Автореферат (1151672), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рисунок 1 – Структура органических отходов.

Твердые органические отходы складируются в отвалах, на полигонах ТБО, несанкционированных свалках, сжигаются или утилизируются. В России в отвалах и хранилищах, полигонах и несанкционированных свалках накоплено около 80·10⁹ т. отходов, а под полигонами отходов занято 0,1 млн. га (Государственный доклад, 2009). В США 90% твердых отходов захораниваются на свалках. Захоронение является наиболее распространенным методом и в Великобритании, где ежегодно около 111х10⁶ т. отходов поступает на свалки (Baker, 2005). В 2004 г. 47% отходов в государствах ЕС были захоронены на полигонах и свалках. Для свалок выбираются, как правило, земли не подверженные наводнениям или высокому стоянию грунтовых вод. Защитой от утечек отходов свалки является их перемешивание с цементом, золой с электростанций, асфальтом или органическими полимерами (Bassis, 2005)

Одним из распространенных методов уничтожения отходов является их сжигание. В государствах ЕС 17% всех отходов ежегодно сжигаются (Оценочные данные Европейской комиссии по охране окружающей среды, 2008). В Великобритании приблизительно 5% бытовых, 2% промышленных и 75% коммерческих отходов сжигаются (Baker, 2005), в США доля сжигаемых отходов составляет 28 млн. т. (Масаев, Пермяков, 2009). В России положительный опыт сжигания осадков сточных вод имеется в Санкт-Петербурге. Строительство завода по сжиганию на Центральной станции аэрации позволило решить проблему, связанную с наращиванием полигонов хранения осадка сточных вод южного бассейна Невы. К середине 90-х гг. общая площадь достигла более 150 га при ежегодном вывозе осадка 219–292 тыс. м³ (Цветков, Куприянов, 2000). В настоящее время весь объем осадков сточных вод Центральной станции аэрации подается на сжигание.

Наиболее эффективным способом сокращения твердых отходов является их использование для получения биогаза и переработка. Согласно данным Статистической службы Европейского союза «Eurostat» за 2006 г., в Австрии, Германии, Нидерландах и в Бельгии объем утилизации отходов составил более 60%. В США, Европе, Японии, Индии применяются методы микробиологической переработки отходов животноводства и осадков сточных вод, позволяющие получать биологический газ и так называемый органический шлам, используемый в качестве удобрения. Полученное удобрение представляет собой однородную полужидкую массу, в которой концентрация питательных веществ увеличивается: валового азота и фосфора почти в 1.7, калия - в 1.3 раза (Сидоренко, 2009; Пахненко, 2007). Для утилизации твердых органических отходов с высоким содержанием концентраций солей тяжелых металлов в России используется их переработка в крупнопористый материал для строительной индустрии (Яковлев,1999).

Жидкие органические отходы подвергаются очистке, депонируются в нагнетательные скважины или утилизируются. Простейший подход к контролю качества сточных вод - их очистка на источнике формирования. Такой подход используется в Соединенных Штатах, Канаде и Европе, и во многих случаях требуется более высокий уровень технологии очистки (Zerbock, 2003). В настоящее время разработано большое количество перспективных технологий очистки сточных вод и стоков. Схемы отведения и обработки сточных вод промышленных предприятий определяются технологическим процессом, объёмом сточных вод, составом загрязнений, а также требованиями к качеству очищенной воды. При выборе способа очистки учитывают не только состав сточных вод, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные воды, а при использовании очищенных сточных вод вторично в производстве - требования конкретных технологических процессов. Эффективность очистки различных методов можно выразить в бальной системе (табл. 1).

Таблица 1. Эффективность различных методов очистки воды (составлена автором с использованием литературных источников (Соколов, 2000; Проскуряков, Шмидт, 1977; Яковлев, 1979; Белоусов, 2009; Кашковский, 2009; Холенберг, 2008,2009 и другие)

По сумме баллов наиболее эффективными методами очистки являются озонирование, электролиз и сорбция. Но наибольший эффект даёт их комплексное применение в различных сочетаниях.

Одним из широко применяемых методов в США является закачка жидких промышленных отходов через нагнетательные скважины в водопроницаемые, подземные геологические слои. Для удаления взвешенных частиц и органических соединений жидкие отходы фильтруются.

Все вышеприведенные методы в какой-то мере решают проблему снижения антропогенной нагрузки на природную среду, однако, учитывая наличие в отходах органических веществ и доступных для растений питательных элементов, в ряде случаев целесообразно использовать их в сельскохозяйственном производстве для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и восстановления плодородия деградированных и малопродуктивных земель.

Вопросам сельскохозяйственного использования органических отходов в качестве удобрений посвящены работы Н.Г. Андреева, М.Ф. Буданова, В.И. Владимирского, Р.П. Воробьёвой, Д.П. Гостищева, В.Т. Додолиной, И.П. Канардова, Л.Е. Кутепова, В.И. Марымова, П.Н. Матвеева, Г.Е. Мерзлой, A.M. Можейко, В.М. Новикова, Л.П. Овцова, В.П. Орлова, Н.А. Романенко, Г.П. Седовой, Б.С. Семенова, Л.И. Сергиенко, Н.И. Хлебникова, В.Ф. Шубина и др. В них в качестве основных предпосылок безопасного использования органических отходов в сельском хозяйстве определены сроки и дозы внесения отходов, подбор соответствующих культур, технология и техника внесения, агротехнические приемы возделывания сельскохозяйственных культур.

В основе механизма почвенной утилизации органических отходов лежит поглотительная способность почвы. Исследования, проведенные в различных почвенно-климатических условиях, свидетельствуют о высокой поглотительной способности почв (Марымов, 1982; Сергиенко, 1987; Diez et al., 1992; Kutera, 1990; Long-term..., 1994). Первичную ступень механизма обеспечивает механическое поглощение. В почвах задерживаются не только крупные, но и коллоидные частицы и даже бактерии, диаметры которых в несколько раз меньше самых малых капилляров. Физико-химическая и химическая поглотительная способность почвы обеспечивает очистку главным образом от минеральных примесей, в результате чего в почве закрепляются многие важные для растений питательные вещества. Растворенные минеральные вещества поглощаются почвой на 60-80% и водорастворимые органические вещества - на 85-95%. В основе химической поглотительной способности почвы заложена способность анионов создавать с катионами нерастворимые соединения или малорастворимые соли, выпадающие в осадок, который примешивается к твердой фазе почвы. Биологическая поглотительная способность почвы обусловлена процессами жизнедеятельности микроорганизмов, находящихся в почве. Попавшие в почву органические вещества подвергаются распаду и разложению вплоть до образования неорганических веществ (процесс минерализации), а также трансформации с образованием органического вещества почвы - гумуса (Органические удобрения…, 1984; Минеев и др., 1993). Использование органических отходов в качестве удобрений, по данным авторов, ведет к увеличению урожайности кормовых культур до 200%.

Однако, при использовании органических отходов в качестве удобрения существует серьезная опасность загрязнения как получаемой продукции, так и окружающей среды различными вредными веществами, поступающими в почву вместе с отходами. В органических отходах нередко наблюдается высокое содержание подвижного минерального азота, солей ТМ и других токсикантов, что вызывает необходимость введения экологических ограничений на использование.

По содержанию основных элементов питания в органических отходах при естественной влажности отмечаются существенные меж- и внутривидовые различия в зависимости от особенностей их получения, переработки и хранения. К высокому (7-10 кг/т) содержанию запасов общего азота относят подстилочный твердый и бесподстилочный полужидкий птичий помет и безреагентные осадки сточных вод; среднему (4-6 кг/т), - подстилочный навоз крупного рогатого скота (КРС), полужидкий свиной навоз, жидкий помет, реагентные осадки сточных вод; низкому (2-4 кг/т), - полужидкий и жидкий навоз КРС, жидкий свиной навоз и очень низкому (менее 2 кг/т), - стоки. В подстилочном помете, полужидком свином навозе и осадках сточных вод преобладает фосфор, подстилочном навозе, полужидком помете и жидком свином навозе - азот и фосфор, полужидком и жидком навозе КРС - азот и калий, жидком помете и стоках - азот. По содержанию макро- и микроэлементов органические отходы существенно различаются между собой.

Рисунок 2 – Концептуальная модель использования органических отходов в сельском хозяйстве

В навозе КРС, птичьем помете не обнаружено элементов, присутствие которых в больших количествах представляло бы серьезную опасность окружающей среде и качеству продукции. Содержание регламентируемых элементов в них не превышает не только ПДК, предъявляемые к органическим удобрениям, но и, как правило, концентрацию этих элементов в почве. Валовое содержание тяжелых металлов в основном ниже ПДК для осадков сточных вод, лишь в отдельных партиях безреагентных осадков отмечается 2-5-кратное превышение Сr⁺³, Ni, Сu и Zn, а превышение ПДК (ОДК) для почв по валовым формам достигают 3-20 раз (Cr⁺³, М Си, Zn, Cd, Sn и Pb) в безреагентных и 2-6 раз (Сr⁺³ Си, Zn, Cd и Sn), по подвижным - соответственно 14-33 (Ni, Cu, Zn и Cd) и 3-19 (Сг⁺³, Ni, Cu, Zn и Cd) раз, что создает опасность загрязнения ими почвы и растениеводческой продукции (Еськов, 2006; Воробьева, 2004; Усенко, 2000).

Учитывая источники формирования органических отходов, многообразие их состава, наличие химического и биологического загрязнения, предложена концептуальная модель безопасного использования органических отходов в сельскохозяйственном производстве, включающая эколого-мелиоративное и экономическое обоснование использования органических отходов (рис. 2).

Характеристики

Список файлов диссертации