Практическая работа 5 ПРОБЛЕМА ОТХОДОВ И РАСЧЕТ ПОЛИГОНА ТБО

Формат документа: rtf
Размер документа: 7.7 Мб





Прямая ссылка будет доступна
примерно через: 45 сек.



  • Сообщить о нарушении / Abuse
    Все документы на сайте взяты из открытых источников, которые размещаются пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваш документ был опубликован без Вашего на то согласия.

Министерство образования Российской Федерации

Белгородский государственный технологический университет

им.В.Г. Шухова

Кафедра промышленной экологии








Курсовой проект

по дисциплине: "Промышленная экология"

на тему: "Разработка проекта полигона твердых бытовых отходов вместимостью 4637500 кубических метров"














Белгород 2011 г

Содержание


Введение

1. Проблема образования и утилизации твердых бытовых отходов

1.1 Динамика удельного роста и морфологического состава ТБО

1.2 Методы утилизации ТБО

1.3 Устройство полигона и складирование ТБО

1.4 Гигиенические требования к условиям приема промышленных отходов на полигоны

1.5 Сбор и обезвреживание фильтрата

1.6 Добыча и утилизация богаза

2. Расчет проектируемого полигона твердых бытовых отходов

2.1 Расчет проектируемая вместимость полигона ТБО

2.2 Расчет требуемой площади земельного участка полигона

2.3 Расчет длины и ширины полигона и участка складирования твердых бытовых отходов

2.4 Расчет фактической вместимости полигона

2.5 Потребность в изолирующем материале

2.6 Организация рабочей карты (траншеи)

2.7 Организация разгрузки ТБО

2.8 Расчет потребности в бульдозерах

2.9 Потребности в воде для увлажнения ТБО

2.10 Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигонов ТБО

2.11 Индивидуальные задания для расчета выбросов загрязняющих веществ

2.12 Расчет количества фильтрационных вод

Библиографическое описание

Введение


Вся продукция, производимая человеком для удовлетворения своих потребностей и обеспечения жизнедеятельности, в конечном итоге переходит в категорию отходов. При этом часть продуктов, на производство которых затрачено много энергии и человеческого труда, попадает в категорию отходов уже после разового использования (например, луженая консервная тара, алюминиевая тара, упаковка различных видов, макулатура и пр.).

Учитывая, что отходы являются, с одной стороны, главными загрязнителями окружающей среды, а с другой, зачастую представляют собой ценные продукты, потенциально пригодные для переработки и вторичного использования, во всем мире одной из наиболее актуальных является проблема рационального управления отходами [2].

Управление отходами включает в себя организацию их сбора, удаления (транспортировки), переработки и захоронения, а также реализацию мероприятий по уменьшению количества отходов, направляемых на переработку и захоронение.

Стратегия управления отходами базируется на решении следующих основных задач:

минимизация количества образующихся отходов;

изыскание экологически безопасных методов переработки отходов с наименьшими экономическими затратами;

максимально возможное вовлечение отходов в хозяйственный оборот и их материально-энергетическая утилизация как техногенного сырья.

На производителей любой продукции возлагается большая ответственность за последствия своей деятельности. Помимо того, что товары и изделия не должны содержать веществ, опасных для окружающей среды, они должны быть "технологичными" для последующей переработки, когда перейдут в категорию отходов.

полигон твердый бытовой отход

Образуется весьма большая группа отходов непроизводственной деятельности человека, одним из видов которой являются отходы потребления и в частности, много тоннажные твердые бытовые отходы (ТБО). Проблема ТБО характерна для каждого города, но особенно острой она является для такого крупного мегаполиса как Московский регион, где ежегодно образуется около 5 млн. т ТБО.

Первой задачей в решении проблемы ТБО является разработка оптимальных систем их сбора и удаления (транспортировки). Промедление с удалением ТБО из мест образования недопустимо, так как может привести к серьезному загрязнению городов. Удаляют ТБО либо на полигоны захоронения, либо на специальные заводы для переработки и обезвреживания. В СНГ полигонному захоронению подвергают 97-98% образующихся ТБО.

Удаление ТБО на свалки (полигоны), имеющее глубокие исторические корни, следует рассматривать как вынужденное, в какой-то степени сиюминутное решение проблемы, в принципе противоречащее экологическим и ресурсным требованиям.

Поскольку свалки все дальше удаляются от городов, а бесконечно плечо вывоза ТБО увеличиваться не может, становится весьма актуальной промышленная переработка ТБО. Именно промышленная переработка, решающая в совокупности вопросы обезвреживания, ликвидации и утилизации ТБО представляет собой кардинальный путь решения этой проблемы. Не случайно в европейских странах запланирован к 2010 г. отказ от полигонного захоронения ТБО [2].

Цель курсового проекта - изучение и закрепление теоретических основ проектирования полигонов твердых бытовых отходов.

Для достижения цели необходимо решить комплекс задач:

ознакомление и использование соответствующей нормативной литературы;

на основе требований к проектированию и эксплуатации полигонов выполнение необходимых расчетов;

выполнение чертежа полигона с основными сооружениями;

выполнение схематического разреза высотной траншейной;

1. Проблема образования и утилизации твердых бытовых отходов


1.1 Динамика удельного роста и морфологического состава ТБО


Антропогенное воздействие человека на объекты окружающей среды связано с образованием огромного количества отходов, которые образуются на стадии создания материального продукта за счет остатков сырья, полуфабрикатов и т.д. Кроме образования твердых отходов в атмосферный воздух и водоемы поступают загрязняющие вещества с технологическими выбросами и сточными водами (газообразные и жидкие отходы). В процессе эксплуатации изделий возникают отходы потребления (тара, расходуемые материалы, запасные части). Изделия, утратившие свои потребительские свойства, превращаются в мусор или твердые бытовые отходы [4].

Подсчитано, что каждый год в стране скапливается только твердых бытовых отходов 140 млн. кубометров. Уже сейчас норма отходов на душу населения составляет в России 225-250 килограммов в год, а в развитых европейских странах, таких как Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Италия, Швеция, Нидерланды. Швейцария, Япония, этот показатель уже в 1995-1996 годах достиг 340-440 килограммов, а в США превысил 720 килограммов на одного человека в год.

Ежегодно в России образуются около 4,5 млрд. т отходов, в том числе 1,6 млрд т отходов токсичных промышленных (ТПО). Всего на территории России накоплено около 50 млрд т всех видов отходов.

Общегосударственной инвентаризации отходов ни в СССР, ни в России ни разу не проводилось, поэтому по приблизительным оценкам на территории бывшего Советского Союза расположено несколько миллионов свалок, большинство из которых несанкционированные, являющиеся источниками повышенной экономической и санитарно-эпидемиологической опасности. С каждым годом проблема отходов обостряется.

В большинстве случаев санитарное состояние свалок неудовлетворительное, отмечаются серьезные нарушения действующих нормативных документов по безопасному размещению отходов, что наносит непоправимый ущерб окружающей среде [1].

Обезвреживание отходов - комплекс дорогостоящих мероприятий. Поэтому в последнее десятилетие, особенно после ужесточения экологических норм в развитых промышленных странах, бурно расцвёл бизнес, основанный на экспорте токсичных отходов. Между тем проблема утилизации собственных отходов в России стоит очень остро.

В крупных городах, где хозяйственная деятельность наиболее сконцентрирована и где на ограниченной территории сосредоточена значительная численность населения, происходит наиболее интенсивное накопление твердых бытовых отходов (ТБО), которые при неправильном и несвоевременном удалении и обезвреживании представляют угрозу окружающей природной среде.

При выборе эффективных систем сбора, удаления, обезвреживания и использования ТБО исследуются состав и свойства ТБО по методикам. При исследовании ТБО устанавливают морфологический и фракционный состав, плотность, влажность, химический состав. Эти характеристики зависят от типа объекта образования отходов, вида используемого топлива, климата, местных социальных, национально-этнических условий и других факторов, индивидуальных для каждого города.

При работе с ТБО необходимо учитывать такие их свойства, как способность к слеживанию, механическую вязкость, коррозионную активность. Слеживаемость проявляется при длительной неподвижности ТБО, когда они теряют сыпучесть, самоуплотняются и способны выделять фильтрат (отжимную жидкость) без всякого внешнего воздействия. Механическая связанность определяется наличием волокнистых (текстиль) и армирующих (проволока, линейные куски древесины и др.) фракций.

Ориентировочные нормы накопления ТБО в зависимости от источников их образования определены СНиП 11-60-75 (на 1 чел/год). Для крупных городов нормы накопления ТБО составляют 260 - 280 кг/год на человека при средней плотности этих отходов 190-200 кг/м3.

Состав ТБО за последние десятилетия существенно изменился. Если в начале столетия мусорные свалки состояли в основном из остатков продовольствия и тяжелой фракции канализационных стоков, то сейчас на первом месте находятся такие компоненты, как бумага, стекло, полимеры, металлы. Показателен в этом отношении анализ, проведенный Европейской ассоциацией утилизации ТБО в 1993-1995 гг. Установлено, что объём сухих отходов (бумага, стекло, пластмасса, металл, текстиль) ныне уже в два раза превышает объём органических отходов (остатки продовольствия, тяжёлые фракции канализации).

Динамика изменения морфологического состава отходов в разных странах показывает значительное увеличение процентного содержания полимеров в ТБО в большинстве стран. В промышленно развитых странах, таких как Япония и государства Европейского Союза, доля полимерных материалов наибольшая - 10-15%, в России в г. Москве - 6%, что практически в 10 раз превышает показатель 1950 года. Это связано с большим применением в последние десятилетия полимерной упаковки [4].


1.2 Методы утилизации ТБО


В настоящее время существует ряд способов хранения и переработки твердых бытовых отходов, а именно: предварительная сортировка, санитарная земляная засыпка, сжигание, биотермическое компостирование, низкотемпературный пиролиз, высокотемпературный пиролиз.

. Предварительная сортировка

Этот технологический процесс предусматривает разделение твердых бытовых отходов на фракции на мусороперерабатывающих заводах вручную или с помощью автоматизированных конвейеров. Сюда входит процесс уменьшения размеров мусорных компонентов путем их измельчения и просеивания, а также извлечение более или менее крупных металлических предметов, например консервных банок. Отбор их как наиболее ценного вторичного сырья предшествует дальнейшей утилизации ТБО (например, сжиганию). Поскольку сортировка ТБО - одна из составных частей утилизации мусора, то имеются специальные заводы для решения этой задачи, т.е. выделения из мусора фракций различных веществ: металлов, пластмасс, стекла, костей, бумаги и других материалов с целью дальнейшей их раздельной переработки.

. Санитарная земляная засыпка

Такой технологический подход к обезвреживанию твердых бытовых отходов связан с получением биогаза и последующим использованием его в качестве топлива. С этой целью бытовой мусор засыпают по определенной технологии слоем грунта толщиной 0,6-0,8 м в уплотненном виде. Биогазовые полигоны снабжены вентиляционными трубами, газодувками и емкостями для сбора биогаза. Наличие в толщах мусора на свалках пористости и органических компонентов создаст предпосылки для активного развития микробиологических процессов. Толщу свалки условно можно разделить на несколько зон (аэробную, переходную и анаэробную), различающихся характером микробиологических процессов. В самом верхнем слое, аэробном (до 1-1,5 м), бытовой мусор благодаря микробному окислению постепенно минерализуется до двуокиси углерода, воды, нитратов, сульфатов и ряда других простых соединений. В переходной зоне происходит восстановление нитратов и нитритов до газообразного азота и его оксидов, т.е. процесс денитрификации. Наибольший объем занимает нижняя анаэробная зона, в которой интенсивные микробиологические процессы протекают при малом (ниже 2%) содержании кислорода. В этих условиях образуются самые различные газы и летучие органические вещества. Таким образом, свалки представляют собой наиболее крупные системы по производству биогаза из всех современных. Можно предположить, что и в перспективе роль мусорных свалок заметно не уменьшится, поэтому извлечение биогаза из них с целью его полезного использования будет оставаться актуальным. Однако возможно и существенное сокращение мусорных свалок за счет максимально возможного вторичного использования бытовых отходов путем селективного сбора составляющих его компонентов - макулатуры, стекла, металлов.

. Сжигание бытовых отходов

Это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов, который широко применяется с конца XIX в. Сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов. Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии. К числу недостатков этого способа относится выделение в атмосферу вредных веществ, а также уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора. Сжигание можно разделить на два вида: непосредственное сжигание, при котором получается только тепло и энергия, и пиролиз, при котором образуется жидкое и газообразное топливо. Из каждой тонны отходов можно выработать около 300-400 кВт-ч электроэнергии. В настоящее время топливо из бытовых отходов получают в измельченном состоянии, в виде гранул и брикетов. Предпочтение отдается гранулированному топливу, так как сжигание измельченного топлива сопровождается большим пылевыносом, а использование брикетов создает трудности при загрузке в печь и поддержании устойчивого горения. Мусоросжигание обеспечивает минимальное содержание в шлаке и золе разлагающихся веществ, однако оно является источником выбросов в атмосферу. Мусоросжигательными заводами (МСЗ) выбрасываются в газообразном виде хлористый и фтористый водород, сернистый газ, а также твердые частицы различных металлов: свинца, цинка, железа, марганца, сурьмы, кобальта, меди, никеля, серебра, кадмия, хрома, олова, ртути и др. Установлено, что содержание кадмия, свинца, цинка и олова в копоти и пыли, выделяющихся при сжигании твердых горючих отходов, изменяется пропорционально содержанию в мусоре пластмассовых отходов. Выбросы ртути обусловлены присутствием в отходах термометров, сухих гальванических элементов и люминесцентных ламп. Наибольшее количество кадмия содержится в синтетических материалах, а также в стекле, коже, резине. Источниками загрязнения атмосферы кадмием, хромом, свинцом, марганцем, оловом, цинком являются в равной степени как горючая, так и негорючая фракции твердых бытовых отходов. Существенное уменьшение загрязнения атмосферного воздуха кадмием и медью возможно за счет отделения из горючей фракции полимерных материалов.

. Биотермическое компостирование

Этот способ утилизации твердых бытовых отходов основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60°С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Биотермическое компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке бытовых отходов и является составной частью технологической цепи этих заводов. Однако современные технологии компостирования не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Например, предполагается реализовать получаемый компост в качестве полуфабриката для дальнейшей его переработки в газ.

. Низкотемпературный пиролиз

Это процесс, при котором размельченный материал мусора подвергается термическому разложению. Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, неподдающиеся утилизации, такие как автопокрышки, пластмассы, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. К преимуществам пиролиза относятся и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а, также то, что оборудование имеет небольшую мощность. В целом процесс требует меньших капитальных вложений.

. Высокотемпературный пиролиз.

Этот способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное, как газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде шлака, т.е. непиролизуемые остатки. Этот метод высокотемпературного пиролиза переработки отходов основан на комбинации процессов в цепи: сушка-пиролиз-сжигание электрошлаковая обработка. По существу, это и есть вариант комплексной переработки ТБО, их полной экологически чистой утилизации с получением полезных продуктов и тепловой энергии из "бросового" сырья - бытового мусора.

Высокотемпературный пиролиз является одним из самых перспективных направлений переработки твердых бытовых отходов с точки зрения как экологической безопасности, так и получения вторичных полезных продуктов синтез-газа, шлака, металлов и других материалов, которые могут найти широкое применение в народном хозяйстве. Высокотемпературная газификация дает возможность экономически выгодно, экологически чисто и технически относительно просто перерабатывать твердые бытовые отходы без их предварительной подготовки, т.е. сортировки, сушки.


1.3 Устройство полигона и складирование ТБО


В настоящее время во всем мире широко разрабатываются специальные природоохранные сооружения - санитарные полигоны, предназначенные для складирования, изоляции и обезвреживания ТБО. Для строительства полигонов ТБО отводятся отработанные карьеры, овраги, участки лесных массивов, свободные от ценных пород деревьев. Участки для складирования выбираются вдали от населенных пунктов на основании геологических, гидрологических и топографических исследований [6].

По сравнению с обычной свалкой полигон ТБО является современным санитарно-гигиеническим и экологическим объектом. Полигон ТБО - это комплекс инженерных сооружений, предназначенный для складирования, изоляции и обезвреживания твердых бытовых отходов, обеспечивающий защиту от загрязнений атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод. На полигоне обеспечивается статистическая устойчивость ТБО с учетом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, максимальной нагрузки на единицу площади, возможности последующего рационального использования участка после закрытия полигона.

Полигон может считаться высоконагружаемым, если его проектная высота не менее 20 м, а нагрузка на использованную площадь превышает 10 т/м2.

Основные элементы полигона (рис.1): подъездная дорога (с двусторонним движением), участок складирования ТБО (занимает 95% площади полигона и ограничивается водоотводной канавой), хозяйственная зона (располагается на пересечении подъездной дороги с границей полигона и включает бытовые и производственные помещения), инженерные сооружения и коммуникации (водопровод, канализация, мачты электроосвещения).