книги / 827
.pdf
Градостроительная экология
4.Barber C., Maris P.J. Leachate Recirculation: Full-Scale Experience // Landfilling of waste: leachate. Academic Press. – London, 1990. – P. 381–401.
5.Campbell D.J.V. Understanding water balance in landfill sites // Waste management. – 1983. – November. – P. 594–605.
6.Holmes R. The water balance method for estimating leachate production from landfill sites // Solid wastes. – 1980. – LXX (1). – P. 20–33.
7.Andreotytola G. Chemical and Biological Characteristics of Landfill Leachate // Landfilling of waste: leachate / Academic Press. – London, 1990. – P. 65–88.
8.Baccini P., Henseler G., Belevi H. Water and element balances of municipal solid waste landfills Waste Management Research. – 1987. – Vol. 5. – P. 483–499.
9.Christensen T., Kjeldsen P. Basic biochemical processes in landfills // Sanitary Landfilling: Process, Technology and environmental impact / ed. T. Christensen, R. Cossu, R. Stiegmann; Academic Press. – London, 1989. – 220 ð.
10.Burton S.A. Q., Watson-Craik I.A. Accelerated landfill refuse decomposiyion by recirculation of nitrified leachate // 7 International waste management and landfill symposium. – Sardinia, 1999. – Vol. II. – P. 119–126.
Получено 27.06.2012
T. Voronkova, Y. Vaisman, S. Chudinov
LEACHATE RECIRCULATION
Processes of leachate recirculation, leachate quality and quantity modification, processes of solid wastes degradation and stabilization in the landfill obtained dy leachate recycle are considered in the article. Water balance model for landfill with leachate recirculation system is presented. It is described the flowsheet of leachate recirculation on the Krasnokamsk city landfill. It is showed that a major benefit of leachate recirculation is the production of a leachate with low organic substance concentration in a relatively short period of time. These leachates were similar in their organic composition to liquids produced by aged wastes. The solid wastes are also degrade and stabilize more rapidly due to the increased moisture content in the landfill obtained by leachate recycle. Reducing the volume and organic strength of leachate by recycle could benefit landfill site operation by reducing costs of further treatment.
Keywords: landfill, leachate, recirculation.
91
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2012. ¹ 3
ÓÄÊ 504.064.47
М.В. Висков
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ НА ГЕНЕРАЦИЮ БИОГАЗА
ПРИ ЗАХОРОНЕНИИ ТБО
Приведены расчеты образования биогаза при эксплуатации полигона захоронения ТБО с учетом складирования отходов, прошедших предварительную сортировку. По результатам расчетов самыми эффективными процессами подготовки отходов перед захоронением, позволяющими снизить количество образуемого биогаза до 25–30 %, являются процессы ручной сортировки смешанных и прошедших неполный раздельный сбор отходов.
Ключевые слова: полигон захоронения ТБО, образование биогаза, сортировка отходов.
В настоящее время одним из самых распространенных способов обезвреживания отходов на территории РФ являются их захоронение на полигонах. В процессе эксплуатации одними из главных воздействий полигона на окружающую среду являются эмиссии биогаза и фильтрационных вод.
Снижение уровня загрязнения окружающей среды в районе размещения полигона захоронения ТБО, сокращение перио-
да жизненного |
цикла объекта, управление потоками биогаза |
и фильтрата |
являются актуальными задачами обеспечения |
безопасного захоронения отходов. При регулировании входных параметров системы захоронения отходов путем всесторонней подготовки к депонированию ТБО эмиссии на выходе значи- тельно уменьшаются, в результате чего уменьшаются затраты на эксплуатацию полигона, уменьшается период негативного воздействия полигона на все объекты окружающей среды. При отсутствии предварительной подготовки отходов возникает необходимость устройства сложных систем сбора и отвода биогаза, а также ведения мониторинга загрязнения атмосферного воздуха. Одним из инструментов управления метаногенеза является предварительная сортировка и переработка отходов.
92
Градостроительная экология
При сортировке отходов удаляется часть биоразлагающихся компонентов, что приводит к уменьшению доли органиче- ской составляющей отходов и снижает общее количество отходов, направляемых на захоронение. Все эти факторы, а также изменение плотности и влажности отходов оказывают значи- тельное влияние на количество образующегося биогаза [2, 3, 7]. В большинстве случаев на захоронение поступают отходы, не прошедшие предварительную переработку (сортировка, аэробная стабилизация), что увеличивает количество вредных веществ, выделяемых в окружающую среду.
Нами рассмотрены возможности уменьшения воздействия полигона на окружающую среду в части уменьшения объемов выделяемого биогаза посредством предварительной сортировки отходов и вывода из захораниваемых отходов легкоразлагаемых компонентов.
На сегодняшний день известно большое количество технологических схем по обращению с отходами, использующих разнообразные технологии и оборудование для обработки отходов.
Âкачестве примера для расчета приняты следующие схемы:
1.Поступление всего количества отходов на полигон без предварительной сортировки и подготовки.
2.Ручная сортировка отходов с выделением вторичных фракций.
3.Автоматическая сортировка с выделением вторичных фракций.
4.Неполный раздельный сбор с ручной сортировкой вторичной фракции.
5.Неполный раздельный сбор с автоматической сортировкой вторичной фракции.
Наиболее распространенными из перечисленных являются ручная сортировка и перспективная к внедрению автоматиче- ская сортировка.
В настоящее время нормативной методикой расчета образования биогаза является «Методика расчета количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигонов твердых бытовых и промышленных отходов» (2004 г.),
93
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2012. ¹ 3
разработанная АКХ им. К.Д. Памфилова, НИИ Атмосфера, НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.М. Сысина, НПП «Экопром», НПП «ЛОГУС», но для практического интереса и корреляции данных интерес представляет и существующая ранее методика «Методические указания по расчету количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигонов твердых бытовых и промышленных отходов» (1995 г.), разработанная НПП «Экопром», АКХ им. К.Д. Памфилова, НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.М. Сысина, поскольку позволяет оценить количество образования биогаза в зависимости от компонентного состава отходов. Кроме того, существует большое количество иных методик российских и зарубежных авторов, основанных на расчетах метанового потенциала отходов. Для ориентировочной оценки количества образующегося биогаза в рамках данной статьи расчеты осуществляются по методике 1995 г. [4].
В качестве исходных данных принимается полигон с годовым поступлением 100 тыс. т отходов, с сроком эксплуатации 20 лет.
Морфологический состав отходов по данным экспериментальных исследований [1] представлен в табл. 1.
Таблица 1
Морфологический состав отходов (в среднем за 2009 г.)
№ ï/ï |
Компонент |
Состав, мас.% |
1 |
Пищевые отходы |
8,9 |
2 |
Макулатура: |
|
|
картон крупный |
8,6 |
|
офисная бумага |
5,2 |
|
газетная бумага |
2,6 |
|
глянцевая бумага |
2,7 |
|
прочая |
3,7 |
3 |
Металлы: |
|
|
черный металлолом |
0,9 |
|
жестяная банка |
1,3 |
|
алюминиевые банки |
0,5 |
4 |
Пленки прозрачные: |
|
|
ПЭ пленки |
4,2 |
|
ПП пленки |
1 |
94 |
|
|
|
|
Градостроительная экология |
|
|
Окончание табл. 1 |
|
|
|
№ ï/ï |
Компонент |
Состав, мас.% |
5 |
Твердые пластмассы: |
|
|
ПЭ пластмассы |
1,2 |
|
ПП пластмассы |
1,4 |
|
ПС пластмассы |
0,8 |
|
ПВХ общий |
<0,1 |
|
ПЭТ бутылка |
2,8 |
|
прочие |
2,2 |
6 |
Тетрапак |
1,0 |
7 |
Стекло |
17,7 |
8 |
Электрошрот |
0,8 |
9 |
Текстиль |
5,0 |
10 |
Кожа, резина, обувь |
2,0 |
11 |
Подгузники одноразовые |
1,9 |
12 |
Дерево |
1,3 |
13 |
Отсев |
12,4 |
14 |
Прочее |
9,3 |
|
ИТОГО |
100,0 |
Расчет образования биогаза осуществлялся по уравнению
|
Q |
= |
1,85G0 (1 |
− 10−kt ) |
, |
|
|
(1) |
|||
|
|
|
59 − W 4 |
|
|
||||||
|
t1 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ãäå Q |
– удельный |
выход |
биогаза, м3/ò |
отходов; G |
0 |
= |
|||||
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1,868Ñàêò(0,014Š + 0,28); Ñàêò – активный органический углерод, г/т отходов; Š – температура в теле полигона, °С (колеблется от 28 до 32 °С); k – постоянная разложения, равная отношению углерода к общему азоту (C/N); t – продолжительность периода стабилизированного выхода биогаза, год; W – естественная влажность отходов, %.
Количество активного углерода определяется по уравнению
Ñàêò = 0,4` + 0,17b + 0,15q + 0,3D, |
(2) |
ãäå ` – содержание в отходах бумаги и текстиля; b – содержание садово-парковых и других непищевых отходов; q – содержание пищевых отходов; D – содержание дерева и других отходов.
Содержание компонентов в отходах, направляемых на захоронение, в зависимости от типа сортировки представлено в табл. 2.
95
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2012. ¹ 3
Таблица 2
Содержание компонентов в отходах с учетом вида сортировки
|
|
|
|
|
Содержание фракции, % |
|||
Категория |
Подкатегория |
сортировкиБез |
сортировкаРуч. смеш. отходов |
сортировкаАвтомат. отходовсмеш. |
сортировкаРуч. утильнойфракции отходов |
сортировкаАвтомат. утильнойфракции отходов |
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Органиче- |
|
Пищевые отходы |
7,0 |
9,1 |
11,8 |
8,6 |
10,4 |
|
ские отходы |
|
Растительные отходы |
1,9 |
2,5 |
3,2 |
2,3 |
2,8 |
|
|
|
Картон |
8,6 |
5,6 |
1,5 |
6,3 |
3,6 |
|
Макулатура |
|
Бумага |
|
10,5 |
8,2 |
1,9 |
8,8 |
4,4 |
|
|
Прочая макулатура |
|
3,7 |
4,8 |
6,2 |
4,6 |
5,6 |
Полимеры |
|
Пленка |
|
5,7 |
5,2 |
2,4 |
5,2 |
3,3 |
|
Бутылка |
4,0 |
2,6 |
1,7 |
3,0 |
2,4 |
||
|
|
|||||||
|
|
Прочая упаковка |
2,3 |
3,0 |
3,9 |
2,9 |
3,5 |
|
|
|
Прочие полимеры |
2,2 |
2,8 |
3,7 |
2,7 |
3,3 |
|
Стекло |
|
Стеклотара |
17,8 |
11,5 |
6,1 |
12,9 |
9,4 |
|
Металлы |
|
Черные металлы |
|
2,2 |
0,5 |
0,7 |
1,0 |
1,2 |
|
Цветные металлы |
0,6 |
0,4 |
0,3 |
0,4 |
0,2 |
||
|
|
|||||||
Текстиль |
Текстиль |
5,0 |
6,5 |
8,4 |
6,1 |
7,4 |
||
Дерево |
|
Дерево |
1,3 |
1,7 |
2,2 |
1,6 |
1,9 |
|
|
|
Комбинированная |
|
|
|
|
|
|
Комбини- |
|
упаковка |
1,0 |
1,3 |
1,7 |
1,2 |
1,5 |
|
|
Электронные отходы |
0,8 |
1,0 |
1,3 |
0,9 |
1,1 |
||
рованные |
|
|||||||
|
Краски, растворители |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,1 |
0,1 |
||
материалы |
|
|||||||
|
Медицинские отходы |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,1 |
0,1 |
||
|
|
|||||||
|
|
Прочие опасные отходы |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,1 |
0,1 |
|
Инертные |
|
Строительные отходы |
1,2 |
1,6 |
2,0 |
1,5 |
1,8 |
|
|
Прочие инертные ма- |
|
|
|
|
|
|
|
материалы |
|
0,2 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,4 |
||
|
|
териалы |
||||||
|
|
Подгузники |
|
1,9 |
2,5 |
3,2 |
2,3 |
2,8 |
Прочее |
|
Кожа, резина, обувь |
|
2,0 |
2,6 |
3,4 |
2,4 |
2,9 |
|
|
Прочее |
|
7,6 |
9,8 |
12,8 |
9,3 |
11,3 |
Отсев |
|
Отсев |
|
12,4 |
16,1 |
20,9 |
15,2 |
18,4 |
|
|
ИТОГО |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
|
96
Градостроительная экология
Результаты расчета удельного выхода биогаза, выполненного по методике [4], при различных схемах сортировки представлены в табл. 3.
|
|
|
Таблица 3 |
|
Удельный выход биогаза в зависимости |
||||
|
от вида сортировки ТБО |
|
||
|
|
|
|
|
|
Содержание |
Удельный вы- |
Поступление био- |
|
Тип сортировки |
акт. углерода, |
ход биогаза, |
газа в атмосферу, |
|
|
ã/êã íà 1 ò ÒÁÎ |
ì3/ò ÒÁÎ |
ì3/ò ÒÁÎ |
|
Без сортировки |
9,0 |
2,2 |
1,8 |
|
Ручная сортировка |
7,2 |
1,8 |
1,4 |
|
смешанных отходов |
||||
|
|
|
||
Автоматическая сор- |
|
|
|
|
тировка смешанных |
8,5 |
2,0 |
1,7 |
|
отходов |
|
|
|
|
Ручная сортировка |
6,5 |
1,6 |
1,3 |
|
утильной фракции |
||||
|
|
|
||
Автоматическая |
|
|
|
|
сортировка утильной |
8,3 |
2,0 |
1,6 |
|
фракции |
|
|
|
|
На основании расчетных данных были получены зависимости генерации биогаза с учетом вида сортировки (рисунок).
Рис. Количество выделяемого биогаза
97
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2012. ¹ 3
В соответствии с проведенными расчетами максимальное количество биогаза образуется при складировании отходов, не прошедших предварительную сортировку.
Наиболее эффективными процессами подготовки отходов перед захоронением, позволяющими снизить объемы генерации биогаза, являются процессы ручной сортировки смешанных и прошедших неполный раздельный сбор отходов. Промежуточ- ные значения по объемам биогаза занимают процессы автоматической сортировки смешанных отходов и отходов, прошедших неполный раздельный сбор.
Значительная разница в количестве образуемого биогаза обусловлена отбором в процессе сортировки биоразлагаемых отходов, в основном бумаги и картона, а также общим уменьшением массы захораниваемых отходов с учетом отбора вторичного сырья. Остальные биоразлагаемые фракции отходов, способствующие образованию биогаза (пищевые отходы, садовопарковые, древесина, некоторые виды текстиля), не отбираются в процессе сортировки и поступают на захоронение.
Для снижения количества поступающего в атмосферу биогаза целесообразно подвергать отходы предварительной сортировке с удалением биоразлагаемых фракций. Удаление биоразлагаемых фракций позволяет снизить количество биогаза на 25–30 %, что позволит снизить нагрузку объектов захоронения отходов на окружающую среду.
Библиографический список
1.Ильиных Г.В. Использование результатов определения морфологического состава твердых бытовых отходов для обоснования системы обращения с отходами // Вестник ПНИПУ. Урбанистика. – Пермь, 2012. –
№1. – Ñ. 35–42.
2.Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для ТБО: утв. М-вом стр-ва РФ 2 ноября 1996 г.
3.Вайсман Я.И., Коротаев В.Н., Петров В.Ю. Управление отходами. Захоронение твердых бытовых отходов: учеб. пособие / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2001. – 133 с.
4.Методические указания по расчету количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигонов твердых бытовых отходов / АКХ им. К.Д. Памфилова, НПП «Экопром». – М., 1995.
98
Градостроительная экология
5.Рекомендации по расчету образования биогаза и выбору систем дегазации полигонов захоронения твердых бытовых отходов. – М., 2003.
6.Гурвич В.И., Лившиц А.Б. Добыча и утилизация свалочного газа – самостоятельная отрасль мировой индустрии [Электронный ресурс]. – URL: www.ecoteco.ru.
7.Вайсман Я.И., Вайсман О.Я., Максимова С.В. Управление метаногенезом на полигонах твердых бытовых отходов / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2003. – 232 с.
Получено 27.06.2012
M. Viskov
THE IMPACT OF WASTE PRE-PROCESSING
TO BIOGAS GENERATION
The amount at harmful substances are always increase because of the absence of waste pre-processing procedure. The control of waste characteristics permits to reduce emissions, decrease the running costs. The accounts of biogas generation with a glance of waste sorting are presented in the article. Relation of air pollution level from waste component composition are presented. The most effective pre-processing waste before burial, which allow to reduce the amount of biogas formed up to 25– 30 % are manual sorting processes are mixed and part-separate collection of waste. Intermediate values of biogas output processes occupy the automatic sorting of mixed waste and waste, part-separate collection.
Keywords: Solid waste landfill, biogas generation, waste sorting.
99
Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2012. ¹ 3
ГЕОТЕХНИКА ТЕРРИТОРИЙ
ÓÄÊ 624.131.7
Д.С. Гречаный, В.Г. Офрихтер
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
ДИНАМИЧЕСКАЯ КОНСОЛИДАЦИЯ КАК МЕТОД РЕКУЛЬТИВАЦИИ ТЕРРИТОРИЙ ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ
Описана технология динамической консолидации, применяемая на полигонах для улучшения физико-механических характеристик отходов. Приведены строительные машины и оборудование для осуществления данного метода.
Ключевые слова: свалки, динамическая консолидация, неравномерные осадки.
С точки зрения расположения большинство закрытых и действующих полигонов находится в непосредственной близости к городам, что в свою очередь ограничивает развитие застройки.
Ко всему прочему, по мере заполнения старых полигонов возникает потребность в создании новых и, как следствие, от- чуждении дополнительных земель. Ежегодно дополнительно на территории Российской Федерации для захоронения ТБО выделяется около 1 тыс. га земли [1]. В связи с этим все большее значение приобретает проблема вывоза отходов на дальнее расстояние. Среднее по России расстояние вывоза ТБО составляет 20 км, в крупных городах с населением более 500 тыс. жителей оно возрастает до 45 км и более. По данным обследования 100 городов РФ (без Москвы и Санкт-Петербурга), около 45 % всех ТБО транспортируются на расстояние 10–15 км, 40 % – на 15–20 км, а 15 % всех отходов – не более чем 20 км [2]. В странах Запада цена утилизации увеличивается на 1 долл. С каждой милей, на которую перевозят 1 т мусора [3], а по статистическим данным по России, дальность по вывозу ТБО ежегодно возрастает в среднем на 1,5 км, а себестоимость их транспортировки соответственно на 15–20 % [2].
100