WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

михайлов евгений витальевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СОВМЕСТНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД И ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

Специальность 03.00.16 – «Экология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа-2008

Работа выполнена на кафедре “Химическая технология и промышленная экология” Самарского государственного технического университета.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Чертес Константин Львович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Назаров Владимир Дмитриевич;

доктор технических наук, профессор

Коротаев Владимир Николаевич.

Ведущая организация ГОУ ВПО «Пензенский

государственный университет

архитектуры и строительства».

Защита диссертации состоится «21» января 2009 года в 15-30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.03 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул.Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан «20» декабря 2008 года.

Ученый секретарь совета Абдульминев К.Г.

Общая характеристика работы

Осадки сточных вод (ОСВ) являются одним из наиболее крупнотоннажных органоминеральных отходов города. Их утилизация сдерживается, и в настоящее время ОСВ, совместно с твердыми бытовыми отходами (ТБО), размещаются на полигонах с нарушением требований охраны окружающей среды.

Вывоз ОСВ на полигон требует специального инженерного обустройства объекта и разработки научно - обоснованной технологии размещения и обработки осадков в контакте с веществом массива отходов.

Предварительная обработка осадков может производиться также и на канализационных очистных сооружениях (КОС). Она предполагает минерализацию ОСВ в метантенках или аэробных стабилизаторах, естественную сушку на иловых площадках, механическое обезвоживание, термическую сушку и др.

Анализ существующего обращения с ОСВ показывает, что из-за высоких затрат, а иногда и полного отсутствия узлов обработки, в практике ряда региональных КОС распространен вывоз жидких осадков на полигоны и полив поверхности рабочих карт. Это приводит к неполному использованию емкости полигона, ухудшению его санитарного состояния и загрязнению всех компонентов окружающей среды.

Наиболее эффективным способом обработки осадков в условиях полигона выступает компостирование. Однако современные воззрения на процесс полигонного компостирования требуют совершенствования технологии для максимального использования полезной вместимости объекта размещения отходов и минимизации отрицательного воздействия на все компоненты экосистем.

Актуальность работы заключается в возможности широкого использования полигонов в качестве объектов совместного размещения и обработки ОСВ с применением методов интенсивной аэробной биодеструкции.

Цель работы - совершенствование технологии комплексного размещения и обработки ОСВ в условиях полигона ТБО с максимальным использованием объема массива отходов и минимизацией воздействия на окружающую среду.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие задачи:

- анализ существующих технологий совместного полигонного размещения и обработки ОСВ и твердых бытовых отходов;

- разработка требований к осадкам сточных вод перед их размещением на полигонах;

- исследование характеристик тела полигона, оценивающих его способность принимать ОСВ и перерабатывать их с использованием методов биохимического разложения;

- использование многомерного анализа для выявления в теле полигона режимных областей, способных перерабатывать органическое вещество осадков с различной интенсивностью;

- проведение промышленного эксперимента по совместному размещению и компостированию ОСВ в толще массива отходов крупного полигона ТБО;

- расчет и конструктивное оформление технологии интенсивной полигонной обработки осадков;

- разработка научно - обоснованного регламента управления и контроля над ходом процесса биоконверсии ОСВ в толще массива отходов;

- позиционирование технологии в системе «канализационные очистные сооружения – объект размещения отходов» применительно к условиям крупной градопромышленной агломерации.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- использование полигона твердых бытовых отходов для утилизации ОСВ с минимизацией антропогенного воздействия путем нагнетания осадков в толщу полигона;

- исследованы параметры полигона твердых бытовых отходов, характеризующие его способность вмещать ОСВ и биоразлагать их органическое вещество: коэффициенты пористости, влагонасыщения, фильтрации, исходное содержание органического вещества, микробиологические и температурные показатели с позиций размещения ОСВ;

- метод оценки массива отходов, как системы дифференцированных режимных областей, с позиций размещения ОСВ в толще отходов;

- получены экспериментальные зависимости распада органического вещества в смесях ОСВ и ТБО от времени их пребывания в толще свалочного тела.

Практическая значимость работы:

- технология апробирована в опытно-промышленных условиях на полигоне ТБО г. Тольятти и внедрена в практику рабочего проектирования очередей совместного размещения ТБО и ОСВ на карьерном полигоне «Даниловский-2» Ставропольского района Самарской области;

- на основе проведенных экспериментальных и теоретических исследований разработана технология совместного размещения и интенсивной обработки ОСВ в толще массива отходов;

- полигоны ТБО Самарской области позиционированы в блоке с наиболее крупными КОС в качестве взаимоувязанных объектов генерации, приема,

размещения и переработки ОСВ с минимизацией негативного воздействия на компоненты экосистем;

- методика оценки возможности использования полигона твердых бытовых отходов в качестве объекта комплексного размещения крупнотоннажных партий ОСВ используется в учебном процессе СамГТУ при курсовом и дипломном проектировании.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Научные разработки построены на результатах исследования высоконагружаемого полигона ТБО г. Тольятти Самарской области и анализа лабораторных и полупромышленных экспериментов. Анализы физико-химических и микробиологических показателей осадков, свалочного грунта и их смесей, выполнены по стандартным методикам в аккредитованной Госстандартом России лаборатории НЦПЭ СамГТУ. Обработка результатов произведена с использованием апробированных математических методов. Эффективность разработанной технологии совместного размещения ОСВ и ТБО подтверждена внедрением.

Апробация работы. Результаты научных исследований доложены на 64-й региональной научно-технической конференция по итогам НИР СамГАСА за 2006 г.; 5-м зимнем симпозиуме по хемометрике “Современные методы анализа многомерных данных” (Самара, 2006); Всероссийском конгрессе “Экология и здоровье человека” (Самара, 2006); 65-й региональной научно-технической конференции по итогам НИР СамГАСА за 2007 г.; 10-м Скандинавском симпозиуме по хемометрике (Лаапперанта, Финляндия, 2007 г.).

Публикации. Основные научные результаты исследований по теме диссертации изложены в 10 публикациях, в том числе в 2 статьях, тезисах 7 докладов; получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 131 странице текста и состоит из введения, 5 глав, библиографического списка из 227 наименований, содержит 21 рисунок, 14 таблиц и приложения.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность проведения исследований по теме диссертационной работы, сформулирована цель и дана общая характеристика работы.

В первой главе выполнен анализ существующих технологий размещения и обработки ОСВ в условиях полигонов ТБО. В литературе отсутствует системный подход к использованию полигона ТБО в качестве объекта комплексного размещения и переработки ОСВ с максимальным использованием полезной вместимости массива отходов и высокой степенью санитарной безопасности.

Известен набор параметров, оценивающих способность полигонов принимать коммунальные и промышленные отходы различного состава и класса опасности. К таким параметрам относят размеры и конфигурацию массива отходов, средние значения влажности, зольности, содержания редуцирующей микрофлоры. Однако вышеперечисленный набор характеристик явно недостаточен в разрезе проблемы размещения ОСВ с максимальным использованием полезной вместимости полигона. Здесь особую значимость должны иметь такие показатели, как пористость, плотность, водонасыщение массива отходов, температурные, фильтрационные, аэрационные характеристики, причем не только их средние величины в массиве, но и значения в отдельных фрагментах и слоях массива отходов.

Биотические и абиотические факторы массива ТБО способствуют разложению органического вещества осадков преимущественно в анаэробных условиях. Анализ литературы и опыт наблюдения за состоянием полигонов Самарской области показывают, что анаэробный процесс длителен во времени. Кроме того, он сопровождается эмиссией токсичного и взрывоопасного биогаза в атмосферу. Проблему позволяет решить искусственное инициирование в толще массива отходов аэробных условий, например, путем продувки толщи. Разложение органического вещества при интенсивном аэробном компостировании протекает быстрее, чем в условиях анаэробного брожения. Это будет способствовать ускорению стабилизации полигона с одновременным исключением токсичного и пожароопасного метанообразования.

Во второй главе представлены объекты исследований, методическое и математическое обеспечение работы.

Объектом исследования выступил высоконагружаемый полигон ТБО г. Тольятти. Полигон выполнен в отработанном карьере по площади 13 га. Основание и откосы карьера спланированы и оборудованы комбинированным грунтопленочным экраном с дренажем. Полигон ТБО эксплуатируется с 2004 г., и на момент проведения эксперимента максимальная высота массива отходов составляла около 10 м. Автор принимал участие в рабочем проектировании полигона и техническом надзоре за его эксплуатацией с 2004 по 2008 гг. За этот период средняя годовая нагрузка по отходам составила 1100 тыс. м3/год. Объем массива отходов вместе с изолирующими материалами составлял 3500 тыс.м3. Средняя плотность отходов, поступающих на полигон, 0,25 т/м3. Отходы размещались на рабочих картах и уплотнялись при помощи компактора РЭМ-25 до средней плотности 0,8 т/м3.

В процессе формирования полигона проводилось пошаговое конвертное бурение массива при помощи бурового станка УРБ 2А-2, с отбором образцов свалочного грунта и анализом его структурных характеристик по известным методикам. Диапазон глубин бурения – (0,5 – 10,0)±0,1 м с шагом (0,5-1,0)±0,1 м. Обследованию подвергались фрагменты массива различной глубины, времени складирования, технологии размещения отходов. Всего в толще массива полигона было пробурено 11 скважин и отобрано 110 образцов свалочного грунта. Для адекватного представления о состоянии тела полигона, а также о процессах, происходящих в нем, был использован математический аппарат анализа многомерных данных – метод главных компонент (МГК).

Для исследования технологии совместного размещения и обработки ОСВ в 2007 г. была организована опытно-промышленная площадка. Размеры площадки в плане 50х40м. Основанием площадки послужила спланированная, уплотненная и изолированная поверхность третьего яруса первой очереди полигона ТБО г. Тольятти. На площадке были оборудованы перфорированные скважины для принудительного нагнетания ОСВ. Глубины скважин обеспечивали нагнетание осадков и управление процессом их биоразложения в толще массива отходов для выделенных зон аэробного, переходного и анаэробного режимов и составляли: скв. №6 - 2,5 м; скв. № 8 - 4,5 м; скв. № 10 - 7 м. Выбор глубины скважин был связан с расположением режимных областей в толще массива отходов.

В теоретическом обосновании процессов нагнетания жидких осадков в толщу массива отходов использовался известный математический аппарат описания плоскорадиальных и радиально-сферических потоков движения жидкости и суспензий через пористые водонасыщенные среды.

Представленные методическая база и теоретический аппарат послужили фундаментом для проведения исследований по совместному нагнетанию и переработке ОСВ в условиях объектов размещения твердых бытовых отходов.

В третьей главе выполнены теоретическое обоснование и экспериментальные исследования процесса размещения ОСВ на полигоне ТБО путем их принудительной закачки в толщу массива отходов через систему нагнетательных скважин. Рассчитаны параметры фильтрации ОСВ через свалочный грунт и размеры сетки нагнетательных скважин.

Анализ образцов, отобранных из толщи массива ТБО и их обработка позволили интерпретировать свалочное тело в виде цифровых матриц наиболее показательных параметров: температуры, влажности, плотности, содержания органического вещества, коэффициентов фильтрации и водонасыщения, а также необходимых для последующей биодеструкции осадков соотношений биогенных элементов и концентраций микрофлоры-редуцента. Фильтрационная матрица для различных горизонтов и участков массива отходов представлена в таблице 1. Анализ цифровых матриц показал, что конфигурация массива ТБО имеет слоевую структуру с неоднородными механическими, физическими и биохимическими показателями.

Таблица 1 - Матрица коэффициента фильтрации массива отходов, м/сут

Глубина отбора

проб,

м

Шурф

1

2

3

4

5

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»