CC BY
31
2. ЕКОЛОГ1Я ТА ДОВК1ЛЛЯ
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
УДК 628. [316+356.23] Article info
Received 10.04.2017 р.
О. I. Мороз1, М. С. Мальований1, В. М. Жук1, В. Т. Слюсар1, А. С. Середа1, С. Б. Мараховська1,
О. В. Стокалюк2, Н. Ю. Чорномаз3
1Нащональнийушверситет "Львiвська полтехшка", м. Львiв, Украша 2Львiвський державний ушверситет безпеки життeдiяльностi, м. Львiв, Украша 3Тернопыьський нащональний техшчний ушверситет м. 1вана Полюя, м. Львiв, Украша
АНАЛ1З ПЕРСПЕКТИВ АЕРОБНОГО ОЧИЩЕННЯ ШФ1ЛЬТРАТ1В СМ1ТТеЗВАЛИЩ ТА ПОЛ1ГОН1В ТВЕРДИХ ПОБУТОВИХ В1ДХОД1В
Проаналiзовано перспективи аеробного очищения шфшьтрапв смггтезвалищ i тшгошв твердих по-бутових вiдходiв. Встановлено, що у проблемi лкввдацй еколопчноТ небезпеки, спричиненоТ фшьтрата-ми Грибовицького смггтезвалища, потрiбно виIцiлити етап очищения накопичених фiльтратiв з метою ре-алiзацiТ рекультивацiТ смiттeзвалища та етап очищення фшьтрапв, якi постiйно будуть утворюватись в ть лi рекультивованого смтезвалища. Цi етапи iстотно в1^зняються за об'емами фшьтрату, який надхо-дить на перероблення, його фiзико-хiмiчними характеристиками та часом реалiзацiТ кожного iз еташв, тому передбачувати для реалiзацiТ цих двох етапiв одну технолопю неефективно iз технологiчноТ та ф^ нансовоТ позицiй. Запропоновано попередне очищення iнфiльтрату Грибовицького смiттeзвалища здшснювати в аеробнiй лагунi, а доочищення - на каналiзацiйних очисних спорудах Львова. У лабора-торних умовах дослiджено аеробну стадш (у статичних та динамiчних умовах). Аналiз результапв досл^ дження аеробного бiологiчного очищення в динашчному режимi свiдчить про оптимальний час затримки фiльтрату в аеробнш лагунi 8-10 днiв. Унаслщок цього досягаеться зменшення ХСК майже вдвiчi та очищення ввд амонiйного азоту на 35 %. На основi проведених дослiджень на пшотнш установцi, що iмiтуе роботу Львiвських каналiзацiйних очисних споруд, встановлено мшмально допустимий рiвень розведен-ня фiльтратiв мiськими стоками з метою забезпечення ефективноТ роботи цих очисних споруд.
Ключовг слова: аеробна лагуна; очисш споруди; пiлотна установка; статичш умови; динамiчнi умови.
Вступ. Проблеми очищення шфщьтрапв звалищ та пол^ошв (якi на вiдмiну ввд смiттeзвалищ е шженерни-ми спорудами, що обладнаш захисним протифшьтра-цшним екраном, системою збирання та утишзацп ш-ф1льтрат1в та звалищного газу, спланованою системою техшчно! та бюлопчно! рекультивацп заповнених смгт-тям карт, системою збирання та ввдведення умовно чис-тих атмосферних вод) твердих побутових вiдходiв (ТПВ) постають на всьому перiодi проектування, експлуатацп та планового закриття цих об'екпв. На ста-ди проектування, як звикло, закладаеться iнновацiйна технологiя очищення зiбраних дренажною системою ш-ф1льтрат1в, продуктившсть яко1' вiдповiдае розрахунко-вiй. У перюд експлуатацп прiоритети у виборi системи очищення ф1льтрат1в залежать ввд кторп експлуатацп, стану системи збирання шфщьтрату та виду об'екта (звалище чи полiгон). Треба вiдрiзнити функщонування систем очищення iнфiльтратiв полiгонiв ТПВ, як ввдпо-вiдають вимогам ДБН В.2.4-2-05 та Директивi €К 91/271/ЕЕС i в плановому режимi експлуатують запро-ектованi та iнстальованi установки, та функщонування систем очищення шфшьтрапв звалищ ТПВ, як нечасто присутш взагалi, а наявнi працюють неефективно i не забезпечують потрiбного ступеня очищення. Щодо функцiонування систем очищення шфщьтрапв на стадп закриття звалищ ТПВ, то варто зауважити, що система
очищення на бшьшосп таких об'екпв вщсутня взагалi, i досить часто неконтрольований витiк iнфiльтратiв спричиняв накопичення значних об'емiв iнфiльтратiв, яю потребують очищення, у ставках та накопичувачах. Проблема особливо гостра для Укра'ни, хоча i актуальна дещо меншою мiрою для Швеци, Норвегп, Фшляндп та iнших держав.
Ефектившсть очищення таких iнфiльтратiв досль джували iз використанням як об'екта дослвджень ш-фiльтратiв Грибовицького (Львiвського) смiттезвалища. Iнфiльтрат Грибовицького звалища ТПВ формуеться у смтевому тiлi внаслщок шфщьтраци атмосферних опад1в, виходу неогенових та грунтових вод у бортах ярiв, а також внаслiдок складних бiохiмiчних процес1в розкладання оргашчно! частки смггтя. Середнiй хгшч-ний склад фшьтрапв Льв1вського смiттезвалища представлено в табл. 1.
Проблема утишзаци фiльтрату Грибовицького звалища ТПВ ускладнюеться iз таких причин:
• кнування великих об'eмiв фшьтрату (порядку 100 тис. м3) внаслщок накопичення його у 6 ставках фшьтрату впродовж значного перiоду часу;
• потреба утитзацп фiльтрату за порiвняно короткий час (внаслiдок нагально!' потреби звiльнення площ, якi займають ставки-накопичувачi фiльтрату) для уможлив-лення реалiзацií технологи' техтчно!' рекультивацп'
Цитування за ДСТУ: Мороз О. I. Аналiз перспектив аеробного очищення Ыфтьтраив смггтезвалищ, та пол^ошв твердих побутових в1дходт / О. I. Мороз, М. С. Мальований, В. М. Жук, В. Т. Слюсар, А. С. Середа, С. Б. Мараховська, О. В. Стокалюк, Н. Ю. Чорномаз // Науковий вюник НЛТУ Укра'ши. - 2017. - Вип. 27(3). - С. 83-88 Citation APA: Moroz, O. I., Malovanyy, M. S., Zhuk, V. M., Sljusar, V. T., Sereda, A. S., Marashovska, S. B., Stockaluk, O. V., & Chornomaz, N. Yu. (2017). The Analysis of the Prospects for Aerobic Treatment of Garbage Dumps and Solid Waste Landfills
Infiltrates. Scientific Bulletin of UNFU, 27(3), 83-88. Retrieved from: http://nv.nltu.edu.ua/index.php/journal/article/view/473_
Львiвського пол^ону твердих побутових вiдходiв (випо-ложування схилу).
Табл. 1. Середнiй \1м1чний склад фiльтратiв Грибовицького смггтезвалища, мг/дм3
№ Назва показника Концентрация, мг/л (у 20015 р.)
29.01 23.02 20.04 18.05 ГН 1 ДК
1 NH4 (за N) 180 1160 690,4 - 30 2
2 бск5 3760 7650 - - 325 15
3 Зави^ речо-вини 301 4647 122 - 380 -
4 Залiзо 10 166 29,8 - 2,5 0,3
5 Кадмш - - 0,045 0,047 0,01 0,001
6 Кобальт - - 0,26 0,22 1 0,1
7 Марганець - - 0,017 0,042 30 0,1
8 Нiкель - - 0,25 0,13 0,5 0,1
9 Свинець - - 0,11 0,14 0,1 0,03
10 Стронцш - - 0,03 0,048 26 7
11 Сухий зали-шок 1524 29524 19176 - 1000 -
12 Фенол - - 6,24 - 10 0,001
13 Хлориди 3900 5672 5964 - 350 350
14 Хром (загаль-ний) - - 1 0,7 2,5 0,5
15 ХСК 6500 12000 7345 - 810 80
Примiтка: ГН - гранична норма на скид у мюьку каналiза-цiю; ГДК - гранично допустим концентрацп; ХСК - хiмiчно спожитий кисень; БСК5 - бiологiчно спожитий кисень.
На нашу думку, у виршент проблеми лшввдацц еко-лопчно! небезпеки, спричинено! ф1льтратами Грибовицького смтезвалища, потрiбно виокремити 2 етапи: Етап 1: очищення накопичених фшьтраив з метою реаль
зацп рекультивацп смггтезвалища; Етап 2: очищення фшьтратав, як1 постiйно впродовж деся-тилiть будуть утворюватися у тЫ смiттeзвалища внас-лiдок перебiгу там бюлопчних процесiв розкладу орга-шчно!' складово!' смiття.
Оск1льки щ етапи ктотно вiдрiзняються за об'емами фшьтрату, який надходить на перероблення, його фiзи-ко-хiмiчними характеристиками та часом реашзаци кожного i3 етапiв, на нашу думку, передбачувати для реашзацп цих двох етапiв одну технолопю неефектив-но i3 технолопчно! (неможливкть забезпечення повно-го навантаження та ефективно! роботи обладнання) та фшансово! (значнi перевитрати кошт1в) позицiй.
Для вибору оптимально! стратеги уникнення еколо-пчно! небезпеки фiльтратiв проведемо огляд ввдомих технологiй очищення фiльтратiв пол^ошв твердих побутових вiдходiв.
Найбшьшого поширення набули такi рекомендованi в УкраМ (Pobutovi vidkhody, 2012) технологи:
• технология зворотного осмосу;
• технология хiмiчного та бiологiчного окиснення;
• технология електроплазмового очищення фшьтрату;
• технология випарювання та сушшня;
• технология зв'язування фiльтрату;
• технология бiологiчного очищення в анаеробному та аеробному середовищах.
Усi щ технологи за умови !х впровадження дають змогу досягти потрiбного ступеня очищення, але i3 по-зицiй мiнiмiзацil витрат на очищення величезного об'ему накопичених шфщьтратав нашу увагу привернула технолопя очищення в аеробному середовищi в умо-вах аеробно! лагуни (Robinson & Grantham, 1988; Meh-mood et al., 2009; Maehlum, 1995), практика застосуван-
ня яко! дае змогу стверджувати про перспектившсть и застосування як однiеi' i3 стадiй технологii' попередньо-го очищення шфщьтратав Грибовицького смгттезвали-ща i3 спрямуванням !х у подальшому, за ввдповвдного розведення на доочищення, на мськ каналiзацiйнi очиснi споруди.
У робот (Robinson & Grantham, 1988) наведено результата успшного застосування натурно! аеровано! лагуни для очищення фщьтратав полiгону Bryn Posteg (Уельс), експлуатащю якого розпочали у 1982 р. За 30 мкящв неперервно! експлуатацi! (з липня 1983 р. по счень 1986 р.) в аерованш лагунi було очищено близь-ко 26000 м3 фiльтратiв, що становить в середньому 900 м3/мкяць або 30 м3/добу. Максимальний добовий притж iнфiльтрату становив 150 м3/добу. Об'ем аеровано! лагуни становив 1000 м3. Дно i стiнки лагуни були покритi водонепроникною мембраною iз полiетилену низького тиску. Лагуну обладнали двома плавучими по-верхневими аераторами потужнiстю 11 кВт кожен. Пе-рiод очищення шфщьтрапв у аерованiй лагунi становив, як правило, не менше 10 дiб, процес здiйснювали практично повшстю в автоматичному режимi (Robinson & Grantham, 1988). Очищеш в аерованш лагуш стоки автоматизованою каналiзацiйною насосною станцiею (КНС) напiрним трубопроводом довжиною 3 км пере-помповували в каналiзацiйний колектор i далi вони над-ходили на малi сiльськi комунальнi очиснi споруди Llanidloes. Шсля спiльного очищення з побутовими спч-ними водами вщбувався скид зворотних вод у рiчку Severn Powys (малу рiчку рибогосподарського виду водо-користування де розводили лососевi риби).
За 30 мкящв роботи середне значення БСК5 ш-фiльтратiв на входi становило 3700 мг О2/дм3, тодi як очищених iнфiльтратiв - 18 мг О2/дм3, тобто середнiй ефект очищення шфщьтрапв за БСК5 становив 99,5 %. ХСК iнфiльтратiв на входi аеробно! лагуни в середньому становило 5500 мг О2/дм3 за максимальних значень у лггш мiсяцi до 15-20 г О2/дм3. Отримано середне значення ХСК на виходi 153 мг О2/дм3, тобто ефект очищення за ХСК перевищував 97 %. Середнш вмiст амо-ншного азоту у вхiдному шфщьтрап за дослiджуваний перiод становив 130 мг/дм3, протягом лiтнiх мiсяцiв - у дiапазонi близько 400-500 мг/дм3, а максимальне значення становило 600 мг/дм3. Температура шфщьтрату в аерованш лагуш змiнювалася вiд 0-7 °С зимою до 515 °С на веснi та восени i до 15-22 °С влику. Лагуна на-вiть замерзала i товщина льоду становила к1лька дюймiв, але вже за 2-3 тижш пiсля танення льоду знову отримували високу як1сть очищення iнфiльтрату. Зага-лом, автори (Robinson & Grantham, 1988) констатували, що аеробна лагуна ефективно працюе навiть за низьких температур iнфiльтрату. Вологiсть отриманого внасль док очищення осаду змiнювалася в дiапазонi 96,597,35 %.
Типовим прикладом використання аерованих лагун для очищення "старих" ф1льтрат1в може бути очисна станщя полiгону Bell House (Англiя), введена в дда у 1995 р. Результати систематичного дослвдження пара-метрiв роботи ще! станцi! за перюд з травня 1999 р. по грудень 2000 р. наведено у (Mehmood et al., 2009). Очищення ввдбувалося у чотирьох послвдовно з'еднаних аерованих лагунах загальним об'емом 254 м3. Аерацiю
шфшьтрапв здшснювали впродовж 4-6 год на добу за допомогою повiтродувок та аерацшних труб, укладених бiля дна лагун. Притш iнфiльтрату на очисну станщю змiнювався в дуже широкому дiапазонi - вiд 1,0 м3/до-бу до 22,1 м3/добу, а в середньому становив близько 11 м3/добу. Вiдповiдно, час гiдравлiчного затримання ш-ф1льтрат1в у комплекс з чотирьох лагун змiнювався вщ 254 дiб до 11,5 дiб, а в середньому становив 23 доби. Середня температура iнфiльтратiв за час дослвдження вiдповiдала температурi повггря i становила 13,5 С, тодi як середня температура "сирого" шфшьтрату перед подачею на лагуну № 1 була помино вищою - 16,7 С (Mehmood et al., 2009). Значення ХСК шфшьтрапв на входi у систему лагун за перюд спостережень змiнюва-лося у дiапазонi вiд 800 до 3400 мг О2/дм3. Сумарний ефект очищення за ХСК, виражений у ввдсотках вiд його вхiдного значення, становив 75,5 %. Середня кон-центрацiя амонiйного азоту в шфшьтратах полiгону Bell House, отримана за перюд дослвджень, -965,2 мг/дм3, сумарний ефект видалення амонiйного азоту становив 99,0%.
Досввд використання бюлопчних методiв очищення iнфiльтратiв у холодних кшматичних умовах Норвеги описано у (Maehlum, 1995). 1нформативною е статистика, що станом на 1995 р. iз 365 норвезьких пол^ошв ТПВ на 35 просто скидали "сирий", неочищений ш-ф1льтрат у каналiзацiйнi мережi, а менше шж на 10 по-лiгонах використовували системи бiологiчного очищення. У робот (Maehlum, 1995) детально описано досль дження роботи станци бюлопчного очищення ш-ф1льтрату Esval Treatment Park, яка приймае шфшьтра-ти ввд полiгону ТПВ Esval загальною площею 5 га, який розташований за 50 км на швшчний схiд вiд Осло. Середня температура ачня у цш мкцевосп становить -7 С, середня рiчна висота шару опад1в - 800 мм. Очисна станщя Esval Treatment Park, що експлуатуеться з 1993 р., включае 4 стадп бюлопчного очищення ш-ф1льтрат1в: 1) анаеробне очищення в резервуарi об'емом 400 м3; 2) очищення в аерованш лагунi об'емом 4000 м3; 3) очищення на двох паралельних штучних ф1льтру-вальних мочарах площею 400 м2 кожен; 4) очищення у штучному мочарi з вшьною поверхнею площею 2000 м2. Об'емна витрата iнфiльтрату, що надходив на очищення, змiнювалася вiд 30 до 300 м3/добу за середнього до-бового значення 120 м3/добу. Отже, середнiй гiдравлiч-ний час затримки iнфiльтратiв в аерованiй лагун становив 33 доби. Насичення iнфiльтрату повiтрям здшсню-вали за допомогою трьох плавучих аспiрацiйних пропе-лерних аераторiв-змiшувачiв типу AIRE-O2 потужшстю 2,6 кВт кожен (Maehlum, 1995). Середне значення ХСК "сирого" iнфiльтрату становило 1260 мг О2/дм3, тсля анаеробно! стадп цей показник зменшувався у середньому до 1180 мг О2/дм3, а шсля аеровано! лагуни -до 380 мг О2/дм3.
З аналiзу результат1в попереднiх натурних досль джень можна зробити висновок, що очищення ш-фшьтрапв в аерованiй лагуш (чи послвдовно з'еднаних лагунах) е простим, низькозатратним та достатньо ефективним методом попереднього очищення ш-фшьтрапв. На всiх трьох розглянутих очисних станцiях за допомогою бiологiчного очищення в аеробних умовах було досягнуто значень основних показникiв орга-нiчного забруднення у iнфiльтратах (ХСК, БСК5, амо-
нiйний азот), нижчих за вiдповiднi граничнi норми (ГН) на скид у мюьку каналiзацiю Львова.
Мета дослщження - розроблення рацюнально1 технологи попереднього очищення шфшьтрапв, накопиче-них у значних об'емах у ставках та накопичувачах за час неконтрольовано1 експлуатацп звалищ ТПВ, до сту-пеня, який дав би змогу !х доочищувати за вщповвдного рiвня розведення мкькими стоками до нормованих па-раметр1в.
Матер1али i методи дослщження. Дослщження аеробного очищення проводили на установщ (рис. 1) за такою методикою. У колбу заливали фщьтрат Грибо-вицького смiттезвалища, вiдiбраний iз ставка-накопичу-вача в кiлькостi 4 л. Для створення потрiбного мiкробi-олопчного середовища додавали 10 мл активного мулу каналiзацiйних очисних споруд Львова. Через лабора-торний аератор у нижню частину колби подавали повгт-ря iз витратою 4,210-5 м3/с. Початковi параметри ф1льтрату: концентрацiя розчиненого кисню (СРК) -1,87 мг/дм3; рН - 8,64; концентращя юшв амон1ю -900 мл/л; хiмiчне споживання кисню - 11 000 мг О/л.
Концентрацию розчиненого кисню вишрювали пор-тативним киснемiром senslon6 , концентрацiю амо-нiйного азоту визначали фотометрично за методикою (KND 211.1.4.030-95, 1995). Для визначення хiмiчного споживання кисню використовували вiдому методику (DSTU ISO 6060, 2003), рН визначали потенцюметрич-но за допомогою портативного рН/ISE/mB/0C-метра марки seraIon™2 (Produkcija Hach, n.d.).
Рис. 1. Схема експериментальноТ установки для дослiдження
аеробного очищення фшьтрату
Аерацiя здiйснювалась у безперервному режиш за стало1 температури дослiджень - 200С. Через певш пе-рiоди часу вiдбирали проби, в яких визначали зазначенi вище параметри.
Дослщжували 2 стадil аеробного очищення фшьтрату: у статичному режиш, коли будь-яких змш щодо об'ему фшьтрату в колбi не здiйснювали, i в динамiчно-му, коли через певш промiжки часу iз колби вщливали визначену кiлькiсть фiльтрату, доливаючи взамiн таку ж порц1ю свiжого ф1льтрату. На стадil статичного режиму встановлювали максимальний ступiнь очищення ш-ф1льтрату, яка може бути досягнута в процесi аеробного бюлопчного окиснення за умов реалiзацil експери-менту. Динамiчний режим моделював очищення в натурних умовах, коли в аеробну лагуну постшно по-даеться новий фiльтрат i вiдводиться очищений на нас-тупну стадiю очищення технологil попереднього очищення. В описаних дослiдженнях фшьтрат доливали i
ввдповвдно ввдводили в кшькостях 250, 350, 400 i 500 мл/день. У кожнш серн динамiчних дослiджень доливания свгжого, вiдливаиия очищеиого фшьтрату, ввд-6ip та аиалiз проб здшснювали до досягиеиия постiйиих показниюв упродовж трьох дiб, пiсля цього переходили до наступно'1 серн дослiджеиь.
Дослвдження впливу фiльтратiв на процес бюлопч-иого очищения на каиалiзацiйиих очисних спорудах Львова проводили на дослвднш установцi, наведенiй на рис. 2, що iмiтувала каналiзацшш очиснi споруди. Очищения сум ¡ni¡ ctíhhhx вод з фшьтратами у иеперервио-
ф ¡ль трат
Фшьтрат
проба на анал!з
3
ПОВПрЯ
му режимi вiдбувалося на експериментальнiй аера-цiйнiй установцi 1 в полiетиленовому корпусi дiамет-ром Б =1,2 м. На дш eмкостi 1 було встановлено труб-частий аератор 2 для насичення киснем та забезпечення перемшування водомулово! сумiшi. Подача повiтря здшснювалась вiд компресорно! станпл КОС-1. Концентрацию розчиненого кисню пiдтримували на такому ж р1вш, як i в натурному аеротенку, та контролювали за допомогою переносного киснемiра. Регулювання кшь-костi повiтря здiйснювалося за допомогою вентиля 3, встановленого на подавальному трубопровода
активный мул
Первинний вщслйник №1 (з фильтратом)
1,2 ма
ПОВ1ТРЯ
,1
Е кспериментальна аерацшна установка
1,5 м»
проба на анали
скид в канал1зацио
Вторинний вщспйник
10
0Ц»
Стгчна вода э входу аеротенюв КОС-И
3,0 м1
Первинний вщстшник №2 у {без фшьтрату) Q
1,0 м*
т
1,0 м3
Рис. 2. Схема експериментально! установки неперервно! ди: 1 3, 7 - вентилц 4 - первинний вщстшник № 1 (з фiльтратом); 5 -вщстшник №»2 (без фшьтрату); 10 - вторинний вщстшник
Установка включала два модельш первинш ввд-стiйники: первинний модельний вiдстiйник для сумiшi стiчних вод з фшьтратом 4 та первинний модельний ввдстшник 5 для стiчних вод без фшьтрату. Упродовж 8-денних дослiджень сумш стiчних вод та фiльтрату рiвномiрно подавали в аерацiйну установку 1. Регулювання витрати здшснювалося за допомогою циркуля-цiйного насоса 5 та вентиля 7. Однорвдносп сумiшi досягали за допомогою аератора 6. Пкля 8 год подачi су-мiшi стiчних вод iз фшьтратом моделювали процес робо-ти аеротенку упродовж 16 год без додавання фшьтрату.
Результати дослвдження. Результати дослiдження аеробного бiологiчного очищения у статичному режим на експериментальнш устаиовщ наведено на рис. 3-6.
900-
- експериментальна аерацiйна установка; 2, 6 - трубчаси аератори; насос Grundfos UPE 25-40; 8 - кульовий кран; 9 - первинний
9,6 9,4 9,2
чз
ТэЬ
X
Z
и
600
300
о
Бау
о
10 12 14 16
* 9,0
8,6 8,4
Бау
0 2 4 6 8 10 12 Рис. 4. Змша значення рН у статичному режиш
14 16
4
4
tí
-a
bB В 2
g a
U 1
0
Бау
Рис. 3. Змша концентрацп NH4-N у статичному режимi
0 2 4 6 8 10 12 14 16 Рис. 5. Змша концентрацп розчиненого кисню у статичному режиш
Результати до^дження аеробного бюлопчного очищення в динамiчному режиш на експериментальнiй установцi наведено в табл. 2. В середньому сталий ре-
жим роботи установки в динамiчному режиш досягався
через 9-11 дiб. 12500
10000 ^Чг-I5 7500--> ----<>—-ЧЬ.
о 5000 U 2500—
Day
0— J 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Рис. 6. Змша значення ХСК у статичному режимi
Табл. 2. Результати дослiдження аеробного бюлопчного очищения в линам1чному режимм на експериментальнш _устаиовцi_
Кшькють ввдливу/ доливу фшьтрату, мл/день Час затримки у peaKTopi, дш С (NH4-N), мг/л рн С (РК), мг/л ХСК, мг/л
250 16 583,09 9,38 3,90 5534,7
350 11,5 585,47 9,42 3,87 5536,4
400 10 584,19 9,37 3,91 5535,2
500 8 615,81 9,21 3,95 5487,1
Пiд час дослiджень впливу фшьтрапв на процес 6i-ологiчного очищения на канашзацшних очисних спору-дах мюта Львова стiчну воду з модельного первинного ввдстшника 9, який складався Í3 двох гiдравлiчно з'една-них мiж собою резервуарiв об'емом по 1 м3 кожний, за допомогою циркуляцiйного насоса 5 марки Grundfos UPE 25-40 подавали в експериментальну аерацiйну установку 1 (див. рис. 2). Регулювання подачi рiдини здiйснювали за допомогою насоса 5 та вентиля 7. Очищена спчна вода з експериментально! аерацшно! установки подавалася у вторинний ввдстшник. Переключен-ня мiж подачею стiчних вод з первинних ввдстшниюв № 1 та 2 здшснювали за допомогою кульових крашв 8.
В експериментальну аерацiйну установку (аеротенк) залили 1500 л водомулово! сумiшi iз аеротенку мюьких очисних споруд. Сумiш барботували впродовж 8 год. Одночасно асенiзацiйною машиною доставили спчш води пiсля первинного ввдстшника очисних споруд та заповнили ними двi кубових eмностi (первинний вщ-стiйник). Включали подачу насосом Н2 в експериментальну аерацшну установку (аеротенк) стiчних вод з первинного вщстшника, одночасно вiдкривали ввдввд-ний трубопровiд з аеротенка i наповнювали вторинний вiдстiйник. У первинний ввдстшник № 1 додавали пев-ну кiлькiсть фiльтрату (для досягнення певного досль джуваного у цш сери дослiджень спiввiдношения фильтрат: мкью стоки), виключали насос Н2 з первинного ввдстшника № 2 та включали насос Н1 з первинного вщстшника-1. О 17.00 год виключали насос Н1 первинного вщстшника 1, i включали насос Н2, який подавав стiчну воду без фшьтрату з первинного вiдстiйника № 2 упродовж 16 год вщ 17.00 год до 09.00 наступного дня. Отже, моделювали нерiвномiрний притiк спчних вод на очиснi споруди Львова. Через певш перiоди часу вщбирали пробу сумiшi об'емом 1,5 дм3 для проведения хiмiчних аналiзiв за основними показниками.
Обговорення отриманих результата. Аналiз ре-зультат1в дослiджень аеробного бюлопчного очищения у статичному режиш на експериментальнш установщ
свiдчить, що за перiод 16-денного циклу вдалось досяг-ти зменшення ХСК практично у 2 рази i зменшення концентрацй iонiв амонда бiльше шж у 3 рази. Мшробь олопчний аналiз встановив у складi фшьтрату, який очищався, широкий спектр мжробюлопчно1 аеробно! культури, яка вiдрiзняeться вщ культури активного мулу мкьких очисних споруд. Склад ще1 культури та за-кономiрностi И розвитку потребують додаткових досль джень. Рiзке падiння концентрацй розчинного кисню тсля першо! доби аерацй може сввдчити про наявнiсть перiоду шактивацп ще1 мжробюлопчно1 культури.
Аналiз результат1в дослвдження аеробного бюлопч-ного очищения в динамiчному режимi свiдчить про оп-тимальний час затримки фiльтрату в аеробнш лагунi 810 дтв. Унаслiдок цього досягаеться зменшення ХСК майже вдвiчi та очищення вщ амонiйного азоту на 35 %. Потребуе подальших дослiджень вплив ступеня аерацй' та температури на процес очищення, ефектив-нiсть застосування штучних носйв для 1мобШзацп мж-робюлопчно! культури та динамiка 1мобШзаще1 ще! культури.
Данi дослiджень впливу фшьтрапв на процес бюло-гiчного очищення на каналiзацiйних очисних спорудах мкта Львова свiдчать, що т1льки для розбавлення 1:10 концентрацй' амонiйного азоту та ХСК на 64,30 % та 1,32 % вщповвдно перевищують граничт норми на скид у мкьку каналiзацiю Львова. Вмiст нггратав пере-вищуе ГН за кратносп розбавлення 1:10 та 1:1000 на 92,7 % та 73,9 % вщповвдно. Результати дослвдження дають змогу зробити висновок, що за розбавлення 1:500 та 1:1500 ефект очищення за амоншним азотом становить вщповщно 92,6 % та 93 %. Це майже дорiв-нюе ефекту очищення спчних вод без додавання фшьтрату за подiбних умов експерименту (95 %).
Висновки. Отже, внаслiдок проведених дослiджень встановлено, що у проблемi лжввдацп еколопчно1 не-безпеки, спричинено1 фiльтратами Грибовицького смiттезвалища, потрiбно видшити етап очищення нако-пичених фшьтрапв з метою реалiзацil рекультиваци смгттезвалища та етап очищення фiльтратiв, як пос-тiйно будуть утворюватись у тШ рекультивованого смiттезвалища. Цi етапи ютотно вiдрiзияються за об'емами фшьтрату, який надходить на перероблення, його фiзико-хiмiчними характеристиками та часом ре-алiзацil кожного iз етап1в, тому передбачувати для ре-алiзацil цих двох етап1в одну технологiю неефективно iз технолопчно1 та фшансово1 позицш. Запропоновано попередне очищення iнфiльтрату Грибовицького смгттезвалища здiйснювати в аеробнiй лагуш, а доочи-щення - на каналiзацiйних очисних спорудах Львова. У лабораторних умовах дослiджено аеробну стадго (у статичних та динамiчних умовах) На основi проведених дослiджень на пшотнш установцi, що iмiтуе роботу Льв1вських каналiзацiйних очисних споруд, встановлено мМмально допустимий рiвень розведення фшьтра-т1в мiськими стоками з метою забезпечення ефективно1 роботи цих очисних споруд.
Перелж використаних джерел
DSTU ISO 6060 (2003). Yakist vody. Vyznachannia khimichnoi pot-reby v kysni (ISO 6060:1989, IDT). [Chynnyi vid 2003-10-06]. Kyiv: Derzhspozhyvstandart Ukrainy, 2004. 6 p. [in Ukrainian].
Day
KND 211.1.4.030-95 (1995). Metodyka fotometrychnoho vyznachen-nia amonii ioniv z reaktyvom Neslera v stichnykh vodakh. Kyiv, 5, 16 p. [in Ukrainian].
Maehlum, T. (1995). Treatment of landfill leachate in on-site lagoons and constructed wetlands. Water Science Technology, 32(3), 129135.
Mehmood, M. K., Adetutu, E., Nedwell, D. B., & Ball, A. S. (2009). In situ microbial treatment of landfill leachate using aerated lagoons. Bioresource Technology, 100, 2741-2744.
Pobutovi vidkhody (2012). Metodychni rekomendatsii iz zbyrannia, utylizatsii ta zneshkodzhennia filtratu polihoniv pobutovykh vid-khodiv. Zatverdzheni nakazom Ministerstva rehionalnoho rozvytku, budivnytstva ta zhytlovo-komunalnoho hospodarstva Ukrainy № 421 vid 20.08.2012 r. [in Ukrainian].
Produkcija Hach (n.d.). Firma "Hach": elektronnij resurs. Retrieved from: http://hach.com.ua/ru/. [in Russian].
Robinson, H. D., & Grantham, G. (1988). The treatment of landfill le-achates in on-site aerated lagoon plants: experience in Britain and Ireland. Water Resourses, 22(6), 733-747.
О. И. Мороз, М. С. Мальованый, В. М. Жук, В. Т. Слюсар, А. С. Середа С. Б. Мараховская, О. В. Стокалюк, Н. Ю. Чорномаз
АНАЛИЗ ПЕРСПЕКТИВ АЭРОБНОЙ ОЧИСТКИ ИНФИЛЬТРАТОВ МУСОРОСВАЛОК
И ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ
Проведен анализ перспектив аэробной очистки инфильтратов мусоросвалок и полигонов твердых бытовых отходов. Установлено, что в проблеме ликвидации экологической опасности, вызванной фильтратами Грибовической мусоросвалки, следует выделить этап очистки накопленных фильтратов с целью реализации рекультивации мусоросвалки и этап очистки фильтратов, которые постоянно будут образовываться в теле рекультивированной мусоросвалки. Эти этапы коренным образом отличаются по объемам фильтрата, который поступает на переработку, его физико-химических характеристикам и временем реализации каждого из этапов. Поэтому предусматривать для реализации этих двух этапов одну технологию неэффективно с технологической и финансовой позиций. Предложена предварительная очистка инфильтрата Грибовической мусоросвалки осуществлять в аэробной лагуне, а доочистку - на канализационных очистных сооружениях Львова. В лабораторных условиях исследована аэробная стадия (в статических и динамических условиях). Анализ результатов исследований аэробной биологической очистки в динамическом режиме свидетельствует об оптимальном времени задержки фильтрата в аэробной лагуне 8-10 дней. В результате достигается уменьшение ХПК почти в два раза и очистка от аммонийного азота на 35 %. На основании проведенных исследований на пилотной установке, которая имитирует работу Львовских канализационных очистных сооружений, установлен минимально допустимый уровень разведения фильтратов городскими стоками с целью обеспечения эффективной работы этих очистных сооружений.
Ключевые слова: аэробная лагуна; очистные сооружения; пилотная установка; статические условия; динамические условия.
O. I. Moroz, M. S. Malovanyy, V. M. Zhuk, V. T. Sljusar, A. S. Sereda, S. B. Marashovska, O. V. S^ka^^ N. Yu. Chornomaz
THE ANALYSIS OF THE PROSPECTS FOR AEROBIC TREATMENT OF GARBAGE DUMPS
AND SOLID WASTE LANDFILLS INFILTRATES
The problems of the garbage dumps and solid waste landfills infiltrates treatment arise throughout the whole period of design, operation and planned closure of these facilities. The problem is particularly acute for Ukraine, although to a slightly less extent it is relevant for Sweden, Norway, Finland and other countries. To investigate the efficiency of the method of biological treatment in aerobic lagoons for the infiltrates treatment of Hrybovychi landfill, we conducted a research in the laboratory conditions close to industrial technology. The investigation of the filtrate impact on the biological treatment process at the wastewater treatment plants in the city of Lviv was conducted at the experimental installation, imitating sewage treatment facilities. The analysis of the studies of aerobic biological treatment in a static mode shows that for the period of a 16-day cycle, almost double reduction of COD and more than 3 times decrease in the concentration of ammonium ions have been achieved. Microbiological analysis discovered a wide range of aerobic microbiological culture as a part of the treated filtrate, which is different from the culture of urban sludge treatment plants. The composition of this culture and the rules of its development need further research. The analysis of the studies of aerobic biological treatment in a dynamic mode indicates the optimum time of filtrate delay in an aerobic lagoon for 8-10 days. As a result, there is almost double reduction of COD and purification of ammonia nitrogen by 35 %. The influence of the aeration degree and temperature on the process of treatment, the effectiveness of the use of artificial media for immobilization of microbiological culture and the dynamics of this culture immobilization require further research. Based on the research conducted at the pilot installation, imitating the work of Lviv sewage treatment facilities, the minimum acceptable degree of filtrates dilution with urban runoff was set to ensure the effective operation of treatment facilities. Keywords: aerobic lagoon; wastewater treatment plants; pilot installation; static conditions; dynamic conditions.
1нформащя про aBTopiB:
Мороз Олександр 1ванович, д-р техн. наук, професор, директор шституту екологп, Нацюнальний ушверситет '^bBiBCbKa поль
техшка", м. Львiв, Украша. Email: olekhmoroz@gmail.com Мальований Мирослав Степанович, д-р техн. наук, професор, Нацюнальний ушверситет "^BiB^^ полтехшка", м. Львiв, Украша. Email: mmal@lp.edu.ua
Жук Володимир Михайлович, канд. техн. наук, доцент, Нацюнальний ушверситет '^BiB^^ полтехшка", м. Львiв, Украша. Email: zhuk_vm@ukr.net
Слюсар Вiра Тараавна, канд. техн. наук, шженер, Нацюнальний ушверситет '^BiB^^ полтехшка", м. Львiв, Украша. Email: vi-rashandrovych@ukr.net
Середа Андрш Сергшович, астрант, Нацюнальний ушверситет "^BiB^^ полтехшка", м. Львiв, Украша. Email: sere-daa92@gmail.com
Мараховська Свгглана Бориавна, лаборант, Нацюнальний ушверситет "^BiB^^ полтехшка", м. Львiв, Украша. Email: sbma-rachovska@gmail.com
Стокалюк Олег Володимирович, канд. техн. наук, полковник служби цивтьного захисту, Львiвський державний ушверситет
безпеки життeдiяльностi, м. Львiв, Украша. Email: stokoleg@gmail.com Чорномаз Наталiя Юрмвна, канд. техн. наук, доцент, Терноптьський нацюнальний техшчний ушверситет iм. 1вана Полюя, м. Тернопть, Украша. Email: vika_tr@i.ua
