УДК 628.4

Экология/2.Экологические и метеорологические проблемы

больших городов и промышленных зон

 

Жаппарова Ж.М.

Казахский национальный технический  униветситет имени К.И.Сатпаева,

Республика Казахстан

Определение фазы полигона захоронения ТБО  на основании анализа фильтрационных вод

           

        Среди результатов хозяйст­венной деятельности человека весьма объемным по количеству и в то же время слабоизученным и разработанным является  управление  отходами  производства и потребления. Для улучшения системы управления отходами необходимо изучение состояния полигона захоронения ТБО. В этой связи анализ фильтрационных вод полигона является весьма информативным материалом. Также изучение  фильтрационных сточных вод полигонов ТБО в настоящее время приобретает особую актуальность в связи с накоплением фильтрата на действующих и строящихся инженерных полигонах ТБО.

         Целью данного исследования явилось изучение состояния Карасайского полигона ТБО (Алматинская облать) на основании анализа фильтрационных вод.

          Полигон расположен в Карасайском районе Алматинской области на 34 км от г. Алматы, в 2,3 км севернее автомобильной дороги Алматы - Бишкек, в 3 км западнее поселка  "Айтей". Полигон является специальным сооружением, предназначенным для централизованного складирования (изоляции) ТБО г. Алматы. Полигон представляет собой естественный V-образный лог с крутыми бортами. Ширина и глубина лога уменьшаются к серверу от 350-340 до 150-140 м и от 95-90 м до 40-35 м соответственно. Рельеф участка сильно изрезан, поверхность представляет собой сочетание логов, холмов и увалов с плоскими вершинами, наклонными на север. Прилегающая территория - степь. В нижней части лога, используемого как участок для складирования ТБО, возведены две земляные плотины с целью перехвата возможного фильтрата и отвода его в колодец, размещенный между плотинами. За  второй плотиной  расположены  скважины для наблюдения за состоянием грунтовых вод.

             Климат рассматриваемого района умеренно-континентальный с сухим воздухом и большим числом солнечных дней. Осадки за год составляют 509 мм, среднегодовое испарение равно 452.2 мм. Средняя многолетняя температура воздуха самого холодного месяца (января) равна минус 9.9°С, средняя многолетняя температура воздуха самого жаркого месяца (июля) равна плюс 29.5°С.

           На полигон ТБО принимаются твердые бытовые отходы от жилых массивов, общественных и коммерческих организаций, рынков, уличный смет.

        Значительное количество осадков, а также жаркое лето способствует интенсивному растворению содержимого полигона ТБО и переходу загрязняющих веществ в водную фазу. Фильтрат, образующийся в результате данного процесса, представляет собой  жидкость коричневого цвета в значительном объеме, которая собирается между плотинами, в образовавшемся пруде-накопителе. В современной литературе разработаны классификации полиго­нов по количеству отводимых сточных вод, например Liendel Chang [1] подразделяет по­лигоны на три типа:

1.     со свободной мощностью (ненасыщенные) - где образован­ные сточные воды хранятся в теле полигона, а утечки из него не­значительны;

2.     с насыщенным телом полигона - с образованием значительного количества сточных вод, где весь объем фильтрата высачи­вается из тела полигона и должен быть отведен в места очистки и захоронения;

3.     с перенасыщенным телом полигона - с интенсивным образованием сточных вод больших объемов с высокими концентрациями.

Учитывая объемы образовавшегося фильтрата, следуя данной классификации Карасайский полигон захоронения ТБО можно отнести к третьему типу.          

         На стадии активной эксплуатации полигона (10 – 30 лет) можно выделить следующие фазы биодеструкции ТБО: аэробная; анаэробная – гидролиз; ацетоногез; метаногенез. Стабилизация биохимических процессов начинается после 30 – 40 лет с начала депонирования отходов и обычно совпадает с рекультивационным этапом жизненного цикла полигона.

         В аэробной фазе (рН = 6,5 – 7,2) (на глубине до 50 – 80 см), длящейся несколько месяцев, протекает гидролиз и окисление пищевых отходов. Большинство металлов подвергаются коррозии с кислородной деполяризацией. Кислоты, образующиеся при окислении органических соединений, способствуют растворению металлов и переходу их в фильтрат.

          В ацетогенной, или кислой фазе(рН = 4,5 – 6,5), продолжающейся годы, происходит дальнейший распад биомассы отходов, 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, синтетических волокон.

       На следующей метаногенной стадии под действием метаногенных бактерий происходит дальнейшее разложение отходов. К метаногенным бактериям относятся хемолитотрофные (гидрогенофильные) и ацетофильные   метаногенные бактерии. Большинство пластмасс не подвергается биохимической деградации в активной метановой фазе. Однако они медленно разрушаются в результате деполимеризации, протекания фотохимических и химических процессов. Полиэтилен и полипропилен теряют менее 1 % от массы после 10 лет захоронения, полиэтилентерефталаты разлагаются с образованием ацетальдегида и терефталиевой кислоты .

         На стадии активного метаногенеза (до 30 лет с момента депонирования) протекает ферментативное разложение образованных в ацетогенной фазе кислот, которое сопровождается значительным выделением газов (метан, углекислый газ, меркаптаны, аммиак и др.) и повышением рН среды (7,2 – 8,6). На этой стадии происходит разложение 50 – 70 % целлюлозы и гемицеллюлозы с образованием биогаза и соединений гумусовой природы, полифенолов и др.,  в фильтрационных водах снижается содержание органических веществ (ХПК = 3000 – 4000 мг О2/л, БПК5 = 100 – 400 мг/л) и увеличивается доля биорезистентных компонентов (ПАВ, хлорорганические соединения, гуматы металлов и гуминовые соединения), о чем свидетельствует уменьшение соотношения БПК5/ХПК на порядок  [2,3].

         Для определения  фазы Карасайского полигона были отобраны пробы фильтрационной воды и проведены анализы на содержание ХПК,  БПК5, взвешенных веществ, электропроводность и водородный показатель [4,5,6].  

        Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1

Содержание химических веществ в фильтрате Карасайского полигона ТБО

ХПК, мгО2/дм3

БПК5, мгО2/дм3

Взвешенные вещества, мг/дм3

Электропроводность, мСм/см

Водородный показатель, (рН)

14320

16,5

373

41,5

8,7

 

        Анализ химического состава фильтрационных вод полигона позволяет  сделать вывод о том, что Карасайский полигон ТБО находится в  переходной стадии от ацетоногеза к  стадии активного метаногенеза.

       Изучение качественного и количественного состояния фильтрационных вод  позволяет охарактеризовать полигон следующий образом. Карасайский полигон захоронения ТБО:

1.     имеет  перенасыщенное тело полигона - с интенсивным образованием сточных вод больших объемов с высокими концентрациями;

2.     находится в переходной фазе биодеструкции твердых бытовых отходов от ацетоногеза к  стадии активного метаногенеза.

       Полученные данные могут внести существенный вклад  в систему управления полигоном ТБО, поскольку позволяют подобрать адекватные меры по ее улучшению.

Литература:

1.     Albers H., Ehring H.J., Mennerich A./ Sickerwasserreinigung/ Muilhandbuch/ 1991.

2.     Bjorklund A. Enveromental systems analysis waste management / AFR Report. 1998.

3.     Шур A.M. Высокомолекулярные соединения. М.: Химия. 1881. 656 с.

4.     ГОСТ 26449.2-85 Установки дистилляционные опреснительные стационарные. Методы химического анализа при опреснении соленых вод

5.     ГОСТ 26449.1 – 85 Установки дистилляционные опреснительные стационарные. Методы химического анализа соленых вод

6.     СТ РК ИСО 7888-2006 Качество воды. Определение электрической проводимости