WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Технологические процессы и оборудование для обезвреживания вторичных отходов при полигонном захоронении твердых бытовых отходов

На правах рукописи

КУШНИР Константин Яковлевич

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ВТОРИЧНЫХ ОТХОДОВ ПРИ

ПОЛИГОННОМ ЗАХОРОНЕНИИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

Специальность: 03.00.16 - Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2010 Диссертационная работа выполнена в Московском государственном университете инженерной экологии (МГУИЭ) на кафедре «Техника и технология переработки отходов».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Гонопольский Адам Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Медведев Виктор Тихонович доктор технических наук, профессор Клушин Виталий Николаевич

Ведущая организация: Государственное унитарное предприятие города Москвы «Институт МосводоканалНИИпроект»

Защита диссертации состоится «25» февраля 2010 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.145.03 при Московском государственном университете инженерной экологии по адресу: 105066, г.

Москва, ул. Старая Басманная, 21/4, в ауд. им. Л.А. Костандова (Л-207)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУИЭ.

Автореферат разослан «21» января 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Е.С. Горшина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертационного исследования обусловлена необходимостью разработки и внедрения в практику новых технических приемов и инженерных решений по защите окружающей среды в зонах влияния свалок и полигонов для захоронения твердых бытовых отходов.

Полигоны захоронения твердых бытовых отходов (ТБО) являются одним из наиболее распространенных методов обращения с отходами, образующихся от населения. В России полигонному захоронению подлежит 97 % или около миллионов тонн ТБО. Ежегодно под полигоны в стране отводится более гектаров земли вблизи городов и населенных пунктов (сюда не входит площадь необходимая для создания вокруг каждого полигона санитарно-защитной зоны шириной от 500 до 1000 метров). Обладая несомненным экономическим преимуществом в связи с низкой стоимостью захоронения, полигоны представляют серьезную экологическую опасность для окружающей среды.





Основными видами опасного воздействия свалок и полигонов для захоронения отходов на окружающую природную среду являются:

· загрязнение атмосферного воздуха, основным загрязнителем является биогаз – конечный продукт биотермического распада органической составляющей отходов под воздействием микрофлоры;

· загрязнение подземных и поверхностных вод, основным загрязнителем является фильтрат, представляющий собой продукт взаимодействия природных осадков проникающих в тело полигона и отходов;

· загрязнение почв.

Несмотря на то, что в соответствии с природоохранными нормативами, полигоны ТБО являются сложными и дорогостоящими инженерно- техническими сооружениями, в большинстве регионов страны на полигонах отсутствуют даже простейшие природоохранные сооружения. Кроме того, климатические условия значительной территории России, с продолжительным периодом отрицательных температур, не позволяют применять широко используемые в мире технологии для решения проблем круглогодичной утилизации, образующихся вторичных отходов – биогаза и фильтрата. Для этого необходимы технологические процессы и оборудование, обеспечивающие круглогодичную работу данных природоохранных сооружений в российских условиях. Основные исследования возможностей снижения негативного влияния свалок и полигонов ТБО на окружающую среду представлены в работах Гонопольского А.М., Ножевниковой А.Н., Мурашова В.Е., Вайсмана Я.И., Лиллепягер Е.Р. и др. Однако, методики разработки и проектирования оборудования для круглогодичной утилизации, образующихся вторичных отходов – биогаза и фильтрата, в нашей стране практически не разрабатывались.

Цель и задачи диссертационной работы: научное обоснование, разработка и внедрение эффективных комплексных технологических процессов и оборудования для защиты окружающей среды в зонах влияния свалок и полигонов для захоронения ТБО.

В диссертации, для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Анализ методов расчета и проектирования технологий обращения с вторичными отходами при полигонном захоронении.

2. Исследование физико-химических и механических свойств вторичных отходов при полигонном захоронении в частности биогаза.

3. Разработка и апробация полуэмпирической методики обобщения характеристик технологических процессов и выбора оборудования технологических линий для обращения с вторичными отходами при полигонном захоронении.

Объектом исследования являются процессы и аппаратура для обезвреживания полигонного биогаза и фильтрата с полигонов ТБО.

Предмет исследования - технологии и аппаратура для физико-химического обезвреживания биогаза и фильтрата с полигонов ТБО Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе выполнено комплексное изучение методов управления основными процессами, происходящими в теле полигонов ТБО при разложении отходов. Исследования базировались на анализе литературы и фондовых материалах, включали собственные теоретические разработки с применением методов регрессионного анализа и теории размерностей, лабораторные и полевые физико-химические методы исследования свойств жидких и газообразных сред.





Научная новизна работы:

1. В результате экспериментальных исследований полигонного биогаза впервые обнаружено наличие в нем высокодисперсной пыли, концентрация которой увеличивается с глубиной взятия проб.

2. При сжигании биогаза в лабораторных условиях в продуктах сгорания обнаружены полихлорированные бифенилы (ПХБ) и полиароматические углеводороды (ПАУ) и, на основании результатов исследований, выдвинуто предположение об образования ПХБ и ПАУ, при сжигании полигонного биогаза, за счет десорбции этих соединений с поверхности частиц высокодисперсной пыли, содержащейся в биогазе полигона захоронения ТБО, так как в пробах биогаза отсутствуют необходимые для возникновения ПХБ и ПАУ соединения и элементы.

3. На основании результатов экспериментальных исследований предложена методика обобщения характеристик процессов обезвреживания вторичных отходов – фильтрата и биогаза при полигонном захоронении ТБО.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что:

1. На основании анализа экспериментальных данных и расчетов термодинамических циклов тепловых машин, работающих на полигонном биогазе, разработана инженерная методика выбора тепловой машины, отвечающей требованиям экологической безопасности оборудования, для термической утилизации биогаза с полигонов ТБО.

2. Показано, что термическая утилизация полигонного биогаза с его предварительной очисткой и осушкой, а также с очисткой продуктов сгорания, в условиях России является только способом его обезвреживания, но не способом генерации энергии.

3. В результате обобщения экспериментальных данных разработана инженерная методика расчета и проектирования систем пассивной аэрации полигонов ТБО.

4. В результате обобщения экспериментальных данных по исследованию физико-химических свойств фильтрата полигонов ТБО, разработана и внедрена инженерная методика проектирования аппаратов многостадийного процесса физико-химической очистки фильтрата полигонов ТБО.

Внедрение результатов работы.

Результаты диссертационной работы использованы при проектировании систем очистки фильтрата на полигоне ТБО «Дмитровский» (Московская область) ГУП «Экотехпром», на полигоне «Гаспра» Автономной республики Крым (Украина).

По результатам диссертации, по заказу Федерального агентства по науке и инновациям, в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» выполнен государственный контракт №02.515.11.5085 от 12.04.08г. «Разработка комплексной технологии очистки и обезвреживания фильтрата полигонов ТБО».

По материалам диссертации К.Я. Кушниром, в соавторстве, получено положительное решение по заявке на патент РФ № 2009135301 от 23.09.09г.

«Способ очистки фильтрата полигонов ТБО».

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований свойств полигонного биогаза и продуктов его сгорания методами спектрального анализа, газовой хроматографии и инструментальной микроскопии.

2. Результаты анализа энергетической эффективности процесса термической утилизации биогаза с полигонов ТБО средней полосы России и рекомендации по повышению его экологической безопасности, за счет предварительной очистки от высокодисперсной пыли в фильтре разделительно-инерционного типа, и использования тепловой машины, работающей по циклу Дизеля.

3. Полуэмпирические методики обобщения характеристик многостадийных процессов обезвреживания вторичных отходов, образующихся при полигонном захоронении твердых бытовых отходов, в виде системы соотношений между безразмерными комплексами, составленными из характеристик оборудования и параметров процессов, с использованием методов регрессионного анализа и анализа размерностей.

4. Инженерная методика проектирования установок термической утилизации биогаза с полигонов ТБО.

5. Инженерная методика проектирования систем пассивной аэрации полигонов ТБО.

6. Инженерная методика проектирования аппаратов многостадийного процесса физико-химической очистки фильтрата полигонов ТБО.

Публикации Материалы диссертации изложены в 8 публикациях, в том числе 2 в рекомендуемых ВАК журналах.

Апробация результатов диссертации Материалы диссертации докладывались на всероссийской выставке научнотехнического творчества молодежи, Москва, ВВЦ – 2006г.; III, IV, VI научнопрактических конференциях «Экологические проблемы индустриальных мегаполисов», МГУИЭ – 2006, 2007, 2009г.; международной конференции «Коммерческое использование нетрадиционных ресурсов метана и отходов сельскохозяйственного и лесного производства», Москва, WasteTech-2009г.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав и выводов, изложена на 128 страницах машинописного текста, иллюстрирована рисунками, содержит 14 таблиц и 11 приложений. Библиографический список включает 129 наименований.

Работа выполнена на кафедре «Техника и технологии переработки отходов»

Московского государственного университета инженерной экологии.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определена цель и сформулированы задачи исследований, показана научная новизна и практическая значимость выполненной работы, определены положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе анализа опубликованных данных, посвященных проблемам обращения с полигонным биогазом и фильтратом полигонов ТБО показано, что в отечественной и зарубежной практике отсутствуют методики проектирования как систем обращения с полигонным биогазом, так и сложных многостадийных процессов обезвреживания фильтрата полигонов ТБО.

Наибольшее распространение за рубежом получили системы активного сбора биогаза и дегазации полигонов ТБО. Система активного сбора биогаза включает в себя устройства, создающие градиент давления (компрессоры, вентиляторы), экстракционные скважины и горизонтальную систему сбора биогаза. Система активной дегазации полигонов ТБО включает утилизацию извлеченного газа и, как правило, это сжигание без газоочистных сооружений или аппаратов, непосредственно на полигонах.

Альтернативой системам активной аэрации служат системы пассивной аэрации, разработанные в нашей стране. Аэрация происходит за счет естественной разницы давления, поддерживаемой разницей уровней между входом и выходом всасывающей и выхлопной трубы, и температуры в толще отходов. При таком способе обращения с полигонным биогазом его энергетический потенциал не используется, но и затраты на оборудование и компенсацию экологического ущерба по сравнению с затратами на оборудование для термического обезвреживания намного меньше. Следует отметить, что методика проектирования систем пассивной аэрации полигонов также отсутствует.

Анализ данных, посвященных проблемам обращения с фильтратом полигонов ТБО и его обезвреживания, позволяет выделить наиболее распространенные технологические процессы:

·биологическая обработка (аэробная и анаэробная);

·физико-химическая обработка (химическое осаждение, химическое окисление, адсорбция с применением сорбентов, обратный осмос, осаждение/флокуляция, выпаривание и др.);

Представленные методы позволяют предотвратить негативное воздействие фильтрата полигонов ТБО на окружающую среду, но имеют ряд недостатков. Так, биологические методы практически не применимы в условиях средней полосы России из-за длительного периода отрицательных температур окружающей среды, существующие физико-химические методы очистки имеют высокую стоимость, а метод подачи фильтрата на поверхность полигона способствует лишь частичному уменьшению объема фильтрата, в результате его испарения с поверхности полигона. При этом концентрация загрязняющих веществ в стоке будет более высокой.

Все это указывает на то, что необходим научно обоснованный подход к проектированию технологических систем очистки фильтрата полигонов ТБО и полигонного биогаза с учетом климатических факторов, экономических и эксплуатационных возможностей самих полигонов средней полосы России.

Во второй главе приведены методики и результаты экспериментального исследования физико-химических свойств проб биогаза, отобранных на действующих полигонах ТБО Московской области, физико-химических свойств продуктов его сгорания.

В таблице № 1 представлены усредненные значения компонентного состава биогаза. Всего было отобрано по пять проб при каждой отметке глубины. Отбор проб биогаза проводился при помощи аспиратора ПУ-4Эп, по двум каналам с расходом 0,2 л/мин (0,15 см/с). Выделенная осаждением из низкоскоростного потока биогаза пыль при увеличении под инструментальным микроскопом РВ- до 500 раз, имеет основную фракцию чешуйчатой формы, а средний миделевый размер составляет 0,006 мм. Частицы имеют высокоразвитую поверхность.

Распределение частиц по размерам в потоке соответствует нормальному логарифмическому закону распределения (Рис. 1.).

Изменение состава биогаза и концентрации пыли в зависимости от глубины изъятия проб представлена на рис. 2.

Усредненное значение компонентов биогаза на полигоне ТБО Глубина, м Поверхность Среднее значение Рис. 1. Характеристика распределения частиц пыли по В таблице № 2 представлены усредненные значения компонентного состава продуктов сгорания биогаза. Схема исследования свойств биогаза представлена на рис 3. Исходная проба анализировалась на хроматографе Яуза – 200 и двулучевом двух - волновом спектрофотометре. Продукты сгорания направлялись через колбу с предметным стеклом в цилиндрическую емкость (Е2) с эластичным вкладышем и анализировались на хроматографе Яуза – 200 и двулучевом двух волновом спектрофотометре. Анализ проб на атомно-абсорбционном спектрофотометре, позволил установить отсутствие тяжелых металлов, как в исходной смеси, так и продуктах сгорания.

Как видно из таблиц № 1, 2, прослеживается зависимость концентрации пыли в пробах биогаза, а также ПХБ (полихлорированные бифенилы), ПАУ (полиароматические углеводороды) в продуктах сгорания биогаза от глубины отбора проб (Рис. 2.). Появление данных соединений возможно лишь при наличии в исходных пробах хлорсодержащих соединений, но таких соединений в пробах не обнаружено. В то же время, уменьшение концентрации пыли после сгорания свидетельствует о том, что обнаруженная пыль имеет частично органическое происхождение. На этом основании можно предположить, что источником ПХБ и ПАУ, при сжигании биогаза, могут быть частицы пыли, на которых ранее были сорбированы эти соединения, а в результате десорбции, опять перешедшие в газовую фазу.

Рис. 3. Общая схема стенда для физико-химического анализа состава биогаза.

КМ – компрессор; Е1, Е2 – емкости с вкладышами с исходной пробой и продуктами сжигания, соответственно;

Усредненное значение компонентов сгорания отобранных проб биогаза на полигоне ТБО Глубина, м Поверхность Среднее значение * - концентрации близкие к пределу обнаружения на используемой аппаратуре.

Полученные результаты свидетельствуют о необходимости природоохранных мероприятий при сжигании полигонного биогаза в любых целях и для любых применений, а так же о необходимости создания аппаратов, способных предотвратить попадание пыли в факел пламени или тепловую машину при термическом обезвреживании биогаза.

В третьей главе разработан алгоритм обобщения экспериментальных данных для сложных инженерно-экологических задач и апробирован для задач пассивной аэрации и термической утилизации полигонного биогаза.

Разработанный автором алгоритм получения обобщенных характеристик, с применением методов анализа размерностей и регрессионного анализа, представляет собой формальную процедуру сокращения размерностей комплексных параметров, составленных из объединенного массива экспериментальных данных и массива справочных данных, получение массива безразмерных комплексов с целью получения регрессионных соотношений и оценки значимости безразмерных комплексов. Как показали расчеты, значимыми в регрессионных соотношениях оказались только те безразмерные комплексы, которые имеют физический смысл и совпадают по форме с критериями подобия.

Следует отметить, что методы теории подобия здесь не использовались из-за отсутствия физико-математической модели, базирующейся на системе дифференциальных уравнений сохранения.

Для реализации алгоритма был создан программный модуль для ЭВМ. Ввод и заполнение исходных массивов, для которого, осуществляется через пользовательский интерфейс на ЭВМ.

Конечной задачей выполнения операций с базами данных является получение массива безразмерных соотношений, составленных из безразмерных величин (комплексов) в виде:

где: i = f([M,L,,T…]) – безразмерные комплексы; А, 1, 2, n, - константы, определяемые регрессионным анализом.

МТД МГП

Для получения регрессионного уравнения, необходимо провести анализ размерности для каждого введенного параметра в первую базу данных, затем получив массив безразмерных соотношение вида (1), используя данные из второй базы найти регрессией коэффициенты А, 1, 2, n.

Для процессов термического обезвреживания биогаза полигона ТБО были рассмотрены термодинамические циклы, различающиеся способом подвода теплоты: Дизеля (при постоянном давлении), Тринклера (смешанный), Отто (при постоянном объеме). И для всех циклов функциональная зависимость между параметрами, согласно постановке задачи, имеет вид (2).

где: Р1-4 – давление в точках цикла, Па; Т1-4 – температура в точках цикла, К; V1-4 – объем в точках цикла, м3; Ср – теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(кг·К); СV – теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(кг·К); – плотность биогаза, кг/м3; d – средний диаметр системы трубопроводов, м; L – длина системы трубопроводов, м; NЭ – мощность на экологические нужды, кВт; NТМ – мощность двигателя, кВт.

После проведенного регрессионного анализа и оценки значимости комплексов, безразмерные соотношения, составляющие полуэмпирическую модель процесса термического обезвреживание для каждого термодинамического цикла тепловой машины (ТМ).

Пределы изменения безразмерных комплексов при регрессионном анализе Анализ безразмерных комплексов, полученных предложенным методом, показал, что они представляют собой аналоги критериев подобия, полученные в классических работах Гухмана А.А.

Таким же путем в диссертации были получены обобщающие безразмерные соотношения для, альтернативного сжиганию биогаза, процесса подавления метаногенеза на полигоне ТБО методом пассивной аэрации, разработанным А.М.

Гонопольским и В.Е. Мурашовым Первое из них (6) - определяет гидравлическое сопротивление, которое должен преодолеть биогаз в зависимости от выбранных параметров и ожидаемых режимов, для проведения процесса дегазации.

Второе (7) – какое количество передаваемой энергии от отходов в процессе биотермического разложения передается объему газа в трубах для преодоления гидравлического сопротивления конструкции.

Пределы изменения безразмерных комплексов, определяющих исследуемый процесс:

20 Eu 170 – аналог критерия Эйлера; 80 Nu 1900 – аналог критерия Нуссельта; 230 Re 1000 – аналог критерия Рейнольдса; 0,45 Pr 1 – аналог критерия Прандтля; 4·105 Ho 2·106 – аналог критерия Гомохронности; 0,1 Гd 0,2 – аналог геометрического критерия подобия; 20 ГD 22 – (6); 0,07 ГD 0,16 – (7) – аналоги геометрического критерия подобия; 25 ГH 60 – аналог геометрического критерия подобия.

В четвертой главе приведены результаты расчетно-теоретического исследования энергетического потенциала биогаза.

Рассмотрены термодинамические циклы тепловых машин, использующих полигонный биогаз в качестве рабочего тела при его термической утилизации:

Дизеля (при постоянном давлении), Тринклера (смешанный), Отто (при постоянном объеме), Брайтона (при постоянном давлении).

Результаты расчетов представлены на рис. 5, 6. Расчеты показали, что для полигонного биогаза, как рабочего тела ТМ, работа, которую можно получить в цикле Брайтона, столь мала, что в дальнейшем данный цикл не рассматривался.

Из рис. 5. следует, что наиболее энергетически значимым является цикл Дизеля. Это также подтверждается расчетами T – S – диаграмм циклов для реального биогаза, пробы которого исследовались в главе 2 (Рис. 6.). Следует отметить, что данные тепловые машины, работающие по этим циклам, получили наибольшее распространение в зарубежной практике для термической утилизации биогаза. Как правило, установки для термической утилизации биогаза являются автономными несетевыми генераторами энергии. Однако проведенный в диссертации анализ показал, что для обеспечения экологической безопасности необходимо осушить полигонный газ, очистить его от сероводорода и от пыли.

Все эти процессы в автономном режиме можно реализовать только за счет энергии, вырабатываемой тепловой машиной. Полученные расчетные результаты свидетельствуют также о том, что с увеличением концентрации метана увеличивается и полезная работа, производимая ТМ за цикл, которая может компенсировать затраты на нагрев негорючих балластных компонентов (водяного пара, азота, углекислого газа) и малых примесей в биогазе.

На основании полученных результатов, можно утверждать, что энергетическая эффективность ТМ, экологически безопасно работающей на биогазе полигона, определяется разницей между производимой полезной работой цикла и затратами работы на сбор и прокачку биогаза через протяженную трубную систему полигона, на сжатие биогаза при его закачке в демпфирующий газгольдер, осушку биогаза от влаги, очистку биогаза от пыли и от нормируемых компонентов отходящих газов до допустимых к выбросу концентраций.

Результаты расчетов, приведенные на рис. 7. в виде зависимостей КПД различных циклов от концентраций метана, показывают, что только в ТМ, работающих по циклу Дизеля при концентрациях метана больших 50 % при соблюдении всех природоохранных мероприятий можно получить энергию для внешней сети.

Учитывая, что в средней полосе России концентрация метана на полигонах не превышает 35 % - 40 %, можно утверждать, что термическую утилизацию полигонного биогаза следует рассматривать только как способ обезвреживания, но не как способ получения энергии.

Рис. 5. T – S Диаграмма расчетных циклов для Рис. 6. T – S Диаграмма расчетных циклов для модельных смесей (СН4 – СО2 – воздух) реального состава проб биогаза на глубине: 0,4, 1,0, Для предотвращения образования ПХБ и ПАУ, а также для увеличения сроков эксплуатации оборудования, в данной работе предлагается дополнить существующие системы подготовки биогаза перед использованием в ТМ фильтром тонкодисперсной пыли, конструкция которого представлена на рис. 8.

Рис. 7. Зависимость КПД ТМ с учетом технико-экономических затрат и термодинамического КПД циклов от содержания (1 – очистка биогаза от пыли перед сжиганием, 2 – сжатие Рис. 8. Фильт-циклон перед двигателем биогаза перед сжиганием до 1,2МПа, 3 – осушка биогаза перед внутреннего сгорания (ДВС).

сжиганием и его очистка после сжигания, 4 – КПД цикла Отто, 5 – КПД цикла Тринклера, 6 – КПД цикла Дизеля, – суммарные затраты) утилизацией биогаза показана на рис. 9.

Рис. 9. Технологическая схема совокупности аппаратов для дегазации полигона ТБО.

КО – конденсатоотводчик; ОС и АД – осушка и адсорбция; ФЦ – разработанный фильтр-циклон В пятой главе «Апробация результатов исследования» представлены инженерные методики для расчета и проектирования технологических систем дегазации полигонов ТБО и систем обезвреживания фильтрата. Общая схема расчета показана на рис. 10.

Разработанная в диссертации методика расчета была использована и при создании технологической схемы глубокой очистки фильтрата полигона ТБО на полигоне ТБО «Дмитровский» Московской области. В соответствии с разработанной технологической схемой (Рис. 11.) исходный фильтрат поступает в усреднитель А1. Из усреднителя А1 насосом Н1, фильтрат перекачивается в реактор-барботер А2.

Рис. 10. Общая схема расчета систем обращения с вторичными отходами полигонов ТБО Ээ – экологический эффект, руб.; З – затраты (в том числе и за экологический ущерб), руб.

Реактор-барботер А2 предназначен для приема фильтрата и его обработки известью, поступающей из бака А8. Для приема и гашения пены, образующейся при обработке фильтрата известью предусмотрен пеногаситель А10. В нижней части аппаратов А1 и А2 расположены системы перфорированных труб для подачи воздуха с целью усреднения – А1 перемешивания реагентов – А2. Воздух подается компрессором КМ1. В качестве реагента используется твердая измельченная известь (СаО). Известь подается тарельчатым питателем. В период подачи извести и один час после прекращения подачи извести осуществляется процесс перемешивания воздухом. Затем в реакторе-барботере происходит гравитационное осаждения образовавшегося осадка. После отстаивания фильтрат поступает во флотатор А3, где происходит отдувка аммонийного азота из фильтрата воздухом, подаваемым компрессором КМ2. Образовавшаяся пена подается в пеногаситель А10.

Рис.11. Технологическая схема глубокой очистки фильтрата полигона ТБО После стадии микрофлотации (отдувки) фильтрат поступает в смеситель А4, куда из бака А9 поступает травильный раствор для корректировки величины рН и коагуляции загрязнителей. Пройдя отстойник А5 насосом Н2 фильтрат подается в электро-флотокоагулятор (ЭФК) А6 для доочистки и очистки от тяжелых металлов. Емкость А6 разделена на две секции: секцию1 собственно ЭФК и секцию 2 – отстойник. Из секции 2 емкости А6 очищенный фильтрат поступает в пруд испаритель.

Образовавшийся в емкостях А2, А3, А5, А6, А10 осадок, осадок и жидкость, образовавшиеся при гашении пены поступают в осадконакопитель А7. После уплотнения осадка образовавшаяся надосадочная жидкость поступает в усреднитель А1.

Рассматривая каждую стадию процесса очистки фильтрата полигонов ТБО и применяя представленный алгоритм (Рис.4.), были получены безразмерные соотношения, связывающие параметры, значимые для процесса на каждой стадии очистки:

- стадия барботажа воздухом с добавлением извести: Eu = 3,6·Re-0.2·Fr0.9;

- стадия микрофлотации (отдувки): Eu = 47,5·Re-0.3;

- стадия коагуляции травильными растворами: Fr = 17,1·Re0.39;

- стадия электро-флотокоагуляции: NJ = 400·Re-1.5·Ho0.7.

Пределы изменения безразмерных комплексов для стадии барботажа и стадии микрофлотации: 8 Eu 80 – аналог критерия Эйлера; 25 Fr 600 – аналог критерия Фруда; 3·104 Re 6·105 – аналог критерия Рейнольдса; Ho 10000 – аналог критерия Гомохронности.

Пределы изменения безразмерных комплексов для стадии коагуляции травильными растворами и стадии электро-флотокоагуляции: 300 Fr 7000 – аналог критерия Фруда; 200 Re 5·106 – аналог критерия Рейнольдса; 1000 Ho 10000 – аналог критерия Гомохронности; 0,5 NJ 17 – безразмерный комплекс мощности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Экспериментальными исследованиями свойств полигонного биогаза и продуктов его сгорания методами спектрального анализа и газовой хроматографии, установлено наличие целого ряда компонентов с объемной концентрацией до 1 %, относящихся ко 2-му и 3-му классу токсичности, что делает экологически опасным широко распространенное в мире прямое сжигание биогаза на полигонах ТБО.

2. Экспериментально установлена зависимость между концентрацией высокодисперсной пыли в биогазе и концентрацией полихлорированных бифенилов и полиароматических углеводородов в продуктах сгорания биогаза, превышающих ПДК в 104 и более раз. На основе проведенных экспериментов выдвинуто предположение о сорбции хлорорганических соединений в составе биогаза на частицах высокодисперсной пыли с последующей их десорбцией при сгорании с образованием ПАУ и ПХБ, так как в пробах биогаза отсутствуют необходимые для возникновения ПХБ и ПАУ соединения и элементы.

3. В результате расчетно-теоретического анализа энергетической эффективности процесса термической утилизации биогаза полигонов ТБО средней полосы России показано, что при соблюдении экологических нормативов по выбросам в окружающую среду затраты энергии на осушку, обеспыливание и компримирование биогаза и очистку отходящих газов, автономными являются лишь тепловые машины, работающие по циклу Дизеля. При этом, учитывая, что в средней полосе России концентрация метана на полигонах не превышает 35 % - %, термическую утилизацию полигонного биогаза следует рассматривать только как способ обезвреживания, но не как способ получения энергии.

4. Разработана методика обобщения характеристик многостадийных процессов обезвреживания вторичных отходов, образующихся при полигонном захоронении твердых бытовых отходов, в виде системы соотношений между безразмерными комплексами, составленными из характеристик оборудования и параметров процессов.

5. На основе методики обобщения характеристик процессов обезвреживания вторичных отходов, разработаны инженерные методики:

- расчета и проектирования установок термической утилизации биогаза полигонов ТБО;

- расчета систем пассивной аэрации полигонов ТБО;

- расчета аппаратов многостадийного процесса физико-химической очистки фильтрата полигонов ТБО.

6. Результаты исследований использованы при разработке проекта системы дегазации полигона ТБО «Дмитровский» ГУП «Экотехпром» и при разработке проекта системы очистки фильтрата полигонов ТБО «Дмитровский» ГУП «Экотехпром» и «Гаспра» Автономной республики Крым (Украина).

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Гонопольский А.М., Мурашов В.Е., Кушнир К.Я. Теория подобия в прикладной инженерной экологии // Экология и промышленность России. – 2007. - октябрь. – С.22-25.

2. Гонопольский А.М., Мурашов В.Е., Кушнир К.Я. Выбор характеристик тепловой машины для сжигания биогаза на полигонах ТБО // Химическое и нефтегазовое машиностроение – 2008г. - № 7. – С.36-38.

3. Гонопольский А.М., Мурашов В.Е., Кушнир К.Я. К вопросу о рациональном использовании биогаза, образующегося на полигонах ТБО // Экологические проблемы индустриальных мегаполисов: сб. трудов IV Междунар.

Научно-практич. конф. – М.: МГУИЭ. – 2007. – С.14-29.

4. Гонопольский А.М., Мурашов В.Е., Кушнир К.Я. Сравнение экологоэкономических характеристик методов утилизации свалочного газа // Рециклинг отходов – 2007. – № 3. – С.2-8.

5. Гонопольский А.М., Николайкина Н.Е., Миташова Н.И., Мурашов В.Е., Кушнир К.Я. Многостадийная технология очистки фильтрата полигонов твердых бытовых отходов // Вода: Химия и Экология. – 2008. – № 2. – С.25-30.

6. Гонопольский А.М., Николайкина Н.Е., Миташова Н.И., Мурашов В.Е., Кушнир К.Я. Анализ возможностей термической утилизации биогаза с полигонов ТБО // Коммерческое использование нетрадиционных ресурсов метана и отходов сельскохозяйственного и лесного производства: Междунар. Конф. Тезисы докладов. – М.: ИНКО. – 2009. – С.53-54.

7. Гонопольский А.М., Кушнир К.Я. Исследование характеристик тепловых машин для утилизации биогаза полигонов ТБО, с использованием методов теории подобия // Экологические проблемы индустриальных мегаполисов: сб. трудов VI Междунар. Научно-практич. конф. – М.: МГУИЭ. – 2009. – С.103-107.

8. Гонопольский А.М., Николайкина Н.Е., Миташова Н.И., Мурашов В.Е., Кушнир К.Я. Разработка комплексной технологии химической очистки и обезвреживания фильтрата полигонов захоронения твердых бытовых отходов // Итоговая конференция за 2009 год по приоритетному направлению рациональное природопользование: Тезисы докладов. – М.: ИНКО. – 2009. – С.28-29.



Похожие работы:

«ЯКУБОВСКАЯ ИРИНА АЛЕКСАНДРОВНА ГЕНДЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ И ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СТАТУСА УЧАЩИХСЯ г. ЧЕЛЯБИНСКА 03.00.13 – Физиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Челябинск – 2008 Диссертация выполнена на базе Центра мониторинга физического развития и состояния здоровья школьников при кафедре биологии человека и медикобиологической подготовки ГОУ ВПО Челябинский государственный педагогический...»

«АЛИМОВ Александр Викторович ИММУНОЛОГИЧЕСКАЯ И ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВАКЦИНОПРОФИЛАКТИКИ ГЕПАТИТА А В ОРГАНИЗОВАННЫХ ВОИНСКИХ КОЛЛЕКТИВАХ (НА МОДЕЛИ ПРИВОЛЖСКО-УРАЛЬСКОГО ВОЕННОГО ОКРУГА) 14.02.02 – Эпидемиология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Москва – 2013 2 Работа выполнена в ФБУН Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии Роспотребнадзора. Научный руководитель : Член-корреспондент РАМН, Акимкин...»

«Кондратов Евгений Владимирович ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ СОСНОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ В УСЛОВИЯХ АЭРОТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ 03.00.16 – Экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Братск 2009 Работа выполнена на кафедре Лесоинженерного дела ГОУ ВПО Братский государственный университет (г. Братск) Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Угрюмов Борис Иванович Официальные оппоненты – доктор биологических наук,...»

«ЗУХУРОВ Асомуддин Назаралиевич ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НОВЫХ ПРЕПАРАТОВ ПРИ ГЕЛЬМИНТОЗАХ ОВЕЦ В УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН 03.02.11- паразитология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата ветеринарных наук Москва-2014 Диссертационная работа выполнена в лаборатории паразитологии Таджикского научно-исследовательского ветеринарного института и на кафедре паразитологии и фармакологии Таджикского аграрного университета им. Ш. Шотемура. доктор...»

«ЯГ Д АР ОВ А О льг а Ар к адь ев н а ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОНТОГЕНЕЗА ОДНОЛЕТНИХ ДЕКОРАТИВНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ 03.02.08 – экология (биологические наук и) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Казань, 2013 Работа выполнена на кафедре экологии федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Марийский государственный университет Научный...»

«ЧИСТЯКОВА Татьяна Николаевна СИСТЕМА МЕТОДИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВБИОЛОГОВ к ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ ОБРАЗОВАНИЮ школьников Специальность 13.00.02 — теория и методика обучения биологии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Санкт-Петербург 2000 Работа выполнена на кафедре методики обучения биологии и экологии Российского государственного педагогического университета имени А И Герцена Научный руководитель кандидат педагогических наук,...»

«Кузнецова Мария Юрьевна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДЕЗИНФЕКЦИОННЫХ И СТЕРИЛИЗАЦИОННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ В УЧРЕЖДЕНИЯХ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ 14.02.02 – Эпидемиология 14.01.14 – Стоматология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Москва, 2011 Работа выполнена в Федеральном бюджетном учреждении науки Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии Роспотребнадзора. Научные руководители: Филатов Николай Николаевич доктор медицинских наук,...»

«СМИРНОВА Нина Анатольевна МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИНТЕЗ ОБУЧАЕМОГО УПРАВЛЕНИЯ УПРУГИМ МАНИПУЛЯТОРОМ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЯХ (Специальность: 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ) Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2002 2 Работа выполнена на кафедре ‘Механика и процессы управления’ Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Научный...»

«УДК 639.371.1 Манухов Алексей Игоревич ИСКУССТВЕННОЕ ВОСПРОИЗВОДСТВО НЕРКИ ONCORHYNCHUS NERKA WALB. НА КАМЧАТСКИХ РЫБОВОДНЫХ ЗАВОДАХ С РАЗНЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ РЕЖИМОМ Специальность 03.02.06 – ихтиология Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук Москва - 2012 Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства и океанографии (ФГУП ВНИРО) в лаборатории воспроизводства лососевых рыб Научный руководитель :...»

«ДЕМИНА Татьяна Степановна БИОЭКОЛОГИЯ РОСОМАХИ (Gulo gulo L.) И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ РАЗВЕДЕНИЯ В НЕВОЛЕ 03.02.08 – экология, 06.02.09 – звероводство и охотоведение Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Балашиха - 2011 1 Работа выполнена на кафедре экологии и охотоведения ФГОУ ВПО Российс кий г суд арственн ы й аг ар ны й з н ы й унив рситет ао Научные руководители: доктор биологических наук Новиков Борис Владимирович, доктор биологических...»

«ГОНЧАРОВА ЮЛИЯ КОНСТАНТИНОВНА ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ РИСА Специальность: 06.01.05 – селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Краснодар - 2014 Работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт риса Россельскохозакадемии в 1997-2013 гг. Официальные оппоненты : Казакова Алия Сабировна –доктор биологических наук, профессора кафедры агрономии и...»

«Пилипенко Валентин Эрнестович КОМАРЫ-ДОЛГОНОЖКИ (DIPTERA, TIPULIDAE) ЦЕНТРА ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ 03.00.09 – энтомология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2008 Работа выполнена на кафедре энтомологии Биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор В.Б. Чернышев Официальные оппоненты : доктор биологических наук А.И....»

«НОСОВА Мария Борисовна ИСТОРИЯ ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНО-ЛЕСНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЗАПОВЕДНИКА В ГОЛОЦЕНЕ (ПО ДАННЫМ СПОРОВО-ПЫЛЬЦЕВОГО АНАЛИЗА) Специальность 03.00.05 – ботаника Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук МОСКВА Работа выполнена на кафедре геоботаники биологического факультета Московского государственного университета им. М.В....»

«АЛЕКСЕЕНКО Лариса Леонидовна РЕАКЦИЯ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК ЧЕЛОВЕКА НА ТЕПЛОВОЙ СТРЕСС 03.03.04 – клеточная биология, цитология, гистология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт цитологии Российской академии наук (ИНЦ РАН), Санкт-Петербург Научный руководитель : доктор биологических наук, академик РАН Никольский Николай Николаевич...»

«САВЕЛЬЕВА ЛЮДМИЛА ЮРЬЕВНА СООБЩЕСТВА ЖЕСТКОКРЫЛЫХ НА РАННИХ СТАДИЯХ ПИРОГЕННОЙ СУКЦЕССИИ В СОСНЯКАХ ЛИШАЙНИКОВЫХ ПЕЧОРО-ИЛЫЧСКОГО ЗАПОВЕДНИКА Специальность 03.02.08 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Сыктывкар 2010 2 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор...»

«ВОЛКОВ Юрий Олегович ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ОКСИТОЦИНА ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ РЕПАРАТИВНЫХ ГИСТОГЕНЕЗОВ ПРИ КОСТНОЙ АУТОПЛАСТИКЕ ДЕФЕКТОВ НИЖНЕЙ ЧЕЛЮСТИ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ГИСТОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ) 03.03.04. –клеточная биология, цитология, гистология 14.01.14. – стоматология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Оренбург – Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего...»

«КОЗЕНКО Елена Юрьевна МОДЕЛЬ УЧЕБНО-ВОСПИТАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПО ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ УЧАЩИХСЯ ЧЕТВЕРТЫХ КЛАССОВ КОРРЕКЦИОННО-РАЗВИВАЮЩЕГО ОБУЧЕНИЯ 13.00.04 – Теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Майкоп – 2009 1 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования...»

«Цвиркун Ольга Валентиновна ЭПИДЕМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС КОРИ В РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ ВАКЦИНОПРОФИЛАКТИКИ. 14.02.02 - эпидемиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук Москва – 2014 2 Работа выполнена в Федеральном бюджетном учреждении науки Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора. Научный консультант : Ющенко Галина Васильевна – Заслуженный деятель науки РФ, доктор...»

«ЕЛЬЧАНИНОВА НАТАЛЬЯ ФЕДОРОВНА ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИЗУЧЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН В ИННОВАЦИОННОМ СРЕДНЕМ УЧЕБНОМ ЗАВЕДЕНИИ (ЛИЦЕЕ). Специальность 13.00.01 - общая педагогика АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ПЕДАГОГГИЧЕСКИХ НАУК Липецк 2000 Работа выполнена на кафедре теории и истории педагогики Липецкого государственного педагогического института. Научные руководители: доктор педагогических наук, профессор ВЕЙТ М.А.,...»

«ДЖИРИ РАМЕШВАР ЭПИЗООТОЛОГИЯ ЯЩУРА В НЕПАЛЕ Специальность 16.00.03 – ветеринарная микробиология, вирусология, эпизоотология, микология с микотоксикологией и иммунология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата ветеринарных наук Москва 2009 1 Работа выполнена на кафедре ветеринарной патологии аграрного факультета Российского университета дружбы народов Научный руководитель : доктор ветеринарных наук, Паршин Павел Андреевич профессор Официальные оппоненты :...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.