Экономический кризис в нашей стране повлёк процесс урбанизации, который сопряжен с резким нарастанием экологических проблем. Горы мусора окаймляют крупные города. Полигоны твердых бытовых отходов сами становятся источником опасности. Одной из более важных проблем, возникающих в процессе эксплуатации полигонов, является проблема обезвреживания фильтрата, образующегося в «теле» полигона. Источниками образования фильтрата являются поступающие в толщу полигона атмосферные осадки (основной источник образования), а также влага, содержащаяся в отходах. Вне зависимости от геологии этот фактор действует всегда.

Выщелачивание веществ из твердой массы отходов просачивающейся через неё жидкостью приводит к образованию сильно загрязненного фильтрата полигона (мусорного яда). Считается, что уровни загрязнений фильтратов полигонов в 5-20 раз  превышают показатели, характерные для бытовых сточных вод.  Несмотря на то, что абсолютное количество фильтрата на полигонах ТБО незначительно, из-за высоких концентраций загрязняющих веществ он представляет опасность для грунтовых и поверхностных вод, а также не поддается очистке на биологических очистных сооружениях. Кроме вод, загрязняется воздушный бассейн. Органические загрязнители, присутствующие в фильтрате полигона, активно переносят в атмосферу ртуть. Мусорный газ содержит токсичные компоненты (меркаптаны), парниковые газы (метан, двуокись углерода) и соединения ртути.  Комплексы токсичных металлов с органическими веществами без задержки проходять через все существующие системы фильтрации, преодолевают бытовые фильтры, накапливаются в овощах и фруктах. Близость к полигонам - летальный фактор. Негативное влияние этого фактора ощущается населением, возникают протесты, который выражаются в острой форме.

Сравнение данных показывает, что по содержанию загрязняющих веществ и по величине ХПК, высокому содержанию взвесей, органических кислот, фенола, а также железа, марганца, хрома цинка, стронция, рубидия, и некоторых других химических веществ фильтрат следует отнести к высоко загрязненным сточным водам. Концентрация нитрат- ионов втрое превосходит предел концентраций валового азота. Факт преобладания низкомолекулярных кислот среди идентифицированных органических соединений в фильтрате указывает на то, что  в твердой и жидкой фазах толщи бытовых отходов на полигоне и в отстойнике быстро протекает аэробная деструкция органических веществ. Среди загрязняющих веществ фильтрата идентифицировано значительное количество  металлов, включающих наиболее токсичные, способных образовывать комплексные соединения с органическими лигандами. Происходят процессы выщелачивания и вымывания металлов из массы отходов. К их числу следует отнести катионы лития, бериллия, магния, алюминия, кальция, хрома, марганца, железа, никеля, кобальта, меди, цинка, стронция, иттрия, серебра, кадмия, бария, ртути, таллия, и свинца. Все, что востребовано человеком у природы, загрязняет природу по мере выщелачивания из массы ТБО.

Предварительным условием разрешения экологического кризиса в этой области является применение технологий очистки фильтрата по технологии глубокой электрохимической окислительной деструкции.

Для защиты природных вод от проникновения фильтрата полигона предлагалось использование метода химической очистки сточных вод с последующим сбросом в городскую канализацию, водоем или рельеф. Но в этом случае высокая концентрация, наличие комплексных соединений металлов и кислот, кальциевые соли которых растворимы, не позволяет достигнуть уровня очистки, обеспечивающего необходимый уровень санитарной безопасности. Нет деструкции органической составляющей  - нет эффективной очистки от металлов.

Обычные биологические способы очистки хозбытовых сточных вод для решения проблемы фильтрата полигона неприменимы из-за высокой концентрации и наличия металлов, ксенобиотиков, стойких токсичных органических загрязнителей. Металлы ингибируют процессы биологической деструкции. Нужна технология, позволяющая выполнить полный цикл водооборота с извлечением ценных компонентов (тяжелых металлов), и удалением органических соединений (кислот) и токсичных веществ из массы бытовых отходов.

Выявлено что по химическому составу и концентрации загрязняющих веществ фильтрат полигонов для захоронения ТБО имеет высокое содержание неорганических загрязнителей характерно для магния, кальция, натрия, железа, марганца, хрома, цинка , бара, нитратов , фосфатов. Также характерна высокая степень загрязнения фильтрата органическими веществами. Наибольшие концентрации характерны для диметилбензойной, валериановой, бензойной, пропановой, пропановой, метилбутановой, щавелевой, молочной кислот и фенола. Все эти кислоты склонны к связыванию катионов металлов в хелатные комплексы. Задержать такие комплексы ионообменными и сорбционными фильтрами невозможно, мембраны ими быстро приводятся в негодность. Нужны особые методы.

Методы

Для проведения очистки фильтратов полигонов требуются использование методов, приводящих к разрушению комплексных соединений металлов с органическими кислотами путем деструкции последних. Таким образом, пути очистки стоков фильтратов полигонов для захоронения  ТБО должны быть основаны на методах, обеспечивающих разрушение комплексных соединений, существующих в водной фазе фильтратов. К числу таких методов можно отнести вариант электрохимической очистки, с очисткой от железа и меди на сорбентах с доочисткой на смолах.

Разработанный электрохемосорбционный метод сочетает и синхронизирует отдельные признаки других физико-химических процессов - фильтрации, флотации, электроокисления, хемосорбции. Основой его является механизм цепного свободнорадикального электроинициированного окисления (деструкции). Для инициирования реакции впервые применяется генерация электронов непосредственно с электродов в водную среду. Под их действием в воде развиваются цепные процессы окисления в присутствии кислорода воздуха. В отличие от других процессов электролиза работает как анод, так и катод. Высокий окислительный потенциал обеспечивает высокую скорость окисления трудноокисляемых соединений, включая комплексы металлов с органическими лигандами. Они не только напрямую окисляются, но и катализируют процессы очистки прочих органических веществ. В этих условиях деструкция органики происходит быстро и эффективно, до углекислого газа и воды.

Решение проблемы мы видим в использовании разработанного комплекса "Барьер-2М"

Комплекс "Барьер-2М" - это модульная система, которая отличается универсальностью и отсутствием ограничении по концентрации загрязнителей. Система собирается из последовательно соединенных отдельных модулей. За счет подключения параллельных модулей система не имеет ограничений по производительности.

Параметры ее можно улучшать по мере необходимости и в ходе эксплуатации,  устанавливая дополнительное навесное оборудование (блоки тонкослойного отстаивания, элекродные блоки, блоки электромоса, дополнительные фильтры, системы автоматического удаления осадков и шламов). Исключается моральный износ.

Минимальный комплекс способен за час очистить до 1,0 т фильтрата, потребляя при этом энергии не больше  7-10 кВт. Опыт эксплуатации установок на различных стоках показал, что для они сочетают в себе высокую эффективность с компактностью.

Проектные решения

Каждый полигон - уникальный производственный объект, на котором кроме фильтрата имеется и ливневых сток. Если фильтрат относится к сильноминерализованным стокам, то ливневый сток не имеет существенного солесодержания. Как мы уже писали, очистные сооружения разных типов нужно и можно кобинировать, обеспечивая максимальную эффективность системы. В частности очищенный сток фильтрата за счет наличия большого количества хлоридов в своем составе при обработке в комплексе Альфа приобретает дезинфициирующие свойства, в а также способность выщелачивать металлы из ТБО. В силу этого обстоятельства считаем целесообразным применять его для орошения тела полигона для предотвращения возгорания, обезвреживания металлов, токсинов и микробиологического загрязнения. И только избыток вод отправлять в специальный накопитель, где аккумулируются ливневые стоки. При этом за счет хлоридов вода приобретает нужную проводимость для физико-химической очистки. Ливневый сток надлежит подвергать глубокой очистке и дезинфекции. Более разбавленный сток позволяет работать с ним не только электрохимическими, но и сорбционными методами, комплексно очищая его на сорбентах от всех видов загрязнителей. В очистные ливневой канализации входят и ступени доочистки. Последовательное подключение систем и обеспечивает максимальную надежность, наибольшую степень очистки, исключение аварийных выбросов и сокращение капитальных и эксплуатационных затрат.

Очищенный сток может быть сброшен, в водоем, в специальную подземную фильтрующую кассету, в пруд-испаритель или на площадку намораживания. Пруд испаритель наиболее интересен для полигонов, расположенных в местах с теплым, сухим климатом, ветрами. Тогда как площадка намораживания подходит для мест с холодным климатом, вечной мерзлотой.

Все оборудование для очистки фильтрата малогабаритно и может быть установлено в здании из легких металлических конструкций. Такой мобильный комплекс может обеспечить очистку небольших полигонов, периодически очищая собранный фильтрат и перемещаясь к следующему.

Новый метод сочетается с применением  флокулянтов, коагулянтов. Комплекс предполагает возможность использования режимов  флотации и электрофлотации. Биологические процессы не используются, и поэтому сводится к нулю риск генетических изменений вирусов и микробов в процессе очистки воды, исключено загрязнение атмосферы продуктами их жизнедеятельности. Очищенная вода насыщена кислородом и может быть использована для ускоренной утилизации полигонов путем интенсивного выщелачивания металлов с переработкой бытовых отходов в компост. Компост, из которого удалены тяжелые металлы и токсичные примеси можно использовать в агропромышленном комплексе .

При работе установки в конечном итоге, образуются осадки, шламы, содержащие кальциевые, магниевые соли, окислы железа и органические кислоты в связанном виде. Применяя модуль утилизации, работающий по тем же механизмам, но при температуре от 40 до 120 °С осуществляется процесс концентрирования, дезинфекции и окисления отходов. При окислении органическое вещество превращается в углекислый газ и воду. После обработки отходы - ценное сырье для производства строительных материалов, удобрений, материалов для порошковой металлургии и химической промышленности.