Диссертация (1151754), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Доля участия автора в исследованиях составляет 82–87 %.Публикации.Основныенаучныерезультатыисследованийопубликованы в 22 работах, в том числе 8 – в рецензируемых изданиях,рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Общий объем публикаций6,9 п.л., из них лично соискателю принадлежит 4,10 п.л.Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из:введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на164 страницах компьютерного текста, содержит 52 рисунка, 28 таблиц,26 протоколов испытаний и 3 приложения. Список использованнойлитературы включает 190 источников, в том числе 15 источниковиностранной литературы.16Глава 1.
Экологические аспекты полигонного захоронениятвердых бытовых отходов и загрязнение почвОрганические вещества, находящиеся в составе ТБО, вывозимых наполигоны, являются главной причиной экологической опасности этихобъектов, так как представляют собой источник выделения биогаза ифильтрата в окружающую природную среду. Органические вещества ТБОявляютсясредойгельминтов,обитанияличинокболезнетворныхнасекомыхсанитарно-гигиеническойиопасности.микроорганизмов,поэтомуявляютсяяицисточникомСанитарно-гигиеническаяиэкологическая опасность полигона уменьшается по мере биологическойстабилизации и распада органических компонентов ТБО.
Органическиевещества в составе ТБО составляют 40–70 % их массы и занимают большеполовиныобъема.Химическиереакции,атакжехимическиехарактеристики некоторых материалов на полигоне могут оказыватьнегативное воздействие на окружающую среду. Это особенно актуально дляполигонов, где отсутствует надлежащий контроль поступающих отходов иразрешаетсяокончательноескладированиетакихзагрязнителей,какинсектициды, гербициды, каустические и прочие материалы.Выделяют два основных вида химических реакций, происходящих наполигоне: окислительно-восстановительные и рН-зависимые реакции.Масштаб окислительно-восстановительных реакций на полигоне зависитот уровня кислорода в толще полигона; на начальном этапе кислородпопадает на полигон во время укладки ТБО. Металлосодержащие отходыособенно подвержены окислительно-восстановительным реакциям. рНзависимые реакции являются следствием присутствия органических кислот идвуокиси углерода (СО2), образующихся или синтезирующихся в ходебиологических процессов и растворенных в воде (Н2О).
К рН-зависимымотносятся реакции, воздействующие на характеристики микроскопической17поверхности, такие как абсорбция, а также реакции, влияющие нарастворимость химических соединений. Реакции с участием органическихкислотирастворенногоСО2являютсятипичнымиреакциямивзаимодействия кислот и металлов. Продукты этих реакций – это, главнымобразом, ионы металлов и солей в фильтрате, образующемся в толщеполигона. Присутствие органических кислот приводит к растворению иразложению значительного количества отходов на полигоне и, как следствие,создаетпотенциальныйисточникзагрязненияокружающейсреды.Растворение в воде СО2 снижает рН, делая многие металлы растворимыми,особенно кальций и магний.
Как правило, в фильтрате содержатся карбонатыи ионы металлов. Растворимость многих химических соединений в большоймере зависит от рН.Из всех физических явлений, происходящих на полигоне, адсорбцияиграет важную роль, так как приводит к иммобилизации множества живых инеживыхвеществ,потенциальноспособныхвызватьзагрязнениеокружающей среды при выносе с полигона. Адсорбция может игратьважную роль в контроле вирусов, патогенов и некоторых химическихвеществ.(Отчётпопроведениюпромышленногоэкспериментасприменением фермента класса оксигеназ для обработки ТБО на полигоне№ 5 г. Киева).На конкретном участке в толще полигона (т.е. в исходном объеме сконкретноймассойотходов)аэробныереакциипредшествуютанаэробным. На стадии складирования отходов основная форма разложенияотходов непосредственно после их складировании – аэробная.
Этот периодназывается «аэробная фаза». Аэробное разложение продолжается до тех пор,пока не истощен весь кислород (О2), находящийся в теле полигона, и неиспользованрастворенныйкислородвпросачивающихсяосадках.Побочные продукты аэробной реакции – это тепло, СО2, Н2О инеорганический материал при наличии достаточного количества кислорода18для завершения реакции. На практике, длительность аэробной фазыотносительно короткая и зависит от проектного решения и условийэксплуатации полигона, включая степень уплотнения отходов и содержаниевлаги (влага замещает воздух из пространства между частицами отходов).Микробы, активные во время этой фазы, в основном, облигатные ифакультативные аэробные микробы.
Во время аэробной фазы температуравнутри полигона может достигать 45–55 °С.Отрицательные воздействия на окружающую среду во время аэробнойфазы минимальны, так как конечные основные продукты биологическогоразложения – инертные неорганические твердые вещества, СО2 и Н2О.Количество кислорода, попадающего на полигон вместе с отходами,расходуется относительно быстро, и наступает период анаэробногоразложения, который оказывает более сильное и длительное воздействие сточки зрения характеристик полигона. Микроорганизмы, ответственные заанаэробное разложение, включают как факультативные, так и облигатныеанаэробы. Среди прочих свойств основное различие между аэробным ианаэробным периодами заключается в отсутствии заметного образованиятепла последнего периода.
Таким образом, в течение анаэробной фазытемпература отходов на полигоне постепенно падает с высоких значений,характерных для аэробной фазы, практически до температуры окружающейсреды. Анаэробный процесс депонирования отходов включает две фазы –«кислотообразующую» и «метаногенную»Побочныепродуктыанаэробногоразложениямогутоказыватьзначительное негативное воздействие на окружающую среду при отсутствиинадлежащего контроля. Можно выделить две группы побочных продуктов:1) летучие органические кислоты; 2) газы.Большая часть органических кислот – это жирные кислоты с короткойцепочкой с характерным неприятным запахом.
Они составляют частьпромежуточных продуктов (помимо Н2 и СО2), образующихся во время19первой фазы («кислотообразующая фаза»). Примеры органических кислот –муравьиная, уксусная, пропионовая и изовалериановая. Из-за присутствиякислот рН местной окружающей среды низкий (кислотная среда), и жидкость(фильтрат) становится химически агрессивной. По истечении времени вфильтрате увеличивается концентрация ионов и органических кислот.Кроме участия в химических реакциях с другими компонентами,кислоты играют роль субстрата для метанообразующих микроорганизмов.Длявторойфазыпреобразование(метаногенной)жирныхкислотанаэробногоиН2,процессахарактернообразующихсявовремякислотообразующей фазы, в СО2 и СН4.
Состояние окружающей среды в этойфазе характеризуется нейтральным рН и фильтратом, менее агрессивным посравнению с кислотообразующей фазой. Во время анаэробных процессовобразуются два основных газа – метан (СН4) и диоксид углерода (СО2), атакие газы, как сероводород (H2S), водород (Н2) и азот (N2) обычноприсутствуют в следовых концентрациях.Одним из важных показателей разложения отходов на полигонеявляется скорость и величина оседания (т.е. снижение уровня поверхностиполигона). Оседаниепродолжается вплоть дозавершенияпроцессабиологического разложения отходов. Содержащиеся на полигоне материалы,подверженные биологическому разложению, становятся биологическистабильными и более не являются потенциальным источником загрязненияокружающей среды.
Основные типы биоразлагаемых органических твердыхотходов включают остатки пищи и овощей, бумагу и бумажные продукты, атакже естественные волокна (волокнистые материалы растительного иживотного происхождения).Основные факторы, влияющие на биологическое разложение отходовна полигонах захоронения отходов, – это влажность, питательная среда длямикроорганизмовистепеньсопротивленияотходоввоздействиюмикроорганизмов. В анаэробных условиях, чем выше содержание влаги20в отходах,темактивнеепроходятбиологическиепроцессы.Присодержании влаги в биоразлагаемых отходах менее 20 % активностьанаэробных процессов значительно снижается.
Таким образом, можноожидать, что анаэробное разложение будет происходить очень медленно наполигонах (попадание воды в которые затруднено), где отходы относительносухие, либо на полигонах, расположенных в засушливых районах, кудапоступают отходы с низким содержанием влаги (например, твердыебиологические материалы, отходы от приготовления пищи и отходы зеленойрастительности).Активность микроорганизмов повышается с увеличением температурыдо 40 °С, при отсутствии ограничений со стороны других факторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
