Лимкор – производство и монтаж канализационных насосных станций, колодцев и очистительных станций. Лимкор – производство и монтаж канализационных насосных станций, колодцев и очистительных станций. Лимкор Контакты:
Адрес: ул. Минская, д. 1Г, корп.1., офис №19 119285 Москва
Телефон: +7 (495) 640 40 25 , Электронная почта: info@limkor.org
Работаем с 09:00 до 18:00
119285, г. Москва, ул. Минская, д. 1Г, корп.1., офис №19
Производство и поставка пластиковых труб, колодцев, КНС и ОС. Проектные решения.
Главная
>
Новости
>
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

03.09.2020

 

После длительных ливней и снеготаяния полигон напитывается водой, в которую легко попадают продукты распада органических веществ. В связи с активизацией размыва и вынесения глинистых веществ из толщи подстилающих пород неминуемо увеличивается их фильтрационная способность. Средний годовой объем образующегося фильтрата составляет 2-3 тыс. м3/га.

При разработке и внедрении эффективных технологий очистки фильтрата полигона ТБО и оценке потенциального воздействия фильтрата на окружающую среду необходимо прогнозировать качественные и количественные изменения состава дренажных вод на различных этапах биодеструкции ТБО.

Химический состав фильтрата напрямую зависит от морфологического состава ТБО, что, в свою очередь, непосредственно влияет на выбор метода и способа очистки фильтрата. Очистка таких вод представляет собой чрезвычайно сложную проблему и требует многоступенчатого сочетания различных физико-химических и биологических методов и больших капитальных и эксплуатационных вложений. Согласно результатам биотестирования [1], загрязненный токсичными соединениями фильтрат не может быть сброшен на рельеф или в водоем культурно-бытового и рыбохозяйственного использования даже при большой степени разбавления. Фильтрат обладает гипертоксичностью, которая не исчезает при многократном разбавлении. Также следует заметить, что вокруг сборников фильтрата отсутствует любая растительность, более того, происходит разрушение биотопов, исчезновение некоторых видов растений и животных или замещение их другими.

Концентрации основных качественных показателей отличаются в несколько раз, а иногда и на порядок. Такой разброс показателей вызывает необходимость использовать в любой очистной установке определенный набор технологических приемов и аппаратов, позволяющих адекватно реагировать на изменение состава дренажных вод, корректируя технологию без конструктивных изменений.

Как показывает проведенный анализ зарубежной и отечественной литературы [2-6], наибольшее распространение получили биологическая очистка фильтрата и физико-химическая многоступенчатая очистка.

Технологические схемы очистки фильтрата основываются на применении преимущественно методов биохимической деструкции органических веществ в сочетании с физико-химическими процессами - коагуляции, флотации, жидкофазного окисления, фильтрации, ультрафильтрации, адсорбции, обратного осмоса, концентрированного выпаривания в различных комбинациях [7-10].

Фильтрат не имеет постоянного качественного состава, а изменяется параллельно со сменой цикла эксплуатации полигона, что не позволяет создать единую универсальную схему очистки. Следовательно, вооружившись имеющимся опытом эксплуатации установок очистки, анализом литературных данных, а также полученными экспериментальными данными, необходимо выделить граничные условия использования того или иного метода очистки, исходя их фазы эксплуатации полигона.

Разложение бытовых отходов проходит в двух стадиях: кислотной и метаногенной. В зависимости от преобладания фазы распада различают два типа фильтрата: «молодой» фильтрат - кислотная среда и «старый» фильтрат - метановая фаза.

На стадии активной эксплуатации полигона (10-30 лет) можно выделить следующие фазы биодеструкции ТБО: аэробная; анаэробная - гидролиз; ацетогенез; активный метаногенез. Стабилизация биохимических процессов начинается после 40 лет с начала захоронения отходов и, как правило, совпадает с рекультивационным этапом жизненного цикла полигона.

В аэробной фазе (рН = 6,5 - 7,2), длящейся несколько месяцев, протекает гидролиз и окисление пищевых отходов, металлы подвергаются коррозии, а кислоты, образующиеся при окислении органических соединений, способствуют растворению металлов и переходу их в фильтрат, как правило, на этой фазе образуется незначительное количество фильтрата, что вызвано ее непродолжительностью.

Основной фазой активного образования фильтрационных вод с высокими значениями БПК и ХПК является стадия ацетогенеза (рН = 4,5-6,5) продолжительностью до 5 лет, в течение которой происходит дальнейший распад быстро и средне разлагаемых фракций ТБО, основными продуктами которого являются карбоновые кислоты (уксусная и пропионовая), углекислый газ и вода, приводящие к значительному снижению рН фильтрата и ускорению процессов деструкции.

На стадии метаногенеза в щелочной восстановительной среде концентрация ионов металлов значительно понижается за счет образования труднорастворимых гидроксидов и сульфидов металлов. На этой стадии происходит разложение 50-70% целлюлозы с образованием биогаза и соединений гумусовой природы, снижается содержание органических веществ (ХПК = 3000 - 4000 мг /л, БПК5= 100 - 400 мг /л) и увеличивается содержание ПАВ, хлорорганических соединений, гуматов металлов и гуминовых соединений, о чем свидетельствует уменьшение соотношения БПК5/ХПК на порядок.

Фильтрат с органическими примесями, как правило, очищают с помощью биохимических методов, а также, в зависимости от концентраций присутствующих компонентов, применяют аэробную или анаэробную очистку. Для доочистки используют адсорбционные методы (в качестве загрузки выступает активный уголь и др. сорбенты) [11]. Обеззараживание воды осуществляется хлорированием, озонированием или ультрафиолетовым облучением.

Аппаратурным оформлением аэробной очистки могут являться аэротенки, биофильтры, аэрационные пруды (биопруды). Аэробные способы очистки применимы в большей степени для сравнительно низкоконцентрированного фильтрата.

Анаэробные методы больше применимы для «молодого фильтрата», образующегося на эксплуатационном цикле полигона ТБО. Основными преимуществами анаэробной очистки по сравнению с аэробной могут быть выделены следующие [12]:
- не требуется подача кислорода в обрабатываемую среду;
- значительно уменьшается расход электроэнергии;
- увеличивается минерализация анаэробного осадка при удалении тяжелых металлов, что повышает ценность его как удобрения;
- снижается количество добавок для питания микрофлоры;
- снижаются площади и капитальные затраты на установки за счет уменьшения их размеров;
- быстрее погибают патогенные микроорганизмы, особенно в термофильном режиме.

К числу недостатков анаэробной очистки можно отнести следующие:
- необходимость высоких (более 30°С) температур для достижения эффективной кинетики процесса;
- сложность работы в период пуска и необходимость строгого контроля протекания процесса;
- меньшая эффективность удаления тяжелых металлов;
- необходимость дополнительной обработки для получения требуемой степени очистки.

Эффективность очистки обеспечивается регулярным контролем механизма процесса сбраживания и поддержанием основных параметров в установленных пределах. К основным контролируемым параметрам относят потребление жирных кислот, щелочность (3500-5000 мг/дм3) и рН (7-7,5).

Применение аэробных методов для очистки «старых» фильтратов возможно при проведении предварительной физико-химической и химической очистки, т.к они имеют высокое солесодержание, наличие хлорорганических соединений [13].

При очистке смешанного фильтрата может быть использована комбинация аэробной и анаэробной очистки.

Предварительное озонирование, по мнению Найманова А.Я. [14,15] и др., позволяет эффективно устранять цветность, запах и привкусы воды, позволяет значительно повысить эффективность последующей биохимической очистки. Высокий окислительно-восстановительный потенциал озона обуславливает его активность к различным примесям сточных вод, в первую очередь микроорганизмам и патогенным элементам. Действие озона описывается двумя основными функциями: окисление и обеззараживание. При озонировании дренажных вод цветность воды значительно снижается при достаточно низких дозах озона, но при этом ХПК возрастает. После озонирования в фильтрате не обнаруживается крезол, бензол, фенол и другие циклические и хлорсодержащие органические соединения. Также происходит переход марганца и железа в труднорастворимые формы в виде осадка - MnO2 и Fe(OH)3 соотвественно.

При выборе метода очистки дренажных вод немаловажную роль играет экономическая составляющая, а озонирование относится к числу довольно дорогих методов, в связи с чем его применение должно быть обоснованным.

Сорбционные методы с использованием активных углей (АУ) в качестве адсорбента могут рассматриваться в двух направлениях: как альтернативный метод химического осаждения для «молодых» или биологически предочищенных фильтрационных вод и как заключительная очистка в комбинации с реагентной очисткой, так как адсорбционная способность АУ увеличивается несмотря на то, что увеличиваются фракции летучих жирных кислот [11]. Выбор сорбента зависит от характеристик и свойств извлекаемых веществ, а также их соответствия размерам пористой структуры выбранного материала.

В основном сорбционные методы используются в качестве доочистки или на заключительной стадии очистки фильтрационных вод. Согласно данным [16] сорбционные методы имеют низкую эффективность при предподготовке. Применение сорбционных методов имеет ряд недостатков, основным из которых является проблема регенерации и утилизации отработанного сорбента.

Метод реагентной коагуляции и гальванокоагуляции широко используется при очистке сточных вод от высокомолекулярных и коллоидных примесей, гуминовых и поверхностно-активных веществ, однако в ряде случаев его применение нецелесообразно по технико-экономическим причинам [17].

Анализ результатов исследований, выполненных Зомаревым А.М., Вайсманом Я.И., Глушанковой И.С., Рудаковой Л.В., Гончаруком В.В, Балакиной М.Н., Кучеруком Д.Д., Жаппаровой Ж.М., Melike Yahh Kihe [18-21] и др. показал, что эффективность очистки дренажных вод полигонов ТБО повышается при использовании коагулирования. Однако интенсификация процесса очистки с использованием коагулянтов не всегда может быть достигнута по техническим и экономическим причинам.

При реагентной коагуляции в качестве коагулятов для очистки фильтрата в основном используют сульфат алюминия и хлорид железа, хотя получили распространение и оксид кальция, сульфат железа и др.

При исследовании коагуляционных методов на примере фильтрата полигона №5 (Киевская область) был сделан следующий вывод: наиболее эффективным коагулянтом является основной сульфат алюминия, который позволяет достичь 50%-й степени очистки по ХПК и 80%-го обесцвечивания. Более того, фильтрат после предварительной обработки основным сульфатом алюминия и последующей обратноосмотической очисткой полностью отвечал нормам к сбросу в канализационную сеть [22, 23].

Мембранные технологии получили распространение для очистки сточных вод от органических и неорганических компонентов, бактерий, вирусов. В зависимости от прикладываемого давления и размера пор различают: микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию и обратный осмос. Выбор метода определяется составом очищаемых вод, технологической задачей и требуемой эффективностью очистки.

Применение мембранных технологий всегда связано с концентрированием растворов и образованием концентрата, составляющего 1/10 часть от объема всего профильтрованного. Более того, мембранам присуще быстрое загрязнение, особенно органическими веществами, что может настолько ухудшить технико-экономические показатели процесса, что все остальные преимущества будут сведены к нулю. Это подтверждается практическим опытом эксплуатации мембранной установки производства Pall-Rohem на полигоне №5 г. Киева, где подача дренажной воды без соответствующей предподготовки на мембраны требует их частой промывки и большого расхода промывных растворов, а иногда и замены мембран. Таким образом, при очистке дренажных вод на поверхности мембран образуются плотные осадки сульфата и карбоната кальция, гидроксидов железа, малорастворимых соединений тяжелых и цветных металлов, что приводит к резкому ухудшению разделительных характеристик мембран и снижению их удельной производительности.

С учетом этого технологическая целесообразность применения мембранных материалов определяется возможностью их многократного использования в многоцикловом режиме.

Для повышения эффективности работы мембраны, продления срока ее службы рекомендуется проводить предмембранную очистку. В качестве последней зачастую рекомендуется проводить нанофильтрационную очистку, а также хлорирование, адсорбцию на активном угле, реагентное коагулирование с помощью извести и коагулянтов, содержащих железо и алюминий. Сорбционные методы имеют низкую эффективность при предподготовке.

Таким образом, можно выделить приоритетные направления в очистке фильтрата в зависимости от этапа эксплуатации полигона, а также определить граничные условия применения метода очистки:
1. Фаза гидролиза (окисления), при БПК5 = 5000-30000 мгО2/л, ХПК>15000 мг/л, рН=4,5-6,5 - наиболее эффективны коагуляция, флокуляция, биологическая очистка, осаждение металлов в виде гидроксидов.
2. Фаза ацетогенеза - начальный период после депонирования, при БПК5 > 4000 мгО2/л, ХПК>8000 мг/л; рН=6,0-6,5 - рекомендуется предварительное известкование и коагуляция, биологическая очистка; доочистка физико-химическими методами, мембранные технологии (ультра- и нанофильтрация).
3. Фаза активного метаногенеза при БПК5 = 50-600 мгО2/дм3 ХПК = 3000-10000, мгО2/дм3 рН = 7,5- 9,0 - предлагается использование реагентной коагуляции в качестве предочистки (активированный раствор сернокислого алюминия), биологическая очистка (погружные биодиски), сорбционная доочистка, биопруды.
4. Фаза стабильного метаногенеза при БПК5 =10-50 мгО2/дм3 ХПК = 10-500, мгО2/дм3, рН = 7,5-9,0 - наиболее эффективны сорбционные методы очистки, фильтрование.

Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что анаэробные методы будут более эффективными для очистки «молодого» фильтрата, анаэробная очистка позволяет снизить ХПК в среднем на 50-55%, далее необходима доочистка физико-химическими методами. Перед стадией анаэробной очистки необходимо предварительное известкование и коагуляция, что позволяет снизить содержание солей жесткости, ионов тяжелых металлов, подавляющих жизнедеятельность активного ила.

На стадии метаногенеза дренажные воды требуют предварительной химической или физико-химической обработки, т.к. применение биохимических методов малоэффективно, более того, высокие значения БПК и ХПК, высокая цветность, наличие биологически трудноокисляемых органических соединений, высокое солесодержание способны вызвать гибель биомассы активного ила.

Метод озонирования целесообразно использовать на стадии предочистки для снижения цветности и запаха, на стадии доочистки дренажных вод на стадии ацетогенеза для обеззараживания и удаления трудноокисляемых соединений, остаточной цветности и запаха.

Использование озонирования в качестве основного метода экономически неоправданно.

Использование сорбционной очистки эффективно при очистке низкокоцентрированных фильтрационных вод, к тому же из-за многокомпонентности состава дренажных вод существует сложность подбора сорбента по их селективной способности.

Мембранные технологии очистки могут быть использованы в качестве доочистки на любом этапе жизнедеятельности полигона ТБО.

Реагентная коагуляция может быть сравнительно эффективной в качестве предочистки на стадии ацетогенеза (снижение ХПК на 50%), в то время как применение реагентной коагуляции в качестве основного метода на стадии метаногенеза нецелесообразно из-за высоких доз реагентов. При реагентной очистке в качестве коагулятов для очистки фильтрата от тяжелых металлов могут использоваться оксид кальция, сульфат алюминия, сульфат железа [23].

Таким образом, выбор и применение того или иного метода очистки на определенном этапе эксплуатации полигона должны осуществляться с учетом качественного состава фильтрата.

Литература:
1. Степняк С.В. Методи очистки стоків зі сміттєзвалищ / Степняк С.В, Інформаційно- аналітичний збірник «Санітарна очистка міст та комунальний автотранспорт» - Вип. 4 К. 2002. -- С.72-77.
2. Cecen, F. Effect of PAC addition in com- bined treatment of landfill leachate and domestic wastewater in semi-continuously fed-batch and continuous-flow reactors / F.Cecen, O. Aktas // Water SA - 2001.-27 (2).- Р.177-188.
3. Knox K. Leachate Treatment with Nitrification of Ammonia / K. Knox // Water Research.- 1985.- №19 -Р. 895-904.
4. Pohland F.G. Landfill Bioreactors: Historical Perspective, Fundamental Principles, and New Horizons in Design and Operation /F.G. Pohland // In Landfill Bioreactors Design and Operation Sem. Proc., EPA - 1995 - Р. 9-24;
5. Welander U. Nitrification of landfill Leachate Using Suspended-Carrier Biofilm Technology / Welander U., Henrysson T. // Water Research - 1997 - № 31(9) - Р.2351-2355.
6. Разнощик В.В. Некоторые вопросы очистки фильтрата твердых бытовых отходов с помощью экрана из суглинка /В.В. Разнощик, Абрамов Н.Ф. // Науч. тр. АКХ им. Памфилова. М.:- 1997. - Вып.11. - 25 с.
7. Солодовник М.В. Граничные условия применения методов очистки дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов / М.В. Солодовник // «Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво»: Міжвідомчий наук.- техн. зб.- Рівне: НУВГП, 2009. - Вип. № 34.- С.309-314.
8. Ресурсосберегающие технологии очистки сточных вод: монография/ С.С. Душкин, А.Н. Коваленко, М.В. Дегтярь, Т.А. Шевченко; Харьк. нац. акад. городского хоз- ва. -Х. : ХНАГХ, 2011.- 168 с.
9. Батичко С.В Електроплазмова технологія очищення та знезараження фільтрату полігонів твердих побутових відходів / С.В. Батичко та ін. // Інформаційно-аналітичний збірник «Санітарна очистка міст та комуналь- ний автотранспорт» - Вип. 4 К. 2002. - 65-69 стор.
10. Разумовский Э.С. Современные технологии очистки сточных вод / Э.С. Разумовский // Жилищное и коммунальное хозяйство. - 1994. - №3. - с.30-33.
11. Глушанкова И.С. Применение сорбционных и биосорбционных методов для очистки фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО / И.С. Глушанкова // Водоснабжение и санитарная техника - М: - 2004 - № 2 - С. 15-18.
12. Прокопов В.А. Пути решения проблем очистки фильтрата свалки ТБО г. Киева / В.А. Прокопов и др //Химия и технология воды.- 1995.- T. 17. № 1. - С.23-27.
13. Вайсман Я.И. Очистка фильтрационных вод на различных этапах жизненного цикла полигона захоронения твердых бытовых отходов / Я.И. Вайсман, И.С. Глушанкова, Л.В. Рудакова. // Сб. научных трудов: Образование и наука, ПермГТУ.-2001.- С.3-6.
14. Найманов А.Я Водоснабжение / А.Я. Найманов, Никиша С.Б. и др. - Д:. Норд-Пресс, 2004.-649с. Водоснабжение. -Донецк, Норд-Пресс, 2004.-649с.
15. Драгинский В.Л. Повышение эффективности очистки воды с использованием технологии озонирования и сорбции на активных углях / В.Л. Драгинский, Л.П. Алексеева, В.А. Усольцев // Водоснабжение и санитарная техника. - 1995. №. 5. - С. 8-10.
16. Кинле X. Активные угли и их промышленное применение / X. Кинле, Э. Бадер Пер. с нем. Л: Химия, 1984.- 216 с.
17. Вайсман Я.И. Очистка фильтрационных вод полигонов ТБО методом гальванокоагуляции / Я.И. Вайсман, И.С Глушанкова, Л.В. Рудакова Шишкин Я.С. // Водоснабжение и санитарная техника.-2003. №8.- С. 33-36.
18. Зомарев A.M. Организация санитарно-гигиенического мониторинга на полигонах захоронения твердых бытовых отходов /A.M. Зомарев, Я.И. Вайсман, Л.В. Рудакова, И.С. Глушанкова // Наука - производству.- 2006. - № 1. С.67-69.
19. Гончарук В.В. Очистка дренажных вод свалок твердых бытовых отходов баромембранным методом / В.В. Гончарук, М.Н. Бала- кина, Д.Д. Кучерук и др. // Химия и техноло- гия воды.- 2007 т.28 №5 - С.462-471.
20. Жаппарова Ж.М. Исследование возможности применения различных коагулянтов для очистки фильтрационных вод полигона ТБО / Ж.М Жаппарова // Фундаментальные исследования.- 2008.- №4.- С.20-23.
21. Melike Yahh Kihe. Landfill leachate treatment by the composition of physicochemical methods with absorption process/ Melike Yahh Kihe, Kadur Kestioglu, Taner Yonar// Biol. Environmental Scientific.-2007, 1(1) - Р.37-43.
22. Пат. № 45190 Україна, МПК51 (2009) CO2F 1/48 Спосіб очищення стічних вод полігонів твердих побутових відходів/ Душкін С.С, Корінько І.В., Солодовник М.В., Ткачов В.О.; заявник та правовласник ХНАМГ.- № 45190; заявл. 09.06.2009; опубл. 26.10.2009, Бюл. №20.
23. Душкин С.С., Коваленко А.Н., Дегтярь М.В., Шевченко Т.А. Ресурсосберегающие технологии очистки сточных вод: монография/ С.С. Душкин, А.Н. Коваленко, М.В. Дегтярь, Т.А. Шевченко; Харьк. нац. акад. городского хоз-ва. Х.: ХНАГХ, 2011.- 170 с.

https://watermagazine.ru/nauchnye-stati2/novye-stati/23916-metody-ochistki-stochnykh-vod-poligonov-tverdykh-bytovykh-otkhodov.html

 

 

2010 - 2022 © ООО «Лимкор» - производство и поставка пластиковых труб, колодцев, КНС и ОС. Проектные решения.
Заказать звонок
119285, г. Москва, ул. Минская, д. 1Г, корп.1., офис №19
up