Комплексна переробка фільтрату твердих побутових відходів
УДК 67.08: 347.218.1
Кашковская В.І. Горбенко В. Н. Синяков Ю.Б. Вальчук Д.Г. (Україна, Київ)
Істотний внесок в несприятливу екологічну ситуацію вносять міські звалища твердих побутових відходів (ТПВ), отруюючи своїм існуванням грунт і повітря, поверхневі і підземні води, вбиваючи флору і фауну, будучи джерелом важких інфекційних захворювань [1,2]. Особливу небезпеку становлять рідкі продукти гниття органічною складовою побутового сміття, збагачені важкими металами, мінеральними солями, барвниками, поверхнево-активними речовинами, нафтопродуктами, так званий фільтрат, який може бути джерелом забруднення навколишнього середовища протягом багатьох років навіть в умовах сучасних інженерних рішень з облаштування звалищ [3,4].
Як приклад розглянемо ефективність реагентної очистки одного з найбільш важких зразків фільтрату (таблиця 1).
Видно, що реагентному очищення забезпечує переклад в осад переважної кількості вихідних забруднень. В даному випадку це досягається за рахунок вдалого вибору не тільки спеціальних реагентів, а й послідовності їх використання в процесі очищення. У загальному випадку оптимальна схема виглядає наступним чином: фільтрат ⇒ розчин вапняного молока необхідної концентрації по СаО ⇒ коагулянт-флокулянт "Сизол-2500" ⇒ розчин вапняного молока тієї ж концентрації ⇒ зола ТЕС ⇒ коагулянт-флокулянт "Сизол-2500". Суттєвим доповненням до наведеної схемою є швидкість і час перемішування на кожній стадії. Знайдений порядок введення реагентів, а також оптимізація очищення фільтрату, дозволяють отримувати осад, що знаходиться практично в фіксованому стані Після його відділення від очищеного фільтрату і витримування протягом 24 годин при температурі 20 ± 10 0С спостерігається подальше ущільнення утвореної суміші. Традиційно за поведінкою отриманого матеріалу спостерігали за електропровідністю елюатів, отриманих після перебування під шаром води (250 мл) 24, 48 і 72 години щойно отриманого і відфільтрованого осаду і осаду, витриманого попередньо в ексикаторі 24 і 240 годин при температурі 20 ± 10 0С ( Таблиця 2).
Виходячи з наведених результатів можна рекомендувати знайдений підхід до реагентної очистки як такої, який дозволяє фіксувати в процесі очищення осад. Цей висновок становить практичний інтерес, оскільки при такому варіанті суттєво спрощуються стадії відділення такого осаду від рідкої фази і його утилізації.
З метою оптимізації процесу реагентної обробки фільтрату нами відпрацьований варіант, який передбачає введення коагулянту або на першій стадії очищення, а потім після перемішування і появи осаду додавання окислювача, наприклад, перекису водню, або коагулянт і окислювач подають разом. В результаті вибрано декілька варіантів (таблиці 3-5).
Видно, що в цьому випадку досягається глибокий ступінь очищення вихідного фільтрату, причому важливою обставиною є те, що суворе витримування співвідношення реагентів, порядку їх введення в зону очищення, умов перемішування, призводить до величинам сухого залишку в очищеному фильтрате нижче існуючих нормативних показників 1000 мг / л. Це надзвичайно цікавий результат, який свідчить про принципову можливість очищення стоків не тільки від зважених і колоїдних частинок, але і від розчинних неорганічних солей. Для мінімізації витратних показників на реагентної очищення (1) опрацьовані різні схеми зі зміною природи як коагулянту, так і окислювача (таблиці 4 і 5).
Цікаво, що зміна природи окислювача при тому ж каталізаторі істотно змінює характер протікання процесу очищення. За інших рівних умов його проведення обрана система окислювально-реагентної очистки (2) добре очищає фільтрат від органічних забруднень, проте величина сухого залишку змінюється при цьому незначно. На цьому ж рівні залишається сухий залишок і в варіанті окислювально-реагентної очистки (3) при хорошій ступеня очищення фільтрату від органічних забруднень. Однак останній варіант можна розглядати як оптимальний, про що свідчать значно нижчі витрати на використовувані реагенти. При тривалості аерації протягом 12,5 величина ГПК досягає значення 640 мг / л, проте, якщо отримуваний осад відводити із зони реакції використовуючи для його ущільнення коагулянт-флокулянт «Сизол-2500», то час аерації можна істотно зменшити (до 5-6 годин) з досягненням величини ГПК на рівні 600 мг О2 / л при незначному підвищенні вартісних характеристик (в середньому на 0,3-0,6 $).
Надалі для доочищення фільтрату доцільно використовувати мембранні технології, причому, як показано спеціальними дослідженнями, початкове значення ГПК перед мембранним очищенням можна тримати на рівні 1000-1400 мг О2 / л. Дійсно, результати, отримані в лабораторних умовах при мембранної доочищення попередньо підготовленого фільтрату, свідчать про можливість його скидання в навколишнє середовище (таблиця 6).
Для утилізації концентрованих залишків, отриманих після стадій реагентної очистки та мембранної доочистки, розроблено кілька рішень: їх змішання з наповнювачем з отриманням твердого, практично водонерозчинного матеріалу, який можна використовувати для виготовлення будівельних виробів, для дорожнього будівництва, для планування території; висушування на встановленому на полігоні № 5 обладнанні фірми «VOMM" до 3040% вологості і поховання отриманого матеріалу на тілі звалища; змішання з наповнювачем і використання отриманого матеріалу в якості ізолюючого шару на тілі звалища. Отримані результати лягли в основу технологічної схеми, розробленої з урахуванням специфіки полігону ТПВ № 5 і його інфраструктури. Розроблено ТЕО комбінованого процесу знешкодження фільтрату, яке свідчить про значно менших капітальних і експлуатаційних витратах при ре ализации такого процесу в порівнянні з існуючими технологіями. Крім того, в цьому випадку вирішується найважливіше екологічна проблема, пов'язана з повним циклом утилізації накопичених на полігоні величезних кількостей високотоксичних стоків (500-700 тис. м3). Таким чином, розроблена технологія дозволяє не тільки очистити проблемний стік до норм скидання очищеної води в навколишнє середовище, але і вирішує питання утилізації отриманого в процесі очищення висококонцентрованого залишку.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Water and element balances of municipal solid waste landfills / Baccini P. Henseler G. Figi R. Belevi H. // Waste Management and Research. 1987. V. 5. № 4. P. 483-499.
2. Про проблему очищення фільтрату полігонів для захоронення твердих побутових відходів / А.Ю. Бекетов, Б А. Бекренев, І.В. Вікторівський і ін. // Екологічна хімія. - 1988. - Т. 7, № 4. - С. 217 228.