев E.C., Ларионов В.Г. Компостирование органического мусора / Экология и промышленность России, 1999. № 7.

74. Raninger В., Pilz G. Optimization of mechanical-biological treatment of waste to achieve Austrian. landfill requirements // 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia. 1999, Vol. IV. P. 389-394

75. Paar S.t Brummack G. Advantages of dome aeration in mechanical- biological Waste treatment // 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia. 1999, Vol. Ш. P. 427-434

76. Horing K., Kruempelbeck I. Long term emissions behavior of mechanical-biological treatment municipal solid waste. // 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia. 1999, Vol. IV. P. 409-415

77. Pohland F., Cross W. The behavior and assimilation of organic priority pollutants codisposed with Municipal Refuse //EPA, 1992,Vol. 1.

78. Christensen Т., Cossu R., Stiegmann R. Chemical and Biological Characteristics of Landfill leachate. In: Landfilling of .waste: leachate London: Academic Press. 1990. P. 65-89.

79. Revans A., Ross D. Long-term fate of metals in landfill. // 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1999, Vol I. p. 199 -206

80. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1982 . 320 с.

81. Бекетов А.Ю., Бекренев А.В. и др. О проблеме очистки фильтрата полигонов захоронения твердых бытовых отходов // Экологическая химия. 1998. № 7.

82. Батищев В.В., Кияшкин В.И., Довгань С.А. Полигон ТБО Воронежа и состояние подземных вод. // ЭкиП. 2000. №8.с. 40-44.

83. Прокопов В. А. и др. Пути решения проблем очистки фильтрата свалки ТБО г. Киева //Химия и технология воды. 1995.T. 17. № 1.

84. Разнощик В.В., Абрамов Н.Ф. Некоторые вопросы очистки фильтрата твердых бытовых отходов с помощью экрана из суглинка // Науч. тр. АКХ им. Памфилова. М. 1997. Вып.11.

85. Грибанова Л.П., Вовк Л.А. Влияние полигонов ТБО на природную среду // Ж и КХ. 1998. № 1.

86. Вайсман Я.И., Зайцева Т.А., Рудакова Л.В. Биодеградация загрязняющих веществ в фильтрационных водах.// Экология и промышленность России. 2000. № 4. с. 45-48.

87. Gaby W.L. Evaluation of the health hazards associated with solid waste/ sewage sludge mixtures // EPA-670/2-75-023, US Environmental Protection Agency. 1975.

88. Scarpino P. V., Donnnelly J.A. Pathogen content of Landfill leachate // Water Research. 1979.20(6). P. 965.

89. Ware S.A. Asurvey of pathogen survival during MSW // EPA-600/8-80-034, US, Environmental Protection Agency. 1980.

90. Senior E. Microbiology of Landfill sites, CRC Press Inc. Boka Raton. 1990

91. Aragno M. The landfill ecosystem: a microbiologists look inside a «Black box» / The landfill. Reactor and final storage. Gerzensee. 1988. P.15-39.

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

93. Торочешников Н.С., Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1990. 670с.

94. Проскуряков А.Ф., Шмидт В.А. Очистка сточных вод в химической промышленности. JL: Химия. 1984. С. 285.

95. Яковлев С.В., Карелин Я.И. и др. Очистка производственных сточных вод. М.:Стройиздат,1985. 335 с.

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

97. Tittlebaum M. E. Organic carbon content stabilization through landfill leachate recirculation // J. Wat. Pollut. Control. Fed. 1982. V. 54. P.428.

98. Otieno F.O. Leachate recirculation in landfill as a management technique.// Second International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1989, V I, p 400-415

99. Robinson H. D., Morris P. J. The treatment of Municipal landfill leachate // Water Research.1985. V.17, №.11.P. 1537-1548

100. Ш.Кеепап J.D. Landfill leachate treatment // J. Wat. Pollut. Control Fed. WPCF, 56(1):27-35,1984

101. Cossu R., Casu G. Biological Removal of Nutrients of leachate // 4 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1993.105 . Сора W.M. Anaerobic and aerobic treatment technologies for leachate. ASCE Convention, 1995.

102. Reinhart D.R. Active municipal waste landfill operation: a biochemical reactor// EPA US Environmental Protection Agency, 1996

103. Ress J. F. II Effl. Wat. Trt. J. 1982. Vol. 22 .

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

105. Wiemer K, Technical and operational possibilities to minimize leachate quantity// International Sanitary Landfill Symposium. Cagliari. Italy, 1987.

106. Haarstad K., Maehlum TV MSW leachate variability and alternative pre-treatment filter in cold temperate climates.// 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1999. Vol. П. P. 215-223.

107. Mather J. D. И Jons. Solid Wastes Management. 1977. V.67. P. 362

108. Keenan J.D. Landfill leachate treatment // J. Wat. Pollut. Control Fed. WPCF, 1984.Vol. 56(1). P. 27-35,

109. Thronton R. J., Balanc F. С. II J. Environ. Eng. Div., ASCE. 1973. V. 99. P. 535.

110. Якубовский К. Б., Мережко А. И., Нестеренко Н. П. Накопление высшими водными растениями элементов минерального питания./«Биологическое самоочищение и формирование качества воды», М.: Наука, 1975. С. 57-62.

111. ЭйнорЛ. М. Экологическая очистка воды. / Ж. Природа. С. 185-190.

112. Свалки и полигоны / Темат. сб. Уфа. 1996

113. Wl.Stegmann R. II Landfill Leachate Symposium Papers. Harwell. 1982. Paper 11.

114. Oztark /., Altinbas M. Anaerobic and chemical treatability of young landfill leachate // 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1999,V.2. P. 311-318.

115. Curi С., Sensoy О. Determintion of the best chemical treatment method for young leachate /7 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1999. Vol П. P. 127-135.

116. Speece R. Anaerobic biotechnology for waster water. L.: Archae Press. 1997.

117. Cossu R. И Jng. Amb. 1984 V.13. P.226.

118. Anwander W. Verfahrenskombination Biologie Mikrofiltration — Oxidation / Deponiesickerwasser und Oberflachenabdichtung auf Reaktordeponien. Wasser, abwasser, gewasser. Wien, 2000, band 162. P. 83-112.

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

120. Когановский A.M., Клименко Н.А. Адсорбция органических веществ из воды. Л.: Химия, 1990. 254 с

121. Кинле X., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение / Пер. с нем. Л: Химия. 1984.216 с.

122. Николайкина Н.Е., Гонопольский A.M., Федоров Л.Г., Островкин Н.М. Обезвреживание фильтрата полигонов захоронения твердых бытовых отходов. // Экология и промышленность России. 2003. № 1.

123. Калюжный С.В., Гладченко М.А. Последовательная анаэробная-аэробная очистки фильтрата с полигона ТБО // Тезисы докладов 3-го Международного конгресса по управлению отходами ВЭИСТЭК 2003.

124. Чертес К.Л., Быков Д.Е., Тупицына О.В. Единый полигон для размещения отходов // Экология и промышленность России. 2002. № 9.

125. Авхименко М.М. Свалки ТБО. Экологические проблемы // Обзорная информация ВНИТИ. «Научные и технические проблемы ООС». 1996. № 5.

126. Управление твердыми отходами / Проект Тасис ERUS 9803.Тех. отчет № 1.2001.

127. МУ 2.1.7.001-00. Методические указания. Общие требования к правилам контроля и отбору проб фильтрата мест складирования и полигонов захоронения твердых бытовых отходов. Пермь. 2000 г.

128. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: Химия, 1984. 448 с.

129. Методика выполнения измерений массовых концентраций фенола, алкил фенолов и монохлорфенолов в водах газохроматографмческим методом. РД 52.24.487-95. М. 1996.

130. Методическое руководство по биотестированию воды РД 118-02-90. М. 1991.

131. Фауна аэротенков: Атлас / Под ред. Л.А. Кутикова. Л.: Наука, 1984. 130 с.

132. Краткий определитель бактерий Берги / Под ред. Д. Хоулта М.: Мир. 1980. 495 с.

133. Практикум по микробиологии /Под ред. Н.С. Егорова. М.: Изд-во Московского университета. 1976. 307 с.141 .Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. М.: Недра, 1984. 262 с.

134. Отчет о научно-исследовательской работе: Локализация неблагоприятного влияния свалки твердых бытовых отходов ТБО г. Чусового на поверхностные водные объекты, Пермь, 2000,250с.

135. Франк-Каменецкий В. А. Руководство по рентгеноструктурному исследованию минералов. Л.: Недра. 1975. 399 с.

136. Нефма И. С. Расшифровка рентгенограмм порошков./ Под редакцией Л.Н. Расторгуева. М.: Металлургия. 1975.423 с.

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

138. El-Fadel M.,Findikakist A. A numerical model for methane production in managed sanitary Landfills // Waste management and research. 1989. Vol. 7 P.31-42

139. Swarbrick G., Lethlean J., Pantelis G. Physical and biochemical modeling of solid waste. New South Wales. 1995.

140. Zacharov A.I., Butler A.P. Modelling biodegradation processes in heterogeneous landfilll wast / 7 International wast management and landfill symposium. Sardinia, 1999, Vol. I. P. 95-103

141. Straub W.A., Lynch D.R. Models of landfill leaching: organic strength.// J. Environ. Eng. Div. ASCE 108.1982. P. 251-268.

142. Williams N.D., Pohland F.G. Mathematical Modelling of Landfill Degradation//J. Chem. Tech. Biotechnol., 1990, Vol. 46. P. 189-208

143. Steyer E., Hiligsmann S., Radu J. A biological pluridisciplinary model to predict municipal landfill life/ 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1999. Vol I. P. 345-358.

144. El-Fadel M., Massoud M. Comparative assessment of methodologies for methane emissions estimation from MSW landfills. // 7 International waste management and landfill symposium. Sardinia, 1999. Vol IV. P. 63—70.

145. Кухаренко Т.А. Гуминовые кислоты различных твердых горючих ископаемых. Киев: Наукова думка. 1976.15в.Драгунов С.С. Термолиз гумифицированных видов сырья. Рига: Знание. 1975.

146. Von Wandruszka R. The micellar model of humus // Soil Scence. 1998.Vol. 163. №12.

147. Федоров A.H. Методические указания для расчета термодинамических констант. Перм. гос. техн. ун-т, Пермь. 1999. 85 с.

148. Жоров Ю.М. Термодинамика химических процессов. М.: Химия, 1985. 459 с.т

149. Краткий справочник физико-химических величин /Под ред. К.П. Мищенко, А.А. Равделя .С.-П.: Химия, 2001. 450с.

150. Вайсман Я.И., Максимова С.В., Глушанкова И.С. Разработка модели прогноза эмиссий биогаза с санитарных полигонов захоронения ТБО //. Инженер, экология. 2003. В. 9.С. 20-23

151. Глушанкова И.С. Моделирование состава фильтрационных вод санитарных полигонов захоронения твердых бытовых отходов // Геоэкология. 2003. №.4

152. Максимова С.В., Глушанкова И.С. Моделирование эмиссий биогаза санитарных полигонов захоронения твердых бытовых отходов // Геоэкология. 2003.№5

153. Коровин A.M. Общая химия М.: Высш. шк., 2001.468 с.

154. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1982 . 230 с.1 бб.Роговская Ц.И. Биохимический метод очистки производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1967.139 с.

155. Кандзас П.Ф., Мокша А.А. Труды института ВОД! tO. Очистка промышленных сточных вод. Вып. 2, 40,1968 г.

156. Яковлев С.В., Скирдов И.В. Биологическая очистка производственных сточных вод.- М.: Стройиздат, 1985. 208 с.

157. Биологическая очистка производственных сточных вод. Процессы, аппараты, сооружения./ Под ред. С.В. Яковлева. М.: Стройиздат. 1987. 208 с.

158. Илялетдинов А.Н., Алиева P.M. Микробиология и биотехнология очистки промышленных сточных вод. Алма-Ата: Гылым, 1990. 224 с.

159. ПХ.Бейли Д., Оллис Д. Основы биохимической инженерии М.: Мир, 1989. Т. 1 . 691 с.

160. Скирдов И.В. Очистка сточных вод с применением прикреплённой микрофлоры // Водоснабжение и санитарная техника. 1998. № 6. С. 10-12.

161. ПЪ.Гвоздяк П.И. и др. Очистка промышленных сточных вод прикреплёнными микроорганизмами //Химия и технология воды. 1985, Т.7, № 1. с.64-68.

162. П4.Шеер Н.Г. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов в реакторе с плавающей гранулированной насадкой // Сб.: Совершенствование методов биологической и физико-механической очистки производственных сточных вод. М.:ВНИИВОДГЕО,1990.109 с.

163. П5.Демидов О.В., Скирдов И.В. Интенсификация процесса биологической очистки сточных вод.// Водоснабжение и санитарная техника. 1996. № 3. С. 16-18.

164. ПЪ.Врочинский К.К. Экспериментальные данные к обеззараживанию воды озоном //Гигиена и санитария, 1963, № 12.

165. Кандзас П.Ф. Использование озона для очистки нефтесодержащих сточных вод. // Тр. ин-та ВОДГЕО. Очистка промышленных сточных вод, 1968. Вып. 2.

166. Кулъский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. Киев: Наукова думка, 1971.

167. Martin G. Utilsation de 1,ozonation dans le traitement des eauxs useu / L,ozonation des eaux, Paris. 1980.

168. Способ очистки сточных вод / Стародубцев Д.С., Хавский Н.Н. др. А. с. 789421 СССР, МКИ5 С 02.1980 .

169. Способ очистки сточных вод от сернистых и органических соединений / Шаболдо П.И.,Семенов В.П,. Немченко А.Г и др. А. с. 757477 СССР, МКИ5 С 0/2, С 1/2.1980.

170. Способ очистки сточных вод от органических соединений / Пархомовский В. JL, Шормер Г.И., Горловский Г.И., Бондарев Е.А.: А. с. 1174384 СССР, МКИ5 С 0/2 F 1/32.1985 .

171. Способ очистки циаисодержащих сточных вод /Н.Б. Сократов, В.Н. Дружинин, Г .Я. Алибеков и др.: А. с. 1303560 СССР, МКИ5 С 0/2 с, 5/08. 1987.

172. Способ очистки воды / Т.В. Стрикаленко, А.В. Мокиенко А. с. 15420021 СССР, МКИ5 С 0/2, С 1/2, 1989 .

173. Способ очистки сточных вод от трикрезола / Я.И. Вайсман, Т.Ю. Попова, Н.П. Букалева, Е.В. Романова: А. с. 1634646 СССР, МКИ5 С 0/2 F 1/76, В 01 J 4/00.1991.

174. Способ очистки сточных вод от фенола / Г.И. Рогожкин : А. с. 1625831 СССР, МКИ3 С 0/2 F 1/76.1992.

175. Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов / Пархомовский В.А., Горловский С.И., Тимофеева И.В.: А. с. 1321695 СССР, МКИ3 С 0/2 F 1/76, 1985.

176. Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов / Найденко В.В., Алексеев В.И., Зонов М.И.: А. с. 1188108 СССР, МКИ5 С 0/2 F 1/76, 1985.

177. Полуэктов П.Т., Баскакова В.И. и др. Озонирование сточных вод с целью их повторного применения для технических нужд. // Тезисы докл. Второй Всесоюз. конф. «Озон. Получение и применение» М., 1991.

178. Столяренко Г.С., Логинов И.Ю. К вопросу применения озона на стадии рациональной водоподготовки. // Тезисы докл. Второй Всесоюз. конф. «Озон. Получение и применение» М., 1991.

179. Методические рекомендации по применению озонирования и сорбционных методов в. технологии очистки воды от загрязнений природного и техногенного происхождения . М.: ЖКХ, 1995.43 с

180. Драгинский В.Л., Алексеева Л.П., Усольцев В. А. Повышение эффективности очистки воды с использованием технологии озонирования и сорбции на активных углях // Водоснабжение и санитарная техника. 1995. В. 5. С. 8—10.

181. Усольцев В.А., Соколов В.Д., Сколубович Ю.Я., Драгинский В.Л. Подготовка воды питьевого качества в городе Кемерово. М.: НИИ ком.хоз.1996.

182. Смирнов АД. Сорбционная очистка воды. М.: Стройиздат, 1982.282 с.

183. Когановский A.M., Клименко Н.А., Левченко Т.М. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983.287 с.

184. Келъцев Н.В. Основы адсорбционной техники." М., 1984.485 с.

185. Серпионова Е.Н. Промышленная адсорбция газов и паров. М.: Высшая школа, 1969.414 с.

186. Дубинин М.М. Микропористые системы углеродных сорбентов / Сб.: Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности. М., 1983. с. 100.

187. Тарковская И.А., Ставицкая С.С. Свойства и применение окисленных углей // Российский химический журнал. 1995. № 6. С. 44-51.

188. Jisti D.M., Conway R.A. Activated Carbon Adsorption of Petrochemicals I I J. Water Poll. Control Fed. 1974. V.46. P. 947.

189. Олонцев В.Ф. Российские активные угли. Пермь, 1996.

190. Стадник A.M. Исследование физико-химических закономерностей адсорбции некоторых ароматических соединений из водных растворов пористыми сорбентами: Автореферат дис. канд. хим. наук. М., 1976.

191. Якимова Т.И. Исследование влияния пористой структуры активных углей на адсорбцию органических веществ из водных растворов. / Автореф. дис. канд. хим. наук. Киев, 1986. 22 с.

192. Мамченко А.В., Якимова Т.И. Исследование механизма заполнения микропор АУ при адсорбции растворенных в воде органических веществ // Журн. физ. химии. 1982, № 5.

193. Якимова Т.И., Мамченко А.В., Когановский A.M. Исследование адсорбции растворенных веществ промышленными АУ// Химия и технология воды. 1978. № 1. С.26.

194. Бузанова Г.Н., Туболкин А.Ф., Гаенко А.В. и др. Сорбция фенола из водных растворов активным модифицированным и немодифицированным углем марки СКТ-6А. // Журнал прикладной химии, 1999 г., вып. 8, с.1328.

195. Тарнополъская М.Г., Немцев В.А., Хохлова А.Д. Исследование сорбционной очистки воды от нефтепродуктов / Тр. НИИ ВОДГЕО Сб.: Физико-химическая очистка промышленных сточных вод и их анализ.М. 1985.С. 40-44.

196. Клименко Н.А. Уравнение изотермы адсорбции ПАВ из водных растворов на углеродном сорбенте // Коллоидный журнал. № 1. 1979. С. 17-19.

197. Сенявин М.М., Никашина В.А. Ионообменные и фильтрующие свойства природного клиноптилолита на опытно-промышленной установке // Химия и технология воды. 1986. Т.8. № 6. с.49-51

198. Словинская Г.В. Разработка процесса сорбционной очистки воды от фульвокислот синтетическими анионитами Автореф. канд. хим. наук/ Москва, 2002.

199. Мафтуляк А., Моток В., Лупашку Т. и др. Взаимодействие фульвокислот с катионзамещенным монтмориллонитом. //ЖПХ, 1997. Вып. 12. С. 2063-2071.

200. Попович Г.М., Тулюпа Ф.М. Сорбционное концентрирование гуминовых кислот из воды // Химия и технология воды. 1989. T.l 1. № 3. с. 241-245.

201. Левченко Т.М., Клименко Н.А., Гора Л.Н. Удаление гуминовых веществ активными углями // Химия и технология воды. 1991. Т. 13. № 11. с. 1022-1025.

202. Еремина А.О., Головина В.В., Щипко М.Л. Адсорбция фенолов из водных растворов углеродными адсорбентами // ЖПХ. 2000. Т.73. Вып.2. С. 254-257

203. Ручкинова О.И. Разработка технологии очистки сточных вод производства кубовых красителей : Автореф. канд. техн. наук. Пермь. 1989.

204. ГОСТ 16187-70. Метод определения фракционного состава. М. 1970.

205. ГОСТ 16190-70. Метод определения насыпной плотности. М. 1970.

206. ГОСТ 17219-71. Метод определения суммарного объема пор по воде. М. 1971.

207. Aiken G., Brown P. Molecular size and weight of fiilvic and humic acids from the Suwannee River. US. Geological Survey Water-Sapply Paper 2373. Denver: U.S. Government Printing Office. 1994. P. 89-97.

208. Шевченко M. А. Органические вещества в природной воде и методы их удаления. Киев.1966.208 с.

209. Комягин Е. А., Мынин В. Н., Терпугов Г. В. Очистка сточных вод от тяжелых металлов с использованием отходов целлюлозных заводов // Химическая промышленность. 2000. № 6.

210. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / Под . редакцией А.Д. Семенова. JL: Гидрометеоиздат. 1977. 620 с.

211. Новиков Ю.В. Методы исследования качества воды водоемов. М. 1990.

212. Фролов Н.В. Коллоидная химия. М.: Высш. шк. 1999.380 с.

213. Аширов А.С. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. JL: Химия, 1983.

214. Неймарк И.Е. Синтетические минеральные адсорбенты и носители катализаторов. Киев: Наукова думка, 1982.211 с.

215. Наумова Л.Б., Горленко Н.П. Торф как природный сорбент для выделения и утилизации металлов из сточных вод // Прикладная химия. 1995. Т.68. Вып.9. С. 1461-1465.

216. Таварткиладзе ИМ. Сорбционные процессы в биофильтрах. М.: Стройиздат. 1989.128 с.

217. Швецов В.Н., Яковлев С.В., Морозова КМ. Глубокая очистка природных и сточных вод на биосорберах // Водоснабжение и сан. техника. 1995. №11

218. Швецов В.Н., Яковлев С.В., Морозова КМ., Нечаев И.А. Очистка природных вод на биосорбере в условиях низких температур // Водоснабжение и сан. техника. 1998. № 5.

219. Биосорбционный фильтр для очистки сточных вод / Вайсман Я.И., Рудакова JI.B., Зайцева Т.А., Глушанкова И.С.: Пат. РФ 2186618

220. Способ очистки отходящих газов от комплекса дурнопахнущих веществ / Вайсман Я.И., Гельфенбуйм И.В., Басов В.Н., Рудакова JI.B., Нурисламов Г.Р., Глушанкова И.С. Пат. РФ N 2070116 , МКИ4 С 02 2000.

221. Вайсман Я.И., РудаковаЛ.В., Зайцева Т.А., Глушанкова И.С., Никитенко А. С. Очистка фильтрациойных вод полигонов захоронения отходов вбиосорбционном фильтре. // Экология и промышленность России. М. 2001. №9. с 15-18.

222. Глушанкова И.С. Применение сорбционных и биосорбционных методов для очистки фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО. // Водоснабжение и санитарная техника М., 2004. № 2.

223. Синельников В.Е. Механизм самоочищения водоемов. М.: Стройиздат. 1980. 110 с.265. СниП 2.04.03-85. М. 1985

224. Справочник по очистке природных и сточных вод /Пааль Л.Л., Кару Я.Я., Репин Б.Н. М: Высш. шк., 1994. 336 с.

225. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. М., 1977.

226. Яковлев С.В., Карелин Я.И. и др. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат. 1985.335 с.

227. Яковлев С.В., Краснобородько И.Г, Рогов В.М. Технология электрохимической очистки воды. Л.: Стройиздат, 1987. 385 с.

228. Вилинская B.C. Электрохимические методы очистки воды. М.Химия, 1990.312 с.

229. Соложенкин П.М., Небера В.П. Гальванохимическая обработка сточных вод //Экология и промышленность России, № 7,2001.

230. Никулин С.Л., Смирнов Е.М. Гальванохимическая очистка сточных вод производства печатных плат // Технология физ.-хим. очистки пром. сточных вод. Тр. НИИ ВОДГЕО. М.,1990.

231. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.: Высш. шк., 2001. 580 с.

232. Брык М. Т. Цапюк Е. А. Мембранные технологии в промышленности. Киев. 1993.

233. Брок Т. Мембранная фильтрация. М. 19872%Ъ.Мауг В. Umkehrosmosals metodeder Wahl // Wiener mitteilungen. Wasser, abwasser. Wien 2000, band 162.

234. Мельник А.Ф., Бурбан А.Ф., Брык M.T. и др. Сульфированныеполисульфоновые мембраны и их свойства // Химия и технология воды.1990. Т. 12. № 10.

235. Скобец И.Е., Серпученко Е.А. Исследование структуры и селективных свойств модифицированных керамических фильтров // Химия и технология воды. 1990. Т. 12, № 6.

236. Брык М.Т., Волкова А.П., Бурбан А.Ф. Неорганические мембраны: получение, структура и свойства // Химия и технология воды. 1992. Т.14. №8.

237. Каграманов Г.Г., Назаров В.В., Чупис Р.А. Получение и свойства ультрафильтрационных керамических мембран. // Огнеупоры и техническая керамика. 2001. № 3. ^

238. Томилина Е.М., Лукин Е.С., Каграманов Г.Г. Прочная пористая керамика на основе карбида кремния с пониженной температурой спекания // Огнеупоры и техническая керамика. 2000. № 4.

239. Гилев В.Г. Мембранные материалы из карбида кремния // Вестник 111 ТУ. Проблемы современных материалов и технологий. Пермь, 2000. Вып. 5.

240. Анциферов В.Н., Гилев В.Г. Мембранно-пористые материалы из сиалона // Огнеупоры и техническая керамика. 2001. № 2.

241. Анциферов В.Н., Швейкин Г.П., Гилев В.Г, Штин А.П. Физико-химические свойства пористых сиалонов К Известия Вузов. Цветная металлургия. 2000. № 6.

242. Кудрявцев А.П. Физико-химические методы исследования вяжущих веществ М. 1992.

243. Гилев В.Г. Метод выявления канальных пор в пористых материалах //

244. Заводская лаборатория. 1998. №11.

245. Парфит Г. Адсорбция из растворов на поверхности твердых тел. М.: Мир. 1986. 468 с.

246. Гилев В.Г., Глушанкова И. С. Мембранные свойства пористых материалов из сиалона. // Материалы научно-практической конференции «Керамические материалы: производство и применение».М., ВИМИ, 2001.

247. Гилев В.Г., Глушанкова И.С. Очистка воды пористыми керамическими фильтрами // Всероссийская научно-техническая конференция «Мембраны 2001» Сб. трудов, М. 2001. с. 139

248. Экологические требования к выбору площадок, проектированию, сооружению, эксплуатации и рекультивации полигонов захоронения ТБО для населенных пунктов численностью до 50 тыс. жителей / Инструкция по проектированию полигонов. Пермь. 1999.

249. Вайсман Я.И., Глушанкова И.С., Рудакова JI.B. К вопросу о выборе метода очистки фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов / Проблемы окружающей среды на урбанизированных территориях. Вена-Пермь. 2001. С. 12-22.

250. Разнощик В.В., Абрамов Н.Ф. Защита грунтовых вод на полигонах для твердых бытовых отходов // Сб. научных трудов АКХ им. К.Д. Памфилова «Санитарная очистка городов и охрана окружающей среды». М. 1983. С 22-32.

251. СНиП 2.01.28-85. Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию. М. 1985.

252. СП 2811—83. Санитарные правила устройства и сооружения полигонов для ТБО.М. 1983

253. СанПиН 2.1.7.722-98. Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твёрдых бытовых отходов. М. 1998.

254. Рекомендации по отведению, сбору и очистке сточных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов. М. 2003, 52 с. (сост. Вайсман

255. Я.И., Глушанкова И.С., Рудакова JI.B., Коротаев В.Н., Батракова Г.М.)•

256. Математические модели контроля загрязнения воды / Под ред. А. Джеймса. М.: Мир, 1981. 471 с.

257. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука, 1982.319 с.

258. ЪОб.Найденко В.В., Кулаков А.П., Шеренков И.А. Оптимизация процессов очистки природных и сточных вод. М. 1984.

259. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. М. 2000.

260. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба. М., ГК РФ по охране окружающей среды. 1999.

261. Справочник по современным технологиям очистки природных и сточных вод и оборудованию. / Отдел по датскому сотрудничеству в области окружающей среды в Восточной Европе. М. 2001.

262. Проект рекультивации городской свалки г. Перми «Софроны». Общая пояснительная записка. Т 1 .Книга 1 .Пермь 2003