Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Клабукова.doc
Скачиваний:
90
Добавлен:
10.12.2013
Размер:
685.06 Кб
Скачать

1.4. Применение мембранных методов дляочистки сточных вод полигонов

В городах и поселках городского типа в России ежегодно образуется около 130 млн. м3 или 26 млн.т твердых бытовых отходов (ТБО), более 97% которых вывозятся на полигоны захоронения и свалки. Большинство из них не отвечают требованиям экологической безопасности, что приводит к загрязнению окружающей среды токсичными выбросами [7].

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.

Сточные воды постоянно образуются в теле полигона за счет влажности отходов (40-70%), атмосферных осадков, биохимических процессов, сопровождающихся образованием воды. Инфильтрат поглощает растворимые и диспергированные вещества и является длительным источником загрязнения поверхностных и грунтовых вод.

Возрастающие требования к обеспечению санитарного состояния населенных пунктов и охране водных объектов приводят к необходимости разработки эффективных технологий по очистке фильтрационных вод полигонов ТБО.

Химический и микробиологический состав сточных вод полигонов формируется под влиянием сложных взаимозависимых факторов: геологических, гидрогеологических, метеорологических, топографических, морфологии состава твердых бытовых отходов, этапа жизненного цикла полигона и др.

Свойства фильтрационных вод обычно оцениваются по интегральным показателям ХПК, БПК5 , солесодержанию, цветности, коли-титру, коли-индексу, общему микробному числу.

При разработке и создании эффективных технологий очистки фильтрационных вод необходимо знание химического состава основных примесей, предсказать который достаточно сложно, хотя в настоящее время такие попытки предпринимаются.

Исследование морфологической структуры ТБО и процессов биохимической деструкции основных ее составляющих позволяет выявить основной химический состав фильтрата[8].

Исследования, проведенные зарубежными и российскими экологами, позволили установить основные закономерности деструкции ТБО [9-15].

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.

При этом 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.

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 присутствии 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 [10].

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 кислот. Гуминовые кислоты способны взаимодействовать с поливалентными металлами с образованием устойчивых комплексных соединений.

Гидролитическая деструкция белков, синтетических полиамидов (капрон, найлон, 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, SO42-, 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 [8] и начинают протекать медленные процессы разложения трудно разрушаемых соединений (полистирол, пенопласты на его основе, тефлон, полиэтилен и др.), длящиеся десятилетиями, создавая неблагоприятный экологический фон.

Краткийанализ процессов, протекающих в теле полигона, показывает, что состав фильтрационных вод зависит от этапа жизненного цикла полигона[7].

Состав основных компонентов фильтрационных вод представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Соседние файлы в предмете Дипломная работа (подготовка и защита)