1462

На протяжении последних нескольких лет в России активно проводятся государственные программы по легализации бизнеса таксомоторных перевозок, что способствует росту официального сегмента и дало первые положительные результаты. Ведь результатом проводимой реформы должен стать новый имидж легкового такси, а система таксомоторного транспорта – полностью легальной, что позволит защитить интересы и жителей, и самих таксистов, а также сделать таксомоторный транспорт комфортным и безопасным.

Список литературы

1.О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации [Электронный ресурс]: Федер. закон от 21 апреля

2011 года № 69-ФЗ. – URL: http://www.consultant.ru/ (дата обращения: 05.02.2015).

2.О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в части совершенствования государственного регулирования деятельности по перевозке пассажиров и багажа легковым такси в Российской Федерации [Электронный ресурс]: Федер. закон от

23 апреля 2012 года № 34-ФЗ. – URL: http://www.consultant.ru/ (дата обращения: 05.02.2015).

3.Официальный сайт Департамента транспорта и развития дорож- но-транспортной инфраструктуры города Москвы. – URL: http: // www.dt.mos.ru (дата обращения: 05.02.2015).

Об авторе

Жидкова Маргарита Анатольевна (Москва, Россия) – кандидат экономических наук, доцент кафедры «Финансы», Московский автомо- бильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ) (125319, г. Москва, Ленинградский пр., 64; e-mail: zhidkova_m_a@ mail.ru).

241

УДК 504.064.47

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ СТАБИЛЬНОСТИ ТБО

Ю.В. Завизион, Н.Н. Слюсарь, И.С. Глушанкова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия

Представлены результаты исследования степени стабильности образцов твердых бытовых отходов (ТБО) с трех объектов захоронения Пермского края термическими методами. На основании кривых, полученных в результате дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), были определены тепловые потоки, изменения энтальпий с ростом температуры. Кривые, полученные после термогравометрии (ТГ), характеризуются снижением интенсивности горения и абсолютной потерей массы образцов с увеличением срока захоронения отходов. Отношение энтальпий сухого вещества (СВ)/органического сухого вещества (ОСВ) может быть использовано в качестве индикатора стабильности образцов отходов.

Ключевые слова: полигон, свалка, твердые бытовые отходы, термогравиметрия, дифференциальная сканирующая калоримерия.

Впроцессе эксплуатации полигонов ТБО, а также в течение продолжительного времени после их рекультивации образуются биогаз и фильтрат, являющиеся основными источниками эмиссий загрязняющих веществ в атмосферу, поверхностные и грунтовые воды, почву. Определение стабильности (устойчивости) объектов захоронения ТБО является ключевой проблемой для современной концепции управления отходами.

Встатье [1] «устойчивым» полигоном считается полигон, где масса захороненных отходов находится в стабильном состоянии, т.е. эмиссии загрязняющих веществ находятся на экологически приемлемом уровне и не оказывают негативного воздействия на окружающую среду

издоровье человека. Оценить стабильность полигона ТБО достаточно сложно, так как необходимо знать информацию о множестве параметров, таких как первоначальный состав отходов, климатические условия, влажность, степень уплотнения отходов, количество образующегося биогаза и т.д.

242

Для оценки степени стабильности захороненных отходов используются методы определения стандартных физико-химических параметров в твердом веществе и фильтрате (содержание органического вещества, рН, ХПК, БПК5, аммонийный азот и т.д.). В некоторых странах используют аэробные и анаэробные биологические тесты, характеризующие потенциал окисления органики в аэробных условиях и остаточный биогазовый потенциал отходов [2]. Известные методы оценки стабильности отходов являются достаточно трудоемкими и длительными.

В последние годы альтернативным методом быстрой оценки реакционной способности отходов является метод синхронного термического анализа (СТА). Этот метод объединяет в одном измерении термогравиметрию (ТГ) и дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСК). Метод СТА позволяет получать информацию о составе, термической и окислительной стабильности материалов, фазовых переходах, температурах протекания и кинетике химических реакций [3].

Кривая ТГ выражает зависимость изменения массы от температуры и является интегральной кривой. Кривая ДСК, означающая зависимость частного дифференциала изменения энтальпии от температуры, является производной от интегральной зависимости изменения энтальпии с ростом температуры [4].

Возможность применения термических методов анализа для исследования стабильности образцов отходов и потенциала их будущих эмиссий представлена в ряде работ зарубежных ученых M. Huber-Humer,

E.Smidt, K. Boehm, J. Tintner, А.Ю. Пухнюк и т.д.

Сцелью оценки степени стабильности отходов по термическим характеристикам в период 2013–2014 гг. был произведен отбор проб на трех объектах захоронения ТБО Пермского края, характеризующихся разным сроком захоронения отходов. Перед анализами отходы подвергались предварительной подготовке, которая заключалась в отсеивании инертной фракции (стекло, металл, камни), сушке, измельчении (размер фракции не более 2–3 мм) и гомогенизации.

Термогравометрию и дифференциальную сканирующую калориметрию образцов отходов проводили на приборе синхронного термического анализа NETZSCH STA 449 C Jupiter в среде воздуха. Диапазон нагрева 35–800 °С, скорость нагрева – 10 °С/мин, скорость газового потока в печи – 40 мл/мин воздух, материал тигля – платина. Количество органического сухого вещества (ОСВ) получено по потере массы (ТГ), удельные энтальпии сухого вещества (СВ) и ОСВ рассчитаны в диапа-

зоне 35–800 °С.

243

На рис. 1, 2 представлены кривые ДСК и ТГ, построенные по усредненным значениям, для образцов разного срока захоронения в атмосфере воздуха.

Рис. 1. ДСК-диаграммы для отходов разного срока захоронения в атмосфере воздуха

Рис. 2. ТГ-диаграммы для отходов разного срока захоронения в атмосфере воздуха

На основании полученных кривых ДСК (см. рис. 1) было определено, что все образцы характеризуются интенсивным экзотермическим пиком в интервале температур 300–350 °С, для «молодых» отходов также

244

выявлены экзотермические пики при Т = 375…450 °С. Данные экзотермические пики соответствуют разложению органических компонентов ТБО (полимеры, целлюлозосодержащие отходы и т.д.). На полученных калориметрических кривых видно, что увеличение срока захоронения отходов сопровождается уменьшением пиковых значения тепловых потоков и соответственно энтальпии, стабилизация образцов также ведет к сдвигу экзотермических реакций в сторону высоких температур.

Для образцов отходов сроком захоронения более 10 лет на кривых ДСК выделяются эндотермические пики в интервале температур 700…750 °С, которые свидетельствуют о высоком содержании карбонатов. Высокое содержание карбонатов может быть связано с тем, что в составе отходов могут находиться строительные отходы. Усредненная кривая ДСК образцов свалки «Голый мыс» имеет форму, подобную ДСК кривой дерново-подзолистой почвы, что указывает на высокую степень стабильности отходов.

Кривые ТГ (см. рис. 2) демонстрируют снижение интенсивности горения и абсолютной потери массы образцов с увеличением срока захоронения отходов, что также подтверждается снижением содержания органического вещества. Новый объект захоронения ТБО (полигон ТБО г. Краснокамска) характеризуется высоким содержанием ОВ и значительной потерей массы образцов (61,2 % и 49,7 %). Старые свалки ТБО (возраст более 10 лет) характеризуются низким содержанием ОВ, что может быть связано с высоким возрастом отходов и тем, что на них могли вывозиться смешанные отходы (бытовые и строительные). Потеря массы образцов составила: 25,8 % для свалки г. Краснокамска, 10,8 % для свалки «Голый мыс».

Оценить степень стабильности образцов отходов можно с помощью разработанной в Институте управления отходами австрийского университета природных ресурсов и прикладных естественных наук классификации образцов в зависимости от соотношений удельных энтальпий СВ и ОСВ. Для стабилизированных отходов это соотношение составляет 0–0,25, для реактивных полигонов 0,25–0,5, для высокореактивных отходов >0,5 [5].

На основании данной классификации было определено, что «молодые» отходы являются высокореактивными, отходы сроком захоронения более 10 лет относятся к классу стабилизированных, нереактивных. Отношение энтальпий может быть использовано в качестве индикатора стабильности образцов отходов.

245

Таким образом, метод термического анализа образцов в атмосфере воздуха может быть использован для экспресс-оценки степени стабильности отходов. Анализ термограмм также позволяет определить зольность образцов отходов, содержание в них инертных компонентов. Сравнение температур полученных экзотермических и эндотермических пиков с известными температурами сгорания различных фракций ТБО позволяет идентифицировать фракции отходов и по кривым ТГ определить их содержание в массе отходов. На основе совместной оценки результатов термического и химического анализа образцов отходов возможно прогнозирование процессов, протекающих в теле полигона, потоков эмиссий загрязняющих веществ.

Список литературы

1.Huber-Humer M., Roeder S., Lechner P. Approaches to assess biocover performance on landfills // Waste Management. – 2009. – Vol. 29. Р. 2092–2104.

2.Пухнюк А.Ю., Матвеев Ю.Б., Хубер-Хумер М. Применение спектральных и термических методов анализа для эколого-энергети- ческой оценки полигонов твердых бытовых отходов // Энерготехнологии и ресурсосбережение. – 2012. – № 4. – С. 49–59.

3.Синхронный термический анализ [Электронный ресурс]. – URL: http://www.spectrosystems.ru/methods/sinc_tga_tda.shtml (дата обращения 21.01.2015).

4.Альмяшев В.И., Гусаров В.В. Термические методы анализа: учеб. пособие / АСПбГЭТУ (ЛЭТИ). – СПб., 1999. – 40 с.

5.Smidt E., Boehm K., Tintner J. Evaluation of old landfills – a thermoanalytical and spectroscopic approach // J. Environmental Monitoring. – 2011. – Vol. 13. – P. 362–369.

Об авторах

Завизион Юлия Владимировна (Пермь, Россия) – аспирант ка-

федры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсо-

мольский пр., 29; е-mail: juliagubaha@mail.ru).

Слюсарь Наталья Николаевна (Пермь, Россия) – кандидат тех-

нических наук, доцент кафедры «Охрана окружающей среды», Перм-

246

УДК 504.064.47

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СИСТЕМЫ ДЕГАЗАЦИИ МАССИВА ОТХОДОВ СВАЛКИ ТБО Г. КРАСНОКАМСКА

Ю.М. Загорская, Е.Б. Кроха

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия

Проведен расчет и прогноз генерации биогаза отходов свалки ТБО г. Краснокамска. На основании данных расчета сделаны рекомендации по выбору типа системы дегазации и утилизации биогаза.

Ключевые слова: свалка, полигон, твердые бытовые отходы, биогаз, газовый потенциал, система дегазации.

Действующие и вышедшие из эксплуатации свалки ТБО на сегодняшний день в большинстве случаев никак не ограждены от воздействия на окружающую природную среду и длительное время являются источником поступления биогаза в атмосферный воздух. Биогаз оказывает токсичное воздействие на человека, угнетающее действие на растительность, является источником неприятного запаха. Процесс неконтролируемого горения биогаза сопровождается образованием токсичных веществ, в частности диоксинов [1]. Кроме того, метан и углекислый газ, содержание которых в биогазе составляет более 80 %, относятся к парниковым газам [2].

Для решения проблемы негативного воздействия свалки ТБО, в вопросе эмиссий биогаза в окружающую природную среду, в каждом конкретном случае необходимо проводить оценку газоносной способности массива отходов с целью определения целесообразности организации системы дегазации, а также осуществления выбора типа дегазационной системы и ее эксплуатационных параметров.

Нами была проведена оценка газоносной способности отходов свалки ТБО г. Краснокамска, которая в настоящий момент не эксплуатируется и не рекультивирована. На основании полученных результатов газоносной способности отходов был проведен выбор системы дегазации массива свалки.

248

Свалка ТБО г. Краснокамска эксплуатировалась в период 1963– 2008 гг. В настоящее время на полигоне размещено 697,3 (247) тыс. м3 (тыс. т) отходов. На свалку поступали отходы от жилого сектора города

ипредприятий общественного назначения. Промышленные предприятия в основном вывозили бытовые отходы.

Расчет выхода биогаза на свалке ТБО г. Краснокамска проведен на основании «Методики расчета количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигонов твердых бытовых

ипромышленных отходов» [3], которая наиболее часто применима в отечественной практике при проведении подобных расчетов. В результате проведенных расчетов было установлено, что период полного сбраживания отходов составляет 24 года, удельное образование биога-

за, приходящееся на 1 т отходов, поступивших на захоронение, составляет 48,59 м3/год.

Результаты расчета ежегодного валового выброса биогаза со свалки ТБО г. Краснокамска представлены на рисунке.

Рис. Прогноз валового выброса биогаза свалки ТБО г. Краснокамска

Общий газоносный потенциал свалки ТБО г. Краснокамска, который может быть использован с 2015 г., составляет 10 194,94 тыс. м3. Максимальная интенсивность выхода биогаза в прогнозируемый период 2015–2032 гг. отмечена на 2015 г. и составит 183,76 м3/ч.

Согласно рекомендациям [4] была произведена оценка целесообразности энергетического использования биогаза, генерируемого отходами свалки ТБО г. Краснокамска, которая показала, что использование биогаза на энергетические нужды неэффективно, поскольку остаточный срок активного выделения биогаза менее 20 лет, общий потенциал

биогаза менее 100 млн м3 и средняя скорость выделения биогаза менее

60 м3/ч.

249