Полигон твердых бытовых отходов как источник загрязнения атмосферного воздуха, природных вод и почв

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПОЛИГОН ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ КАК ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, ПРИРОДНЫХ ВОД И ПОЧВ

Маковецкий Е.А.

ТарГУ им. М.Х. Дулати, г. Тараз

Полигон ТБО как источник загрязнения атмосферного воздуха. В процессе анаэробного сбраживания от 35 до 55 % органического вещества распадаются с выделением газа и жидкости (фильтрат). По современным представлениям газы брожения продуцируют только жиро-, белково- и углеводоподобные соединения.

Исследованиями [1] установлено, что больше всего газа образуется при сбраживании жироподобных веществ, меньше всего - при распаде белковоподобных. Установлено, что эти вещества биохимическим путем не могут быть сброжены полностью (на 100%). Существует своеобразный предел сбраживания, по достижении которого дальнейший распад вещества, если он и имеет место, не сопровождается выходом газа. Зная содержание газообразующих соединений, но уравнению (1) можно теоретически рассчитан, максимально возможный выход газа:

а = 0,92-ж + 0,62-у + 0,34-б, (1)

где ж, у, б - соответственно жироподобные, углеводоподобные и белковоподобные вещества, даны в граммах на 1 г массы загружаемого вещества.

В атмосферный воздух со всей площади полигона поступают следующие загрязняющие вещества: азота диоксид, аммиак, ангидрид сернистый, декан, диоксины, дихлордифторметан, изопропилбензол, метан, метилбензол (толуол), о-крезол, попал, октан, пропан, сажа, сероводород, трихлорфторметан, углеводороды, хлор (общ.), хлорэтан, эстен, этан, этилбензол [2].

Состав биогаза может насчитывать до 50 компонентов: алканы, цнклоалканы, алкены, ароматические и галогенированные углеводороды, спирты, простые и сложные эфиры, включая очень опасные фракции, такие как диоксины и др. Среднестатистический состав биогаза представлен в таблице 1 [3].

Таблица 1 Усредненный морфологический состав биогаза

Количество образующегося газа и концентрация в нем метана определяются содержанием в ТБО органических фракций. Начальный период процесса разложения ТБО протекает в аэробных условиях за счет кислорода, содержащегося в пустотах и проникающего из атмосферы. В дальнейшем, по мере естественного и механического уплотнения отходов, усиливаются анаэробные процессы разложения с постоянным образованием биогаза. Качественным признаком наступления анаэробной стадии является выход более 50% метана в составе биогаза.

Полигон ТБО как источник загрязнении природных вод и почв. В теле свалки при взаимодействии отходов с инфильтрующимися атмосферными осадками формируется фильтрат. Фильтрат содержит многочисленные компоненты распада органических и минеральных веществ. Загрязнению фильтратом особенно подвержены зоны активного водообмена, приуроченные к верхней части разреза, и. прежде всего, грунтовые воды [4].

Особенностями фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО являются: биогаз твердый отход метан

-сложный химический состав, представленный органическими а неорганическими примесями и изменяющимся на каждом этапе жизненного цикла полигона;

-высокое содержание токсичных компонентов и биорезистентных примесей;

-присутствие в воде различных групп микроорганизмов, в том числе патогенных;

-значительное отличие от промышленных и муниципальных сточных вод;

-зависимость объема и состава фильтрационных вод от площади полигона, количества складируемых отходов, уровня атмосферных осадков.

Количество загрязняющих веществ в фильтрате достигает своего максимального значения в первые два года работы полигона и затем постепенно снижается на протяжении оставшегося времени.

Качественные характеристики фильтрата изменяются в зависимости от возраста отходов [5]. В таблице 2 перечислены вещества, обнаруживаемые в фильтрате и изменение их концентраций в зависимости от возраста отходов.

Таблица. 2. Типичный состав фильтрата полигонов ТБО

Кроме того, в составе различных свалок ТБО регистрируются органические и токсичные элементы, представленные в таблице 3 [6].

Таблица 3. Состав фильтрата свалок ТБО

Из таблиц видно, что содержание органических загрязнений и металлов в значительной мере зависит от возраста отходов. В литературе часто классифицируют фильтрат как изменяющийся со временем на «молодой», образующийся в кислотной стадии, и «старый», образующийся в период перехода процессов на полигоне в метановую стадию [7].

Особое внимание в фильтрате следует обратить на фракцию тяжелых металлов из-за возможного загрязнения ими источников водоснабжения. Существует линейная зависимость между логарифмом концентрации металла, выделяющегося из грамма отходов, и значением рН фильтрующихся вод, однако хром и медь являются исключением из этого правила [8].

Как видно из таблицы 2, тенденция изменения органических компонентов, присутствующих в фильтрате, связана с возрастом полигона. Состав и количество загрязняющих веществ существенно снижается в составе фильтрата с течением времени. Если сульфаты имеют тенденцию при переходе фильтрата в метановую фазу к снижению (переход в H2S), то концентрации хлоридов и аммонийного азота практически не изменяются. Пики максимального содержания органического углерода, летучих жирных кислот, протеинов и аминокислот совпадают и приходятся на первые 2-3 года эксплуатации исследованных полигонов.

На различных стадиях функционирования типичной свалки процесс аэробного катаболизма приводит к накоплению больших концентраций жирных кислот, снижению рН и растворению металлов, которые затем образуют комплексы со свободными кислотами. При переходе к микроэфильным условиям редокс-потенциал уменьшается, рН увеличивается и металлы начинают выпадать в осадок, что уменьшает их концентрацию в фильтрате. Картина еще более усложняется, если учесть, что при низких значениях редокс-потенциала тяжелые металлы образуют комплексы с ионами аммония и гуминовыми кислотами [31]. Экологическая опасность загрязнения тяжелыми металлами определяется длительностью периода естественной нейтрализации их в природе от 70 (цинк, кадмий) до 1500 - 5900 (медь, свинец) лет. Поэтому даже при сравнительно невысоких концентрациях и объема загрязненных стоков, выделяющихся с полигонов (свалок) ТБО, тяжелые металлы могут формировать очаги заражений высокой концентрации [9].

Литература

1. Карюхина Т.А. Химия воды и микробиология. Москва: Стройиздат, 1974. - 224 с.

2. Грибанова Л.П. Полигоны и свалки твердых бытовых и промышленных отходов Московского региона. Оценка экологической опасности. Москва: Издательство МИСиС, 1977. - 12-16 с.

3. Артемов Н.И. Технологии автоматизированного управления полигоном твердых бытовых отходов. - Пермь: Издательство научно-исследовательского института управляющих машин и систем, 2003 - 266 с.

4. Игнатович Н.И. Что нужно знать о твердых бытовых отходах. Экологический вестник России, 1998, №1 - 23-25 с.

5. Краснянский М.Е. Утилизация и рекуперация отходов. Донецк: Лебедь, 2004 - 122 с.

6. Экологические требования к проектированию, сооружению, эксплуатации полигонов захоронения(депонирования) твердых бытовых отходов в пределах Пермской области. - Пермь: Издательство пермского государственного технического университета, 1995. - 177 с.

7. Экологически чистый полигон для захоронения ТБО г. Москвы. Москва, 1995. - 150 с.

8. Форстер К.Ф. Экологическая биотехнология. Ленинград: Химия, 1990. - 360 с.

9. Christensen T. Landfilling of waste: Leachate. New York: Taylor & Francis, 1992. - 520 p.

Размещено на Allbest.ru