Очистки фильтрационных вод г. Кунгура - дипломная работа

ВВЕДЕНИЕ

Одной из актуальных экологических и экономических проблем г. Кунгура – областного города Пермской области численностью 82000 человек является удаление твердых бытовых и промышленных отходов.

Ежегодно на территории Кунгура образуется свыше 28 тыс. тонн твердых бытовых отходов (ТБО), которые складируются на городском полигоне, который находится в заповедном месте и занимает площадь более 35 га. Площадка полигона не отвечает эколого-санитарным и строительным требованиям. В 2001 году планируется закрыть действующий полигон и провести рекультивацию.

При деструкции ТБО на полигонах под действием внешних факторов образуются фильтрационные воды, характеризующиеся высоким содержанием токсичных и эпидемиологически - опасных соединений.

При рекультивации полигона ТБО необходимо разработать систему очистки фильтрационных вод и предотвращения их поступления в грунтовые и поверхностные водоемы.

Целью работы являлась разработка методов очистки фильтрационных вод полигона ТБО г. Кунгура от ионных и органических примесей.

В результате проведенных исследований показана возможность очистки фильтрационных вод ионообменными и биосорбционными методами и разработана принципиальная технологическая схема очистки.

ГЛАВА 1. Состояние проблемы очистки фильтрационных вод

Теоретические основы биодеструкции ТБО и условия образования фильтрационных вод

Полигон ТБО является потенциальным источником загрязнений окружающей среды.

На полигонах ТБО в течение длительного времени (десятки и сотни лет) протекают сложные физико-химические и биохимические процессы разложения отходов, скорость и полнота протекания которых зависит, главным образом, от их морфологического, химического состава и климатогеографических условий.

Воздействие полигона на окружающую среду обусловлено образующимися при деструкции ТБО газовыми выбросами и сточными водами и может продолжаться сотни и даже тысячи лет, именно этот период и определяет длительность жизненного цикла полигона, основные этапы которого представлены в таблице 1[1].

Таблица 1 Этапы жизненного цикла полигона захоронения ТБО

Годы	Этап жизненного цикла	Использование объекта
0 – 5	Инвестиционный	Отвод площадки
5 – 30	Эксплуатационный	Полигон ТБО
30 – 40	Рекультивационный	Полигон ТБО
40 – 50	Пострекультивационный. Активный	Рекреационное (закрытый полигон ТБО)
50 – 200	Пострекультивационный. Пассивный.	Рекреационное
200 – 1000	Пострекультивационный. Стабилизационный.	Рекреационное
1000-10000	Ассимиляционный. (вечное захоронение)	Народно – хозяйственное

Воздействие полигона ТБО на водные экосистемы приводит к изменению водного режима на территории, площадь которой на 1-2 порядка превышает площадь самого полигона. В частности:

изменяется режим подземных вод вследствие изменения баланса
«осадка – инфильтрация - сток» на территории полигона ТБО и вокруг него;
изменяется режим питания ближайших к полигону рек;
существует потенциальная опасность утечки с территории полигона ТБО загрязненных стоков. Утечки могут происходить в виде растекания по земной поверхность, приводя к загрязнению поверхностного стока на прилегающей территории, или путем инфильтрации через проницаемое грунтовое основание полигона ТБО, с загрязнением горизонтов подземных вод.

Воздействие на состояние атмосферного воздуха и биосферы вокруг полигона ТБО оказывает газовый режим полигона. Выбросы биогаза содержат 50-60% метана. Особенно негативно влияет выделяющийся с полигона биогаз на зеленый покров массива полигона.

Специфическим видом воздействия полигона на окружающую среду является нарушение ландшафта местности.

Полигон ТБО является потенциальным (при отсутствии специальных защитных мероприятий) источником бактериологического загрязнения местности. Перенос болезнетворных микроорганизмов может происходить через

загрязненные стоки полигона;
разнос легких фракций отходов (ветром с рабочих карт или с подъезжающих мусоровозов);
птиц, насекомых, грызунов;
биомассы растений, растущих на полигоне. [2] Фильтрат полигона образуется в результате
- попадания в пределы участка захоронения отходов поверхностного стока с прилегающих к нему водосборных площадей;
- выпадения атмосферных осадков на поверхности рабочих карт складирования ТБО;
- наличия избыточной влаги в складируемых отходах, отжимаемой из них при укладке с уплотнением.
  Количество фильтрата, образующегося от выпадения атмосферных осадков на поверхности рабочих карт, определяется по разности слоев осадков и испарения. Слой осадков определяется по данным ближайшей метеостанции. Испарение с поверхности рабочих карт отличается от региональных норм по причине воздействия разнонаправленных факторов. В частности:
- высокая пористость складируемых отходов способствует увеличению инфильтрации и снижению испарения выпадающих осадков;
- разогрев массива отходов вследствие происходящих в нем биохимических реакций способствует повышению испарения с поверхности и из тела полигона.[3]

Образованию фильтрационных вод предшествует вода, которая просачивается сквозь слой отходов, унося с собой растворимые и суспендированные вещества. Состав фильтрата формируется под влиянием ряда взаимодействующих друг с другом геологических, гидрогеологических, метеорологических, топографических факторов, и зависит от морфологического состава твердых бытовых отходов, этапа жизненного цикла полигона, условий складирования отходов, и, главным образом, определяется процессами деструкции ТБО.

Можно выделить основные фазы биодеградации отходов, практически совпадающие с этапами жизненного цикла полигона: фаза

гидролиза, ацетогенная, метаногенная фазы, фаза снижения биологической активности, фаза полной ассимиляции.

На ранних стадиях эксплуатации полигона биохимические процессы происходят в аэробных условиях, затем по мере уплотнения и увеличения количества отходов в теле полигона начинают протекать анаэробные процессы, длящиеся десятки и сотни лет, и обусловливающие основные эмиссии загрязняющих веществ.

В фазе гидролиза, длящейся недели, месяцы под действием ферментативных бактерий углеводы, жиры, протеины, содержащиеся в биомассе, подвергаются разложению с образованием длинноцепных и разветвленных жирных кислот, аминокислот, глицерина, полисахаров.

В ацетогенной или кислой фазе, продолжающейся годы, происходит дальнейший распад биомассы, основными продуктами которого являются уксусная и пропионовая кислоты, углекислый газ и вода, приводящие к значительному снижению величины рН и ускорению процессов деструкции, гидролиза древесины, целлюлозы, некоторых видов пластмасс.

Разложение древесины, ее гидролиз, ускоряющийся в присутствие ионов водорода, приводит к деполимеризации целлюлозы, образованию лигнина, фурфурола, фенола и др. Вода способна экстрагировать из древесных отходов дубильные вещества, представляющие собой полифенолы, танниды, постепенно разрушающиеся с образованием фенолкарбоновых кислот [4].

Целлюлоза и ее производные легко подвергаются гидролитическому ферментативному разложению с образованием d-глюкозы, ди-, трисахаридов и др., которые при дальнейшем разложении образуют левулиновую и гуминовые кислоты. Гуминовые кислоты способны взаимодействовать с поливалентными металлами с образованием устойчивых комплексных соединений.

Гидролитическая деструкция белков, синтетических полиамидов (капрон, нейлон, другие синтетические полиамидные ткани) протекают по амидной связи в присутствие ионов водорода с образованием аминокислот, дикарбоновых кислот, капролактама и др.

Основные виды изопреновых, бутильных каучуков способны разлагаться с образованием левулиновой, уксусной и янтарных кислот.

Таким образом, в ацетогенной фазе (рН=5,5–6,5) интенсивно протекают процессы деструкции, деполимеризации легко разлагаемых фракций ТБО и фильтрационные воды характеризуются высокими значениями ХПК, БПК, высокой концентрацией ионов тяжелых и цветных металлов (до 70 мг/л). На этой стадии начинают также протекать процессы денитрификации, сопровождающиеся образованием органических аминов, ионов аммония и др.

На следующей метаногенной фазе под действием метаногенных бактерий происходит анаэробное сбраживание, приводящее к дальнейшему разложению отходов. Эта стадия наиболее интенсивно протекает в течение 10-30 лет и сопровождается значительным выделением газов (метан, углекислый газ, меркаптаны, аммиак и др.). Этот период чаще всего совпадает с активным эксплуатационным этапом работы полигона. В

присутствие ионов аммония, SO 2-

, гуминовых кислот могут образовываться

ароматические поверхностно-активные вещества. В метановой фазе происходит повышение рН, образование сульфид - ионов, что сопровождается связыванием ионов металлов в малорастворимые соединения. В щелочной среде протекает ферментативный гидролиз лигнина с образованием ароматических и жирных кислот.

На этой стадии в фильтрационных водах снижается содержание органических веществ (ХПК = 3000-4000мг/л, БПК= 100-400 мг/л), однако увеличивается доля биорезистентных компонентов, о чем свидетельствует снижение соотношения ХПК/БПК на порядок.

В конце этой фазы после 3-5 десятилетий в теле полигона еще остается 90% неметаллов и более 99% металлов [5] и начинают протекать медленные процессы разложения трудно разрушаемых соединений (полистирол, пенопласты на его основе, тефлон, полиэтилен и др.), длящиеся десятилетиями, создавая неблагоприятный экологический фон. Например, поливинилхлорид и материалы на его основе в течение всего процесса биораспада будут являться источниками высокотоксичных соединений – диоксинов, образующихся в присутствии кислорода при незначительном нагревании.

Проведенный анализ процессов деструкции ТБО показывает, что состав фильтрационных вод значительно зависит от этапа жизненного цикла полигона (см. таблицу 2)

Таблица 2.

Качество фильтрационных вод на различных фазах деградации ТБО

Параметры	Ацетогенная фаза		Метаногенная фаза
Параметры	Среднее значение	Диапазон значений	Среднее значение	Диапазон значений
РH	6,1	4,5-7,5	8,0	7,5-9,0
БПК5, мг О2/л	13000	4000-40000	180	20-550
ХПК, мг О2/л	22000	6000-60000	3000	500-4500
ХПК /БПК5	1,7	—	16,8	—
Сульфаты, мг/л	500	70-1750	80	10-420
Кальций, мг/л	1200	10-2500	60	20-600
Магний, мг/л	470	50-1150	180	40-350
Железо, мг/л	780	20-2100	15	3-280
Марганец, мг/л	25	0,3-65	0,7	0,03-45
Цинк, мг/л	65	10-120	0,6	0,03-4
Стронций, мг/л	7	0,5-15	1	0,3-7

Идентифицированы компоненты фильтрующихся в почву вод, образовавшихся на полигонах ТБО [6] :

Элементы:

Al, Ba, Be, B, Fe, Cd, K, Ca,Co, Si, Mg, Mn,

Cu, Mo, As, Na, Ni, Hg, Pb, Se, Ag, Sr, Cr, Zn. Неорганические ионы:

Аммоний, гидрокарбонат, нитрат, нитрит, сульфат,сульфид, фосфат, фторид, хлорид, цианид.

Алифатические соединения:

Ацетон,1-бутанол, 2-бутанол, втор-бутиламин, валериановая кислота, гексан, гексанол, гексанон,гексен, гептан, гептанол, диалкоксидиметоксипропан, дисульфиды, дихлорметан, дидихлорэтан, диэтиловый эфир, изобутиламин, изовалериановая кислота, изокаприловая кислота, изомасляная кислота, изопропиловый спирт, каприловая кислота, капроновая кислота, кетоны, лауриновая кислота, масляная кислота, метанол, метиламин, метилацетат, миристиновая кислота, октан, октанол, пальминовая кислота, пантоевая кислота, пропионовый эфир масляной кислоты, сквален, стеариновая кислота, тетрахлорэтилен, триалкилфосфат, трихлорэтиламин, уксусная кислота, хлороформ, четыреххлористый углерод, энантовая кислота, этанол, этилацетат, этилбутиловый эфир, этилгексанол, этиловый эфир валериановой кислоты, эфиры капроновой кислоты, эфиры масляной кислоты, эфиры уксусной кислоты.

Ароматические соединения:

Алкилбензолы, ароматические кетоны, бензальдегид, бензиловый спирт, бензойная кислота, бензол, гуминовая кислота, диметилфталат, индол, крезолы, ксилолы, лигнин, метилнафталин, производные бензойной кислоты, производные фталевой кислоты, танин, толуол, фенолы, фульвиновая кислота.

Алициклические соединения:

Циклогексан, циклогексановая кислота, циклогексанол, циклогексанон. Терпены:

Камфара, сесквитерпен, терпинеол, туйон, фехнон.

Представленные данные о составе образующегося на свалках ТБО фильтрата свидетельствуют о его серьезной опасности для окружающей природной среды. Высокое содержание органических веществ, значительные концентрации высокотоксичных соединений, в том числе 1- го, 2-го и 3-го классов опасности (ртуть, цианиды, нитриты, кадмий, мышьяк, свинец, аммиак, дихлорметан, нитраты, никель, цинк, хром и др.), обусловливают необходимость разработки технологий очистки фильтрационных вод.

Количественная оценка образования фильтрационных вод полигонов ТБО

Расход фильтрата зависит от исходной влажности ТБО, их пористости, плотности, количества осадков, выпадающих над рабочим телом полигона, их проникновения вглубь отходов, испаряемости и многих других факторов. Основными факторами, влияющими на расход фильтрата, являются влажность ТБО и осадки (дожди и вода от таяния снега и льда). Вода, фильтруясь сверху вниз, не всегда может достигнуть нижних слоев уплотненных ТБО. Только при явно избыточном количестве отжимной воды и достаточно большой подпитки извне фильтрат достигает водоупорных слоев в основании полигона и накапливается в слоях ТБО над водоупорным основанием.
Расход образующегося фильтрата можно определить на основе анализа гидрологического баланса полигона ТБО.
Общий внешний приток воды (ПВ) в рабочее тело полигона определяется по формуле:
ПВ=АО+РФ+ПС+(-ПС)-ЕТ-ЭТ П+КП+ИВП-Фи+ИВГ
где АО - атмосферные осадки; РФ – рециркуляция фильтрата (полив, увлажнение); ПС – поверхностный сток с полигона; ЕТ – испарение с поверхности, не покрытой растительностью; ЭТ – эвапотранспирация (суммарное испарение воды растительностью); П – вода, содержащаяся в почвенном слое; КП – конденсация паров воды в почвенном слое; ИВП – вода, фильтрующаяся из поверхностных водных объектов в рабочее тело полигона; Фи - фильтрат, инфильтрующийся из рабочего тела полигона в подземные (грунтовые) водоносные горизонты; ИВГ – вода, инфильтрующаяся из подземных (грунтовых) водоносных горизонтов в рабочее тело полигона.
Расход фильтрата (РФ), содержащегося в рабочем теле полигона рассчитывается следующим образом:
РФ=(ПВ О Ш ВР-Фи-ФД)-А
где ПВ – общий внешний приток воды в рабочее тело полигона; О – вода, содержащаяся в отходах; Ш – вода, содержащаяся в илах, шламах задепонированных на полигоне; ВР – вода, образующаяся или потребляемая в процессе разложения отходов; Фи - фильтрат, инфильтрующийся из рабочего тела полигона в подземные (грунтовые) водоносные горизонты; ФД – фильтрат, отводимый из дренажной системы; А – площадь рабочего тела полигона.
Для более полного определения расхода фильтрата существуют многочисленные формулы, позволяющие рассчитать величину ЕТ и ЭТ для различных климатогеографических зон; величину ПС в зависимости от угла наклона поверхности рабочего тела полигона, степень его покрытости растительностью, характера поверхности и т.д., расхода атмосферных осадков с учетом их равномерности, продолжительности ливней, их расхода во времени, характера снеговых явлений, скорости снеготаяния и т.д.; движение воды через слой отходов, водонасыщенности отходов;
достаточности экранов, препятствующих инфильтрации и фильтрации воды из рабочего тела полигона и в него и т.д.
Одним из основных факторов, влияющих на количество образующегося фильтрата, являются атмосферные осадки и температура воздуха в районе размещения полигона. Испаряемость для участков, покрытых растительностью, примерно одинакова и колеблется в пределах 400-500 мм/год, для сельскохозяйственных угодий (пашня – пары без посадок) – около 300-350 мм/год. Наибольшая испаряемость наблюдается летом, когда она превышает количество выпадающих осадков.
Количество воды, стекающей с рабочего тела полигона, различаются в зависимости от характера осадков (дожди – кратковременные, обложные, ливневые, моросящие), интенсивности таяния снега и его накопления, угла наклона боковых поверхностей рабочего тела, качества материала этих поверхностей, стадии работы полигона (период эксплуатации или после рекультивации) и многих других факторов. При всех прочих равных условиях, поверхностный сток с полигона (ПС) будет наибольшим во время ливневых осадков, интенсивного снеготаяния.
Поверхностный сток с рабочего тела полигона в период его эксплуатации может быть принят близким к 0 мм/год, а после рекультивации 50 мм/год.
В том случае, если отходы, складированные на полигоне, не насыщены влагой, они могут впитывать ее до предела полного насыщения. Полностью насыщенные влагой отходы, а также отходы в процессе слеживаемости или под влиянием давления уплотнительной техники могут отдавать избыток влаги в виде отжимной воды.
Зная сумму годовых осадков, испаряемость, объем поверхностного стока и поглощение воды отходами, можно ориентировочно определить количество фильтрата, который может образоваться в рабочем теле полигона:
Qф=(АО-Е-ПС-Оп-Фп)*А*103
где Qф – расход фильтрата, м3/год; АО – атмосферные осадки, мм/год; Е – испаряемость, мм/год; ПС – поверхностный сток, мм/год; Оп - поглощение воды отходами, мм/год; Фп - утечка через защитный экран, мм/год; А – площадь рабочего тела полигона, м2.
По принятым в России методическим подходам, максимальный суточный расход фильтрата можно определить по формуле:
qcут=k*(Qа.г.+Qп.г.)/365
где k – коэффициент, учитывающий влагопоглощающую и испарительную способность ТБО (для полигонов по высотной схеме k=0,1; наклонной k=0,15); Qа.г.- суммарное годовое количество осадков, выпадающих на поверхность отходов, м3/год; Qп.г.- суммарное годовое количество прочих вод, распределяемых по поверхности отходов (стоки от мойки мусоровозов, контейнеров и пр.), м3/год.
Годовой расход фильтрата может изменяться до 50 % в зависимости от колебания суммы годовых осадков в засушливые и
«переувлажненные» годы. Неравномерно образование фильтрата по месяцам года: наибольшее его количество приходиться на период с ноября по апрель, а наименьшее – в период с мая по октябрь, что связано с более интенсивным испарением в летние месяцы.
Методы очистки фильтрационных вод полигонов ТБО

Фильтраты свалок ТБО отличаются многообразием содержащихся в них загрязняющих компонентов, среди которых тяжелые металлы, галогенпроизводные, окисляемые и не окисляемые биологически органические вещества, азот в различных формах, соли и др.
Обезвреживание фильтрата более трудная задача, чем обработка канализационных стоков: фильтраты могут иметь в 200 и более раз высокий ХПК, а их состав и объем изменяются в широких пределах, как по годам, так и по сезонам года.
Сложный химический состав фильтрационных вод, зависимость от сезонных колебаний и этапа жизненного цикла полигона не дает возможности создания универсальной технологии их очистки. Кроме того, высокое содержание в воде солей, поверхностно-активных и биорезистентных примесей затрудняют применение традиционных схем очистки.
Зачастую технологии, разработанные для обработки фильтрата одной свалки, теряют свою эффективность по мере ее старения и не всегда могут быть применены на другой свалке.
Широко применявшийся ранее способ распрыскивания фильтрата на почву для самоочищения в ходе естественных биологических, физических и физико-химических процессов признан опасным, способствующим полному уничтожению плодородия почвы.[8]
Перекачка фильтрата со свалок в канализационные сети для дальнейшего обезвреживания его с городскими бытовыми стоками – один из наиболее распространенных методов. Основные трудности, возникающие при этом, связаны с высокой концентрацией органических и неорганических компонентов, имеющихся в фильтратах как новых, так и старых свалок.
Совместная обработка фильтратов с бытовыми сточными водами допускается только в случаях, когда объем фильтрата не превышает 5% общей подачи на очистную установку. При больших объемах перекачиваемого фильтрата осложняется работа очистных сооружений, увеличивается коррозия узлов очистной установки, а высокие концентрации тяжелых металлов в фильтрате могут помешать и даже полностью
исключить возможность использования осадка в качестве сельскохозяйственного удобрения.
Широко распространена технология распределения собранного фильтрата по поверхности объекта, ускоряющая процесс стабилизации закрытых свалок. Экспериментально установлено, что одним из важнейших условий стимулирования процесса биологического разложения органического материала, является обеспечение содержания влаги в нем в пределах от 50 до 70%. В засушливых районах или в жаркое сухое время года подача фильтрата на поверхность свалки повышает биологическую активность. Благодаря этому снижается концентрация органических загрязняющих веществ и соответственно увеличивается минерализация отходов. Улучшается в этом случае и эффективность свалки как генератора биогаза. Вместе с тем сокращение сроков биологической стабилизации свалки требует строгого учета ее гидрологических условий, равномерного распределения фильтрата по поверхности, постоянного контроля кислотности (рН) тела свалки. Большие отклонения от рН=7 снижают активность анаэробной заселенности и увеличивают сроки разложения органики.
Необходимо учитывать и тот факт, что предлагаемая технология позволяет лишь уменьшить объем фильтрата за счет испарения, но не устранить его полностью. Причем конечный сток будет иметь значительно более высокие концентрации загрязняющих веществ. Вот почему технология подачи фильтрата на поверхность свалки применяется лишь как первая ступень процесса его обезвреживания.[9]
Методы обработки фильтрата свалок ТБО можно объединить в следующие группы:
- биохимическая обработка (анаэробная и аэробная);
- физико-химическая обработка (химическое осаждение, химическое окисление, адсорбция с применением активированного угля, обратный осмос и др.).
1. Биохимическая очистка фильтрационных вод
  
  Биохимический метод применяют для очистки фильтрационных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности, являющиеся для них источником углерода.
  Процессы биохимической очистки фильтрата делятся на аэробные и анаэробные в зависимости от того, требуется ли поступление кислорода в среду биохимической обработки.
  При аэробной обработке органические загрязнители преобразуются в углекислый газ и воду, а твердые биопродукты возвращаются в фильтрат. При анаэробной обработке органические вещества преобразуются в биогаз, состоящий в основном из углекислого газа и метана, и твердую фазу – ил. [10]
  Аэробная очистка.
  Аэробный метод очистки заключается в культивировании сообщества микроорганизмов, получающих энергию за счет процесса дыхания. Окисление кислородом углеродсодержащих восстановленных соединений
  — главная особенность аэробного культивирования микроорганизмов активного ила. Во всех аппаратах для аэробной очистки биологический агент может находиться в культуральной жидкости в свободном (взвешенном) состоянии или может быть закреплен на поверхности твердого носителя в виде биопленки. Системы со свободной микрофлорой называют
  аэротенками, с прикрепленной (иммобилизованной) - биофильтрами, с комбинированным расположением – биоаэротенками или аэротенками с заполнителями.
  Основным методом аэробной очистки считается применение аэрационных прудов, которые эффективно снижают концентрацию ионов аммония в водах, образующихся на свалках. Разложение загрязнений в аэробных прудах производится организмами, способными существовать только в среде с растворенным кислородом. Это наиболее богатая видами группа гидробионтов, представители которой способны утилизировать самые разнообразные вещества.[11]
  Сущность метода очистки в биологических прудах основана на способности высшей и низшей растительности, а также гидробионтов поглощать из воды и накапливать различные минеральные элементы. Это поглощение и накопление является активным физиологическим процессом, связанным с жизнедеятельностью всего организма в целом. Большим достоинством этого метода является его экологическая безопасность, а также значительно меньшие экономические затраты, связанные с его пуском и эксплуатацией, по сравнению с техническими методами. При использовании этого метода исключается применение громоздкой аппаратуры, едких, токсичных и дорогостоящих реактивов. Метод прост в использовании, не требует больших затрат труда и квалифицированного персонала.
  Очистку воды высшими водными растениями обычно проводят на гидроботанических площадках, представляющих собой пруды или каналы, засаженные прибрежно-водной, погруженной и плавающей растительностью. В зависимости от химического состава фильтрационных вод подбирается оптимальных комплекс растений, наиболее эффективно участвующий в процессе очистки данных стоков.
  Широко применяется метод создания искусственных гидроботанических площадок, которые на 40-100 % засаживаются высшей водной растительностью. Ложе пруда включает две зоны: прибрежно- мелководную зону (глубиной до 1 м), занимающую до 40 % площади и засаженную прибрежно-водной растительностью, и глубоководную зону, засаженную плавающими формами. Фильтрационные воды проходят через заросли прибрежно-водных растений, являющихся хорошими фильтраторами и седиментаторами. Многочисленные исследования показали, что наиболее эффективной очистительной способностью обладают тростник обыкновенный, камыш озерный, рогоз узколистный и Лаксмана.
  Для очистки фильтрационных вод могут быть использованы низшие растения – макро- и микроводоросли. Участие водорослей в активизации процессов самоочищения водоемов можно рассматривать в следующих основных направлениях: фотосинтетическая аэрация воды; удаление из воды биогенных и органических веществ; выделение в процессе жизнедеятельности и постлетально органических соединений, играющих важную роль в формировании природных гидробиоценозов и выполняющих функции питательного субстрата для нефотосинтезирующих микроорганизмов; детоксикация и минерализация рядя загрязнителей.[12]
  Качественный и количественный состав бактериальной микрофлоры зависит от химического состава воды и развивается спонтанно, в соответствии с конкретными условиями в водоеме. В настоящее время наибольший интерес представляет очистка фильтрационных вод с использованием единого гидробиоценоза, сходного с природным, где загрязнители, переходя с одного трофического уровня на другой, быстро трансформируются в стабильные вещества растительных и животных организмов, чем и завершается процесс очистки. Для различных вод подбирается свой, специально подобранный, искусственный биоценоз.
  Процесс очистки в этом случае протекает с использованием комплекса водорослей и высшей водной растительности, а также максимально разнообразных сообществ других организмов – агентов очистки – бактерий, простейших, беспозвоночных, рыб.
  Микроорганизмы, являющиеся биохимическим агентом при аэробной очистке сточных вод, образуют сложные сообщества активного ила и биопленки. Такие сообщества состоят из бактерий, актиномицетов, грибов, водорослей, членистоногих. Основу биомассы таких сообществ составляют бактерии. Общая поверхность 1 г сухой биомассы оценивается площадью около 100 м2, что и обусловливает высокую скорость обменных процессов при очистке.[13]
  Биопленка, покрывающая твердые поверхности, погруженные в объем жидкости аэробных биохимических реакторов, образуется за счет иммобилизованных клеток микроорганизмов, ее толщина обычно не более 3 мм, чаще 0,5—1,0 мм.
  Состав микроорганизмов активного ила и биопленки подвержен изменениям и зависит от условий культивирования, температуры в реакторе, от состава очищаемой фильтрационной воды.
  Капельные биофильтры – наиболее широко используемый тип аппаратов с неподвижной биопленкой и противотоком воздуха и жидкости. Биомасса растет на поверхности насадки в виде пленки.
  Основной режим работы биофильтров – это однократное прохождение фильтрата. Фильтрационные воды постепенно просачиваются через фильтр, поступают в отстойник и затем удаляются.
  В биопленке, покрывающей поверхности носителя в реакторах с иммобилизованной микрофлорой, помимо бактерий наблюдается большое количество простейших, коловраток, червей. Биоценоз ила аэротенков и биопленка идентичны при очистке одной и той же воды, однако, количество различных видов организмов разное. Показателем хорошего состояния
  биопленки является наличие инфузорий круглоресничных, брюхоресничных, жгутиковых, червей Nematoda, коловраток.
  На стадии окончания биологической очистки воды протекают про- цессы нитрификации с образованием нитритов и нитратов. В этом процессе в качестве биологических агентов выступают бактерии из родов Nitrosomonas и Nitrobacter. Наиболее изученным микроорганизмом, осуществляющим окисление аммонийного азота до нитритов - нитри- фикацию первой фазы, является Nitrosomonas europaea. Основной биологический агент второй фазы нитрификации - окисления нитритов в нитраты — Nitrobacter Vinogradskyi.[13]
  Анаэробная очистка.
  Целесообразность применения анаэробных процессов очистки к концентрированным стокам обусловлена способностью сообществ анаэробных микроорганизмов продуцировать энергетическое сырье (биогаз) и снижать концентрацию субстратов до уровня, приемлемого для последующего применения аэробной очистки. К другим достоинствам анаэробной обработки можно отнести образование осадков, представляющих собой ценное органическое удобрение, или потенциальное сырье для получения протеина и биологически активных веществ.
  Анаэробная очистка фильтрата обеспечивает продолжение идущего в теле свалки микробиологического анаэробного процесса и может осуществляться как в анаэробных прудах, так и на установках анаэробной обработки.[10]
  К реакторам, в которых очистка осуществляется иммобилизованными микроорганизмами, относят метантенки с псевдокипящим слоем носителя иммобилизованой микрофлоры. В качестве таких носителей используют гранулы активного угля и пластмасс, песок.
  Все типы реакторов с иммобилизованной биопленкой характеризуются высокой степенью задержки биомассы, приспособлены к
  значительным колебаниям нагрузки, но требуют надежных систем автоматизации.[12]
  Разложение загрязнений в анаэробных прудах осуществляется бактериями, способными существовать в среде без свободного кислорода. Это в основном метанообразующие анаэробные бактерии, а также бактерии, сбраживающие клетчатку, жирные кислоты, трудноокисляемые углеводы, аммонифицирующие бактерии, восстанавливающие соли серной и азотной кислот.
  Процесс анаэробного сбраживания имеет две фазы и зависит от наличия соответствующих каждой фазе бактерий, температуры и величины рН.
  На первой фазе происходит образование низкомолекулярных органических кислот и спиртов из углеводов, белков и жиров, а также газообразных продуктов: CO2, NH3, H2S и Н2. Осуществляют это факультативные гетеротрофы (t=250С, рН=6,5).
  Второй фазой является метановое брожение, в процессе которого образовавшиеся органические кислоты и спирты разлагаются до метана, углекислоты и воды (t=320С, рН=7). При низких температурах скорость метанового брожения снижается, а при 40С прекращается.
  Присутствие солей меди, хрома и других тяжелых металлов подавляет работу бактерий в обеих фазах.
  Анаэробные микроорганизмы осуществляют метановое сбраживание концентрированных углеродсодержащих субстратов, которая протекает в три стадии:
  
  Углеводы, белки, липиды
  
  Гидролиз (1)
  
  Жирные кислоты
  
  Уксусная Ацетогенная дегидрогенизация (2) Н2+СО2 кислота
  
  Ацетогенная гидрогенизация (3)
  
  Декарбоксилирование Восстановительное
  уксусной кислоты (4) образование метана (4)
  
  СН4+СО2 СН4+СО2
  
  Полное анаэробное расщепление органического вещества происходит под влиянием трех основных групп бактерий: (1)-гидролизующих; (2)- облигатных ацетогенных; (3)-ацетогенных; (4)-метаногенных. Первая стадия
  – гидролиз сложных соединений, биополимеров и конверсия продуктов в летучие жирные кислоты, спирты, альдегиды, диоксид углерода, аммиак, водород. Эти процессы осуществляются самыми разнообразными микроорганизмами, относящимися к аэробам, факультативным анаэробам, облигатным анаэробам.
  На второй стадии – образования уксусной кислоты, водорода и диоксида углерода – биологическими агентами являются облигатные ацетогенные бактерии. Эти микроорганизмы расщепляют пропионовую и другие жирные кислоты, некоторые соединения, образующиеся после первой стадии анаэробной ферментации. Продуктами расщепления являются уксусная кислота, водород, диоксид углерода.
  Третья стадия – метаногенная. Метаногенные бактерии – единственные организмы, способные трансформировать кислоты и водород в газообразный метан без внешних источников энергии или акцепторов электронов.
  Выводы.
  В случаях, когда нужно обеспечить низкое содержание тяжелых металлов в осадке, как после аэробной, так и после анаэробной очистки фильтрата, применяют соответствующую физико-химическую обработку (рис.1).
  
  1 2 3
  
  7
  
  6
  
  4 5
  
  Рис.1. Технологическая схема очистки фильтрата биохимическим методом: 1 – обработка с помощью высокоактивного ила; 2 – вращающийся биологический контактор площадью диска 5500 м2/га; 3 – постобработка (осаждение, флокуляция, адсорбция); 4 – бассейн – хранилище объемом 150 м3/га; 5 – возвращаемый ил; 6 – отстойник с трубами; 7 – сброс очищенной воды.[14]
2. Физико-химические методы очистки фильтрационных вод и перспективы их применения

К физико-химическим методам очистки относят коагуляцию, адсорбцию, ионный обмен, обратный осмос и др. Эти методы используют для удаления из сточных вод тонкодисперсных взвешенных частиц,

растворимых газов, минеральных и органических веществ. В настоящее время в технике защиты окружающей среды начинают широко использоваться биосорбционные и ионообменные методы.

Использование физико-химических методов для очистки фильтрационных вод по сравнению с биохимическими имеет ряд преимуществ: возможность удаления из фильтрационных вод токсичных, биохимически не окисляемых органических загрязнений; достижение более глубокой и стабильной степени очистки; меньшие размеры сооружений; возможность рекуперации различных веществ.[14]

Коагуляция. Для осаждения загрязняющих веществ при физико- химической обработке фильтрата коагуляцией обычно используют известь или глинозем. При этом достигается некоторое осветление, происходит образование взвешенных твердых частиц и удаление тяжелых катионов. В то же время выделяется большое количество осадка, а ХПК снижается не более чем на 40%.

Химическое окисление с помощью Сl2, Са(СlО)2, КМnО4 или О3 дает лучшие результаты осветления и снижает ХПК (до 48%). Вместе с тем использование галогенов приводит к образованию опасных галогенированных соединений.

Адсорбция загрязняющих веществ с применением активированного угля в виде стержней или порошков позволяет достичь большего снижения концентраций органических веществ по сравнению с другими химико- физическими методами. Основной недостаток метода – необходимость частой регенерации угольных стержней, а значит и большой расход угольного порошка. Сейчас метод адсорбции с применением активированного угля используется в качестве последней, как правило, третьей, ступени очистки фильтратов. Конечное снижение ХПК при этом может составить 85%.

Малайзийским университетом было проведено экспериментальное исследование возможности очистки фильтрата в группе фильтрационных блоков, где в качестве среды, поглощающей загрязнители из фильтрата, используется древесный уголь.

Трехступенчатая фильтрационная установка для очистки фильтрата была смонтирована на полигоне отходов «Ампанг Джояр». Фильтрационные установки заполнялись древесным углем разного гранулометрического состава. Способность этого материала удалять загрязняющие вещества держалась под контролем. Положительные результаты были получены в зависимости от снижения БПК и ХПК фильтрата. Пропусканием фильтрата через слой известняка из конечных стоков эффективно удаляется избыточный кадмий.

К моменту исследования возраст массива отходов составлял 1 год. Фильтрат, образующийся в массе отходов, размещенных в течение длительного этапа, отводился в ближайший пруд, и данное исследование проводилось на пробах именно этого фильтрата.

Цель исследования состояла, во-первых, в изучении эффективности древесного угля для очистки фильтрата, во-вторых, в оптимизации эффективности очистных сооружений при удалении загрязняющих веществ и, в-третьих, в оценке способности известняка удалять тяжелые металлы из фильтрата. Древесный уголь и известняк выбраны в качестве фильтрующей среды благодаря обилию и долговечности этих материалов.

Для поведения исследования были построены 3 фильтрационных блока, состоящих из пластмассовых бочек диаметром 0,6 м, высотой 0,8 м, установленных на деревянной платформе, но на разной высоте. Фильтрующая среда для каждой фильтрационной установки указана в таблице 6. После заполнения первой бочки фильтрующим материалом до отметки 0,66 м, в неё вводили фильтрат до насыщения фильтрующей среды. Фильтрат оставляли в бочке в течение следующих периодов: 3, 4 и 7 суток.

Затем фильтрат из бочки 1 сливали в бочку 2 и позднее в бочку 3. На выходе из каждой бочки брали пробы сточного фильтрата для аналитического определения рН, БПК, ХПК и ионов хлора (Cl -). Содержание тяжелых металлов, таких как железо (Fe), никель (Ni), кадмий (Cd) и цинк (Zn), определялось в пробах фильтрата до очистки и стоках после очистки. Затем очищенный фильтрат пропускали через слой известняка, меняя крупность зерен и время удерживания для изучения возможности удаления тяжелых металлов из фильтрата. (Рис.3.)

Таблица 3.

Древесный уголь и другие материалы, используемые в установках в качестве фильтрующей среды.

№ емкости

Крупность кусков фильтрующего

материала (древесного угля)

3-5 см

1-3 см

порошкообразный материал

Во всех трех бочках применяются и другие материалы: а) слой (1,5 см) коксового волокна (отходы производства) поверх слоя древесного угля;

б) слой гравия толщиной 7 см на дне каждой бочки.

Рис.3. Лабораторная установка для удаления тяжелых металлов из очищенного фильтрата: 1- известняк, крупность зерен 12 мм; 2 - известняк, крупность зерен 8,2 мм; 3, 4 - очищенный фильтрат.

Исследования показали, что применение описанных фильтрационных блоков привело к эффективному снижению таких параметров, как ХПК (98%) и БПК (93%). При этом снижение содержания Cl-, Fe, Ni, Cd и Zn было минимальным. Результаты также свидетельствуют о том, что значения ХПК и БПК очищенного фильтрата не удовлетворяют качеству стоков, достаточному для сброса его в водоем.

Каждый фильтрационный блок способен снижать ХПК и БПК при оптимальном времени удерживания в течение 4-7 суток соответственно. Полученные результаты позволяют предположить, что фильтрующая среда является биологически активной при отмечаемом бактериальном росте, который способствовал распаду загрязняющих веществ в составе фильтрата, поэтому время контактирования между фильтратом и фильтрующей средой должно быть достаточным для усиления биологических реакций.

Что касается тяжелых металлов в фильтрате после очистки, а именно: Fe, Ni, Cd и Zn, то их концентрация оказалась в пределах норм.

Эффективность удаления Cd порядка 98,30% достигается при времени удерживания 60 минут и крупности частиц известняка – 8,18 мм. При крупности частиц 12 мм эффективность удаления Cd составила 77,5% при времени удерживания 60 минут. Данное явление, как полагают, объясняется тем, что при уменьшении крупности частиц известняка увеличивается площадь поверхности для эффективной адсорбции тяжелых металлов.

Таблица 4.

Качество фильтрата после прохождения через трехступенчатую фильтровальную установку.

Наименование параметра	Средние значения для очищенного фильтрата* (мг/л)	% извлечения	Норматив, заявлен- ный в Стандарте В#. (мг/л)
ХПК	120	98	100
БПК	158	93	50
Хлорид	3400	0,02	Не указан
Железо	0,62	82	5,0
Никель	0,23	38	1,0
Кадмий	0,02	0	0,02
Цинк	0,11	83	1,0

* Кумулятивное (суммарное) время удерживания 12 суток.

# Источник: Малазийское Министерство экологии (1994 г.).

Трехступенчатые фильтрационные установки, в которых в качестве фильтрующего материала использован древесный уголь для очистки фильтрата, обеспечивали эффективное снижение ХПК и БПК на 98% и 93% соответственно (см. табл. 4). Что касается удаления тяжелых металлов, а именно, кадмия, оказалось, что известняк, как фильтрующий материал, является эффективным для извлечения кадмия из фильтрата, а очищенный фильтрат (с учетом снижения содержания тяжелых металлов) соответствует качеству стоков, записанному в Стандарте В [18]

Еще один способ, который применяется, как правило, на конечной ступени очистки фильтрата, - обратный осмос. Этот способ обеспечивает высокоэффективное удаление органических соединений и других загрязняющих веществ в результате пропуска фильтрата через мембраны. Наиболее важными параметрами процесса являются тип мембраны, показатель рН и давление.

Для предотвращения засорения мембран коллоидными веществами фильтрат предварительно обрабатывают известью (до величины рН=12), затем серной кислотой (до рН=3-6) и осаждают, добавляя СаSО4. Такая предварительная обработка уменьшает мутность фильтрата почти на 90% и сама по себе бывает достаточной для удаления некоторых металлов.[16]

Фильтрационные воды, образующиеся при ликвидации токсичных и опасных отходов, могут быть переработаны с использованием сочетания физико-химических и биологических методов, однако эти методы дороги.

Электрохимический метод.

В работе [17] рассмотрен новый, экологически безопасный способ очистки сложных многокомпонентных стоков с полигонов ТБО. Способ включает сбор и усреднение фильтрационных вод в водоприемнике, смешение с тонко измельченным коксом и гальванокоагуляцию с электросепарацией, пропускание полученной взвеси параллельными потоками через анодную и катодную камеры диафрагменного электролизера с засыпным анодом из железной стружки при одновременном воздействии на потоки электрического тока, смешение католита и анолита на выходе и определение тонкодисперсного осадка, последний подают на стадию усреднения и осуществляют предочистку обрабатываемой воды до исчерпывания сорбционных и коагуляционных свойств тонкодисперсного осадка, включающего пылевидный кокс, а выделившиеся на аноде газообразные окислители барботируют через отстоянную воду перед ее сбросом (рис.2).

На контакте железная стружка–кокс возникает множество гальванопар, что вызывает интенсивное растворение железа и электролиз воды, смещение рН и другие физико-химические процессы. Чем сложнее состав вод, тем более разнообразные реакции протекают в процессе очистки.

В анодной камере происходит выделение загрязняющих среду веществ вследствие образования газообразных и пенообразных окислителей.

Поступающие в анодную камеру ионы железа переходят в различные формы комплексных соединений, которые являются коагулянтами и катализаторами очистки.

Фильтрационные воды с полигонов ТБО характеризуются сложным многокомпонентным составом в виде органических и неорганических загрязнений в растворенной и коллоидной формах. Многие из них токсичны и обладают низкой ПДК. В состав фильтрата может входить целый ряд металлов от натрия до калия, тяжелых металлов (хрома, свинца, марганца, кобальта, ванадия, вольфрама и др.). Эта поликомпонентность, сложность и изменчивость состава может быть с успехом использование вместо реагентов в процессе гальванокоагуляции и электросепарации. Эти процессы, начинающиеся уже на стадии предочистки путем контакта очищаемой воды с тонкодисперсным осадком, позволяет улучшить состав воды по загрязняющим макрокомпонентам в 2…10 раз. При этом в процесс очистки повторно вовлекается пылевидный кокс. Введение операции предочистки позволяет снизить энергоемкость процесса очистки на 20… 50%.

Наличие в сточной воде хлоридов, сульфатов, сложных органических соединений приводит к образованию на аноде целого ряда газообразных и

оду

пенообразующих окислителей, таких, как хлор, озон. Экологически опасные

8 4

отходящие газы путем барботирования через в доокисляют органические

сое1динени2я до допустимых значений ХПК.

5 7

6 10

Рис.2. Схема процесса очистки: 1 – водоем; 2 – насос; 3 – накопитель-

усреднитель; 4 – твердый тонкодисперсный осадок; 5, 8, 9,10 – емкости; 6 – катодная камера диафрагменного электролизера; 7 – анодная камера диафрагменного электролизера.

Сточные воды из водоема 1 подают насосом 2 в накопитель– усреднитель 3, поскольку для фильтрационных вод характерна нестабильность состава и свойств. Сюда же подают твердый тонкодисперсный осадок 4, отделенный от очищенной воды. В усреднителе 3 путем контакта очищаемой воды с активным осадком 4 осуществляют предочистку. Частично очищенную воду в емкости 5 смешивают со свежим тонко измельченным углем и параллельными потоками подают через катодную 6 и анодную 7 камеры диафрагменного электролизера с засыпным анодом из железистых частиц. Одновременно с пропусканием очищаемой воды с углем через электролизер подают отрицательный потенциал от внешнего источника (напряжение 6…24 В, сила тока 1…4 А) на корпус, а положительный – на токопровод в анодной части. Вследствие наложения напряжения для осуществления электронной сепарации возникает процесс электрокоагуляции, протекающий параллельно уже с идущим процессом гальванокоагуляции, при этом ионная сепарация является оптимизирующим

фактором протекающего процесса гальванокоагуляции. Процесс идет 5…15 мин.

После отстаивания анолита в емкости 8 католит смешивают с раствором из катодной камеры 6 в емкости 9. В результате смешения вод также происходит выпадение тонкодисперсного осадка 4 с высокими сорбционными свойствами. Активный осадок подают в накопитель– усреднитель 3 на стадию предочистки. Очищенную воду направляют на доочистку в емкость 10 путем барботирования газов–окислителей из анодной камеры 7 электролизера. Затем окончательно очищенную воду сбрасывают, например, в речную сеть.[17]

Биосорбция. Высокая эффективность работы систем очистки сточных вод достигается комбинированным методом, совмещающим процессы сорбции и биохимического окисления. Биосорбция возможна благодаря высокой сорбционной способности углеродных материалов по отношению как к бактериям и другим микроорганизмам, так и к самым различным классам органических соединений.

Иммобилизация микроорганизмов, то есть фиксация их на твердой опорной поверхности сорбентов, позволяет увеличить эффективность биосорбционного процесса. Характер и свойства прикрепления микроорганизмов зависят от вида субстрата и материала опоры. Причем, чем разнообразнее видовой состав микрофлоры, тем эффективнее биосорбционные процессы.

В процессе биосорбционной очистки воды можно выделить взаимное влияние трех одновременно протекающих процессов: сорбции и окисления растворенных соединений; задержания и окисления примесей; удаления части биопленки. Коллоидные частицы и растущая биопленка, осаждающиеся на поверхности сорбентов, закупоривают входы в микропоры и часть переходных пор, не проникая в них, но препятствуя

адсорбции растворенных соединений. Не полностью окисленные вещества накапливаются в биопленке и удаляются вместе с ней.

В зависимости от скорости подвода кислорода биосорбционный процесс протекает в анаэробных и аэробных условиях. В аэробных условиях биосорбционная емкость в 1,5-2,5 раза выше, чем в анаэробных.[19]

Состояние проблемы очистки фильтрационных вод г. Кунгура

Кунгур – город областного подчинения. Расположен в 100 км к юго- востоку от г. Перми. Занимает площадь 6891 га. Численность населения города на 2000 год составляет 82000 человек.

Одной из самых актуальных экологических, экономических и социальных проблем г. Кунгура становится удаление твердых бытовых и промышленных отходов.

Основными источниками ТБО на территории города являются благоустроенный и неблагоустроенный жилой фонд, находящийся в ведении муниципалитета, ведомств, общественных собственников (ЖСК) и частных владельцев. Доля жилого сектора в образовании ТБО составляет около 70- 80%. Остальную часть отходов производят торговые организации, административные и общественные здания, сфера соцкультбыта, образования, здравоохранения, общественного питания, промышленные предприятия и др.

Ежегодно по данным отчетности 2ТП-отходы образуется свыше 28 тыс. тонн твердых бытовых и промышленных отходов, порядка 5% отходов используется на предприятиях, продается, сдается на переработку. С учетом отходов производства, складируемых на промплощадках, ежегодно размещается в природной среде свыше 50 тыс. тонн отходов. Норматив образования отходов – 1,3 м3/чел в год, до 30% от количества ТБО, образующихся в домовладениях. Динамика образования и использования

промышленных и бытовых отходов по г. Кунгуру за 1992-2000 гг. (тыс. т./год) представлена в таблице 5.

Таблица 5.

Показа- тели	1992	1993	1994	1995	1996	1997	1998	1999	2000
Образова- ние	19,7	19,7	27,6	24	24,4	32	30,6	28,1	28
Использо- вание	3,86	3,86	3,42	5	5,71	5,93	5,89	4,11	5
% исполь- зования	20	20	13	20	23	18	19	14,6	18
Размеще- но в ОС	15,8	15,8	24,2	51	51,2	52,4	53,2	50,5	50

Основные компоненты ТБО г. Кунгура представлены в таблице 6.

Таблица 6

Характеристика отходов, накопленных на полигоне

захоронения ТБО г. Кунгура.

Морфологический состав ТБО, %		Фракционный состав ТБО, %
Бумага	54,0	фракция 250-350 мм	15
Пищевые отходы	2,0	фракция 150-250 мм	60
Древесина	8,0	фракция 100-150 мм	7
Металлы	2,0	фракция 50-100 мм	13
Пластмассы	0,1	фракция менее 50 мм	5
Кости	0,5
Стекло	3,0
Резина	6,0
Камни	12,0
Текстиль, кожа	7,0
Прочие	7,4

Образующиеся на территории города ТБО и приравненные к ним не используемые промышленные отходы вывозятся специализированным транспортом спецавтохозяйств, предприятий и организаций на свалку ТБО в районе Ледяной горы.

Свалка отходов находится в заповедном месте – на Ледяной горе с ее реликтовыми растениями и знаменитой пещерой. Ее размещение не соответствует никаким экологическим требованиям. Прежде всего, это связано с геологическим строением почвы, многочисленными карстовыми формами: воронками, провалами, пещерами, рвами, логами и т.д.

Участок под свалкой закарстован, изолирующего слоя глины нет, технология захоронения отходов не соблюдается, их сортировка не производится. Все это создает вероятность попадания загрязняющих и сильнодействующих ядовитых веществ со свалочными водами в р. Сылву.

Гигиеническая экспертиза объекта для размещения ТБО г. Кунгура показала следующее: участок размещения отходов расположен к северу от автомобильного тракта Кунгур – Соликамск. Южную половину участка охватывают верховья лога Медвежьего, открывающегося в долину р. Сылва. С северного участка подходят лога от р. Шаква. Таким образом, участок площадью около 0,36 км2, расположенный на водоразделе, относится к бассейну двух рек – Сылвы и Шаквы площадь участка – 36 га, в том числе 28,5 га – площадь, занимаемая объектом, 7,5 га – площадь СЗЗ. Вместимость

– 68000т (17000 т/год). Накоплено отходов 398000т (на 01.01.97). В эксплуатацию полигон введен в 1961 г. Расчетный срок эксплуатации 40 лет. Подземные воды на участке залегают на глубине 83м. Расстояние до источников водоснабжения 3,1 км. Расстояние до ближайшего жилья 2,2 км. СЗЗ 1000м. [20]

На сегодняшний день свалка разрослась до огромных (для Кунгура) размеров и занимает сейчас около 36 га, почти вплотную приблизилась к

автомагистрали, которая, по сути, является единственным ограничением для дальнейшего разрастания свалки в сторону рекреационной зоны, мешает перейти ей 100-метровый санитарный рубеж.

В настоящее время практически исчерпаны возможности дальнейшего сбора ТБО, так как степень заполнения свалки составляет на сегодняшний день 85%.

Площадка размещения и технология эксплуатации действующего полигона не отвечают строительным, санитарным и природоохранным нормам. Поэтому действующий полигон в 2001 году планируется закрыть и провести рекультивацию, в проекте которой необходимо предусматривать мероприятия по перехвату загрязненных стоков полигона и их очистке.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Фильтрационные воды полигонов захоронения ТБО, находящихся на стадии рекультивации и постэксплуатационном этапе содержат биорезистентные и ионные примеси. Для очистки таких вод необходима разработка новых, дешевых и доступных технологий, не требующих громоздкой аппаратуры, сложных технологических схем и больших эксплуатационных затрат.

Целями настоящего исследования являлись:

Выбор наиболее эффективного и экономически целесообразного метода очистки фильтрационных вод полигона ТБО г. Кунгура, находящегося на стадии рекультивации.
На основании проведенных лабораторных исследований разработка технологии очистки фильтрата.

Для достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи:

Разработать методы очистки фильтрационных вод от ионных примесей с использованием дешевых и доступных материалов и отходов производств.
Исследовать возможность применения биосорбционных методов для очистки фильтрационных вод.

ГЛАВА 2. Экспериментальная часть

Выбор методов очистки фильтрационных вод полигонов ТБО в постэксплуатационный период

Объектом данного исследования являлся полигон захоронения ТБО г. Кунгура. Состав фильтрационных вод полигона ТБО г. Кунгура подобен типичному составу фильтрата типичной свалки и характеризуется высокими значениями цветности, ХПК и БПК, солесодержания, коли - титра и коли - индекса, общим микробным числом, наличием патогенной микрофлоры и яиц гельминтов.

Типичный состав фильтрата свалки представлен в таблице 7.

Таблица 7.

Концентрации загрязняющих веществ в фильтрационных водах типичных полигонов ТБО.‌

Показатели	Диапазон концентрации, мг/л
ХПК	100 – 15000
БПК	100-500
Сухой остаток	1000 – 45000
РН	4 – 8,5
Железо	30 – 1700
Цинк	1– 120
Фосфор	5 – 130
Сера	25 – 500
Хлор	10 – 2400
Натрий	100 – 3800
Азот	20 – 500
Жесткость (по СaСО3)	200 – 5250
Никель	0,01– 0,8
Медь	0,1– 9

Анализ зарубежного опыта по очистке фильтрационных вод, техники защиты окружающей среды от промышленных выбросов показал, что для их очистки могут быть использованы различные биохимические и физико- химические методы. Но следует отметить, что при ориентации на зарубежный опыт при разработке технологий очистки фильтрата необходимо учитывать нашу специфику (климатические условия, состояние полигонов, состав почв). В этой связи возникает проблема выбора метода и технологии для очистки таких вод. Эти методы должны соответствовать следующим критериям:

использование экологически безопасных методов очистки;
использование для очистки доступных и дешевых материалов – отходов производств, обладающих сорбционными свойствами;
использование эффективных и экономически целесообразных методов.

Как показывают проведенный анализ состава фильтрационных вод полигонов ТБО, эксплуатирующихся более 30 лет, и исследования процессов биодеструкции ТБО, они характеризуются высоким содержанием

биорезистентных примесей, комплексных ионов металлов с органическими лигандами (гуматов металлов, фульватов), высоким содержанием поверхностно-активных веществ (ПАВ). Ионы многих металлов (Cd, Zn, Pb, Fe, Cu и др.) являются ингибиторами биохимических процессов, затрудняют применение биохимических методов очистки. Поэтому требуется предварительная очистка фильтрата от ионных примесей. Одним из методов очистки фильтрационных вод от ионных примесей является ионообменный.

Ионный обмен – это процесс извлечения из воды одних ионов и замена их другими. Вещества, проявляющие способность к ионному обмену, получили название иониты. В практике очистки сточных вод используют синтетические и природные ионообменные материалы. К синтетическим полимерным ионитам относят ионообменные смолы. В воде они не растворяются, но набухают, причем размеры их пор увеличиваются от 0,5 – 1,0 нм до 4,0 нм, а объем ионита возрастает в 1,5 – 3 раза. Набухание связано с поглощением молекул воды и влияет на селективность (избирательность) ионита, так как при малом размере его пор крупные ионы не могут достичь внутренних функциональных групп.

Синтетические иониты, размер пор которых не превышает 5 нм, малоэффективны при сорбции крупных ионов – гуматов металлов. Кроме того, синтетические иониты являются достаточно дорогими материалами и применение их для очистки фильтрационных вод полигонов ТБО экономически нецелесообразно.

Известны природные неорганические ионообменные материалы. К ним относят цеолиты, глинистые минералы. Их каркас представляет правильную сетчатую структуру алюмосиликата, в полостях которой располагаются ионы щелочных или щелочноземельных металлов, являющихся противоионами и участвующие в ионном обмене.

Поглотительная способность ионитов характеризуется обменной емкостью, которая определяется числом мг-экв ионов, поглощаемых единицей массы или объема ионита. Различают полную, статическую и динамическую обменные емкости. Полная емкость – это количество поглощаемого вещества при полном насыщении единицы объема или массы ионита. Статическая емкость – это обменная емкость ионита при равновесии в рабочих условиях. Статическая емкость обычно меньше полной. Динамическая обменная емкость – это емкость ионита до «проскока» ионов в фильтрат, определяемая в условиях фильтрации. Динамическая емкость меньше статической. Процессы ионообменной очистки проводят на установках периодического и непрерывного действия.

Эффективность извлечения ионов металлов зависит от концентрации их в воде, рН, общей минерализации воды. Таким образом для очистки фильтрационных вод от ионных примесей необходимо использовать дешевые дисперсные природные материалы, обладающие ионообменными свойствами.

Для полигонов, находящихся на стадии рекультивации и постэксплуатационном этапе, когда фильтрационные воды содержат биорезистентные примеси, одним из методов очистки является биосорбционный. Биосорбционные фильтры сочетают преимущества физико-химических и биохимических методов очистки, они просты в эксплуатации и способны к саморегенерации.

В биосорбционных аппаратах (биофильтрах) одновременно протекают процессы адсорбции и биохимического окисления органических веществ. Использование фильтрующих материалов, обладающих развитой пористой структурой, позволяет значительно интенсифицировать процессы биохимической очистки за счет адсорбции примесей и развития на поверхности материалов биопленки.

Процесс очистки проводят при фильтровании сточной воды через слой адсорбента до «проскока», а затем сорбент выгружают и регенерируют.

Выбор сорбционных материалов для исследования и характеристика их адсорбционных свойств

Для разработки конструкции ионообменного фильтра наиболее важным является правильный выбор сорбционных и ионообменных материалов, обеспечивающих необходимую глубину очистки от органических и ионных примесей. Загрузочные материалы должны обладать развитой пористой структурой, химической стойкостью, механической прочностью и соответствовать экономическим критериям (дешевизна и доступность).

На основании анализа литературных сведений и предварительных экспериментов по очистке фильтрационных вод полигонов от комплексных соединений металлов, ионов металлов и гуминовых веществ был выбран малоизученный природный материал уральского месторождения – диатомит, обладающий коагулирующими и ионообменными свойствами, а также некоторые виды отходов производств - шлак, недожог, отходы производства активированного угля БАУ.

Диатомит представляет собой минерал на основе оксида кремния состава: SiO2 – 81-92 %; Al2O3 – 2-6 %; Na2O – 1-2 %; Fe2O3 – 3-5 %; CaO –

0,3-0,5 %. Его плотность составляет 600 см3/г. Диатомит обладает более высокой межзерновой пористостью и удельной поверхностью, а также меньшей объемной массой по сравнению с песком, поэтому его применение для очистки фильтрационных вод позволяет значительно улучшить технологические параметры фильтрационных установок. В качестве фильтрационного материала можно также использовать отсевы, образующиеся на горных выработках.

Каменноугольные шлаки содержат оксиды кремния, кальция, что объясняет их высокую осветляющую и сорбционную способность.

Сорбент-Н, представляющий собой недожог, образованный при сжигании отходов целлюлозно-бумажной промышленности и лесозаготовительных предприятий в котельных установках, режим работы которых по основным параметрам (температура, концентрация топочных газов) близок к условиям процесса активации древесных углей. Недожог обладает достаточно развитой поверхностью, мезо-пористой структурой и, соответственно, высокой адсорбционной способностью по отношению к органическим соединениям. [21]

Для всех исследуемых образцов по стандартным методикам [22] были определены основные физико-химические характеристики: гранулометрический состав, насыпная плотность, а также для сорбента-Н и отхода угля – адсорбционная активность по метиленовому голубому, свидетельствующая о наличии мезо- и микропор. Результаты исследования представлены в таблице 8.

Основные физико-химические характеристики фильтрующих материалов

Таблица 8.

Материал	Насыпная плотность, г/дм3	Суммарный Объем пор по влагоемкости, см3/г	Адсорбционная активность по метиленовому голубому, мг/г
Сорбент-Н	160-180	0,5-0,6	80-100
Шлак	750	0,45-0,5	25
Отход Угля	330	0,8	60-70
Диатомит	600	0,4-0,5	30

Выбор модельных растворов и их приготовление. Определение концентрации железа и меди в растворе

Как показывает анализ состава фильтрационных вод, они всегда содержат гуминовые соединения, гуматы металлов, поэтому эти соединения и были выбраны для исследования ионообменных и сорбционных процессов очистки фильтрационных вод.
Гумусовые вещества представляют собой комплекс органических веществ – продуктов конденсации ароматических соединений фенольного типа с аминокислотами и протеинами. Источником ароматических соединений могут быть структурные единицы, освобождающиеся при распаде лигнина и дубильных веществ, и полифенолы, являющиеся продуктами жизнедеятельности и обмена веществ микроорганизмов. Источником азотсодержащих соединений – протоплазма микроорганизмов, участвующих в процессах распада и синтеза органических соединений.
Почвенные гумусовые вещества – это специфические высокомолекулярные, полифункциональные, азотсодержащие соединения циклического строения и кислотного характера.
Гуминовыми кислотами называют соединения, вымываемые из почвы щелочами, фосфорнокислым, щавелевокислым или фтористым натрием и другими растворителями и осаждаемые из полученных растворов минеральными кислотами в виде темно-коричневого осадка.
В настоящее время известно несколько эмпирических формул гуминовых кислот:
C60H52O24(COOH), С64Н41О4(СООН)4ОСН2ОН, С69Н58О38, С59Н41О17(СООН)4(ОН)3СН3О
В водных растворах гуминовые кислоты образуют ассоциаты молекул (мицеллы), которые трудно удаляются традиционными методами очистки: биохимические, фильтрация на АУ и др. Кроме того, гуминовые и фульвокислоты образуют прочные комплексы с ионами тяжелых металлов (меди (II), кадмия (II), железа (II) и (III), никеля (II) и др.). Крупные комплексные ионы металлов также практически не извлекаются ионообменными полимерными смолами и микропористыми неорганическими ионообменными материалами (цеолиты, силикагели, алюмогели).
Для приготовления модельных растворов гумусовых веществ 1 кг подзолистой почвы (основной тип почвы Пермского региона) заливали 3 л воды и выдерживали в течение 7 дней для экстракции гуминовых соединений. Из полученного экстракта готовили растворы гуминовых соединений с определенной цветностью (100 оЦ, 200 оЦ ). Цветность определяли по стандартной хромато-кобальтовой шкале
Ионы железа (III) и меди (II) являются типичными ионными примесями фильтрационных вод объектов складирования твердых бытовых отходов, поэтому в работе была проведено исследование по возможности извлечения гидратированных ионов и гуматов этих металлов из модельных растворов.
Модельный раствор готовили следующим образом: к экстракту почвы с известной цветностью добавляли растворы солей в определенном соотношении и выдерживали в течение трех часов, после чего определяли цветность и содержание ионов металлов.
Концентрация железа в растворе определяется комплексонометрическим методом [22], который основан на взаимодействии ионов железа с сульфосалициловой кислотой с образованием окрашенного в сиреневый цвет комплексного соединения.
Концентрация меди в растворе также определяется комплексонометрическим методом с индикатором мурексидом.
Для разработки эффективных методов очистки фильтрационных вод и правильного выбора сорбционных и ионообменных материалов исследования проводили на модельных растворах и реальных сточных водах.

Методики проведения экспериментов

Исследования по очистке фильтрационных вод полигонов ТБО проводили на модельных и реальных растворах фильтрационных вод.
Эксперименты осуществляли в статических и динамических условиях.
При проведении статических экспериментов определяли оптимальную дозу сорбента, необходимую для эффективной очистки. Для этого дозу сорбента в экспериментах варьировали в широких пределах 5-25 г/дм3. Концентрация исходных растворов составляла 100-500 мг/дм3.
Сорбционную емкость материалов определяли по формуле:

где: А – статическая сорбционная емкость, мг О2/г;
Со, Ср – исходная и равновесная концентрация фильтрационных вод по ХПК, мг О2/дм3;
V – объем исследуемой воды, л; m – доза сорбента, г.
На основании полученных данных строили изотермы адсорбции и ионного обмена.
Динамические испытания проводили в сорбционных колонках диаметром 15 мм с высотой слоя сорбента 25 см. Анализируемый раствор пропускали через слой сорбента со скоростью 250 мл/час или м/час до полного проскока.
По полученным данным строили выходные кривые сорбции.
Эффективность очистки контролировали по цветности и содержанию ионов металлов в очищенной воде.
Исследование очистки фильтрационных вод и модельных растворов от ионных примесей

2.3.1.Исследование ионообменной очистки сточных вод от ионов металлов

На выбранных материалах исследовалась возможность извлечения ионов Fe3+ и Сu2+ из модельных растворов, содержащих соли этих металлов.

Концентрация ионов металлов в модельных растворах, содержащих хлориды металлов, составляла 500 мг/л.

В результате экспериментов, проводимых в статических условиях, были построены изотермы ионоого обмена и определены ионообменные емкости материалов при равновесной концентрации 100 и 50 мг/л, которые представлены в таблице 9.

Ионообменная емкость материалов

Таблица 9.

№	Материал	Ионообменная емкость, мг/л
№	Материал	Ионы железа (III)	Ионы меди (II)
1	Диатомит	5700-5500	6000-5800
2	Шлак	4000-4500	4500-5000
3	Сорбент–Н	500-600	550-650
4	Отход АУ	400-500	550-600

Исходные материалы обладали разной плотностью и для более корректного сравнения их активности ионообменные емкости рассчитывали в мг/л сорбента.

Как видно из приведенных данных, наибольшей ионообменной способностью при извлечении гидратированных ионов металлов обладает диатомит.

Исследование очистки воды от гуматов металлов

Опыты проводили в статических и динамических условиях.

В статических экспериментах определяли изотермы ионного обмена. Степень извлечения гуматов металлов контролировали по величине цветности (оЦв) и концентрации ионов металлов в растворе. Исходная цветность составляла 250 оЦв, концентрация ионов Fe3+ или Cu (II) – 200 мг/ л.

Полученные изотермы ионного обмена на исследуемых материалах представлены на рисунке 4 и 5.

160

А, мг/г

140

120

недожег отход АУ

100

80 шлак

20 диатомит

40 80 120 160 200 С, мг/л

Рис.4.

А, оЦв/г

60 недожег

отход АУ

шлак

диатомит

20 40 60 80 100

С, оЦв/л

Рис.5. Изотерма ионного обмена на исследуемых материалах

В таблице 10 представлена максимальная ионообменная емкость исследуемых сорбентов и осветляющия спосбность.

Результаты показывают, что наибольшей сорбционной и осветляющей способностью обладают недожог, шлак, отход АУ.

Диатомит, являясь узко микропористым материалом, практически не способен извлекать крупные молекулы гуматов.

Недожог (сорбент -Н) и отход АУ, характеризующиеся развитой удельной поверхностью и высокой порозностью, являются эффективными и дешевыми материалами для извлечения высокомолекулярных соединений из фильтрационных вод.

Достаточно высокая емкость шлака на единицу веса объясняется более высокой насыпной плотностью этого материала по сравнению с сорбентом- Н (dшл.=750 г/дм3, dсорб-Н =240-250 г/дм3).

Таблица 10.

Сорбционные и ионообменные характеристики материалов

№	Сорбент	Максимальная осветляющая способность		Максимальная сорбционная емкость, г/л
		оЦв/г	%	Fe3+		Сu2+
				мг/г	г/л	мг/г	г/л
1 2 3 4	Диатомит Недожог Шлак Отход АУ	10 46-50 30-35 40-42	25 95 80 90	4 154 60 128	2,4 38,5 45 32,0	4,3 168 64 148	2,6 42 48 37,0

Очистка модельных растворов в динамических условиях на выбранных сорбентах.

В работе была также исследована очистка модельных растворов, содержащих гуматы железа (Fe3+), на диатомите и недожоге в динамических условиях.

Опыт проводили на лабораторной установке, представоенной на рисунке 4, высота слоя сорбента составляла 25 см, диаметр ионообменной колонки 15 мм. Объем сорбента в колонке – 44,15 см3. Площадь колонки 1,76 см2. Скорость подачи раствора составила приблизительно 2,8 м/час или 500 мм/час. Масса диатомита – 28,6 г, масса недожога - 11,03 г.

Исходная цветность составляла 250 0Цв, исходная концентрация ионов Fe3+ - 150 мг/л.

Результаты эксперимента представлены в таблице 12.

Таблица 12.

Диатомит						Недожог
№	мл	мл	мг/л	мг		№	мл	мл	мг/л	мг
1	182	182	0	9,2	9,1	1	224	224	0	11,33	11,33
2	180	362	2,5	8,66	17,86	2	211	435	0	10,67	22
3	166	528	5,6	7,37	25,23	3	250	785	0	12,6	34,65
4	200	728	8,3	8,46	33,7	4	120	905	2	5,83	40,48
5	150	878	11,2	5,91	39,61	5	200	1105	5,6	9	49,48
6	166	1044	22,4	4,68 44,29		6	70	1175	6,1	3,115	52,6
7	200	1244	44,8	1,16	45,45

Рис. 4. Лабораторная ионообменная установка.

1- сорбционная колонка; 2 - слой сорбента = 25 см; 3 - емкость с модельным раствором.

Результаты показывают, что наибольшей сорбционной и осветляющей способностью обладает сорбент-Н (недожог). Он характеризуется развитой удельной поверхностью и высокой порозностью, является эффективным и дешевым материалом для извлечения высокомолекулярных соединений из фильтрационных вод.

Расчет показателей.

Концентрация ионов Fe 3+ рассчитывается по формуле

N2 = , где

N1 = 0,1 - нормальность Трилона –Б,

V1 = 50 мл - объем раствора гуматы + железо (III),

V2 = 0,7мл - объем, пошедший на титрование раствора Трилоном-Б

Экв = 28

1000 – перевод в мг

исх = 117,6 мг/л

Емкость рассчитывается по формуле Е =

Эффективность рассчитывается по формуле Эф =

оЦв – цветность определяется по шкале цветности.

На основании полученных данных построили график зависимости концентрации от объема для диатомита и сорбента-Н.

Рис. 5. График зависимости концентрации от объема для диатомита и сорбента-Н

Исследование адсорбции гуминовых соединений

На выбранных сорбционных материалах в статических условиях проведены исследования по адсорбции гумусовых веществ из модельных растворов.

В экспериментах дозу сорбентов в модельном растворе варьировали в пределах 2-10 г/л, степень очистки контролировали по цветности.

Исходная цветность составляла 2000 Цв.

Полученные результаты представлены в таблице 13. Как видно из представленных данных, наибольшей адсорбционной способностью обладает сорбент-Н, характеризующийся развитой мезо-пористой структурой. Размер частиц гумусовых соединений соизмерим с размерами мезопор, чем и объясняет высокая степень очистки растворов на этом сорбенте.

Таблица 13.

Адсорбция гуминовых соединений на исследуемых материалах.

№

Сорбент

Исходная цветность, град.

Цветность

очищенного раствора

Степень

очистки, %

Доза сорбента

5 г/л

10 г/л

5 г/л

10 г/л

Диатомит Шлак Сорбент-Н Отход АУ

250

160

145

Проведенные исследования показали, что выбранные фильтрующие материалы: сорбент-Н, шлак, отход угля, диатомит обладают удовлетворительными сорбционными свойствами. Большей сорбционной и ионообменной емкостью по отношению к гуминовым веществам и гуматам металлов обладают макро- и мезопористые образцы сорбентов (сорбент-Н, отход угля).

Проведенные исследования позволили разработать многослойный фильтр для осветления и удаления ионных примесей из фильтрационных вод полигонов ТБО.

На основе полученных экспериментальных данных предложена следующая конструкция фильтра (рис.6).

Вода на очистку

Шлак

Диатомит Недожог Гравий

Промывная вода Очищенная вода

Рис.6. Конструкция ионообменного фильтра

Сорбционные материалы в фильтре расположены в соответствии с их ионообменной способностью, крупностью и насыпной плотностью.

Слой диатомита необходим для доочистки фильтрационных вод от ионов металлов, не связанных в комплексное соединение.

2.4. Исследование биосорбционной очистки фильтрационных вод и модельных растворов

Активные угли (АУ) и углеродные материалы используются в биосорбционных фильтрах, благодаря их высокой сорбционной способности. []. На развитой поверхности АУ и углеродных материалов возможна адсорбция микроорганизмов и органических соединений сточных вод. По мере развития на АУ биопленки биосорбционных фильтров наряду с процессами физической адсорбции начинают протекать биосорбционные процессы, значительно увеличивая степень очиски сточных вод.

В работе была исследована возможность образования биопленки на поверхности шлака, недожога, отхода производства АУ, а также установлено временя ее появления и характер обрастаний.

Работу выполняли с использованием установок, моделирующих процессы фильтрации воды в капельных биофильтрах (рис.8). В фильтрационные колонки загружали анализируемые материалы – шлак, недожог, отход угля, скоп (объемом 486 см3) и периодически орошали их реальной фильтрационной водой. Через каждые 3 дня отбирали пробы материала для микроскопического исследования, кроме того, определяли ХПК очищеной воды. На 12 день эксперимента микроскопический анализ показал наличие на поверхности материалов бактериальных скоплений, нитей грибов и простейших (коловраток, жгутиковых, нематоды, polytoma uvella, spirillum undila, euglena viridis). Результаты микроскопического анализа представлены в таблице 15.

1

2

3

4

Рис. 8. Установка: 1 – стакан; 2 – подставка перфорированная; 3 – штуцер; 4 – шланг резиновый.

Появление биопленки свидетельствует о возможности протекания процессов биоокисления органических примесей фильтрационных вод на выбранных сорбентах. Все выбранные материалы могут быть использованы в качестве загрузочных для биосорбционного фильтра.

Результаты микроскопического анализа.

Таблица 15.

Сорбент	Состав микробной смеси
Уголь	Бактериальные скопления, нити грибов.
Шлак	Бактериальные скопления, простейшие (коловратки, нематода, эвглена)
Недожог	Бактериальные скопления, нити грибов, простейшие (коловратки, нематода, polytoma uvella, spirillum undila, euglena viridis)

Для определения ХПК через выбранные для исследования материалы пропускали фильтрат и по величине ХПК исходной и очищенной воды определяли степень очистки. Эксперимент проводили в статических условиях. В емкость загружали 25 г сорбента и заливали 200 г фильтрационной воды. На 3 день определили ХПК бихроматным методом. [21] По снижению ХПК определиил степень очистки фильрационных вод на выбранных сорбентах. Результаты эксперимернта представлены на рис. 8.

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3. Технологическая часть

Разработка технологической схемы очистки фильтрационных вод

Очистка фильтрационных вод проходит в две стадии:

I стадия – ионообменная очистка;

I I стадия – очистка на биосорбционном фильтре.

Состав фильтрационных вод до и после очистки представлен в таблице 14.

Таблица14. Концентрации загрязняющих веществ в фильтрационных водах типичных

ТБО.

Показатели	Исходный фильтрат до очистки	Фильтрат после I ст. очистки	Фильтрат после I I ст. очистки
ХПК, мг О2/л	1500	800-900	60-50
БПК, мг О2/л	180	110-120	30
Цветность, оЦ	250	80-100	20-40
Медь, мг/л	1,3	1,0	0,0
Железо, мг/л	39,9	0,3	0,3

Технологическая схема очистки фильтрационных вод включает пруд – накопитель фильтрата и биосорбционный фильтр.

Технологическая схема очистки фильтрационных вод представлена на рисунке 9 в приложение 1.

Расчет основных технологических сооружений.
3.2.1.Объем фильтрационных вод. Площадь полигона = 28,5 га = 28,5*104 м2
Объем фильтрационных вод = 28,5*104*0,17 = 48450 м3/год из расчета, что от выпадения атмосферных осадков на поверхности рабочих карт полигонов складирования ТБО образуется за год 0,17 м фильтрата. [23]
Набор сооружений для очистки фильтрационных вод осуществляется в соответствии с выбранной технологической схемой.
1. Расчет площади пруда - накопителя.
  
  Предполагается, что ионообменный фильтр будет работать 6 месяцев в году (с мая по октябрь), тогда объем фильтрационных вод за 6 месяцев составит
  24225 м3. С учетом коэффициента запаса 1,2 объем фильтрата = 30000 м3.
  Пруд – накопитель представляет собой котлован с откосами дамб площадью 12000 м2 с противофильтрационной защитой из гидроизолирующей пленки. Емкость пруда создается отсыпкой ограждающих дамб по его контуру из глинистого грунта. Высота ограждающих дамб относительно дна пруда составляет 4 м.
2. Расчет площади биосорбционного фильтра

Биосорбционный фильтр представляет собой прямоугольную емкость из железобетонных панелей. Фильтр работает в капельном режиме и состоит из 4 слоев, расположенных снизу вверх (согласно их крупности и насыпной плотности, представленных в таблице 15):

I – гравий; I I – недожог; I I I- диатомит; IV – шлак; V – кора.

При расчете биофильтра необходимо определять коэффициент k = L0/ Lt , где L0 – исходная БПК, Lt – конечное БПК. Высоту фильтра и гидравлическую нагрузку g определяют с учетом средне зимней температуры фильтрационной воды и вычисленного значения k.

При температуре 10 оС , рабочей высоте фильтра 1,5 м, коэффициенте k = 4 (из расчета L0 = 120 мг О2/л, Lt = 30 мг О2/л) гидравлическая нагрузка = 2,5 м3/м2 сутки (СанПиН №4630-88)

А = , где Q – расход фильтрационных вод, g - гидравлическая нагрузка / СанПиН № 4630-88/

Площадь биосорбционного фильтра А = 250/2,5 = 100 м2 = 10 м*10 м. Технологическая высота фильтра = 2,5 м.

Расчет объема загрузки сорбентов для биосорбционного фильтра. Рабочий объем загрузки V = А* h , где А - площадь фильтра, h – рабочая высота фильтра

V = 100*1,5 = 150 м3.

Таблица 15.

Сорбент	d насып, г/м3	Крупность, мм
Диатомит	0,66	0,8-1
Гравий	1,8-2,0	1,2-1,5
Шлак	0,8	1,0 - 1,2
Недожог	0,3	0,7-0,8
Кора	0,5	0,8-0,1

Объем слоя сорбента = площадь слоя * высоту слоя

Масса слоя сорбента = плотность слоя * объем слоя Результаты расчетов представлены в таблице 16.

Результаты расчетов.

Таблица 16.

Сорбент

Высота слоя, см

Масса слоя, т

Объем слоя, м3

Гравий Недожог Диатомит Шлак Кора

13,5

29,7

2,5

Окислительная мощность ОМ = =150 г/м3 , где = 120-30 = 90 мг О2/л.

Конструкция биосорбционного фильтра представлена на рисунке 10.

2 3 4 5 6 7 8 9

Рис .11. Конструкция биосорбционного фильтра:

1 – распределительная сеть; 2 – ограждающие стены; 3 – сплошное дно; 4 – лотки в сплошном дне; 5 - слой недожога высотой 0,65м; 6 – слой шлака высотой 0,65м; 7 – слой гравия высотой 0,1м; 8 – слой коры высотой 0,1 м; 9 – дырчатое дно (дренаж)

Результаты расчетов сведены в таблицу 17.

Таблица 17

Размеры оборудования для системы очистки фильтрационных вод.

Сооружение

Технологические параметры сооружения

Рабочие параметры

сооружения

Пруд - накопитель

Площадь 12000 м2

Высота 4 м

Длина 100 м

Ширина 100 м

Площадь 12000 м2

Высота 4 м

Длина 100 м

Ширина 100 м

Биосорбционный фильтр

Площадь 100 м2

Высота 2,5

Длина 10 м

Ширина 10 м

Площадь 100 м2

Высота 1,5

Длина 10 м

Ширина 10 м

ГЛАВА 4. Оценка экономической целесообразности внедрения разработанной системы очистки фильтрационных вод.

Целью экономической части диплома явилось обоснование целесообразности внедрения разработанной системы очистки фильтрационных вод полигона захоронения ТБО г. Кунгура.

Для этого необходимо было рассчитать капитальные вложения в очистное сооружение и текущие расходы при очистке фильтрационной воды.

Рассчитаем капитальные вложения в очистное сооружение, то есть ту часть капитала, которая авансируется на приобретение средств труда
– оборудования, зданий и сооружений, транспортных средств.
В виду того, что очистное сооружение предполагается эксплуатировать 6 месяцев в году, в качестве вспомогательного помещения предлагается передвижной вагончик-дом площадью 2*4м, стоимость которого 40 000 рублей.
В сумме капитальные вложения в очистное сооружение составят 851080 рублей.

Рассчитаем текущие эксплуатационные затраты (материальные затраты, заработная плата, амортизационные отчисления).

Рассчитаем заработную плату основных рабочих.

Обслуживание погрузчика ведется одним рабочим шестого разряда, часовая тарифная ставка которого 800 руб : 176 ч *2 = 9,09 руб/час, где

800 руб. – минимальная ставка рабочего по коммунальному хозяйству; 176 ч – эффективный месячный фонд времени рабочего;

2 – тарифный коэффициент.

В виду выполнения погрузчиком сезонной работы – 6 мес. в году, месячная зар.плата рабочего = 9,09*176=1600 руб.

Годовой фонд оплаты труда рабочего 1600*6=9600 руб.

За работой приборов, насосов, фильтров следит оператор 4 разряда, часовая тарифная ставка которого 800 руб:176*1,79=8,14 руб/час, где

1,79 – тарифный коэффициент.

Месячная зар.плата оператора = 8,14*176=1432 руб. Годовой фонд оплаты труда оператора 1432*6=8592 руб.

Всего годовой фонд оплаты основных рабочих составляет 9600+8592=18192 руб.

Дополнительная зар.плата составляет 15% от основной = 2728,8 руб. Отчисления в соц.фонды составляют 40% от суммы основной и дополнительной = 8368,3 руб.

Амортизационные отчисления считаются исходя из нормы амортизации основных фондов, представленной в таблице 16.

Таблица 16.

Амортизационные отчисления за период работы очистного сооружения.

Основные фонды	Стоимость основных фондов, руб.	Годовая норма амортизационных отчислений, %	Сумма амортизации за период работы, руб.
Биосорбционный фильтр из железобетонных панелей	60 000	5%	3000
Пруд- накопитель	250 000	2%	5000
Вагончик-дом	40 000	10%	4000
Погрузчик марки ТО-28	500 000	12,5%	62 500
= 74 500

Амортизационные отчисления за период работы сооружения составляют 74 500 руб.

Сумма текущих затрат = 18 192+2728,8+8368,3+74 500 = 103 789,1 руб.

Себестоимость 1 м3 очищенной фильтрационной воды = 103 789,1 : 48450 = 2,14 руб/м3.

Нормативный срок окупаемости очистного сооружения = стоимость основных фондов : амортизационные отчисления = 851 080 : 74 500 = 11,4 лет.

Определим экономическую целесообразность внедрения очистного сооружения.

Основные показатели очистки представлены в таблице 17.

Таблица 17

Основные показатели очистки

Выбрасываемые примеси, т/г	Без очистки	С очисткой	Показатель относительной опасности, усл.т/г
БПК	19,4	3,24	0,30
Железо	4,32	0,0324	1,00
Медь	0,14	0,108	550,0

Годовой объем очищаемых фильтрационных вод – 48450 м3 Время работы очистного сооружения – 20 лет

Приведенная масса выбросов:
M о = 19,4*0,3+4,32*1,00+0,14*550,0 = 87,14 (усл. т/год);
M 1 = 3,24*0,30+0,0324*1,0+0,108*550,0 = 60,404 (усл. т/год);
Коэффициент очистки фильтрационных вод: КОВ = (87,14-60,404) : 87,14 = 0,306
Экономичность очистки:
Э = (87,14-60,404) : (2,14*48450) = 0,25*10-3 (усл.т/руб.)
В качестве норматива удельного экологического ущерба примем 2500 руб/усл.т. Предполагаем, что средства могут быть взяты в банке в кредит. Процентная ставка банка 20%.
Экологический ущерб за период эксплуатации очистного сооружения (20 лет):
У = 5,533*105=553 300 (рублей)
где 1,7 – коэффициент, учитывающий район сброса примесей (Пермская обл.)

Эффективность очистки:

Е = = 0,054 (руб/руб.)

Экономическая сущность коэффициента Е выражается в том, что с рубля капитальных вложений мы получим 5 копеек прибыли.

Результаты экономических расчетов сведены в таблицу 18.

Таблица 18

Показатели экономической оценки целесообразности внедрения разработанной системы очистки фильтрационных вод.

Экономические показатели	Единица измерения	Сумма затрат
Капитальные вложения	Руб.	851 080
Текущие затраты	Руб.	103 789,1
Экономичность очистки	Усл. т/руб.	0,25*10-3
Срок окупаемости	Год	11,4
Коэффициент сравнительного экономического эффекта	Руб/руб.	0,054

ГЛАВА 5. Охрана труда в химической лаборатории

Необходимый уровень безопасности и безвредности труда в сфере науки и производства призвана обеспечить система охраны труда.

Опасные производственные факторы – производственные факторы, воздействие которых на работающего в определенных условиях приводит к травме, ожогу или другому внезапному резкому ухудшению здоровья.

Вредные производственные факторы – производственные факторы, воздействие которых на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности.[24]

В соответствии с ГОСТ 12.0.003-74, опасные и вредные производственные факторы подразделяются по природе действия на следующие группы:

физические;
химические;
биологические;
психологические.

К физическим опасным и вредным производственным факторам в химической лаборатории можно отнести повышенную или пониженную температуру поверхностей оборудования, материалов, источником которой могут нагревательные приборы, а также возможность поражения персонала электрическим током.
Насыщенность современных лабораторий электрооборудованием чрезвычайно высока. Прежде всего, следует отметить используемые в качестве основных источников тепла различные электронагревательные приборы, в том числе электроплитки, сушильные шкафы и термостаты, электропечи, приборы для выпаривания, перегонки и высушивания с
электронагревом и т.д. потребляют электроэнергию также различные источники света, многочисленные приборы для оптического, спектрального, рентгеноструктурного, хроматографического и других видов анализа, приборы и машины для механических испытаний.
Самые распространенные нагревательные приборы это электрические плитки. С точки зрения пожарной безопасности их по типу нагревательного элемента принято подразделять на плитки с открытой спиралью и с закрытым нагревательным элементом.
Повышенная опасность плиток с открытой спиралью является следствием высокой температуры, до которой нагревается спираль. При попадании на раскаленную спираль большинство горючих материалов немедленно воспламеняется. Значительное число пожаров, причиной которых было неосторожное обращение с такими плитками, привело к запрещению их использования в лабораториях.
Электрические водяные, песочные и паровые бани, которые используют для нагревания колб и пробирок до 100оС, являются безопасными нагревателями. Отсутствие сильно нагретых поверхностей исключает возможность воспламенения ГЖ или паров. Однако, обогревать с помощью песочных бань стеклянные колбы нежелательно по причине того, что песчинки царапают поверхность стекла, существенно снижая прочность. Опасными факторами возникновения пожара являются пламя и искры, повышенная температура окружающей среды, токсичные продукты горения
и термического разложения, дым и др.
К вторичным проявлениям опасных факторов пожара относятся:
- осколки, части разрушившихся аппаратов, конструкций;
- токсичные вещества и материалы, вышедшие из разрушенных аппаратов и установок;
- электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения на токопроводящие части конструкций, аппаратов.
  Организационно-технические мероприятия должны включать:
- организацию пожарной охраны;
- паспортизацию веществ, материалов, технологических процессов, зданий, сооружений в части обеспечения пожарной безопасности;
- организацию, обучение работающих правилам пожарной безопасности на производстве;
- разработку и реализацию норм и правил пожарной безопасности, инструкций о порядке обращения с пожароопасными веществами и материалами;
- порядок хранения веществ и материалов, тушение которых недопустимо одними и теми же средствами, в зависимости от их физико-химических и пожароопасных веществ;
- разработку мероприятий по действиям администрации, рабочих, служащих и населения на случай возникновения пожара и организация эвакуации людей;
- применяемая пожарная техника должна обеспечивать эффективное
  тушение пожара, быть безопасной для природы и людей.
  Противопожарная защита должна достигаться применением одного из следующих способов или их комбинаций:
- применением средств пожаротушения и соответствующих видов
  пожарной техники;
- применением автоматических установок пожарной сигнализации и пожаротушения;
- применением основных строительных конструкций и материалов, в том числе использованных для облицовок конструкций с нормированными показателями пожарной опасности;
- установками, обеспечивающими ограничение распространения пожара;
- организацией технических средств, включая автоматические, своевременного оповещения и эвакуации людей;
- применением средств коллективной и индивидуальной защиты людей от опасных факторов пожара;
- применением противодымной защиты.
Средства и способы тушения пожаров и возгорания.
К огнетушащим средствам относятся различные огнетушители, асбестовое полотно, а также водопроводная вода. В условиях лаборатории, при чрезвычайном обилии разнообразных горючих веществ с различными свойствами, особенно важно правильное и своевременное применение средств тушения огня.
В химической лаборатории рекомендуется использовать углекислотные, порошковые и пенные огнетушители.
Углекислотный огнетушитель, заполненный сжиженным диоксидом углерода под давлением, должен быть в каждом лабораторном помещении, независимо от наличия других средств огнетушения.
Огнетушители порошкового типа содержат специальные порошковые составы, представляющие собой тонко измельченные минеральные соли с различными добавками, которые препятствуют слеживанию и комкованию порошков. Все работники лаборатории должны знать, каким составом заряжены имеющиеся в лаборатории порошковые огнетушители.
Корпус пенного огнетушителя заполнен водным раствором бикарбоната натрия с добавкой поверхностно-активного вещества. Пенные огнетушители нельзя применять в помещениях, где проводятся работы с веществами, способными реагировать с водой со взрывом, с выделением горючих или едких газов или большого количества теплоты.
Для тушения небольших очагов пламени всегда можно взять воду в ближайшем водопроводном кране. При необходимости подачи большого количества воды пользуются внутренним пожарным водопроводом.
Асбестовое полотно – эффективное средство при тушении горящей одежды. Асбестовое полотно должно находиться в доступном месте в каждом лабораторном помещении.[25]
Недооценка опасности поражения персонала химической лаборатории электрическим током приводит к пренебрежительному отношению к правилам техники безопасности. Особая опасность обусловлена возможностью воздействия на электрооборудование химически активной среды.
Необходимый уровень электробезопасности может быть достигнут только при проведении комплекса взаимосвязанных мероприятий, направленных не только на совершенствование защитных средств и повышение надежности электрооборудования, но также на обучение работников правилам безопасной работы с электрическими приборами и повышение квалификации обслуживающего персонала.
Защита от поражения электрическим током.
Основными мерами предотвращения поражений электрическим током в лабораториях являются защита от прикосновения к находящимся под напряжением частям электрооборудования и применение защитного заземления. Прочие меры защиты – защитное отключение, применение малых напряжений – имеют ограниченное применение.
Химические опасные и вредные производственные факторы подразделяются:

по характеру воздействия на организм человека на: токсические;

раздражающие; сенсибилизирующие; канцерогенные; мутагенные;

влияющие на репродуктивную функцию;

по пути проникновения в организм человека через: органы дыхания;

желудочно-кишечный тракт;

кожные покровы и слизистые оболочки.

При работе в химической лаборатории [25] следует исходить из того, что все химические вещества в той или иной степени ядовиты. По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности:

1 – чрезвычайно опасные; 2 – высоко опасные;

3 – умеренно опасные; 4 – малоопасные.

Обязательным условием безопасной работы с химическими веществами является не только знание класса опасности всех реактивов и растворителей, но также знание особенностей их токсического действия, основных мер профилактики отравлений, симптомов отравления и способов оказания первой медицинской помощи.

При работе с химическими веществами следует предотвратить возможность их проникновения в организм человека через легкие, кожу и через рот.

Общие меры предосторожности. Любые работы с газообразными, а также летучими или пылящими жидкостями и твердыми веществами разрешается проводить только в вытяжном шкафу при включенной вентиляции. Под тягой следует размещать также сушильные шкафы, в которых производят сушку веществ от органических растворителей. Все сотрудники лаборатории, даже не работающие непосредственно с химическими веществами, должны иметь в индивидуальном пользовании средства индивидуальной защиты – очки или маску для защиты глаз и лица, респираторы для работы с пылящими веществами, заранее подогнанный и

проверенный на герметичность противогаз, резиновые перчатки, а также спецодежду – халат, а в некоторых случаях головной убор и прорезиненный фартук.

Нельзя хранить вместе халаты и личную одежду. При попадании каких-либо веществ на кожу их необходимо немедленно удалить. Категорически запрещается засасывать жидкости в пипетки ртом. Лабораторные запасы реактивов должны храниться в специально оборудованных, хорошо вентилируемых сухих помещениях в строгом порядке. Не разрешается совместное хранение реактивов, способных реагировать друг с другом с выделением тепла или горючих газов.

В аварийных ситуациях, когда атмосфера лаборатории внезапно оказывается зараженной ядовитыми парами и газами, оставаться в помещении для ликвидации последствий аварии можно только в противогазе. Личные противогазы каждого работника всегда должны находиться в рабочей комнате на видном месте и быть готовыми к немедленному применению.

Работа со стеклянной посудой и приборами.

С точки зрения техники безопасности, стекло имеет ряд серьезных недостатков, основные из которых – хрупкость и невысокая стойкость к резким перепадам температуры.

Большая часть несчастных случаев при нарушении правил работы со стеклом относится к категории микротравм (после которых можно продолжать работу) и легких травм (потеря трудоспособности на один или несколько дней). В первую очередь – это порезы рук при поломке стеклянной посуды, деталей приборов и т.п., а также ожоги рук при неосторожном обращении с нагретыми до высокой температуры стеклянными деталями. Особенно опасны порезы осколками посуды, загрязненной химическими соединениями, поскольку в таких случаях токсические вещества могут попадать непосредственно в кровь.

Кроме травм при поломке стеклянной аппаратуры и посуды возможны и другие виды аварий и несчастных случаев – пожары и взрывы (при проливе ГЖ, окислителей и др.), отравления и химические ожоги (при попадании токсических и едких веществ в атмосферу или на кожу).

Общие меры предосторожности:

Стекло – хрупкий материал, имеющий малое сопротивление при ударе и незначительную прочность при изгибе. Применение физической силы при работе со стеклянными деталями связано с опасностью их поломки.
Стеклянная посуда не предназначена для работы при повышенном давлении. Ни при каких обстоятельствах нельзя допускать нагревания жидкостей в закрытых колбах или приборах, не имеющих сообщения с атмосферой, даже в тех случаях, когда температура нагрева не превышает температуру кипения жидкости.
Категорически запрещается использовать посуду, имеющую трещины или отбитые края.
Осколки разбитой посуды убирают только с помощью щетки и совка, но ни к коем случае не руками.
Стеклянные приборы и посуду больших размеров можно переносить только двумя руками. Поднимать крупные бутыли за горло запрещается.
Мыть посуду следует после ее использования. Не рекомендуется откладывать очистку посуды на следующий день.
При мытье посуды надо обязательно надевать резиновые перчатки. 3. Биологические опасные и вредные производственные факторы
включают следующие биологические объекты:
патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты, грибы, простейшие) и продукты их жизнедеятельности;
микроорганизмы (растения и животные).[25]
В микробиологической лаборатории всегда есть вероятность заражения персонала патогенными микроорганизмами через кожу, рот. Техника безопасности должна включать следующие мероприятия:
- ежедневная обработка помещения бактерицидной лампой для стерилизации воздуха;
- обработка стен, ручек дверей, лабораторной мебели дезинфицирующими растворами;
- использование стерильной посуды;
- применение средств индивидуальной защиты (халатов, стерильных масок, перчаток и др.);
- проветривание лабораторного помещения.
  4. Психологические опасные и вредные производственные факторы по характеру действия подразделяются на следующие:
- физические перегрузки (динамические и статические);
- нервно-психические перегрузки (перенапряженность анализаторов, монотонность труда, эмоциональность перегрузки).

При работе в химической лаборатории всегда есть вероятность возникновения опасной ситуации. Любые исследовательские работы, не вызывающие осложнений, могут послужить причиной аварии.

В химической лаборатории нельзя работать при плохом самочувствии, в болезненном состоянии, а также при сильной усталости. Любые работы надо выполнять тщательно, без спешки.

К числу опасных операций относятся любые работы с токсичными, едкими, горючими и взрывоопасными веществами, с движущимся оборудованием, с использованием высоких температур, сильного охлаждения, электрического тока, а также все нестандартные операции. Поэтому для работников химической лаборатории устанавливается

сокращенный рабочий день, а также выдаются бесплатно по установленным нормам молоко или другие равноценные пищевые продукты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Коротаев В.Н., Рудакова Л.В. Организация санитарной очистки населенных мест от твердых бытовых отходов (на примере г.Перми)- Пермь.: 1997,94 с.
Санитарная очистка и уборка населенных мест: Справочник / Сост.: Мирный, Абрамов.: Академия коммунального хозяйства, 1997.
Вайсман Я.И., Коротаев В.Н., Зомарев А.М. Экологические требования к выбору площадок, проектированию, сооружению, эксплуатации и рекультивации полигонов ТБО. П.: 2000.
Богомолов Б.Д. Химия древесины и основы химии высокомолекулярных соединений М.: Лесная промышленность,1973, 399 с.
Прокопов В.А., Толстопятова Г.В, Мактаз Э.Д. Пути решения проблемы очистки фильтрата свалки твердых отходов. «Химия и технология воды», 1995, №1, т.17.
Harmsen J.// Water Res.-1983,V.17,P.699
Инструкция по проектированию и эксплуатации полигонов для ТБО. М. 1996.
Справочник по очистке природных и сточных вод/ Л.Л.Пааль, Я.Я.Кару, Х.А.Мельдер, Б.Н.Репин.-М.:Высш.шк.,1994.-336с.
Карюхина Т.А. Чурбанова И.Н. Контроль качества воды. М.; 1986 г
Экологическая биотехнология: Пер. с англ./ Под ред. К.Ф.Фостера, Д.А.Дж.Вейза.- Л.:Химия,1990. – Пер.изд.: Великобритания,1987.-384с.: ил. ISB № 5-7245-0418-9.
Водоотведение и очистка сточных вод: Учебник для вузов/ С.В.Яковлев, Я.А.Карелин, Н.М.Ласков, В.И.Калицун.-М.:Стройиздат,1996.- 591с.
Campbell D.J.V.// Wastes Managegement.-1983,V.73,P.594 13 .Ress J.F.// Effl.Wat.Trt.J.-1982,V.22,P.457
1. Проскуряков А.Ф. Методы обезвреживания свалочных грунтов, фильтрата, биогаза: Обзорная информация / Институт экономики жил.- коммун. хоз-ва, - М.,1993.
2. Санитарная очистка и уборка населенных мест: Справочник/Под ред. А.Н. Мирного.- М.: Стройиздат, -1990.- 413 с.
3. Экологические требования к выбору площадок, проектированию, сооружению, эксплуатации и рекультивации полигонов захоронения твердых бытовых отходов (ТБО) для населенных пунктов численностью до
  50 тыс. жителей Пермской области. - Пермь, 1999. - 89 с (соавторы: Я.И.Вайсман, В.Н.Коротаев, А.М.Зомарев).
4. Порохняк А.М., Волков Ю.И., Логинов В.С., Манегин К.С.
  «Способ очистки сточных вод полигонов ТБО» - «Экологические системы и приборы» №1, 1999
5. Д.Р.Х.Басри, Х.А.Азнз, Ф.А.Х.Азаари и С.А.П.Тех. «Эффективность метода фильтрации для очистки стоков с санитарного полигона отходов». Факультет гражданского строительства, Университет Малайзии.
6. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. – Л.: Химия, 1982.-168 с.
7. Заключение 92-20/1384 от 22.05.98 Пермского обл. комитета по охране природы
8. Тарасевич Ю.И. «Природные минеральные сорбенты и полусинтетические сорбционные материалы на их основе» -

«Химия и технология воды», 1986, т.8, № 6

21. методики

23. Экологические требования к выбору площадок, проектированию, сооружению, эксплуатации, рекультивации полигонов захоронения ТБО для населенных пунктов Пермской области численностью до 50 000 жителей. Администрация, Госкомитет по охране природы Пермской области. Пермь 1999 г.

24. ГОСТ 12.0.003-74

25. Л.Н. Захаров Техника безопасности в химических лабораториях. Справ. Изд..- Л.: Химия,1991-336с.

В качестве таких материалов используют: диатомит – окаменелые остатки диатомовых водорослей, кору хвойных пород деревьев, опил, недожог – отход сжигания окорки древесины, скоп - отход целлюлозно- бумажного производства, отходы производства активных углей и шлак, образованный при сжигании каменного угля.

////////////////////////////

Очистки фильтрационных вод г. Кунгура - дипломная работа

Теоретические основы биодеструкции ТБО и условия образования фильтрационных вод

Количественная оценка образования фильтрационных вод полигонов ТБО

Аэробная очистка.

Анаэробная очистка.

Электрохимический метод.

Состояние проблемы очистки фильтрационных вод г. Кунгура

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Выбор методов очистки фильтрационных вод полигонов ТБО в постэксплуатационный период

Выбор сорбционных материалов для исследования и характеристика их адсорбционных свойств

Выбор модельных растворов и их приготовление. Определение концентрации железа и меди в растворе

Методики проведения экспериментов

Исследование очистки фильтрационных вод и модельных растворов от ионных примесей

2.3.1.Исследование ионообменной очистки сточных вод от ионов металлов

Исследование очистки воды от гуматов металлов

исх = 117,6 мг/л

Исследование адсорбции гуминовых соединений

2.4. Исследование биосорбционной очистки фильтрационных вод и модельных растворов

1

2

3

4

Разработка технологической схемы очистки фильтрационных вод

Расчет основных технологических сооружений.

Средства и способы тушения пожаров и возгорания.

Защита от поражения электрическим током.

Работа со стеклянной посудой и приборами.

Общие меры предосторожности: