Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современного состояния строительства и эксплуатации полигонов твердых бытовых отходов 12
1.1 Общая экологическая оценка существующих полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) 12
1.2 Сравнительный анализ технологий очистки фильтрата полигонов ТБО 16
1.2.1 Оценка существующих систем сбора, локализации и обработки фильтрата полигонов ТБО 16
1.2.2 Биологическая очистка фильтрата ТБО 20
1.2.3 Физико-химическая очистка фильтрата полигонов ТБО 32
1.3 Направления исследований по очистке фильтрата полигонов ТБО 37
Глава 2. Анализ результатов экспериментальных исследований методов очистки фильтрата на примере полигона ТБО «Тимохово» 49
2.1 Методика экспериментальных исследований. Анализ результатов исследований состава фильтрата 49
2.2 Экспериментальные исследования по очистке фильтрата различными методами 52
2.2.1 Очистка фильтрата с применением коагулянтов 53
2.2.2 Коагулирование с применением предварительного окисления 55
2.2.3 Коагулирование с применением флокулянтов и коррекцией рН 63
2.2.4 Сорбционные методы очистки фильтрата 67
2.3 Разработка новых эффективных методов очистки фильтрата 70
2.3.1 Исследование возможности очистки фильтрата в аппаратах вихревого слоя 70
2.3.2 Исследование процесса обработки фильтрата УФ- излучением 71
2.3.3 Очистка фильтрата с использованием гуматов 82
2.3.4 Исследование процесса обработки фильтрата известкованием 85
2.4 Обоснование методов и новых технологий очистки фильтрата 94
Глава 3. Разработка и научно-производственные исследования новой технологии очистки фильтрата на действующем полигоне ТБО 100
3.1 Состав и режим поступающего на очистку фильтрата 100
3.2 Натурные исследования процесса очистки и обезвреживания фильтрата полигона ТБО «Икша» 101
3.2.1 Оценка эффективности процесса реагентной очистки фильтрата 104
3.2.2 Исследование процесса осветления фильтрата на тонкослойном отстойнике 106
3.2.3 Оценка процесса отгонки аммиака 107
3.2.4 Исследование процесса нейтрализации фильтрата 108
3.2.5 Изучение процесса фильтрации нейтрализованного фильтрата на контактном осветлителе 110
3.2.6 Оценка процесса очистки фильтрата на установке обратного осмоса 110
3.2.7 Исследование процесса биологической доочистки фильтрата в биологическом пруду 111
3.3 Научно-производственное опробование технологического процесса очистки фильтрата в объеме пускового комплекса 112
3.4 Технологическая схема очистки фильтрата 118
3.5 Технические характеристики сооружений для очистки фильтрата полигона ТБО 123
Глава 4. Анализ результатов экспериментальных исследований и производственных испытаний 130
Выводы 133
Литература 136
Приложения 146
- Биологическая очистка фильтрата ТБО
- Коагулирование с применением предварительного окисления
- Обоснование методов и новых технологий очистки фильтрата
- Технологическая схема очистки фильтрата
Введение к работе
Актуальность проблемы
Рост городов, развитие промышленности и сельского хозяйства приводят к ухудшению экологических условий проживания людей, особенно в крупных промышленных центрах, где наиболее сконцентрирована численность населения, объекты ЖКХ и промышленные объекты.
Основным фактором жизнедеятельности человека является переработка и освоение природных ресурсов. Результатом этой деятельности становится постоянное накопление отходов, как бытового, так и промышленного происхождения. В городах и поселках России ежегодно образуется около 130 млн. м3 или 26 млн. тонн. В настоящее время процесс утилизации ТБО сводится в основном к накоплению отходов на полигонах, а точнее – на свалках, ибо полигон, не имеющий соответствующих инженерных мероприятий, не может называться полигоном и является тривиальной свалкой. На полигонах более 90% отходов накапливаются без соответствующей сортировки и дальнейшей утилизации фракций, а раздельный сбор отходов пока является экзотикой. В этой связи возникает существенная проблема, связанная с оценкой воздействия полигона на геоэкологию среды в связи с большим экологическим риском существования свалки. Таким образом, полигоны ТБО в Российской федерации играют основную роль в технологиях управления отходами производства и потребления и вопросы защиты окружающей природной среды от негативных факторов полигонов останутся актуальными еще на многие годы после их закрытия.
Полигоны для складирования ТБО являются источниками загрязнения почвы, атмосферного воздуха, оказывают негативное воздействие на поверхностные и подземные водоисточники. Образующийся на полигоне фильтрат является экологически наиболее опасным фактором влияния полигона на природную среду, так как являясь сильным токсикантом приводит к прямому уничтожению флоры и фауны.
Вопрос об обеспечении безопасности от воздействия фильтрата решался только одним способом – это расположение полигона на непроницаемом основании. Для этой цели как правило использовались отработанные карьеры добычи глины. Наличие на наших полигонах ТБО, помимо бытовых, промышленных, медицинских, биологических и других видов отходов, исключает возможность очистки фильтрата методами, характерными для большинства европейских стран.
Специфика российских условий, состоящая в продолжительном периоде отрицательных температур, отсутствии предварительной сортировки ТБО перед захоронением и отсутствии в достаточном количестве полигонов для промышленных отходов резко снижают эффективность применяемых в мировой практике способов очистки токсичного фильтрата: биологической очистки фильтрата на полигонах для предварительно отсортированных твердых бытовых отходов; физико-химической многоступенчатой очистки фильтрата на полигонах для несортированных твердых бытовых отходов; канализования - сброса в канализацию фильтрата для последующей совместной очистки его с хозяйственно- бытовыми стоками.
Целесообразность применения того или другого метода очистки фильтрата зависит от состава и свойств ТБО данного города или региона, геоподосновы и конструкции полигона, климатических условий данного региона, санитарно – эпидемиологической обстановки и других факторов.
Анализ существующих зарубежных технологий очистки фильтрата, реализуемых на полигонах ТБО Австрии, Германии, США, Японии, а также отечественного опыта показал, что для этих целей можно использовать различные биохимические (денитрификация, нитрификация с использованием активного ила и прикрепленной микрофлоры) и физико-химические методы (коагуляция, флокуляция, сорбция на АУ, микро- и ультрафильтрация, обратный осмос, озонирование, электрохимическое окисление, ультрафиолетовое излучение). Среди физико-химических методов очистки фильтрата широкое применение получил обратноосмотический метод. Наибольшее распространение данные технологии получили в Европе, главным образом в Германии. Однако эффективность обратного осмоса во многом зависит от качества предварительной подготовки подаваемой на мембраны воды.
Применение предварительной очистки фильтрата снижает нагрузку на мембранное оборудование, увеличивая его ресурс и позволяя использовать оборудование с более низкими энергетическими затратами, а также без предочистки значительно увеличивается количество концентрата и использованных мембран, которые должны быть утилизированы с использованием энергоемких технологий и захоронены на специальных картах полигона промышленных отходов. Решению этого вопроса посвящен ряд работ института физической химии РАН, института коллоидной химии и химии воды им. А.В.Думанского НАН Украины.
От выбора экологически оптимальной схемы очистки фильтрата зависит нагрузка на существующие вокруг полигона экосистемы, другими словами сооружения по обработке фильтрата являются определяющим фактором, влияющим на существование экосистем вне полигона. Исследование по выбору и разработке новых схем очистки фильтрата, высачивающегося из тела полигона, является актуальным, востребованным и призвано иметь широкое практическое применение.
Таким образом, исследования по установлению оптимальных гидравлических и технологических параметров процессов очистки фильтрата, проведенные с целью разработки новых методов для создания компактных и надежных в работе очистных сооружений являются актуальной задачей.
В связи с изложенным в данной работе была поставлена основная задача– разработать технологию очистки и обезвреживания фильтрата, образующегося на территории полигона ТБО для российских условий, отличающаяся минимальными капитальными и эксплуатационными затратами, которая может быть востребована и иметь в дальнейшем широкое применение.
Цель и задачи исследований
Цель данной работы состоит в определении технологических параметров очистки фильтрата и определении соответствия экспериментальных исследований теоретическому анализу при отработке технологического процесса обезвреживания фильтрата с установлением параметров, обеспечивающих высокую технологичность, эффективность и экологическую безопасность.
В соответствии с поставленными целями следовало решить ряд задач:
- теоретические исследования технологических параметров процессов очистки на полигоне по захоронению твердых бытовых отходов;
- экспериментальные исследования очистки фильтрата с помощью традиционных технологических методов, применяемых при обработке промышленных и бытовых стоков;
- разработка технологической схемы очистки фильтрата с возможностью использования для очистки нестандартных более эффективных методов воздействия;
- разработка технологической схемы очистки на основе анализа гидравлических и технологических характеристик очистных сооружений для получения максимальной эффективности очистки с высокой точностью и надежностью;
- осуществление процесса комплексной очистки фильтрата;
- практическое применение разработанной технологической схемы в строительстве очистных сооружений.
Научная новизна
Научная новизна данной работы состоит в следующем:
- представлена новая комплексная технология обезвреживания фильтрата, отличающаяся минимальными капитальными и эксплуатационными затратами, что связано с использованием методов очистки – коагуляции, фильтрования, сорбции в сочетании с новыми высокоэффективными методами;
- выполнено теоретическое обоснование и методологические подходы по экспериментальному подтверждению перспективности использования метода очистки фильтрата.
Личное участие автора состоит в обобщении материалов по исследованиям технологического процесса обезвреживания фильтрата, выполненных разными авторами, формировании задач исследований, подготовки программы экспериментальных исследований и анализе их результатов, разработке рекомендаций по внедрению предложенной технологии, руководство и участие в проектных работах с дальнейшим опробыванием и внедрением.
Практическая ценность
Практическая значимость данной работы определяется двумя факторами:
- предотвращение отрицательного воздействия полигонов ТБО на поверхностные и подземные водные источники, окружающую флору и фауну;
- разработанная технология позволит очищать фильтрат от различных вредных примесей с достижением установленных нормативов по ПДК, и может с успехом использоваться в различных условиях, при различных составах фильтрата, что позволит в дальнейшем рекомендовать эту технологию для многих регионов России.
Проведена отработка технологического процесса очистки фильтрата в объеме пускового комплекса. В результате проведенных испытаний показано, что очищенный фильтрат соответствует нормативным показателям.
Полученные результаты и выводы базируются на экспериментальных исследованиях и позволяют с достаточно высокой надежностью рекомендовать оптимальные конструкторско-технологические решения по расчету очистных сооружений при создании систем очистки фильтрата.
Выполненная работа может быть использована для решения практических задач проектирования новых сооружений по очистки фильтрата с учетом особенностей технологических процессов.
Достоверность полученных результатов подтверждается большим объемом и длительной проверкой в промышленных условиях, как на лабораторных стендах, так и установке промышленного масштаба с реальным фильтратом очистных сооружений на полигоне захоронения ТБО в Дмитровском районе Московской области, сходимостью расчетных и экспериментальных результатов, применением стандартных методов лабораторного измерения и точного измерительного лабораторного оборудования.
Защищаемые положения
1. Теоретическое обоснование новой комплексной технологии обезвреживания фильтрата полигонов ТБО.
2. Теоретико-методическое обоснование перспективности использования нового метода очистки фильтрата полигонов ТБО.
3. Результаты производственного опробования комплексной технологии обезвреживания фильтрата полигонов ТБО.
Апробация работы
Материалы диссертационной работы опубликованы в журналах: №4(36) «Чистый город», 2006; №1(41) «Чистый город», 2008; №2(42) «Чистый город», 2008; №1-2 «Водоснабжение и канализация», 2010; №4 «ACADEMIA. 0Архитектура и строительство», 2011; №5 «Экология и промышленность России», 2012; №8 «Вестник МГСУ», 2013, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.
Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАН С.В. Яковлева. Водоснабжение и водоотведение мегаполиса. Москва 12-13 марта 2009, на научных и методических семинарах кафедры Инженерной геологии и геоэкологии МГСУ, докладывались на «5-х Денисовских чтениях» октябрь 2010 г.
Практическая апробация работы осуществлялась на реальном объекте, разработка проекта которого выполнена на основе полученных расчетов. Построены и введены в эксплуатацию очистные сооружения на полигоне захоронения ТБО в поселке Икша Дмитровского района Московской области (120 м3/сут.) с достижением нормативных показателей по СанПиН 2.1.980-00. «Государственный природоохранный центр» присвоил осадку, образующемуся в процессе очистки фильтрата полигона 4 класс опасности. Осадок после обработки фильтрата известковым молоком согласно перечня видов отходов «Инструкции по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для ТБО» принимается на полигоны ТБО без ограничения и используется в качестве изолирующего материала.
Структура и объём работы.
Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа иллюстрирована 23 таблицами и 21 рисунками, список литературы включает 127 источника, из них 103 отечественных и 24 иностранных авторов.
Биологическая очистка фильтрата ТБО
Сточные воды по составу и характеристикам разделяются на хозяйственно-бытовые, производственные, ливневые. Для хозяйственно-бытовых сточных вод характерно содержание органических веществ по показателю БПКп в пределах 80-200 мгСЬ/л, по показателю ХПК 120-600 мгСь/л, азота аммонийного 15-32 мг/л, фосфатов 5-12 мг/л. Ливневые сточные воды характеризуются содержанием нефтепродуктов 30-80 мг/л, органических веществ по показателю БПКп 15-25мгСЬ/л и взвешенных веществ 300 — 1000 мг/л. Производственные сточные воды содержат специфические вещества для каждого конкретного производства такие, как жиры, соли, металлы, кислоты или щелочи, окисляемые и трудно окисляемые органические вещества [9, 39,40, 41, 68, 72, 97].
Метод биологической очистки является приоритетным для очистки хозяйственно-бытовых и целого ряда производственных сточных вод.
Система биологической очистки бытовых сточных вод известна достаточно давно. Процесс очистки сточных вод состоит из предварительной механической очистки от крупных и мелкодисперсных взвесей, процесса биологического окисления органических веществ, отделения образующихся суспензионных фракций и последующего обеззараживания очищенных сточных вод.
Технологическая схема биологической очистки сточных вод на существующих очистных сооружениях сводится к сочетанию следующих процессов их обработки: предварительной механической очистки, биологической очистки и доочистки методом отстаивания и фильтрации. [2, 14, 23, 38, 44, 81, 82, 85, 100, 101, 103].
В состав основного технологического оборудования очистных сооружений, как правило, входят: решётки, песколовки, отстойники, аэротенки, осветлители, вторичные отстойники, аппараты обеззараживания.
На современных сооружениях биологической очистки осуществляются последовательные многостадийные технологические процессы удаления загрязняющих веществ из сточных вод и обработки образующихся осадков. Вопросы не ограничиваются рамками классической двухступенчатой (механической и биологической) очистки сточных вод на решетках, в песколовках, первичных отстойниках, аэротенках и вторичных отстойниках. Разработаны и нашли широкое применение совмещенные процессы на основе биохимических, биомембранных методах очистки сточных вод [34, 103].
Результатом механической очистки является освобождение сточных вод от отбросов, грубодисперсньгх примесей, песка и взвешенных (минеральных и органических) веществ. Результатом биологической очистки — освобождение осветленных вод от оставшихся минеральных и органических загрязняющих веществ, находящихся во взвешенном, коллоидном и растворенном состоянии. Удовлетворительное качество очистки сточных вод может поддерживаться при условии обеспечения эффективной работы каждого звена механической и биологической очистки.
С целью обеззараживания воды на последнем этапе очистки проводится обработка хлорсоединениями, озонированием или ультрафиолетовой обработкой [44, 81, 85, 98, 100].
Анализ работы канализационных очистных сооружений городов и посёлков показал, что причины низкой эффективности очистки сточных-вод весьма разнообразны.
Одной из главных причин является использование малоэффективного технологического оборудования в составе действующих канализационных очистных сооружений. В последние годы находят применение усовершенствованные системы биологической очистки сточных вод от соединений азота и фосфора.
Биологическая очистка по праву считается основным технологическим процессом при обработке сточных вод. Совершенствование технологии биологической очистки сточных вод с переносом в центр внимания процессов удаления азота и фосфора возможно и доступно, но в обязательной увязке с реновацией и реорганизацией системы обработки образующихся осадков [44, 81, 85, 100].
Совмещение процессов нитрификации и денитрификации с окислением органических веществ требуют существенного изменения режима работы аэро-тенков.
В результате проведения специальных экспериментальных и теоретических исследований разработаны параметры усовершенствованной технологии биологической очистки и глубокой доочистки с использованием свободно плавающего и прикрепленного на носителе активного ила. В результате исследований получена математическая модель работы аэротенков различного гидродинамического профиля, позволяющая по параметрам поступающих на очистку сточных вод и требуемому качеству очищенной воды, определять оптимальный технологический режим с учетом конструктивных характеристик используемого оборудования. Развитой нитрификации в аэротенках можно достичь при времени контакта активного ила с осветлённой водой около 3 часов, при этом концентрация растворённого кислорода в аэротенках должна быть не менее 4 мг/л.
Осадок, образующийся в процессе биологической очистки сточных вод, обезвоживается, обрабатывается и, после обеззараживания, может использоваться в качестве удобрения [24, 33, 56].
Усовершенствованная биотехнология - это комбинация аэробно-анаэробной очистки с обеспечением разнообразного видового состава активного ила.
В усовершенствованной технологии биологической очистки бытовых сточных вод используется высокоэффективная технология комплексной очистки бытовых и близких к ним по составу сточных вод. В основу технологии заложены отработанные стадии биологической очистки сточных вод, модифицированные с целью решения современных задач глубокой безреагентной очистки от биогенных элементов (азота и фосфора), а также обеспечения стабильности процесса при изменении в широком диапазоне состава и расхода поступающих вод.
Эффективность биологической очистки бытовых и производственных сточных вод связана не только с особенностями протекания собственно процесса очистки [102].
В ходе очистки бытовых сточных вод от загрязняющих соединений методами биохимического окисления и восстановления происходит не только разложение органических соединений, но и удаление из воды избыточного количества соединений азота и фосфора.
Однако образование хорошо растворимых в жидкости солей — нитритов и нитратов не приводит к очистке воды от соединений азота. Для этого необходимо их дальнейшее превращение - денитрификация. Этот процесс, в отличие от нитрификации, протекает в восстановительной среде, в отсутствии кислорода, под влиянием специальных родов денитрифицирующих бактерий. В ходе денитрификации происходит восстановление кислородсодержащих соединений азота. Однако этот процесс, в отличие от нитрификации, протекает ступенчато и, как правило, заканчивается образованием молекулы азота — газообразного соединения, выделяющегося в атмосферу. Для его осуществления в современные схемы очистных сооружений вводят специальные анаэробные стадии.
Коагулирование с применением предварительного окисления
В качестве реагентов для предварительного окисления использовались хлорная известь, пероксид, перманганат калия и озон.
Полученные результаты, приведенные в таблицах 2.2.2.1, 2.2.2.2, 2.2.2.3, позволяют сделать следующие выводы:
- применение хлора дозами от 5.0 до 10 мг/л не оказывает существенного влияния на процесс коагулирования;
- применение перманганата-калия, дозами, от 2.0 до 10 мг/л также не оказывает интенсифицирующего действия, а применение дозы более 20 мг/л не целесообразно, так как приводит к специфической окраске;
- использование для окисления пероксида дозами 1 и 2 г/л обесцвечивают сточную жидкость на 20%, однако, процесс коагуляции не интенсифицируется, появляющиеся хлопья очень мелкие и трудно выпадают в осадок.
Экспериментальные исследования по применению озона для обесцвечивания сточной воды были проведены с помощью лабораторного озонатора. Схема проведения эксперимента приведена на рис. 2.2.2.1.
В исходный фильтрат, налитый в колонку, из озонатора через пористую керамическую насадку подавалась озоно-кислородная смесь. Время обработки изменяли от 10 до 60 мин. Концентрацию озона в озоно-воздушной смеси определяли методом титрования с использованием йодистого калия (ГОСТ 18301-72). После обработки воды озоном в фильтрат вводился коагулянт - A12(S04)3 дозой 1000мг/л. В качестве основной характеристики очистки фильтрата был взят показатель качества воды - цветность, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных соединений, главным образом присутствием гумусовых веществ. Экспериментальные данные приведены в таблицах 2.2.2.4 и 2.2.2.5.
Приведенные данные показывают, что применение озона, существенно снижает цветность воды, однако введение коагулянта после озонирования не обеспечивает эффективного осаждения (определение мутности и цветности производились с использованием ФЭК после фильтрования пробы через бумажный фильтр «синяя лента»).
Как было показано выше, перекись водорода частично окисляет компоненты фильтрата, и он несколько обесцвечивается. Экспериментальные результаты влияния окисления пероксидом водорода на содержание органических веществ по показателю ХПК в фильтрате приведены в таблице 2.2.2.6.
На графиках, приведенных на рис. 2.2.2.2 и 2.2.2.3, показано снижение значения цветности сточной воды при озонировании и введении пероксида водорода.
Из приведенных графиков следует, что озонирование является более эффективным способом окисления фильтрата, цветность снизилась за 60 мин до 75 град., однако его полное обесцвечивание не достигается. Из представленных на рисунках данных можно сделать следующие выводы: окисление фильтрата Н2О2 наблюдалось лишь на начальном участке зависимости от дозы 0,5г/л до цветности 820 град. Дальнейшее увеличение дозы не приводит значительному эффекту обесцвечивания.
Обоснование методов и новых технологий очистки фильтрата
Фильтрат полигона ТБО представляет собой высококонцентрированную сточную жидкость с высоким содержанием ПАВ, органических примесей, : большим значением ХГЖ и БГЖ, большой величиной жесткости, высокой щелочностью, повышенным содержанием аммиака и ионов тяжелых металлов, а также солей, прежде всего хлорида натрия. Фильтрат обладает сложным составом, меняющимся по фазам жизненного цикла полигона, характеризуется высокой токсичностью и представляет опасность для природной среды.
Проведенные исследования показали принципиальную возможность очистки сточной воды полигонов ТБО с помощью физико-химических методов. Проведенные на первом этапе исследования показали в целом невысокий эффект очистки сточной воды при коагулировании A12(S04)3, FeCl3, Fe2(S04)3, V смешанным алгоможелезным коагулянтом. Следует отметить, что прямое введение в фильтрат коагулянтов A12(S04)3 и FeCb приводит к заметному образованию осадка при концентрациях, не превышающих 1г/л. Кроме того, применение алюможелезного коагулянта и коагулянта Fe2(S04)3 при концентрациях более 1г/л, использованных в эксперименте, сопровождалось интенсивным образованием пены. Поскольку при этом интенсивной коагуляции не наблюдалось, то необходимо провести предварительное окисление перед их использованием. . Результаты исследования возможности очистки фильтрата с помощью традиционных технологических методов (окисление, коагулирование с флокулиро-ванием, фильтрование, сорбция на активированном угле и т.п.) показали, что эти методы не позволяют достичь необходимой степени очистки стоков.
Применение хлора дозами от 5.0 до 10 мг/л не оказывает существенного влияния на процесс коагулирования; применение перманганата-калия, дозами, от 2.0 до 10 мг/л также не оказывает интенсифицирующего действия, а применение дозы более 20 мг/л не целесообразно, так как приводит к специфической окраске; использование для окисления пероксида дозами 1 и 2 г/л обесцвечивают сточную жидкость на 20%, однако, процесс коагуляции не интенсифицируется, появляющиеся хлопья очень мелкие и трудно выпадают в осадок.
Показано, что применение озона, существенно снижает цветность воды, однако введение коагулянта после озонирования не обеспечивает эффективного осаждения. Озонирование является более эффективным способом окисления фильтрата, цветность снизилась за 60 мин до 75 град., однако его полное обесцвечивание не достигается. Можно сделать следующие выводы: окисление фильтрата Н202 наблюдалось лишь на начальном участке зависимости от дозы 0,5г/л до цветности 820 град. Дальнейшее увеличение дозы не приводит значительному эффекту обесцвечивания.
Экспериментальные данные показывают, что при использовании флоку-лянтов можно достичь снижения цветности исходного фильтрата до 75град.
Из данных следует, что сорбция образующаяся под действием коагулянта и флокулянта мелкозернистого осадка заметно осветляет жидкость, однако ее цветность еще достаточно высока.
Проведенный комплекс исследования возможности очистки фильтрата традиционными методами - окисление, осаждение, фильтрование и сорбция -показал, что эти методы не обеспечивают очистки фильтрата до необходимой степени. Присутствие в его составе большого числа органических загрязнений, играющих роль ПАВ, стабилизируют систему, препятствуя процессам коагулирования, осаждения и сорбции. Сложный состав органики затрудняет ее окисление даже такими сильными окислителями, как перекись водорода или перманганат калия; окисление лишь частично протекает в среде озона при его больших концентрациях.
Обработка фильтрата в аппарате вихревого слоя во всех исследованных режимах не привела к образованию осадка и очистке таким образом фильтрата. Полученный результат может быть объяснен тем, что одновременно с ускорением процесса взаимодействия компонентов фильтрата с реагентами происходит интенсивное диспергирование образующихся продуктов, что исключает их агломерацию и последующее осаждение.
Применение магнитострикции в реагентном и безреагентном режимах также оказалось неэффективным.
Непосредственная фотохимическая обработка фильтрата приводит к некоторому уменьшению его прозрачности, что указывает на активное протекание фотохимических процессов в обрабатываемой жидкости с образованием интенсивно поглощаемых взвешенных веществ и необходимость использования дополнительно и других методов ее очистки. Однако последующая обработка импульсными ксеноновыми лампами существенно повышает прозрачность очищенного фильтрата и в УФ - области, доводя ее почти до показателя прозрачности водопроводной воды. Использование метода фотохимической обработки с помощью импульсной ксеноновой лампы широкого диапазона излучения с последующим или предварительным осветлением показало возможность использования этой технологии. Этот метод позволяет разрушить и удалить из фильтрата практически все органические соединения, освободить для дальнейшей очистки неорганические компоненты и резко снизить токсичность стока.
Степень очистки фильтрата при добавлении гумата натрия незначительна, подкисление ведет к выпадению органической части в осадок. Это подтверждает, что основная часть органических веществ состава фильтрата является гуминовыми кислотами. Известковая обработка применяется при очистке целого ряда промышленных сточных вод для удаления металлов, суспендированных твердых веществ, окраски, фосфата и органического вещества. Она эффективна также для удаления общего органического углерода и суспендированных твердых веществ из пульпообразных мельничных стоков, но малопригодна для удаления соединений с низкими молекулярными весами
Следует однако заметить, что такой эффект позволяет использовать данный метод в качестве ступени предварительной обработки.
Комбинирование коагулирования со ступенью фильтрования через различные виды загрузочных материалов показало эффективность применения данной схемы. В связи с высокой стоимостью коагулянта, а также необходимостью устройства реагентного хозяйства и наличия квалифицированного персонала сделан вывод о необходимости отказаться от коагулирования и необходимости поиска других методов и схем обработки.
Мембранная фильтрация обеспечивает очистку сточных вод от взвешенных, коллоидных ионных и низкомолекулярных органических соединений. Использование данной схемы очистки позволяет значительно снизить содержание БГЖ, ХПК, хлоридов, аммиака. Вместе с тем этот метод требует частых промывок мембран с большими расходами реагентов. Продлить фильтроцикл и ресурс мембран можно при использовании их предварительной очистки.
На базе собственных проведенных исследований предлагается комплексная схема очистки дренажного стока полигона ТБО, которая должна состоять из следующих стадий:
а) реагентная обработка фильтрата с доведением рН до значений 11-12, оптимальных для обеспечения полноты осаждения гидроксидов металлов, а также фосфатов, карбонатов, гуматов, кальция;
б) осветление фильтрата на тонкослойном отстойнике;
в) отделение аммиака от сильнощелочного фильтрата;
г) нейтрализация фильтрата, т.е. доведение рН до значения 7-8, оптимальных для биологической очистки;
д) фильтрование полученной смеси на скором фильтре;
е) мембранная фильтрация обеспечивает одновременную очистку сточных вод от органических и неорганических компонентов;
ж) биологическая доочистка фильтрата в аэрируемом биологическом пруду.
Технологическая схема очистки фильтрата
В соответствии с разработанной по результатам экспериментальных исследований технологической схемой очистки фильтрата (рис.3.4.1) процесс комплексной очистки фильтрата включает следующие основные стадии: реагентную обработку с отстаиванием осадка, обработку воздухом (отдувку), фильтрацию и глубокую доочистку обратноосмотическим и биологическим методами. Данная технология комплексной очистки фильтрата реализована на действующем объекте для отработки процесса и длительной проверки в производственных условиях.
В соответствии с разработанной технологической схемой, фильтрат, собранный с площади полигона, поступает в сборные емкости. Из сборных емкостей фильтрат поступает в 2 приемные емкости очистных сооружений.
Каждая емкость рабочим объемом 60м3 разделена посередине стенкой на две половины: одна половина емкости (поз.2,6) - для приема фильтрата и его обработки известью оснащена системой аэрации, другая половина емкости (поз. 3,7) - для гашения пены.
В качестве реагента используется 15% раствор известкового молока, приготовленного из твердой измельченной извести (Са(ОН)2). Раствор известкового молока одновременно с подачей фильтрата подается из растворного узла приготовления известкового молока через эжектор в приемные емкости (поз.2 или поз.6). Известь подается в емкость №2 в течение 4,5 часов с интервалом 0,5 часа для приготовления известкового молока. Во время подачи известкового молока осуществляют барботаж воздуха через жидкость. Затем барботаж прекращается и в течение 6 часов проводится процесс осаждения образовавшегося осадка. Образующаяся при обработке фильтрата известью пена самотеком через стенку - перелив стекает во вторую половины емкости (поз. 3, 7), где постепенно оседает. После заполнения фильтратом одной емкости (поз. 2) в соответствии с показанием датчика уровня подачу фильтрата переключают в приемную емкость (поз. 3), в которой последовательно проводят те же операции, что и в емкости (поз. 2). За это время обработанный в емкости (поз. 2) фильтрат с помощью погружного насоса (поз. 8) в течение 12 часов подается через тонко-слойный отстойник (поз. 9) в промежуточную емкость (поз. 10). Отделившийся в тонкослойном отстойнике нерастворимый осадок направляется самотеком в емкость (поз. 7).
Отделенный от осадка в отстойнике фильтрат поступает в промежуточную емкость (поз. 10), которая является буфером перед градирней. Назначение буфера - согласовать скорость подачи жидкости из тонкослойного отстойника (продолжительность подачи 12 часов) со скоростью ее подачи в градирню (продолжительность подачи 24 часа). Из емкости (поз. 10) с помощью насоса (поз.11) фильтрат подается в градирню (поз. 12), где проводится отгонка алгми-ака.
Образовавшийся в емкостях (поз. 3, 7) нерастворимый в жидкости осадок отсасывается илососом (поз. 25) и направляется в резервуар-накопитель (поз. 26) вместе с жидкостью, сконденсировавшейся при гашении пены естественным путем. Из резервуара накопителя осадок поступает на захоронение в специально отведенных местах полигона. (Осадок -отход IV класса опасности, принимаемый на полигоны ТБО без ограничения и используемый в качестве изолирующего материала).
Фильтрат, пройдя градирню (поз. 12), поступает в промежуточную барку , (поз. 13), которая является буферной емкостью перед смесителем (поз. 17) Из промежуточной барки (поз. 13) жидкость насосом (поз. 14) направляется в смеситель (поз. 17), где нейтрализуется до нейтральной реакции серной кислотой. Нейтрализующий раствор подается в смеситель насосом-дозатором (поз. 16) непосредственно из поставляемой тары (поз. 15). Нейтрализованная жидкость : из проточного смесителя поступает сверху в контактный осветитель - фильтр с .. зернистой песчаной загрузкой (поз. 18). Контактный осветитель по мере загрязнения с помощью насоса (поз. 23) промывается очищенным фильтратом (который поступает из аэрируемого пруда) и промывные воды сбрасываются в емкость для гашения пены (поз. 7). Промывные воды также поступают на промывку тонкослойного отстойника и на приготовление известкового молока в растворном узле.
Профильтрованная жидкость насосом (поз. 20) подается на установку обратного осмоса (поз. 21). Из установки обратного осмоса (поз. 21) фильтрат поступает в аэрируемый биопруд (поз. 22). Аэрация биопруда проводится с помощью компрессора через систему керамических пористых труб. Накопленный осадок от всех стадий технологического процесса поступает в емкость накопления осадка (поз. 26), и далее на захоронение.
