Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Географическая экология

Диссертационная работа:

Тагилова Ольга Анатольевна. Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов на основе анализа потоков органического углерода : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.36.- Пермь, 2006.- 186 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/3385

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. В настоящее время масса потока твердых бытовых и приравненных к ним отходов (ТБО), поступающего ежегодно в биосферу, достигла почти геологического масштаба и составляет около 400 миллионов тонн в год. Захоронение в приповерхностной геологической среде на специализированных объектах, полигонах ТБО, является наиболее распространенным способом обезвреживания отходов. Полигоны ТБО являются источниками длительного негативного воздействия на окружающую среду на протяжении сотен и тысяч лет (Коротаев, 2000; Aprili, 1999; Branner, 1995, 2003; Lechner, 1994, 1997). Основным фактором этого воздействия является поступление в окружающую среду высокотоксичного фильтрата и биогаза, содержащего парниковые газы и токсичные вещества.

Для снижения негативного экологического воздействия полигонов разработаны и широко практикуются методы, направленные на минимизацию формирования и миграции эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду (Разнощик, 1981; Проскуряков, 1993; Быков, 2000; Bagchi, 1989, и т.д.). Однако отсутствует единая научно-методическая основа оценки экологической безопасности полигонов, позволяющая принимать научно-обоснованные решения по обеспечению их длительной экологической безопасности. Вопросы образования биогаза на полигонах подробно изучены (Вайсман, 2003; Лифшиц, 1989, 1992, 1995; Marticorena, 1993; Ehrig, 1985; Feliubadalo, 1999; и др.) и находят широкое применение. В то же время существующие методы прогнозной оценки образования фильтрата (Разнощик, 1981; Blakey, 1992; Canziani, 1992; Fenn, 1975; Kmet, 1982; Shroeder, 1994; и др.) и его химического состава (Qasim, 1970, 1994; Phelps, 1992; Straub, 1982; Andreotolla, 1990; Revah, 1979; Belevi, 1992, 1989) не позволяют использовать их на практике ввиду значительной погрешности получаемых результатов, необходимости сбора значительных массивов исходных данных, сложности использования, отсутствия взаимной связи и пр. Кроме того, получение исходных данных для разработки и верификации методов прогнозирования объемов образования и состава фильтрата проблематично в связи с практическим отсутствием в РФ объектов захоронения ТБО, оборудованных системами полного сбора и отвода фильтрата.

Результаты исследований процессов трансформации ТБО в условиях полигона (Barber, 1979; Barlas, 1992; Christensen, 1989) показывают, что формирование эмиссий органических и неорганических загрязняющих веществ полигонов тесно связано с процессами разложения органической составляющей ТБО. Общепринятым индикаторным параметром разложения органической составляющей ТБО является органический углерод. Таким образом, анализ параметров потока органического углерода из массива отходов с фильтратом и биогазом может быть использован для комплексной оценки и повышения экологической безопасности полигонов. Это определяет актуальность научно-практической задачи.

Целью работы является разработка метода анализа потоков органического углерода для повышения экологической безопасности полигонов ТБО на протяжении их жизненного цикла. Поставленная в работе цель достигалась решением следующих основных задач.

  1. Разработать принцип многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО, основанный на учете качества отходов, естественных условий площадки, конструкционных параметров полигона.

  2. Изучить трансформацию приоритетных загрязняющих веществ опытно-экспериментального полигона ТБО «Брайтенау» (Австрия), определить зависимость их содержания в составе фильтрата от концентрации органического углерода.

  3. Разработать комплексную динамическую модель потоков органического углерода, учитывающую климатические, технологические и проектные параметры полигонов для оценки их негативного экологического воздействия, провести верификацию модели.

  4. С использованием результатов апробации комплексной динамической модели потоков органического углерода разработать рекомендации по обеспечению экологической безопасности типичного для Западного Урала объекта захоронения ТБО - пермской городской свалки «Софроны».

Методы исследований. При выполнении исследований использовались методы синтеза, анализа и обобщения информации, системного анализа, анализа жизненного цикла, анализа материальных потоков, материального баланса, математического моделирования, статистики, корреляционно-регрессионного анализа, физико-химического анализа (газохроматографический для определения массовых концентраций органических веществ в воде, фотометрический - азота, фос-

фора, железа, гравиметрический - серы, атомно-абсорбционной спектроскопии - меди; количество измерений составило 327 по каждому веществу), натурных исследований в опытно-промышленных и промышленных масштабах.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  1. Разработан принцип многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО, основанный на учете естественных условий площадки, химического состава отходов, конструкционных параметров полигона.

  2. Установлены логарифмические регрессионные зависимости содержания приоритетных загрязняющих веществ фильтрата полигонов ТБО от концентрации органического углерода в его составе.

  3. Разработана математическая модель водного баланса поверхности полигона ТБО, учитывающая физические параметры слоя грунта и климатические условия районов размещения полигонов.

  4. Разработана комплексная динамическая модель потоков органического углерода полигонов ТБО, учитывающая климатические, технологические и проектные параметры объекта, которая позволяет оценить срок окончательной стабилизации массива отходов полигона и эмиссии приоритетных загрязняющих веществ в окружающую среду на протяжении их жизненного цикла.

  5. Установлено, что срок окончательной стабилизации массива отходов полигонов ТБО прямо пропорционален высоте массива отходов и обратно пропорционален среднегодовому слою образования фильтрата. Получено численное значение коэффициента окончательной стабилизации массива отходов пермской городской свалки «Софроны».

Достоверность научных положений и результатов проведенных исследований подтверждается применением современных методов теоретических и экспериментальных исследований, сравнением полученных результатов с результатами работ других авторов в близких областях исследований, достаточной сходимостью модельных и экспериментальных данных (при проведении верификации относительная погрешность расчетных данных составила 0,6-7%), положительным опытом практической реализации результатов исследований.

Практическое значение и внедрение результатов работы. Практическая ценность работы заключается в возможности применения комплексной динамической модели потоков органического углерода при проведении оценки воздействия на окружающую среду су-

ществующих и проектируемых объектов, использования результатов расчетов при разработке технических и технологических решений для обеспечения экологической безопасности полигонов ТБО на протяжении их жизненного цикла.

С использованием результатов диссертационной работы разработаны: «Методика расчета водного баланса полигонов захоронения твердых бытовых отходов» (Пермь, 2002 г.); «Проект рекультивации и оценка воздействия на окружающую среду Пермской городской свалки «Софроны»« (Пермь, 2001 г.). Результаты исследований используются при разработке проектов полигонов ТБО, проведении оценки воздействия существующих и проектируемых полигонов на окружающую среду, разработке проектов мониторинга полигонов в городах Санкт-Петербурге, Перми, Краснокамске, Березниках, Кунгуре и др., при чтении курсов «Управление отходами», «Компьютерные и информационные системы в экологии», «Проектирование полигонов захоронения твердых бытовых отходов», при дипломном и курсовом проектировании студентов специальности 656600 «Защита окружающей среды» Пермского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 7 конгрессах, конференциях и научно-практических семинарах, в том числе на научно-практическом семинаре «Экологические проблемы и современные технологии водоснабжения и водоотведения» (г. Челябинск) в 2000 г.; второй всероссийской конференции «Отходы-2000» (г. Уфа) в 2000 г.; международной студенческой конференции (г. Пермь) в 2000 г.; международном конгрессе «ЭКВАТЭК» (г. Москва) в 2002 г.; II, III, IV международных конгрессах по управлению отходами «ВЭЙСТЭК-2001,2003, 2005» (г. Москва).

Личный вклад автора в изучаемую проблему заключался в сборе, анализе, обобщении данных для формулировки принципов многобарьерной экологической защиты полигонов ТБО; в проведении лабораторных исследований по определению прочностных и фильтрационных свойств гидроизоляционной смеси на основе АСПО, проведении патентного поиска и составлении заявки на получение патента; постановке и проведении экспериментальных исследований в лабораторных, натурных и опытно-промышленных условиях, обработке массива статистических данных, анализе и обобщении результатов теоретических и практических исследований, проведенных на опытно-экспериментальном полигоне «Брайтенау»; разработке алгоритма расчета водного баланса

поверхности полигонов ТБО, комплексной математической модели потоков органического углерода полигонов ТБО; отборе проб фильтрата на ПГС «Софроны», проведении апробации модели на примере ПГС «Софроны», разработке рекомендаций по обеспечению экологической безопасности ПГС «Софроны», участии в разработке проектных решений по ее рекультивации.

Публикация результатов. Основные положения диссертации изложены в 16 публикациях, в том числе в 7 статьях, 9 материалах и тезисах докладов конгрессов, научно-практических семинаров и конференций различных уровней, 1 патенте.

Положения, выносимые на защиту:

  1. Логарифмические регрессионные зависимости содержания приоритетных загрязняющих веществ в составе фильтрата от концентрации органического углерода, полученные на основе анализа потоков приоритетных загрязняющих веществ в окружающую среду опытно-экспериментального полигона «Брайтенау».

  2. Комплексная динамическая модель потоков органического углерода, учитывающая климатические, технологические и проектные параметры полигона ТБО, позволяющая оценить негативное воздействие полигона на окружающую среду на протяжении его жизненного цикла.

  3. Комплекс организационно-технических мероприятий по повышению экологической безопасности типичного для Западного Урала примера объектов захоронения ТБО - пермской городской свалки «Софроны» на протяжении ее жизненного цикла.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит список литературы из 159 наименований (в том числе 74 - отечественных, 85 - зарубежных авторов). Объем диссертации составляет 153 страницы машинописного текста, включающих 50 рисунков и 26 таблиц.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность коллегам из Венского технического университета (Австрия): проф. П. Брунне-ру - за консультации и предоставленную возможность проведения исследований на опытно-экспериментальном полигоне «Брайтенау»; д-ру Г. Дёберлу - за помощь в сборе и обработке материалов, Е. Риттер - за проведение аналитических исследований. Проф. Я.И. Вайсману (ПГТУ) - за помощь в формулировке целей и задач исследований.

Подобные работы
Потапов Павел Александрович
Обеспечение геоэкологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов методами обработки и локализации образующегося фильтрата
Щербина Елена Витальевна
Научно-методологические основы геоэкологического проектирования полигонов твердых бытовых отходов
Томин Михаил Николаевич
Инженерно-экологические свойства осадков водоподготовки как основа их использования при рекультивации нарушенных земель и обустройстве полигонов твердых отходов
Королева Валентина Николаевна
Научное обоснование и разработка технологических решений по повышению безопасности горных работ на базе эффективной дегазации с утилизацией метана на основе газогидратных процессов
Кодзаев, Марат Юрьевич
Повышение экологической безопасности при эксплуатации магистральных нефтегазопроводов
Баскаков Сергей Павлович
Повышение экологической безопасности морской транспортировки нефти путем снижения эмиссии летучих органических соединений
Тихомиров Александр Николаевич
Методы повышения экологической безопасности международных транспортных коридоров
Боровков Георгий Александрович
Методы и средства повышения экологической безопасности производства и природопользования в цветной металлургии
Сабянин Георгий Васильевич
Обоснование геотехнологических методов повышения экологической безопасности освоения маломасштабных месторождений
Таукин Павел Борисович
Комплекс средств по защите окружающей среды от воздействия токсичных отходов на полигоне "Красный бор"

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net