Способ очистки фильтрата полигона твердых бытовых отходов
Владельцы патента RU 2401250:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет инженерной экологии" (МГУИЭ) (RU)
Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности сточных вод, образующихся на полигонах твердых бытовых отходов, от диспергированных, эмульгированных и растворенных органических и неорганических веществ. Для осуществления заявленного способа проводят сорбцию загрязнений путем смешения фильтрата с сорбентом, в качестве которого используют водную суспензию порошковой смеси трепела М-80 и химически модифицированного трепела. После чего проводят декантирование, коагуляцию остаточных загрязнений в декантате путем его смешения с водной суспензией минеральных коагулянтов, и последующее фильтрование на зернистой засыпке. При этом в качестве сорбента используют 1-10%-ную водную суспензию смеси природного ископаемого материала трепела М-80 и химически модифицированного трепела в соотношении 1:(0,1-1,0) мас.%. В качестве коагулянта используют 0,1%-ную водную суспензию алюмокалиевых квасцов KАl(SO4)2·12Н2О в количестве 1-59 г/л. В качестве зернистой засыпки используют трепел М-80 в виде гранул, а размер гранул определяют исходя из условия постоянного и равного на всех стадиях процесса расхода фильтрата. Заявленный способ обеспечивает повышение экологической безопасности при более высокой степени очистки сложных многокомпонентных стоков, а также снижение затрат на очистку. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности сточных вод, образующихся на полигонах твердых бытовых отходов, от диспергированных, эмульгированных и растворенных органических и неорганических веществ.
Известен способ очистки дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов, включающий усреднение сточной воды, смешение с пылевидным коксом и гальванокоагуляцию с электросепарацией, пропускание очищаемой воды параллельными потоками через катодную и анодную камеры диафрагменного электролизера с засыпным анодом из железистых частиц с одновременным воздействием на потоки электрического тока, смешение католита и анолита на выходе и определение тонкодисперсного осадка (RU 2104962 С1, опублик. 1998.02.20).
Недостатком известного способа для очистки фильтрата полигона ТБО является отсутствие аппаратуры для сорбционной очистки загрязняющих компонентов фильтрата, ибо именно они определяют степень токсичности в нашем случае.
Известен способ очистки дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов, который включает предварительную электрохимическую обработку дренажных вод от загрязняющих примесей с переводом не менее 25 мас.% аммонийного азота в нитратную форму. Образующийся при этом активный хлор способствует обеззараживанию обрабатываемых вод. Затем дренажную воду фильтруют и подвергают обратноосмотическому разделению. Пермеат доочищают на сорбенте, часть концентрата до 35 мас.% возвращают в тело полигона, а не менее 65 мас.% концентрата подают в испаритель и накопительную емкость - кристаллизатор, откуда кристаллическую соль отводят на утилизацию (RU 2207987 С2, опублик. 2003.07.10).
Недостатком известного способа является высокая стоимость как оборудования, так и эксплуатации установок для обратноосмотического разделения.
Прототипом предложенного изобретения является способ обработки фильтрата полигонов твердых бытовых отходов, включающий коагуляционное отстаивание фильтрата, фильтрацию отстоенной жидкости через систему многоступенчатых картриджей (фильтрующих элементов), фильтрацию посредством применения процесса обратного осмоса, обработки жидкости хлорсодержащим оксидантом (US 2007003370, опублик. 04.01.2007 г.).
Недостатком известного способа также является высокая стоимость как оборудования, так и эксплуатации установок для обратноосмотического разделения.
В изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении экологической безопасности при более высокой степени очистки сложных многокомпонентных стоков, а также снижение затрат на очистку.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
Способ очистки фильтрата полигона твердых бытовых отходов включает сорбцию загрязнений путем смешения фильтрата с сорбентом, в качестве которого используют водную суспензию порошковой смеси трепела М-80 и химически модифицированного трепела.
После чего проводят декантирование, коагуляцию остаточных загрязнений в декантате путем его смешения с водной суспензией минеральных коагулянтов и последующее фильтрование на зернистой засыпке.
В частном случае в качестве сорбента используют 1%-10%-ную водную суспензию смеси природного ископаемого материала трепела М-80 и химически модифицированного трепела в соотношении 1:(0,1-1,0) мас.%.
Кроме того, при коагуляции используют 0,1%-ную водную суспензию алюмокалиевых квасцов KАl(SO4)2·12Н2О в соотношении (1-59) грамм на литр.
Также в качестве зернистой засыпки используют трепел М-80 в виде гранул, при этом размер гранул определяют, исходя из условия постоянного и равного на всех стадиях процесса расхода фильтрата.
Полигонное захоронение является одним из наиболее распространенных методов обращения с твердыми бытовыми отходами (ТБО). В России полигонному захоронению подлежит 97% или около 36 миллионов тонн ТБО. Ежегодно под полигоны в стране отводится более 11000 гектаров земли вблизи городов и населенных пунктов. Обладая несомненным преимуществом в связи с низкой стоимостью захоронения, полигоны представляют определенную опасность для окружающей среды. Одной из причин такой опасности является выделение из тела полигона токсичной жидкости - фильтрата. В средней полосе России, с ее средним уровнем атмосферных осадков 840 мм/год, из каждых 60 тонн, размещенных на полигоне ТБО, просачивается в подстилающие грунты от 1 до 1,5 м3 фильтрата в год в течение 20-25 лет.
Таким образом, размер экологического бедствия следует оценивать от воздействия ~600 000 м3 фильтрата, ежегодно сбрасываемых по стране в подземные водоносные горизонты вблизи поселений. Фильтрат образуется в результате взаимодействия проникающих в полигон природных осадков с ТБО и продуктами его анаэробного разложения. При таком взаимодействии осадки обогащаются токсичными органическими и неорганическими соединениями. Особенностями этих соединений является их сложный состав и высокая стабильность. Высокая исходная токсичность фильтрата не позволяет очистить его обычными биологическими методами с использованием активного ила, а традиционные методы очистки путем коагуляции не обеспечивают полного удаления загрязнений.
Предложенное изобретение направлено на адаптированную к российским условиям экологически безопасную и экономически оправданную технологию круглогодичного обезвреживания фильтрата полигонов ТБО. Процесс очистки фильтрата является бессточным для окружающей среды.
Способ очистки фильтрата полигона твердых бытовых отходов осуществляют следующим образом.
Вначале проводят сорбцию загрязнений путем смешения фильтрата с сорбентом, в качестве которого используют водную суспензию порошковой смеси трепела М-80 и химически модифицированного трепела.
Химическую модификацию трепела проводят для активации его сорбционной способности путем последовательной двухстадийной обработки в растворе щелочи, например Na3[Аl(ОН)6], и последующего окисления, например, соляной кислотой.
В качестве сорбента может быть использована 1%-10%-ная водная суспензия смеси трепела М-80 и химически модифицированного трепела в соотношении 1:(0,1-1,0) мас.%.
В процессе сорбции фильтрата происходит его очистка от всей гаммы представленных в таблице тяжелых металлов. Как показали экспериментальные исследования, максимальная сорбирующая способность указанной смеси по всем загрязнителям обеспечивается в указанном диапазоне соотношений и концентраций. За пределами этих параметров либо снижается общая сорбционная способность смеси, либо проявляются ее пониженные селективные свойства по отношению к отдельным загрязнителям.
Полученный после сорбции фильтрат подвергают декантированию.
Затем проводят коагуляцию остаточных загрязнений в декантате путем его смешения с водной суспензией минеральных коагулянтов, используя, например, 0,1%-ную водную суспензию алюмокалиевых квасцов KАl(SO4)2·12Н2О в количестве 1-59 г/л.
В процессе коагуляции остаточных загрязнений фильтрата происходит его очистка от всей гаммы представленных в таблице тяжелых металлов. Как показали экспериментальные исследования, максимальная коагулирующая способность примененной смеси по всем загрязнителям обеспечивается в указанном диапазоне соотношений и концентраций. За пределами этих параметров либо снижается общая коагулирующая способность смеси, либо проявляются ее пониженные селективные свойства по отношению к отдельным загрязнителям.
После этого фильтрат подвергают фильтрованию на зернистой засыпке. В качестве зернистой засыпки можно использовать трепел М-80 в виде гранул, при этом размер гранул определяют исходя из условия постоянного и равного на всех стадиях процесса расхода фильтрата.
Примеры осуществления способа поясняются таблицами 1, 2.
В таблице 1 приведен усредненный исходный состав фильтрата полигонов ТБО и требуемые показатели по степени очистки.
В таблице 2 продемонстрирована степень очистки фильтрата полигона твердых бытовых отходов от различных видов загрязнений с использованием предложенного изобретения.
| Таблица 1 | ||
| Показатели состава и свойства фильтрата | Содержание в фильтрате, мг/л | Нормативные показатели ПДК или ОДУ, мг/л |
| рН | 7,6-8,6 | 6,5-8,5 |
| БПК5 | 1500 | 3-6 мг О2/дм3 |
| ХПК | 1200-8700 | 15-30 мг O2/дм3 |
| Хлориды | 1566-4431 | 350 |
| Железо | до 22,5 | 0,3 |
| Свинец | 0,03-0,18 | 0,003 |
| Кадмий | до 0,0065 | 0,001 |
| Медь | до 0,59 | 1,0 |
| Цинк | до 0,9 | 1,0 |
| Никель | до 0,42 | 0,1 |
| Хром | до 0,11 | 0,005 |
| Марганец | до 2,6 | 0,1 |
| Литий | до 0,65 | 0,03 |
| Молибден | 0,078 | 0,25 |
| Нефтепродукты | 0,5-9,92 | 0,1-0,3 |
| Хлорорганические соединения | 0,02-0,1 | 0,02 |
| Высшие жирные кислоты (С14-С18) | 1,48 | 0,1 |
| Таблица 2 | ||||
| Показатели | Фильтрат полигона ТБО | Фильтрат полигона ТБО+100 г трепела | Фильтрат полигона ТБО +100 г/л трепела М-80, 10-100 г/л трепела модифицированного | ПДК для к/б стока |
| рН | 8,04 | 7,84 | 7,8 | 6-9 |
| БПК5 мг О2/дм3 | 62 | 53 | 5,0 | 3-5 |
| ХПК мг О2/дм3 | 2200 | 1500 | 1200 | 30 |
| Аммоний-ион, мг/дм3 | 1014 | 617 | 313 | 2 |
| Нитраты, мг/дм3 | <0,1 | <0,1 | 0,7 | 45 |
| Рb | 1,5 | 0,15 | 0,040 | 0,03 |
| As | 0,0378 | 0,0257 | 0,0174 | 0,05 |
| Cd | 0,0003 | 0,00028 | 0,00011 | 0,01 |
| Со | 0,085 | 0,030 | 0,013 | 0,01 |
| Сr | 0,324 | 0,202 | 0,18 | 0,05 |
| Сu | 0,148 | 0,068 | 0,064 | 1,0 |
| Fе | 10,15 | 3,0 | 0,31 | 0,3 |
| Hg | 0,00022 | 0,00015 | 0,00013 | 0,0005 |
| Мn | 2,62 | 0,25 | 0,03 | 0,1 |
| Ni | 0,300 | 0,246 | 0,030 | 0,1 |
| Нефтепродукты | 0,6 | 0,3 | 0,1 | 0,1 |
| Фенольный индекс | 0,21 | 0,012 | 0,012 | 0,25 |
Очистка фильтрата полигона твердых бытовых отходов с использованием предложенного изобретения позволит:
- исключить негативное влияние фильтрата на окружающую
среду,
- разрушить содержащиеся в фильтрате токсичные органические соединения и обеспечить снижение токсичности фильтрата до уровня требований к стокам культурно-бытового назначения,
- перевести остаточные загрязнения фильтрата в безопасную нерастворимую форму и вернуть их на полигон для захоронения вместе с ТБО,
- сбросить очищенный фильтрат в пруд-испаритель и далее на полигон для интенсификации гидролиза и ускорения ферментации ТБО, обеспечивающего ускоренную усадку тела полигона и возможность его дополнительной загрузки.
1. Способ очистки фильтрата полигона твердых бытовых отходов, включающий сорбцию загрязнений путем смешения фильтрата с сорбентом, в качестве которого используют водную суспензию порошковой смеси трепела М-80 и химически модифицированного трепела, декантирование и последующую коагуляцию остаточных загрязнений в декантате путем его смешения с водной суспензией минеральных коагулянтов, последующее фильтрование на зернистой засыпке.
2. Способ по п.1, в котором в качестве сорбента используют 1-10%-ную водную суспензию смеси природного ископаемого материала трепела М-80 и химически модифицированного трепела в соотношении 1: (0,1-1,0) мас.%.
3. Способ по п.1, в котором при коагуляции используют 0,1%-ную водную суспензию алюмокалиевых квасцов KАl(SO4)2·12H2O в количестве 1-59 г/л.
4. Способ по п.1, в котором в качестве зернистой засыпки используют трепел М-80 в виде гранул, при этом размер гранул определяют, исходя из условия постоянного и равного на всех стадиях процесса расхода фильтрата.
