Тема: «ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕТОДОВ УТИЛИЗАЦИИ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ»
Цель занятия:
1. Изучить основные почвенные и индустриальные методы обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО).
2. Усвоить особенности обезвреживания промышленных отходов.
3. Изучить гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов.
Теоретическая справка
Обезвреживание твердых бытовых отходов является наиболее важным элементом системы санитарной очистки населенных мест, так как именно на этом этапе отходы превращают в безвредный в эпидемическом и санитарном отношении субстрат. При неправильном оборудовании и эксплуатации очистных сооружений может ухудшиться эффективность обезвреживания твердых бытовых отходов и возникнуть условия для загрязнения окружающей среды (атмосферного воздуха, почвы прилегающих территорий, поверхностных и подземных вод) в месте их расположения. Поэтому очистные сооружения для обезвреживания твердых отходов являются одним из обязательных коммунальных объектов, за которыми врач медико-профилактической специальности должен осуществлять предупредительный и текущий государственный санитарный надзор, контролировать эффективность обезвреживания отходов.
Все методы и способы обезвреживания твердых отходов должны отвечать следующим основным гигиеническим требованиям.
1. Обеспечивать надежное обезвреживание, т. е. отходы должны превращаться в безвредный в эпидемиологическом и санитарном отношении субстрат. Твердые бытовые отходы эпидемически чрезвычайно опасны. В бытовых отходах наряду с санитарно-показательными микроорганизмами содержатся возбудители различных инфекционных болезней — патогенные и условно-патогенные бактерии, вирусы, яйца гельминтов.
|
|
|
2. Обеспечивать быстрое обезвреживание. Чем быстрее обезвреживаются отходы, тем лучше. Идеальным считается метод, который дает возможность обезвредить отходы за такой же период, в течение которого они образуются.
3. Твердые бытовые отходы являются самой благоприятной средой для развития мух, в частности домашней (Musca domestica), являющейся механическим переносчиком бактериальных загрязнений с отходов на пищевые продукты и предметы быта. Именно поэтому метод должен предотвратить откладывание яиц и развитие личинок и куколок мух как в отходах во время обезвреживания, так и в обезвреженном субстрате.
4. Предотвратить доступ грызунов в процессе обезвреживания отходов и превращения их в субстрат, неблагоприятный для жизни и развития животных.
5. Твердые бытовые отходы содержат значительное количество органических веществ (до 80%), из которых 20-30% в теплый период года легко загнивают, выделяя при этом зловонные газы: сероводород, индол, скатол и меркаптаны. Поэтому органические соединения, содержащиеся в твердых бытовых отходах, должны быстро превращаться в вещества, которые не загнивают и не загрязняют воздух.
|
|
|
6. В процессе обезвреживания отходов не должны загрязняться поверхностные и подземные воды.
7. Давать возможность максимально и безопасно для здоровья людей использовать полезные свойства твердых бытовых отходов, содержащих до 6% утиля. Во время их сжигания можно получать тепловую энергию, при биотермической переработке — органические удобрения, а пищевые отходы использовать для откорма животных.
Таким образом, метод обезвреживания твердых бытовых отходов должен обеспечивать быстрое и надежное превращение их в эпидемически безопасный субстрат, лишенный возможности размножения в нем мух и грызунов и пригодный для использования в качестве удобрения, и при этом не создавать опасности для здоровья населения, не загрязнять атмосферный воздух, поверхностные и подземные водоемы. В настоящее время существует свыше 20 таких методов и почти каждый из них имеет 5-10 разновидностей технологических схем и типов сооружений.
По конечному результату все методы обезвреживания твердых бытовых отходов разделяют на две группы: утилизационные (переработка отходов в органические удобрения, биотопливо; выделение вторичного сырья, например металлического лома, для промышленности; использование в качестве энергетического топлива) и ликвидационные (захоронение в землю, сбрасывание в моря, сжигание без использования тепла).
|
|
|
По технологической сущности методы обезвреживания могут быть разделены на:
1) биотермические (свалки, поля захоронения, полигоны складирования, компостные поля и заводы биотермического компостирования);
2) термические (сжигание без использования тепла, сжигание отходов как энергетического топлива, пиролиз – переработка в высокотемпературных реакторах без предварительной подготовки отходов с получением горючего газа и нефтеподобных масел – не имеет выбросов в окружающую среду);
3) химические (гидролиз);
4) механические (сепарация отходов с последующей утилизацией, прессование отходов в строительные блоки).
Наиболее широкое применение получили удовлетворяющие гигиеническим требованиям биотермические методы обезвреживания твердых отходов. Биотермическая очистка ставит перед собой две задачи:
|
|
|
1) разложить сложное органическое вещество отходов и продукты их обмена (мочевина, мочевая кислота и др.) на более простые соединения с тем, чтобы в дальнейшем при помощи специальных микроорганизмов в присутствии кислорода синтезировать новое, устойчивое, безопасное в санитарном отношении вещество, называемое гумусом;
2) уничтожить вегетативные формы патогенных бактерий, вирусы, простейшие, яйца гельминтов, яйца и личинки мух, семена сорняков.
Процесс биотермического обезвреживания отходов протекает в три фазы: 1-ая фаза нарастания температуры, 2-ая фаза стационарная, 3-я фаза затухания.
В первую фазу биотермического процесса, при которой продукты разложения белков, жиров и углеводов могут проникать через оболочки микробов, питая их. Эти микроорганизмы, называемые мезофиллами, при размножении повышают температуру до 40-45 0С. Когда температура достигает 40-45 0С, мезофиллы погибают и дают начало интенсивному размножению другого вида микробов с другим температурным максимумом – термофилов. Вторая фаза разрушения органических веществ, помимо увеличения массы термофилов, характеризуется постоянной высокой температурой. При повышении температуры до 750С жизнедеятельность термофильных микроорганизмов снижается и термофилы погибают, так как кончаются питательные для них вещества (органические отходы). Начинается третья фаза процесса, характеризующаяся падением температуры. В этой фазе вновь развивается особый вид мезофильных микробов, способных разрушать трудноразрушаемые вещества (лигнины).
Скорость и направление течения биохимических процессов, а следовательно, и эффективность биотермического метода обезвреживания твердых бытовых отходов зависят от многих факторов, как положительных, так и отрицательных. К таким факторам относятся:
1. Аэрация отходов. Это один из основных факторов, влияющих на эффективность биотермического процесса. Установлено, что при биотермическом разложении органических веществ в аэробных условиях образуется примерно в 25—30 раз больше энергии, чем в анаэробных. Так, при аэробном окислении 1 моля глюкозы образуется 2830 кДж (674 ккал) энергии, а при распаде 1 моля глюкозы в анаэробных условиях — лишь 113 кДж (27 ккал). Из этого следует важный вывод: преимущество необходимо отдавать таким методам, которые обеспечивают достаточную аэрацию отходов, а именно: на 1 объем отходов следует подавать 25 объемов воздуха.
2. Влажность отходов. Без достаточного количества влаги, как и при ее избытке, биохимические процессы протекать не могут. Мезофилы и термофилы, ответственные за биотермические процессы, состоят на 85% из воды, которая играет важную роль в жизнедеятельности микробной клетки. Поэтому, если влажность отходов менее 30%, то микроорганизмы теряют способность размножаться и даже гибнут. В то же время при избытке влаги ухудшается аэрация отходов, так как вода и воздух являются антагонистами. Если влажность отходов более 70%), то вода препятствует поступлению кислорода воздуха к органическому веществу отходов и поверхности микроорганизмов, т. е. создаются анаэробные условия. Таким образом, для эффективного течения биохимических процессов необходимо, чтобы влажность твердых бытовых отходов составляла не менее 30% и не более 70%. Если влажность отходов находится за пределами этих величин, биотермические процессы замедляются. Следовательно, при обезвреживании отходов необходимо соблюдать указанные параметры влажности: в случаях, когда влажность отходов менее 30%, отходы следует искусственно увлажнять; когда же она более 70%, — необходимо оборудовать устройства для ее уменьшения.
3. Содержание в отходах легко загнивающих органических веществ. Для успешного течения биохимических процессов количество таких органических веществ в отходах должно быть не менее 30%, а неорганических соединений — не более 25% от общей массы. Из качественных показателей состава органических веществ большое значение имеет соотношение углерода и азота. Наиболее благоприятным является их соотношение 30:1.
4. Размер частиц отходов. Установлено, что измельчение твердых отходов способствует интенсификации биохимических процессов. Однако это измельчение не должно быть беспредельным: оптимальный размер частиц должен составлять 25-35 мм. При таком размере частиц отходов увеличивается площадь их активной поверхности, т. е. площадь контакта органического вещества отходов с кислородом воздуха и микроорганизмами, что ускоряет биохимические процессы. В то же время при значительном измельчении (размер частиц менее 25 мм), значительно уменьшается объем каждой отдельной поры, в результате чего ухудшается аэрация отходов.
5. Активная реакция (рН) отходов. Оптимальной для развития микроорганизмов является рН, которая приближается к нейтральной, т. е. находится в пределах 6,5-7,6.
6. Степень исходной контаминации (обсемененности) отходов мезофилами и термофилами. Чем она выше, тем быстрее развивается процесс. Для интенсификации процесса необходимо искусственно обсеменять отходы термофилами.
7. Температурные условия. Чем быстрее будет повышаться температура в толще отходов, тем надежнее произойдет биохимический распад органических веществ и отмирание патогенной микрофлоры.
Современным методом является централизованная биотермическая переработка бытовых отходов на полях компостирования,куда отходы вывозятся со всего населенного пункта или с его определенной части. Поля компостирования размещают за пределами населенного пункта на специально отведенных земельных участках. Площадь территории под поля компостирования определяют из расчета 2 га на каждые 10 тыс. населения. Санитарно-защитная зона (разрыв между полем компостирования и селитебной частью города) должна составлять 500 м (приложение 5). Территория полей компостирования должна быть ровной, с незначительным естественным уклоном. Вокруг нее копают канаву с валом для отведения воды, со всех сторон обсаживают параллельными рядами лесополос.
На полях компостирования твердые бытовые отходы укладывают штабелями длиной 25-30 м, шириной внизу 3-4 м, вверху 2-3 м и высотой 1,5-2 м (рис. 1). Вертикальное сечение штабеля имеет вид трапеции. Размещают штабеля параллельными рядами с расстоянием между ними не менее 3 м. Их оборудуют или на поверхности почвы, или в неглубоких (до 0,5 м) траншеях, но так, чтобы нижний слой компостной массы был на расстоянии не менее 1 м от уровня залегания грунтовых вод. В основании штабеля укладывают 10-15 см торфа, перегноя или компоста. Отходы укладывают без уплотнения сразу на полную высоту с постепенным формированием штабеля в длину. Для ликвидации запахов, сохранения тепла и предотвращения размножения мух поверхность штабеля накрывают слоем земли или торфа толщиной 15-20 см. Можно использовать и перфорированную полиэтиленовую пленку толщиной 1 мм.
В штабелях, заложенных в весенне-летний период, саморазогревание и распад органических веществ начинается через 3 - 5 сут. Зимой процесс повышения температуры тормозится, и распад органических веществ активизируется через 25-30 сут после укладывания отходов. При этом температура повышается до 60-70 °С и держится в таких пределах 15-20 сут, а затем снижается до 40-45 °С и сохраняется на этом уровне 2-4 мес. Далее она находится в пределах 30-35 °С. Продолжительность обезвреживания отходов - от 5 мес. до 1,5 года в зависимости от климатических условий местности.
Компост, образовавшийся в конце обезвреживания отходов на полях компостирования, является безопасным в санитарном и эпидемическом отношении и его можно использовать как органическое удобрение. Перед отправкой потребителю его следует очистить от крупногабаритных фракций и черного металла.
Преимущества метода обезвреживания на полях компостирования заключаются в его санитарно-эпидемической надежности, возможности применения методов интенсификации для ускорения биотермического процесса, получении органического удобрения и облегчении санитарного надзора за обезвреживанием твердых бытовых отходов. Недостатками метода являются значительная продолжительность процесса обезвреживания и необходимость отведения больших по площади земельных участков под поля компостирования.
Различают компостирование в штабелях без предварительной обработки отходов и с предварительной обработкой. Последняя дает возможность ускорить процесс компостирования и состоит в предварительном измельчении и брожении отходов. Кроме того, для ускорения биотермического обезвреживания отходов на полях компостирования используют такие методы интенсификации процесса, как перелопачивание, увлажнение, аэрацию.
Сущность компостирования в штабелях с предварительным измельчением состоит в следующем. Отходы сначала собирают в бункере, а затем при помощи транспортера подают на сита диаметром 32 мм для выделения мелких фракций. Крупные фракции отходов, задержавшиеся на ситах, направляют на дробилку. Измельченный материал снова просеивают через сита, увлажняют до 40-60% и складывают в штабеля. Такая предварительная обработка отходов ускоряет биотермический процесс обезвреживания до 9 нед.
При условии интенсификации компостирования перелопачиванием и увлажнением процесс биотермического обезвреживания протекает в несколько циклов. Сначала бытовые отходы после выгрузки поливают осадком сточных вод. Через 3 сут формируют штабеля высотой 1 м и шириной 2-3 м и выдерживают в течение 1 мес (первый цикл). Затем отходы снова перелопачивают и делают новые штабеля (второй цикл). Через 30 сут операцию повторяют. Общий срок обезвреживания отходов - 3 мес.
Биотермические камеры предназначены для обезвреживания бытовых отходов и превращения их в компост закрытым методом. Предусматривают возможность регулирования биотермического процесса путем организации оптимального температурного и аэрационного режима, благодаря чему удается сократить срок обезвреживания отходов до 40-60 сут, а при искусственном подогревании — до 12-20 сут.
Аэрационные бродильные камеры, получившие название биотермических, или биокамер, были предложены в 1912 г. инженером Беккари. Соорудили их во многих городах Западной Европы - Флоренции, Падуе, Неаполе, Милане, Париже, Марселе и др. Так, в 20-е годы XX в во Флоренции обезвреживали твердые бытовые отходы в 204 камерах мощностью 100 т/сут каждая. Оборудовали их на расстоянии 2300 м от города. Сегодня биокамеры используют, ограниченно, в большинстве случаев для обезвреживания отходов, образовавшихся в отдельно расположенных объектах (санаториях, лагерях отдыха и т. п.). Санитарно-защитный разрыв между биокамерой и жилыми, общественными зданиями должен составлять 300 м.
Биокамеры сооружают из кирпича, бетона или сборных железобетонных конструкций вместимостью 2-20 м3, высотой 2,5-3 м, прямоугольного сечения. Пол камеры должен быть водонепроницаемым и иметь уклон 0,01% в сторону лотков для отведения жидкости, образующейся из отходов в процессе компостирования (10-15% от массы отходов). На высоте 15-20 см от пола размещают решетки, на которые загружают отходы через специальные люки в верхнем перекрытии. Для поступления воздуха под решетками в цоколе камеры делают вентиляционные отверстия. Внутри камеры сооружают аэраторы для воздухообмена в толще отходов. Эти аэраторы представляют собой асбестоцементные трубы с отверстиями по всей поверхности. Нижним, открытым, концом аэраторы установлены на решетки, а верхним, закрытым, — выведены под перекрытие камеры. Вдоль стен камеры оборудованы пристенные "козырьки" для передвижения воздуха. Над верхним перекрытием должен находиться вентиляционный стояк для отведения воздуха из камеры. Разгружают камеру через двери в одной из стен.
Оптимальным является одновременная загрузка биокамеры или загрузка в течение не более 4 сут. При этом через 2-3 сут после загрузки начинается разогревание отходов; на 5-10-е сутки температура достигает 65-70 градусов и держится на этом уровне 25-30 сут. Компостирование продолжается 40 сут летом и 60 сут зимой. Для ускорения процесса до 12-20 сут в биокамеры подают искусственно подогретый воздух из калориферов или соседних камер, где отходы уже разогрелись.
Полигоны твердых бытовых отходов (ТБО) являются специальными сооружениями, предназначенными для изоляции и обезвреживания ТБО, и должны гарантировать санитарно - эпидемиологическую безопасность населения.
На полигоны твердых бытовых отходов принимаются отходы из жилых домов, общественных зданий и учреждений, предприятий торговли, общественного питания, уличный, садово - парковый смет, строительный мусор и некоторые виды твердых промышленных отходов 3 - 4 класса опасности (приложение 3), а также неопасные отходы, класс которых устанавливается экспериментальными методами.
Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 914; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!