Санитарно-гигиенический мониторинг полигонов захоронения твердых бытовых отходов на этапах жизненного цикла

азот аммонийный, хлориды, нитраты,

нитриты, ароматические углеводороды

Дополнительные показатели:

ионы тяжелых металлов, мг/дм³: свинца, хрома.

хлорорганические соединения, мг/ дм³:

хлорфенолы, хлороформ, четыреххлористый углерод

Таблица 6. Приоритетные показатели антропогенного воздействия на атмосферу

Расположение контрольных точек	Контролируемые параметры
Этап эксплуатации
Территория полигона	Метан, оксиды углерода (СО,СО2), сероводород, аммиак, меркаптаны, летучие органические соединения ЛОС (бензол, толуол, ксилол, этилбензол), хлорсодержащие углеводороды (трихлорметан, хлорбензол, четыреххлористый углерод). Микробная обсемененность.
Санитарно-защитная зона. В зоне преобладающего направления ветра	Сероводород, меркаптаны, диоксид серы, диоксид азота, ЛОС, хлорбензол,
Этап рекультивации
Территория полигона	Метан (взрывоопасные концентрации), сероводород, сумма углеводородов, ЛОС (бензол, толуол, ксилол, этилбензол), хлорбензол
Закрытые полигоны
Территория полигона Рекультивированный полигон	Метан, сероводород, ЛОС (бензол, толуол, ксилол, этилбензол)

Использование математического моделирования для обоснования элементов диагностического мониторинга полигонов ТБО. Для обоснованного выбора показателей контроля, решения вопросов санитарного благополучия населения в зоне влияния полигонов ТБО необходимо прогнозировать санитарную ситуацию, потоки и состав эмиссий. Длительность процессов разложения отходов не позволяет получить достоверных экспериментальных результатов по изменению состава эмиссий на различных стадиях биодеструкции. В этом случае методы моделирования процессов деструкции отходов, формирования объема и состава эмиссий являются надежным инструментом прогнозирования санитарной ситуации, а также позволяют создать базу для разработки параметрического прогнозного мониторинга полигонов ТБО. На основе исследования процессов биодеструкции отходов и формирования водного баланса полигона построены математические модели расчета объема ФВ на различных этапах эксплуатации полигона ТБО, прогнозирования эмиссий метана и изменения состава ФВ на различных этапах жизненного цикла полигона.

Закономерности формирования водного баланса полигона ТБО и математическая модель расчета объема фильтрационных вод.

Анализ всех составляющих водного баланса полигона и характер их изменения на этапах жизненного цикла полигона, позволил нам совместно с М.А. Тагиловым разработать модель расчета объема образующихся ФВ:

Q_ф= S ((Ао + h W_ТБО) - ПС - И

где Q_ф - расход фильтрата, м³/год; S - площадь полигона, м²; Ао - количество атмосферных осадков м³/год; W_ТБО - количество первичного фильтрата (отжимной влаги), м³/м³ ТБО год; h - средне-

годовая высота слоя складированных ТБО, м; И - испарение с поверхности, м³/год; ПС- поверхностный сток, м³/год.

По разработанной модели был проведен предварительный расчет фильтрационных вод полигона ТБО г. Перми в период эксплуатации и рекультивации. Расчет объема ФВ, образующийся на рекультивируемой территории полигона (I этап) проведен для четырех вариантов: 1.1 - исходное состояние свалки; 1.2 - подготовительный этап (система сбора и отвода фильтрата); 1.3 - этап эксплуатации (рекультивация существующих откосов свалки); 1.4 - рекультивированный полигон. После рекультивации существующего полигона, объединения рекультивированной части и карт перспективного развития в один объект выделено несколько этапов, на каждом из которых будет значительно изменяться объем и состав стоков: II - этап эксплуатации карт перспективного захоронения отходов; III - этап устройства объединенного полигона; IV - рекультивированный объединенный полигон. Ввиду того, что рекультивируемая свалка располагается на водораздельном пространстве предлагается отвод стоков производить по двум направлениям - северному и южному. Результаты расчета представлены в табл. 7.

Разработка модели биодеструкции отходов и прогноза химического состава фильтрационных вод на различных этапах жизненного цикла полигона ТБО. Проанализированы существующие модели деструкции отходов и прогноза состава ФВ и эмиссий биогаза (физические, химические, биохимические), базирующиеся на фундаментальных исследованиях H. Belevi, P. Baccini, M. Barlaz, Н. Mgyen, A. Batler, T. Christensen. Следует отметить, что в настоящее время не существует единого подхода к прогнозным оценкам состава фильтрата, расчета эмиссий биогаза, многие модели находятся в стадии разработки.

Анализ процессов деструкции отходов позволил разработать биохимическую модель разложения отходов на стадиях аэробной деструкции, активного и стабильного метаногенеза, представленную в табл. 8. Принималось, что в аэробной фазе биодеструкции подвергаются легкоразлагаемые пищевые отходы (брутто-формула С₁₀Н_17,8О_5,9N_0,46S_0,03), в анаэробных условиях - целлюлозосодержащие фракции ТБО, на стадии стабильного метаногенеза - лигнин, а также неразложившаяся часть целлюлозы.

Целлюлозосодержащие отходы (С₆Н₁₀О₅)_п в расчетах представлены в виде глюкозы С₆Н₁₂О₆. В процессе биохимического разложения целлюлозы образуются летучие кислоты жирного ряда, биогаз, биомасса (CH_1.8O_0.5N_0.2) и свалочный грунт - продукт гумификации отходов, представляющий собой органические соединения прогумусовой природы.

Сопоставление химического состава органической составляющей свалочных грунтов и гуминовых веществ позволило смоделировать основной фрагмент ТСГ, установить его структурную и химическую формулу - C₁H_1,2O_0,5N_0,2. Анаэробная стадия разложения отходов является наиболее длительной и формирующей основные эмиссии загрязняющих веществ. Для этой стадии на основании представленных биохимических реакций разработана упрощенная биохимическая модель формирования эмиссий, позволяющая с достаточной для практического использования точностью прогнозировать изменение состава фильтрационных вод по содержанию в них основных органических веществ и рассчитывать эмиссии биогаза:

nC₆H₁₂O_{6 (т)}> n C₆H₁₂O_{6 (ж)} > nC₂H₄O_2(ж) +n БСГ_(т) > nCO_2(г)+ n CH_4(г) (2)

гидролиз ацетогенез метаногенез

где БСГ - биомасса и свалочный грунт.

На основе биохимической модели биодеструкции отходов разработана кинетическая модель, позволяющая без длительных экспериментальных исследований прогнозировать изменение состава фильтрата и объема биогаза во времени.

Формирование потоков загрязняющих веществ при разложении отходов может быть описано двумя последовательно протекающими реакциями и, следовательно, изменение состава фильтрата во времени и объем выделяющегося биогаза могут быть определены на основе кинетического уравнения последовательной реакции первого порядка:

(3)

v

n C₆H₁₂O_{6 (т)} > n C₂H₄O_2(ж) > n CO_2(г)+ n CH_4(г)

где k₁ - константа скорости реакции в фазе ацетогенеза, k₂ - константа скорости реакции в фазе метаногенеза.

Установлено, что для климатических условий Западного Урала величину константы скорости в стадии ацетогенеза k₁ можно принять равной 0,3 - 0,4, а в стадии метаногенеза k₂ - 0,07- 0,09.

Изменение числа молей компонента В во времени (n_ф) и, следовательно, изменение состава фильтрата определяется как

(4)

где п_о, кмоль - количество целлюлозосодержащей фракции в 1т ТБО, определенное на основе известного морфологического состава отходов. Учитывая объем образующихся ФВ (м³/год), массу складированных отходов (Q, т/год) и их влажность W (массовая доля) формулу (4) можно преобразовать к виду

(5)



где ХПК- г О₂/м³ , М - молярная масса уксусной кислоты (кг/кмоль), 1,07 - теоретическое значение ХПК уксусной кислоты (кг О₂/кг)

На основе полученной модели была разработана программа для прогноза уровня состава фильтрата. Модель была верифицирована при исследовании анализа химического состава ФВ полигона ТБО г. Перми, г.Чусового. По расчетам на 2005 год (после 27 лет депонирования отходов) величина ХПК ФВ полигона ТБО «Софроны» составила 4500 мгО₂ /дм³, что коррелирует с экспериментальными данными по анализу ФВ, отобранных из тела полигона (рис.2.).

ХПК, мгО/л

годы

Рис.2 . Изменение ХПК ФВ во времени

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

Эмиссии биогаза (кмоль/т ТБО сух.) можно определить, решая кинетическое уравнение относительно компонента С:

(6)



или в пересчете на объем биогаза, образующийся при разложении М_ТБОб тонн сухих биодеградируемых ТБО (м³ при н.у.):

(7)

Скорость выделения биогаза (м³/год) W может быть определена по формуле:

(8)

Представленную модель можно использовать как при расчете объема метана и скорости его выделения на стадии активной эксплуатации (открытый полигон), так и на стадии рекультивации (закрытый полигон). Модель была апробирована при расчете скорости образования метана на полигоне ТБО г. Перми «Софроны» (рис.3). Замеры уровня биогаза проведенные нами в 2001-2003 г., показали значения потоков метана близкие к рассчитанным по предлагаемой методике, они коррелируют с данными, полученными аналитическими и расчетными методами на других полигонах ТБО (на полигонах «Яблоновская» и «Угольная гавань» г. Санкт-Петербурга).

.

Рис. 3. Скорость образования метана на полигоне «Софроны»



Полученные в комплексных исследованиях данные о закономерностях биодеструкции ТБО, разработанные биохимическая и кинетическая модели разложения отходов, позволяющие прогнозировать изменение состава и объема эмиссий во времени, могут быть использованы для диагностики санитарного состояния полигона ТБО; при выборе технологий очистки ФВ и систем дегазации, а также для управления биохимическими процессами в теле полигона.

Принципы безопасного захоронения отходов и обоснование выбора комплекса организационных, инженерных и технических мероприятий, направленных на обеспечение гигиенических нормативов на территориях прилегающих к полигонам ТБО.

Для минимизации потенциальной санитарно-гигиенической опасности в конструкции полигона предусматриваются инженерные сооружения и защитные устройства, препятствующие проникновению загрязняющих веществ в объекты окружающей среды и прилегающие территории.

Для безопасного захоронения отходов предложен и обоснован принцип многобарьерной защиты, основанный на применении комплекса организационных и санитарно-технических мероприятий, направленных на снижение эмиссий, включающих управление качеством и количеством отходов, поступающих на захоронение и потоками эмиссий (дегазация тела полигона; отведение и очистка ФВ).

Управление объемом и качеством отходов, поступающих на захоронение. Управление объемом и качеством ТБО подразумевает внедрение раздельного сбора, сортировки, предварительной подготовки и покомпонентной утилизации ТБО. Раздельный сбор позволяет выделить поток отходов с высоким содержанием органических компонентов - пищевые и растительные отходы, поток токсичных отходов - медицинские, реактивы, батареи и аккумуляторы и т.п. Каждый поток должен проходить предварительную стадию подготовки с использованием физико-механических методов, механико-биологической переработки и компостирования (пищевые, растительные фракции ТБО).

Особое внимание при входном контроле следует уделять вопросам депонирования медицинских отходов (МО), являющихся одним из основных источников санитарно-эпидемиологической опасности полигона ТБО. В МО могут присутствовать возбудители многих инфекционных заболеваний: туберкулеза, холеры, ботулизма, столбняка, кишечных инфекций, патогенные стафилококки и стрептококки и т. д. Отходы лечебно-профилактических учреждений должны подвергаться локальной первичной дезинфекции, затем в зависимости от класса опасности при условии раздельного сбора часть отходов ЛПУ поступает на полигон без дополнительной обработки, другая - перед захоронением подвергается обезвреживанию на термических установках. Наиболее токсичные и эпидемиологически опасные МО (отходы инфекционных отделений, онкологических клиник и др.) должны подвергаться дезинфекции и термическому обезвреживанию непосредственно в местах образования. При этом на полигонах ТБО могут депонироваться вторичные отходы, при условии отнесения их к III или IV классу опасности, что зависит в основном от содержания в них ионов тяжелых металлов.

Управление эмиссиями загрязняющих веществ полигона ТБО. Под управлением эмиссиями загрязняющих веществ полигона ТБО понимается контроль и регулирование биохимических процессов в массиве отходов; разработка инженерно-технических мероприятий и технологий по отведению и очистке фильтрационных вод, по дегазации тела полигона на различных этапах его жизненного цикла. На этапе активной эксплуатации полигона управление процессами в массиве отходов возможно за счет комплекса конструкционно-технологических параметров, регулирующих факторы внешнего воздействия; элементов противофильтрационной защиты основания и изоляции поверхности полигона, влияющих на водный и кислородный баланс полигона; содержания органического углерода (С_орг) в составе ТБО.

Управление метаногенезом на полигонах ТБО. Активное управление метаногенезом подразумевает регулирование входных и выходных потоков и включает научно обоснованный выбор комплекса мероприятий, направленных на снижение эмиссий и экологического риска, разработку эффективных систем дегазации полигона. Выбор мероприятий зависит от цели управления - удаление и утилизация биогаза, снижение газообразования.

При нынешнем состоянии российских полигонов основное внимание следует уделить разработке систем дегазации и очистке газовых выбросов, позволяющих уменьшить экологический риск; предотвратить взрывы и пожары на полигоне, управлять миграцией биогаза. Выбор метода будет определяться объемами и скоростью накопления биогаза.

Анализ процесса метанообразования, основных свойств биогаза и существующих технологий дегазации позволили разработать критерии выбора систем дегазации в зависимости от этапа эксплуатации и мощности полигона: ресурсный (экономия/утилизация энергетических ресурсов); экологический (воздействие на атмосферу и на персонал полигона); экономический (капитальные и эксплуатационные затраты; предотвращенный ущерб, эффективность системы дегазации) и граничные условия применения системы (минимальная скорость эмиссии газа, давление в массиве отходов). При выборе сценария дегазации использовали методы АВС-анализа и экспертных оценок. На основе критериальных и методологических подходов к выбору способа дегазации полигонов разработаны рекомендации по управлению метаногенезом на этапах жизненного цикла полигона.

На эксплуатируемом полигоне при эмиссиях биогаза менее 30 м³/час достаточна пассивная дегазация. При этом полигон должен быть оборудован газонепроницаемым экраном и системой газовых скважин или колодцев для естественного выхода биогаза за счет возникающей разности давлений внутри полигона и на поверхности и его рассеивания в атмосфере. При значительных эмиссиях биогаза не менее 90 млн. м³/год (активная фаза метаногенеза) необходима разработка системы активной дегазации - сбора, откачивания биогаза компрессорными станциями, очистки его от токсичных примесей и утилизацией с получением энергии.

На закрытом полигоне (этап рекультивации и пострекультивационный период) осуществляется сбор и утилизация биогаза с использованием газосборных вертикальных скважин на всю глубину отходов, при пассивной дегазации - вентиляционных отверстий, траншей (система действует до 20-30 лет после закрытия). Активная дегазация целесообразна при эмиссиях биогаза более 60 м³/час. На стабильной стадии метаногенеза для уменьшения влияния биогаза на окружающую среду, необходима его очистка от токсичных веществ и одорантов, например, с использованием биосорбционных фильтров.

Отведение и очистка ФВ. ФВ полигона ТБО являются основным источником загрязнения поверхностных и подземных вод в зоне влияния полигона, могут оказывать неблагоприятное воздействие на прилегающие территории, поэтому при обустройстве современного полигона захоронения ТБО должна быть обеспечена надежная защита объектов гидросферы, которая невозможна без проведения мероприятий по отводу ФВ и разработки эффективных технологий их очистки.

Проведенный анализ процессов биодеструкции ТБО, формирования ФВ позволил установить их основные особенности: сложный химический состав, представленный как органическими, так и неорганическими примесями и изменяющийся на каждом этапе жизненного цикла полигона; значительное отличие от промышленных и муниципальных сточных вод; зависимость объема и состава ФВ от сезонных колебаний количества атмосферных осадков; высокое содержание токсичных компонентов и биорезистентных примесей; наличие патогенных микроорганизмов.

Разработаны основные эколого-экономические и санитарно-гигиенические принципы выбора технологий очистки ФВ, которые предусматривают:

- применение эффективных организационных и 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 полигона;

- обеспечение гигиенической безопасности очищенных ФВ;

- использование низкоэнергозатратных и малотрудоемких технологий;

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

Обоснованный выбор технического решения с учетом разработанных принципов может быть реализован при сопоставлении химического состава ФВ на каждом этапе жизненного цикла полигона и соответствующих этому составу методов очистки.

Для проектируемых полигонов наиболее перспективными являются блочно-модульные технологические схемы очистки ФВ, позволяющие управлять процессом при изменяющемся на этапах жизненного цикла объеме и составе сточных вод. На первом этапе эксплуатации полигонов технологические схемы должны содержать блоки очистки от ионов тяжелых металлов, взвешенных и коллоидных частиц, последовательной анаэробно-аэробной очистки; физико-химической доочистки и обеззараживания. 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: предварительная физико-химическая очистка от окрашенных и биорезистентных примесей, биохимическая аэробная очистка с доочисткой физико-химическими 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 малотрудоемкие технологии, основанные на биосорбционных, электрохимических и биологических (биопруды) методах.

Выбор способа очистки будет зависеть от объема образующихся ФВ, их состава и концентрации, гидрогеологических особенностей площадки, требуемой степени очистки (вторичное использование, выпуск в открытый водоем), экономических возможностей.

Разработка научно-методических основ системы санитарно-гигиенического мониторинга полигонов захоронения ТБО. Санитарно-гигиенический мониторинг полигонов ТБО представляет собой систему мероприятий, направленных на организацию наблюдения за санитарно-гигиеническим состоянием полигона ТБО и территорий его влияния; оценку его воздействия на санитарное благополучие населения, прогнозирование изменений; установление, предупреждение, ликвидацию или существенное уменьшение риска для здоровья населения. Проведенные исследования по оценке санитарно-гигиенической ситуации на этапах жизненного цикла полигонов ТБО позволили разработать основные принципы санитарно-гигиенического мониторинга:

· организация наблюдений за источниками загрязняющих веществ и объектами окружающей среды в зоне влияния полигона ТБО, обеспечивающая получение достоверной и объективной информации (создание инженерной инфраструктуры - сети наблюдений с учетом метеорологических, ландшафтных, гидрогеологических, технико-экономических и социальных факторов);

· выбор перечня наблюдаемых параметров в соответствии с этапом жизненного цикла полигона, обеспечивающих получение полной информации о санитарно-гигиеническом состоянии объекта и прилегающих территорий;

· применение расчетных методов прогнозирования санитарной ситуации на этапах жизненного цикла полигона, основанных на моделях деструкции отходов, условиях формирования эмиссий и их распространения в окружающей среде;

· обработка получаемой информации на основе современных научных решений с использованием эффективных электронно-вычислительных комплексов и информационно-аналитических систем;

· системный анализ и оценка получаемой информации с целью разработки мероприятий по обеспечению соблюдений санитарно-гигиенических нормативов.

В соответствии с представленными принципами разработаны алгоритмы проведения мониторинга на каждом этапе жизненного цикла полигона.

Инвестиционно-строительный этап. В системе санитарно-гигиенического мониторинга большое значение должно уделяться первоначальному инвестиционно-строительному этапу жизненного цикла полигона, на котором целесообразно проведение диагностического мониторинга, направленного на контроль выполнения гигиенических нормативов и санитарных требований, мероприятий и технических решений, представленных в проекте. Диагностический мониторинг осуществляется на стадиях отвода земельного участка, разработки проектной и рабочей документации, строительстве и приемки объекта в эксплуатацию. Диагностический мониторинг базируется на математическом моделировании процессов биодеструкции отходов и позволяющий прогнозировать потоки эмиссий загрязняющих веществ в завимости от мощности полигона, его морфологического состава. Алгоритм осуществления системы мониторинга на этапе инвестиционно-строительных работ представлен на рис. 4.

Этап эксплуатации. В период эксплуатации полигона проводится текущий мониторинг, направленный на контроль соблюдения гигиенических нормативов и показателей санитарного состояния природной среды.

Для контроля санитарной ситуации на полигоне и обеспечения санитарного благополучия прилегающих территорий анализ объектов окружающей среды должен осуществляться как по общесанитарным, так и по санитарно-эпидемиологическим показателям. Гигиеническими критериями оценки загрязнения воды поверхностных водоемов и подземных вод являются действующие нормативы на содержание вредных веществ в воде рыбо-хозяйственного назначения. Алгоритм проведения текущего мониторинга полигона ТБО на этапе активной эксплуатации представлен на рис.5.

Этап рекультивации. На этапе рекультивации полигона должен осуществляться диагностический и текущий мониторинг. Закрытие полигона и перепрофилирование работы отдельных сооружений обосновывается проектом рекультивации полигона.При рекультивации должны быть внесены коррективы в эксплуатацию и аппаратурное оформление процессов очистки фильтрационных вод, дегазации полигона и очистки биогаза от дурнопахнущих и токсичных веществ (площадные биосорбционные фильтры, насадочные сорбционные фильтры и др.). На этом этапе формируется свалочный грунт, поэтому в программу мониторинга необходимо включать наблюдения за его состоянием. Полученная информация позволяет оценить санитарную ситуацию на полигоне и прилегающих территориях, осуществить обоснованный выбор использованиярекультивированной территории захоронения в народно-хозяйственных целях (застройка, ландшафтный дизайн, лесопосадка и др.).



Рис.4. Алгоритм процедуры ведения мониторинга на этапе инвестиционно-строительных работ.



Рис.5. Алгоритм проведения текущего мониторинга полигона ТБО на этапе активной эксплуатации



В главе представлены разработанные программы проведения мониторинга атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, растительного покрова, почв на различных этапах эксплуатации полигона. Реализация санитарно-гигиенического мониторинга по разработанной системе обеспечит сбор и анализ текущей информации о состоянии природных объектов в зоне влияния полигона и санитарно-гигиеническом благополучии прилежащих территорий на каждом этапе жизненного цикла полигона.

Важным инструментом санитарно-гигиенического мониторинга является информационно-аналитическая система (ИАС), обеспечивающая сбор, обработку, накопление и анализ результатов наблюдений.

Нами разработана ИАС мониторинга полигонов ТБО, общая структура которой представлена на рис.6 . Главными структурными элементами ИАС являются геоинформационные системы (ГИС), система управления базой данных и аналитический блок. Основными функциональными модулями системы являются:

· автоматизированные рабочие места пользователей и ГИС - специалистов;

· подсистема сбора, ввода, преобразования (импорт, экспорт) и архивация внешних данных;

· электронная база исследований;

· база данных ArcView GIS;

· блок аналитики;

· базы данных с внутренней и внешней информацией;

· формирование отчета;

· принятие управленческих решений.

Отличием этой системы от других подобных является дополнение ее аналитическим блоком, включающим моделирование процессов формирования потоков загрязняющих веществ, их миграции в окружающей среде и пространственный анализ (элементы ГИС). Использованиеразработанной ИАС позволяет эффективно управлять санитарно-гигиенической ситуацией на полигонах на протяжении всех этапов жизненного цикла и прогнозировать возможные риски здоровью населения. ИАС была апробирована при формировании базы данных результатов мониторинговых исследований полигона ТБО «Софроны». Разработанная система санитарно-гигиенического мониторинга полигонов ТБО применялась при разработке программ мониторинга и его проведении полигонов ТБО г. Перми (проект рекультивации), г.Чусового, п. Звездный Пермского края.



Выводы:

1. На основании теоретического анализа процессов деструкции ТБО и формирования эмиссий выявлена взаимосвязь химического состава и объема эмиссий от морфологического состава ТБО, этапа жизненного цикла, технологии складирования, водного баланса полигона ТБО.

Рис. 6. Схема информационно-аналитической системы мониторинга объектов размещения отходов

2. В результате проведенных химико-аналитических и санитарно-гигиенических исследований депонированных отходов, фильтрационных вод, донных отложений наземных скоплений фильтрата, биогаза, формирующегося свалочного грунта полигонов ТБО г. Перми и Пермского края, находящихся на различных этапах жизненного цикла, установлено влияние эмиссий загрязняющих веществ и определены приоритетные показатели их воздействия на объекты окружающей среды и санитарно-гигиеническое состояние прилегающих территорий. В зоне влияния типичного полигона ТБО «Софроны» в подземных водах наблюдается превышение по следующим нормативным параметрам: ХПК - 34,8 ПДК и БПК₅ - 90,66 ПДК, N-NH₄⁺ - 7,5 ПДК, Cl^- и по сухому остатку - до 6 ПДК, фенолам - 5 ПДК, ионам Mn⁺² - 66 ПДК; в поверхностных водах - по сухому остатку - 2000 ПДК, ХПК - 14 ПДК, БПК₅ - 40 ПДК, Fе_общ - 90 ПДК, Мп²⁺ - 48 ПДК, по содержанию взвешенных веществ - до 10 ПДК, фенолов - до20 ПДК, нефтепродуктов - 3 - 20 ПДК.

Условно-патогенные и патогенные микроорганизмы обнаружены в депонированных отходах (бактерии группы кишечной палочки до 3,0· 10⁸ КОЕ/г, термофильные бактерии до 1,0· 10⁷ КОЕ/г) и в донных отложениях наземных скоплений ФВ. Патогенная микрофлора отсутствовала в подземных и поверхностных водах, расположенных в зоне влияния полигона. В техногенных образованиях полигона ТБО, формирующихся в процессе 25-летней биодеградации, численность бактерий группы кишечных палочек на глубине 3 м соответствует содержанию их в урбаноземах, на глубине 10 м - малозагрязненной почвы. Через 20 - 30 лет на рекультивируемой территории полигона ТБО формируется микробиологическое сообщество, близкое по структуре к дерново-подзолистой почве.

3. На основании микробиологических исследований отходов, эмиссий и формирующихся свалочных грунтов установлен качественный и количественный состав микробных популяций, формирующихся при биодеструкции отходов. Выявлены индикаторные показатели санитарно-гигиенического состояния полигона, характеризующие интенсивность и стадию протекающих процессов биодеструкции отходов: количество сапрофитных бактерий; общее количество микроорганизмов; коэффициент минерализации (КАА/МПА); индикаторы на биогенность (присутствие белка, целлюлозоразрушающие микроорганизмы); дегидрогеназная активность; титр Coli, титр Cl. perfringens; индикаторы метаногенеза - метаногенные бактерии.

4. Разработаны и методически обоснованы математические модели формирования водного баланса полигона и эмиссий, позволяющие без длительных экспериментальных исследований с достаточной для принятия практических решений точностью, рассчитывать объемы образующихся ФВ и биогаза, изменения химического состава ФВ на различных этапах жизненного цикла.

5. Разработаны методологические подходы безопасного депонирования ТБО, основанные на принципе многобарьерной защиты, включающей управление качеством и количеством отходов, поступающих на захоронение; выбор места размещения полигона; противофильтрационную защиту основания полигона; изоляцию поверхности складированных отходов; управление потоками эмиссий (дегазация тела полигона; отведение и очистка ФВ) и установлены оптимальные условиях их реализации. Разработанные принципы и методологические подходы к выбору систем дегазации полигона применялась в проектах рекультивации свалок «Яблоновская» и «Угольная гавань» г. Санкт-Петербурга. Представленные технологии очистки ФВ, разработанные с учетом этапов жизненного цикла полигона ТБО, обеспечивают соблюдение гигиенических нормативов при выпуске очищенных вод в открытые водоемы.

6. На основании установленных закономерностей формирования эмиссий загрязняющих веществ, обусловливающих санитарно-гигиеническую опасность полигонов захоронения ТБО, и проведенных исследований по влиянию загрязняющих веществ на объекты биосферы впервые разработаны система санитарно-гигиенического мониторинга полигонов ТБО с учетом этапов жизненного цикла и программы проведения мониторинга атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, растительного и почвенного покрова в зоне влияния полигона.

7. Разработана специализированная информационно-аналитическая система мониторинга полигонов ТБО, позволяющая эффективно управлять санитарно-гигиенической ситуацией на полигонах на протяжении всех этапов жизненного цикла и прогнозировать возможные риски здоровью населения. Список работ, опубликованных по теме диссертации:



Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Зомарев А.М. Обоснование параметров санитарно-гигиенического мониторинга полигонов ТБО методами математического моделирования / Зомарев А.М., Вайсман Я.И., Рудакова Л.В., Глушанкова И.С. // Пермский медицинский журнал. - 2005. - Т.22. - №4. - С.102-109.

2. Зомарев А.М. Организация санитарно-гигиенического мониторинга на полигонах твердых бытовых отходов / Зомарев А.М., Вайсман Я.И., Рудакова Л.В., Глушанкова И.С. // Наука - производству. - 2006. - №1. - С.67-69.

3. Зомарев А.М. Организация системы обращения с медицинскими отходами / Кельберг Е.В, Зомарев А.М. // Пермский медицинский журнал. - 2006. - Т. 23. - №4. - С.153-158.

4. Зомарев А.М. Мониторинг атмосферного воздуха в зоне влияния полигона твердых бытовых отходов // Здоровье населения и среда обитания. - 2007. - №2(167). - С.48-53.

5. Зомарев А.М. Санитарно-эпидемиологические вопросы организации обращения с отходами в лечебно-профилактических учреждениях // Здоровье населения и среда обитания. - 2007. - №3(168). - С.21-25.

6. Зомарев А.М. Организация информационно-аналитической системы санитарно-гигиенического мониторинга полигонов ТБО // Пермский медицинский журнал. - 2008. - Т.25. - №3. - С.122-125.

7. Зомарев А.М. Изменение микробиоценозов и санитарно-гигиеническое, эпидемиологическое состояние полигонов ТБО на этапах жизненного цикла / Зомарев А.М., Зайцева Т.А. // Дезинфекционное дело. - 2009. - №11. - С.30-35.

8. Зомарев А.М. Санитарно-гигиеническое состояние полигонов захоронения твердых бытовых отходов на этапах жизненного цикла / Зомарев А.М., Вайсман Я.И., Зайцева Т.А., Глушанкова И.С. // Гигиена и санитария. - 2010. - №1.- С.39-42.

9. Устройство для отбора проб снега: пат. № 2247351 Рос. Федерация / Вайсман Я.И., Батракова Г.М., Зомарев А.М. и др. эаяв.2003113146/12; заявл. 05.05.2003; опубл. 20.08.02. Бюл. №6. - 6 с.

Монографии:

10. Вайсман Я.И., Кельберг Е.В., Коротаев В.Н., Зомарев А.М. Обращение с отходами лечебно-профилактических учреждений. Управление отходами/ Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2006. - 241 с.

11. Зомарев А.М. Санитарно-гигиенический мониторинг полигонов захоронения твёрдых бытовых отходов/ Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2007. - 218 с.

12. Вайсман Я.И., Коротаев В.Н., Петров В.Ю., Зомарев А.М. Управление отходами. Полигоны захоронения твёрдых бытовых отходов/ Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2007. - 464 с.

Публикации в других изданиях:

13. Зомарев А.М., Караксина И.Б., Вержбицкий Ф.Р. О методах определения цветности вод при оценке санитарного состояния водоемов / Химия, технология и промышленная экология неорганических соединений: сб. науч. тр. // Пермь. - Изд. ПГТУ. - 1999. - С.49-55.

14. Батракова Г.М., Зомарев А.М. Мониторинг полигонов захоронения твердых бытовых отходов // Тр. II Междунар. конгресса по управлению отходами "Вейстэк - 2001". - М. - 2001. - С.140-141.

15. Zomarev A. Modellierung des volumens und der geschwindigkeit von biogasemissionen // Materialien des Wissenschaftsforums Okologie. Auf dem Universtitatscampus. Okologische Sektion. Luneburg. - 2001. - s. 24-29.

16. Zomarev A. Die raumanalyse und die einschaetzungmodelle der einwirkung auf die umwelt // Materialien des Wissenschaftsforums Okologie. Auf dem Universtitatscampus. Okologische Sektion. Luneburg. - 2001. - s. 29-36.

17. Зомарев А.М., Батракова Г.М. Комплексная оценка загрязненности фильтрата с территорий захоронения отходов // Тр. II Международного конгресса "Экватэк-2002", М. - 2002. - С.416.

18. Зомарев А.М., Благинина Н.П., Батракова Г.М. Комплексная оценка загрязненности фильтрационных вод территорий, отведенной под захоронение отходов // Образование и наука - производству: сб. науч. тр. - Пермь. - Изд. ПГТУ. - 2001. - С.31-38.

19. Рекомендации по сбору, очистке и отведению сточных вод полигонов захоронения полигонов твердых бытовых отходов / Вайсман Я.И., Рудакова Л.В., Батракова Г.М., Зомарев А.М. М. - 2003. - 47 с.

20. Рекомендации по расчету образования биогаза и выбору систем дегазации на полигонах захоронения твердых бытовых отходов / Вайсман Я.И., Максимова С.В., Глушанкова И.С., Зомарев А.М. Москва. - 2003. - 26 с.

21. Батракова Г.М., Зомарев А.М. Аспекты санитарной и экологической безопасности полигонов захоронения бытовых отходов // Материалы ХХХ научно-технической Всероссийской конференции АДФ ПГТУ. - Пермь: Изд. Перм. гос. техн. ун-т., 2003. - С.65-68.

22. Рекомендации по выбору систем дегазации и разработке технологий очистки фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов / Вайсман Я.И., Глушанкова И.С., Максимова С.В., Рудакова Л.В., Коротаев В.Н., Батракова Г.М., Зомарев А.М. Пермь. - 2004. - 45 с.

23. Зомарев А.М. Микробиологическая характеристика свалочных грунтов / Вайсман Я.И., Батракова Г.М., Зайцева Т.А., Зомарев А.М. // Экология окружающей среды стран СНГ: тез. докл. конф., Одесса. - 2004. - С.48-53.

24. Рекомендации по организации экологического мониторинга и производственного экологического контроля полигонов захоронения твердых бытовых и промышленных отходов / Вайсман Я.И., Рудакова Л.В., Батракова Г.М., Зомарев А.М. М. - 2005. - 72 с.

25. Зомарев А.М. Общие принципы организации санитарно-гигиенического мониторинга на полигонах ТБО // Актуальные проблемы автомобильного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе: материалы междунар. конф.- Пермь: Изд. Перм. гос. техн. ун-т., 2005. - С.419-422.

26. Зомарев А.М., Глушанкова И.С., Рудакова Л.В. Организация санитарно-гигиенического мониторинга на полигонах захоронения твердых бытовых отходах // Материалы научно-технического конгресса по безопасности. - М. - 2005. - С.305-306.

27. Зомарев А.М. Санитарно-эпидемиологическая ситуация на полигонах захоронения твердых бытовых отходов / Зомарев А.М., Зайцева Т.А. // Социально-гигиенические и эпидемиологические проблемы сохранения и восстановления здоровья военнослужащих и населения: сб.тр. III Межрегиональной практ. конф., Н.Новгород. - 2006. - С.36-37.

28. Зомарев А.М. Санитарно-гигиеническая характеристика полигона ТБО г. Перми и его роль в загрязнении окружающей среды // Актуальные вопросы гигиены и эпидемиологии: Сб. науч. трудов, посвященных 75-летию образования медико-профилактического факультета. - Пермь: Изд. ГОУ ВПО «ПГМА» Росздрава, 2006. - С.88-93.

29. Зомарев А.М. Мониторинг водных объектов в зоне влияния полигона ТБО // Тр. Междунар. конгресса "Экватэк-2006". - М. - 2006. - С. 301.

30. Зомарев А.М. Общие принципы организации санитарно-гигиенического мониторинга на полигонах захоронения твёрдых бытовых отходов (ТБО) // Материалы V междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Пермь: Изд. Перм. гос. техн. ун-т., 2006. - С.73-78.

31. Зомарев А.М. Создание информационно-аналитической системы санитарно-гигиенического мониторинга полигонов захоронения твёрдых бытовых отходов (ТБО) // Материалы V междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Пермь: Изд. Перм. гос. техн. ун-т., 2006. - С.79-82.

32. Зомарев А.М., Рудакова Л.В., Глушанкова И.С. Принципы организации мониторинга поверхностных и подземных вод в зоне влияния полигона ТБО // Тр. Междунар. конгресса "Экватэк-2006". - М., 2006. - С. 296-298.

33. Зомарев А.М. Проект санитарной очистки лечебно-профилактических учреждений / Вайсман Я.И., Коротаев В.Н., Кельберг Е.В., Зомарев А.М. // Журнал ТБО. - 2007. -№7(13). - с. 29-33.

34. Зомарев А.М. Научно-методические основы организации санитарно-гигиенического мониторинга на полигонах твердых бытовых отходов // Актуальные проблемы дорожно-транспортного комплекса. Охрана окружающей среды: сб. науч. тр. - Пермь. - Изд. Перм. гос. техн. ун-т., 2007. - С.198-214.

35. Зомарев А.М. Использование математического моделирования для обоснования элементов параметрического и диагностического мониторинга полигонов ТБО на примере расчета объема образования фильтрационных вод // Актуальные проблемы дорожно-транспортного комплекса. Охрана окружающей среды: сб. науч. тр. - Пермь. - Изд. Перм. гос. техн. ун-т., 2007. - С.215-229.

36. Зомарев А.М. Разработка информационно-аналитической системы санитарно-гигиенического мониторинга полигонов ТБО // Сб. докл. междунар. конгресса по управлению отходами и природоохранным технологиям: "Вэйстэк - 2007". - М., 2007. - С.256.

37. Зомарев А.М. Санитарно-гигиеническая оценка состояния полигона твердых бытовых отходов и прилегающих территорий / Зомарев А.М., Зайцева Т.А., Глушанкова И.С. // Вестник Российской военно-медицинской академии. - 2008. - № 2(22). - С.792-793.

38. Зомарев А.М. Организация мониторинга и контроля санитарно-эпидемиологического состояния полигонов захоронения твердых бытовых отходов и прилегающих территорий // Вестник Российской военно-медицинской академии. - 2008. - № 2(22). - С.791-792.

39. Зомарев А.М. Комплексная оценка свалочных грунтов рекультивированных полигонов ТБПО / Зомарев А.М., Зайцева Т.А. // Инновации в теории и практике обращения с отходами: материалы международ. научн.- практ. конф. - Пермь. - Изд-во Перм. гос. техн. ун-т., 2009. - 376-384.

Размещено на Allbest.ru

...