ФОС_Управление твердыми отходами, твердыми бытовыми отходами и р. Фонд оценочных средств
 Скачать 1.51 Mb.
|
Закрытие полигона и передача участка под дальнейшее использованиеПосле заполнения полигона до проектной отметки производят его закрытие и выполняют работы его рекультивации. Для этого последний слой отходов перед закрытием полигона засыпают слоем минерального грунта. На высоконагружаемых полигонах со сроком эксплуатации не менее 5 лет допускается превышение проектной отметки на 10%. На момент закрытия полигон представляет собой насыпной холм с заложением откосов m=3. Рекультивация закрытого полигона направлена на восстановление продуктивности и народно-хозяйственной ценности восстанавливаемой территории, а также на улучшение экологической обстановки вокруг нее. Для этого после стабилизации закрытого полигона выполняют работы по укреплению его наружных откосов. Материалом для укрепления наружных откосов полигона служат минеральные грунты, вынутые при устройстве котлована, а также привозные грунты и материалы согласно принятой конструкции верхнего защитного экрана. Рекультивацию полигона ведут в два этапа: технический и биологический. Технический этап рекультивации полигона включает: 1. Укрепление внешних откосов полигона путем их выполаживания отсыпкой избыточного минерального грунта и почвы. 2. Завоз необходимых строительных материалов для устройства многофункционального перекрытия. Устройство слабопроницаемого финального перекрытия и создание системы по сбору биогаза. Финальное перекрытие поверхности полигона должно включать систему гидроизоляции и газовентиляции. Конструкция защитного (гидроизоляционного) экрана в системе финального перекрытия поверхности участка складирования отходов, для уменьшения объемов осадков, поступающих в тело полигона, выполняют в виде глиняного замка или гидроизоляционного экрана из геосинтетических материалов. Финальное перекрытие с устройством глиняного замка выполняют следующим образом. В процессе укладки финишного слоя ТБО поверхности полигона придают уклон от его центра в сторону его краев I=0,01 с целью отвода поверхностного стока. На спланированную поверхность отходов наносят защитный слой минерального грунта, отсыпаемый в процессе эксплуатации полигона толщиной 0,2 м. Далее по верху защитного слоя наносят дренажный слой отсыпкой гальки, предназначенный для отвода биогаза, kф ≤1х10-3 м/с и толщиной слоя 0,3 м. После этого возводят противофильтрационный экран (два слоя уплотненной глины по 0,25 м каждый с kф ≤1х107.м/с). Перед уплотнением глину доводят до оптимальной влажности. По верху глиняного противофильтрационного экрана укладывают дренирующий слой из гальки для отвода просачивающихся атмосферных осадков, kф ≤1х10-3 м/с и толщина слоя 0,3 м. Перед отсыпкой рекультивационного слоя по дренирующему слою отсыпают переходный слой по методу обратного фильтра из песка и гравия, а затем отсыпают слой из потенциально плодородных горных пород (легкий суглинок, супесь и др.) и почвенный слой, 0,15…1,0 м, в зависимости от последующего целевого использования образующейся территории. Конструкцию защитного экрана из геосинтетических материалов можно принять следующего вида. В начале после закрытия полигона и его стабилизации выполняют планировку поверхности полигона и устройство системы сбора и удаления биогаза. Далее выполняют песчаную подготовку под гидроизоляцию из геотекстильного материала. На подготовленную поверхность расстилают геотекстильный материал, например, Stcudran DS 601 K201), имеющий толщину 2 мм. Далее по его верху расстилают гидроизоляционный слой из бентофикса, имеющего толщину 7 мм, который накрывают слоем геотекстильногоматериала, например, скудрайна, имеющего толщину 2мм. По верху скудрайна отсыпают дренажный слой из щебня толщиной 0,3 м, по верху которого осыпают слой потенциально плодородного грунта (легкий суглинок или супесь) толщиной 0,8 м и плодородный слой – 0,2 м Биологический этап рекультивации включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий. Для защиты сформированных грунтовых поверхностей от ветровой и водной эрозии производят их озеленение. По склонам и бермам (террасам) высаживают защитные древесно-кустарниковые насаждения, а по откосам выполняют посев многолетних трав. Верхнее основание полигона обустраивают в зависимости от целевого последующего использования. Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны. Мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуацийДля каждого полигона в соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии при уборке городских территорий» с учетом местных условий разрабатывают инструкцию по технике безопасности и охране труда. Инструкция по технике безопасности должна содержать нормы выдачи спецодежды, производственной одежды, продолжительность отпусков, периодичность прохождения инструктажа по технике безопасности. Каждый полигон должен иметь журнал по технике безопасности и охране труда, в который заносятся все рекомендации проверяющих организаций и данные о проведении инструктажей и занятий с персоналом объекта. На полигоне должны быть разработаны конкретные меры по пожарной безопасности. Для выполнения повседневных работ, надзора за первичными средствами пожаротушения и организации тушения назначается ответственное лицо за пожарную безопасность на полигоне. Медицинское обслуживание персонала полигона включает: установление по согласованию с ЦСЭН периодичности медицинского обследования персонала, указания о необходимости осуществления профилактических противостолбнячных прививок, необходимость подготовки одного из рабочих по программе сандружинников. Персонал полигона должен быть обеспечен специальной одеждой, обувью и средства индивидуальной защиты (респиратор). Персонал должен строго соблюдать правила личной гигиены и техники, безопасности. Критерии оценивания:
Рекомендуемый перечень вопросов для самостоятельной подготовки: Понятие класса опасности отходов. Биогаз на полигонах ТБО. Платежи за размещение отходов. Нормативы образования отходов и лимиты на их размещение ОЦЕНОЧНОЕ СРЕДСТВО Практическая работа №11 Цель овладение методикой расчета количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигонов твердых бытовых и промышленных отходов Проверяемые компетенции (код): ПК 3.3, 3.4 Пример оценочного средства: Практическая работа №11. Расчет загрязняющих веществ, выделяющихся с биогазом, от полигонов твердых бытовых отходов В толще бытовых и промышленных отходов, захороненных на полигонах, под воздействием микрофлоры происходит биотермический анаэробный процесс распада органической составляющей отходов. Конечным продуктом этого процесса является биогаз, основную объемную массу которого составляют метан и диоксид углерода. Наряду с названными компонентами биогаз содержит пары воды, оксид углерода, оксиды азота, аммиак, углеводороды, сероводород, фенол и в незначительных количествах другие примеси, обладающие вредным для здоровья человека и окружающей среды воздействием. Количественный и качественный состав биогаза зависит от многихфактов, в том числе, от климатических и геологических условий места расположения полигона, морфологического и химического состава завозимых отходов, условий складирования (площадь, объем, глубина захоронения), влажности отходов, их плотности и т.д., и подлежит уточнению в каждом конкретном случае, но не ранее двух лет с начала эксплуатации полигона. По общепринятой технологии захоронения отходов предусматривается планировка и уплотнение завозимых отходов, а также регулярная изоляция грунтом рабочих слоев отходов. В начальный период (около года) процесс разложения отходов носит характер их окисления, происходящего в верхних слоях отходов, за счет кислорода воздуха, содержащегося в пустотах и проникающего из атмосферы, Затем, по мере естественного и механического уплотнения отходов и изолирования их грунтом, усиливаются анаэробные процессы с образованием биогаза, являющегося конечным продуктом биотермического анаэробного распада органической составляющей отходов под воздействием микрофлоры. Биогаз через толщу отходов и изолирующих слоев грунта выделяется в атмосферу, загрязняя ее. Если условия складирования не изменяются, процесс анаэробного разложения стабилизируется с постоянным по удельному объему выделением биогаза практически одного газового состава (при стабильности морфологического состава отходов). Различают пять фаз процесса распада органической составляющей твердых отходов на полигонах: 1 - я фаза– аэробное разложение; 2 - я фаза– анаэробное разложение без выделения метана (кислое брожение); 3 - я фаза- анаэробное разложение с непостоянным выделением метана (смешанное брожение); 4 – я фаза– анаэробное разложение с постоянным выделением метана; 5-я фаза– затухание анаэробных процессов. Первая и вторая фазы имеют место в первые 20-40 дней с момента укладки отходов, продолжительность протекания третьей фазы – до 700 дней. Длительность четвертой фазы – определяется местными климатическими условиями и для различных регионов РФ колеблется в интервале от 10 (на юге) до 50 лет (на севере), если условия складирования не изменяются. За период анаэробного разложения отходов с постоянным выделением метана и максимальным выходом биогаза (четвертая фаза) генерируется около 80% от общего количества биогаза. Остальные 20% приходятся на первые три и конечную фазы, в периоды которых в образовании продуктов разложения принимают участие только часть находящихся на полигоне отходов (верхние слои отходов и медленно разлагаемая микроорганизмами часть органики). Количественный и качественный состав выбросов, приходящихся на эти фазы, зависит от состава отходов, определяемого при обследовании того или иного конкретного полигона. Поэтому расчет выбросов биогаза целесообразно проводить для условий стабилизированного процесса разложения отходов при максимальном выходе биогаза (четвертая фаза) с учетом того, что стабилизация процесса газовыделения наступает в среднем через два года после захоронения отходов. На эту фазу приходится 80% выделяемого биогаза. Остальные 20% выбросов учитываются концентрациями компонентов биогаза, определяемыми анализами (при анализах отобранных проб биогаза не представляется возможным дифференцировать, какая часть из общей определяемой концентрации того или иного компонента создается при смешанном брожении, а какая – при анаэробном разложении с постоянным выделением метана). Процесс минерализации отходов происходит в течение 1-го года – на 12 см, 2 –го года – на 21 см, 3 года – на 27 см и т.д. Поступление биогаза с поверхности полигона в атмосферный воздух идет равномерно, без заметных колебаний его количественных и качественных характеристик. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух с полигонов Расчет выбросов газообразных загрязняющих веществ в атмосферный воздух приводится для нормального режима эксплуатации полигона ТБО и ПО. На количественную характеристику выбросов загрязняющих веществ с полигонов отходов влияет большое количество факторов, среди которых: - климатические условия; - рабочая (активная) площадь полигона; - сроки эксплуатации полигона; - количество захороненных отходов; - мощность слоя складированных отходов; - соотношение количества завезенных бытовых и промышленных отходов; - морфологический состав завезенных отходов; - влажность отходов; - содержание органической составляющей в отходах; - содержание жироподобых, углеводоподобных и белковых веществ в органике отходов; - технология захоронения отходов. Удельный выход биогаза за период его активной стабилизированной генерации при метановом брожении определяется по уравнению  (1)где Q – удельный выход биогаза за период его активной генерации, кг/кг отходов; R – содержание органической составляющей в отходах, %; Ж – содержание жироподобных веществ в органической части отходов, %; У – содержание углеводоподобных веществ в органической части отходов; Б – содержание белковых веществ в органической части отходов, %; R, Ж, У и Б – определяются анализами отбираемых проб отходов. Уравнение (1) составлено применительно к абсолютно сухому веществу отходов. В реальных условиях отходы содержат определенное количество влаги, которая сама по себе биогаз не генерирует. Следовательно, выход биогаза, отнесенный к единице веса реальных влажных отходов, будет меньше, чем отнесенный к той же единице абсолютно сухих отходов в 10-2 (100 – W) раз, так как в весовой единице влажных отходов содержание абсолютно сухих отходов, генерирующих биогаз, будет всего 10-2 (100 – W) от этой единицы. Здесь W – фактическая влажность отходов в %, определенная анализами проб отходов.С учетом вышесказанного уравнение выхода биогаза при метановом брожении реальных влажных отходов принимает вид:  (2)где сомножитель 10-2 (100 – W) учитывает, какова доля абсолютно сухих отходов, для которых составлено уравнение (1), в общем количестве реально влажных отходов. Количественный выход биогаза за год, отнесенный к одной тонне отходов, определяется по формуле:  кг/т отходов в год (3),где tобр. – период полного сбраживания органической части отходов, в годах, определяемый по приближенной эмпирической формуле:  (4),где tср. тепл. – средняя из среднемесячных температура воздуха в районе полигона ТБО и ПО за теплый период года (tср.мес.>0), в °С; Ттепл. – продолжительность теплого периода года в районе полигона ТБО и ПО, вднях; 10248 и 0,301966 – удельные коэффициенты, учитывающие биотермическое разложение органики. Органические вещества, содержащиеся в отходах, обладают различной интенсивностью разложения. Так, резина, кожа, полимерные материалы и т.п. разлагаются микроорганизмами очень медленно, в то время как органические составляющие отходов, содержащие белковые вещества, крахмал, разлагаются очень быстро. Таким образом, можно считать, что органическая составляющая отходов состоит из «пассивного» (не генерирующего или очень медленно генерирующего) органического вещества и «активного» (генерирующего) органического вещества. Следовательно, от морфологического состава отходов зависит интенсивность образования и выделения биогаза и в зависимости от него и от климатических условий колеблется продолжительность периода стабилизированного активного выхода биогаза. Плотность биогаза определяется по закону аддитивности как суммарная величина произведений объемных концентраций его компонентов на их плотности:  , кг/куб.м (5)где: Соб.i - содержание i-го компонента в биогазе, объемные %; ρi – плотность i-го компонента биогаза, кг/куб.м; n – количество компонентов в биогазе. Примечание. Средняя плотность биогаза составляет обычно 0,95-0,98 плотности воздуха, т.е. при плотности воздуха 1,2928 кг/куб.м средняя плотность биогаза будет: 1,2928 · 0,965 = 1,24755 кг/куб.м. С другой стороны, связь плотностей компонентов, их концентраций в биогазе и объемного процентного содержания определяются формулой:  , % (6)где: Сi – концентрация -го компонента в биогазе, мг/куб.м. Формула для определения плотности биогаза выводится совместным решением уравнений (5) и (6):  , кг/куб.м (7) В таблице 1 указаны плотности наиболее вероятных компонентов биогаза. Таблица 1. Компоненты биогаза, образующегося в результате разложения отходов на полигоне ТБО и ПО
Состав биогаза и концентрации компонентов в нем определяются (через 2 года после начала эксплуатации) анализами проб биогаза, отобранных в ряде точек по площади полигона на глубине 1-1,5 м (количество и расположение точек отбора зависит от активной площади полигона и числа разнородных участков) путем отсоса биогаза и дальнейших его химических анализов по существующим утвержденным методикам. Используя полученные анализами концентрации компонентов в биогазе и рассчитанную его плотность, определяется весовое процентное содержание этих компонентов в биогазе:  , % (8)Сi - концентрации компонентов в биогазе – мг/куб.м; Рб.г. – плотность биогаза – кг/куб.м По рассчитанным количественному выходу биогаза за год, отнесенному к одной тонне отходов (формула 3) и весовым процентным содержаниям компонентов в биогазе (формула 8) определяются удельные массы компонентов, выбрасываемые в год, по формуле:  , кг/т отходов в год (9).При использовании расчетного метода инвентаризации выбросов действующего полигона и при проектировании нового или расширении существующего полигона ТБО может приниматься следующий среднестатистический состав биогаза (табл.2). Таблица 2. Состав биогаза, %
Для расчета величин выбросов подсчитывается количество активных отходов, стабильно генерирующих биогаз, с учетом того, что период стабилизированного активного выхода биогаза в среднем составляет двадцать лет и что фаза анаэробного стабильного разложения органической составляющей отходов наступает спустя в среднем два года после захоронения отходов, т.е. отходы, завезенные в последние два года, не входят в число активных. При подсчете возможны два варианта. Первый – полигон функционирует менее двадцати лет, т.е. менее периода полного сбраживания (tсбр.). В этом случае учитываются все отходы, завезенные с начала работы полигона, за исключением отходов, завезенных в последние два года. Второй – полигон функционирует более двадцати лет, т.е. более периода полного сбраживания. Этом случае подсчитываются отходы, завезенные за последние двадцать лет без учета отходов, завезенных в последние два года. Максимально разовые выбросы i-го компонента биогаза с полигона определяют по формуле:  , г/с (10)где Мсум. – суммарный максимальный разовый выброс всех компонентов биогаза, определяемый по формуле:  , г/с (10а)где ∑D – количество активных стабильно генерирующих биогаз отходов, т; Ттепл. – продолжительность теплого периода года в районе полигона ТБО и ПО, в днях (берется из действующих климатологических справочников или справки, запрашиваемой в территориальных органах Росгидромета); Свес.i – определяется по формуле 8 или по табл.2. Биогаз образуется неравномерно в зависимости от времени года. При отрицательных температурах процесс «мезофильного сбраживания» (до 55°С) органической части ТБО и ПО прекращается, происходит т.н. «законсервирование» до наступления более теплого периода года (tср.мес. > 0°C). Приведенная формула (10) справедлива для случая обследования полигона и отбора проб биогаза в теплое время года (tср.мес. > 8°C). При обследовании в более холодное время года (0 < tср.мес. ≤ 8°C), что нецелесообразно хотя бы из-за дополнительных погрешностей измерений, в формуле следует применять повышающий коэффициент неравномерности образования биогаза 1,3. С учетом коэффициента неравномерности валовые выбросы i –го загрязняющего вещества с полигона определяются по формуле:  , т/год (11)где Gсум. – суммарный валовый выброс всех компонентов биогаза с учетом коэффициента неравномерности, определяемый по формуле:  , т/год (11а).Примечание: а и в в формуле (11а) соответственно периоды теплого и холодного времени года в месяцах (а при tср.мес. >8°С; в при 0 < tср.мес. ≤ 8°C). ЗАДАЧИ 1. Рассчитать максимально разовые и валовые выбросы загрязняющих веществ, выделяющихся с биогазом, если полигон ТБО функционирует более 30 лет, ежегодно на него завозится 20 тыс. т отходов. Продолжительность теплового периода составляет 365 дней, а средняя температура воздуха в районе полигона – 14,11оС. R = 68%, Ж = 4%, У =86%, Б = 18%, W = 52%. Содержание компонентов биогаза (Свес.i, %) следующее: метан – 48, толуол – 0,516; аммиак – 0,455; ксилол – 0,385; СО – 0,341; NO2 – 0,111; формальдегид – 0,104; этилбензол – 0,1; ангидрид сернистый – 0,09; сероводород – 0,035. 2. Рассчитать удельный выход биогаза и период его активного выделения, если Ттепл = 250 дней, tср.тепл. = 12,4оС, R = 42%, Ж = 1,5%, У =82%, Б = 15%, W = 45%. 3. Рассчитать удельные массы компонентов биогаза, выбрасываемые за год, если Ттепл = 265 дней, tср.тепл. = 18оС, R = 68%, Ж = 1,1%, У =86%, Б = 12%, W = 70%. Критерии оценивания:
|