1523

В результате хозяйственного освоения территории произошло изменение гидрографической обстановки. На сегодняшний день полностью нарушен естественный водный режим реки Узельги. На месте ее верховьев были размещены отвалы пустой породы и ликвидированные позднее карьеры «Объединенный» и «Юго-Восточный». Верхнее течение реки было отведено по руслоотводному каналу в долину реки Ялшанки. По этому каналу осуществлялся сброс рудничных вод при эксплуатации карьеров. В результате техногенной деятельности одна часть поверхностного стока реки Узельги попала в зону влияния карьеров, другая – в водоотводный канал, что в значительной степени привело к уменьшению длины реки. В настоящее время руслоотводной канал для сброса рудничных вод не используется.

На промплощадке рудника расположены карьер «Объединенный», шламоотстойный пруд, усреднительные прудки и отвалы пустой породы (рисунок).

Рис. Схема промплощадки рудника и отвода сточных вод

251

Карьер «Объединенный» был частично рекультивирован в 1990-х годах вскрышными породами других месторождений, и свободное пространство было заполнено атмосферными осадками, подземными и шахтными водами. В настоящее время в карьер поступают воды из новых месторождений: Озерного и Западно-Озерного. Вода из карьера подается в приемную камеру станции нейтрализации.

Вусреднительные прудки откачивается вода насосами из шахт,

вних происходит ее отстаивание, после чего воду перекачивают на станцию нейтрализации.

Под отвалами сформировался техногенный горизонт кислых минерализованных вод, которые насосами откачивают также на станцию нейтрализации.

На станции нейтрализации воду нейтрализуют известковым молоком и далее отводятся в шламовый пруд, где осуществляется ее отстаивание. Из пруда очищенные стоки по существующей системе трубопроводов отводятся в реку Узельгу выпуском № 2.

Для оценки воздействия рудника «Узельгинский» на состояние природных вод реки Узельги в 2014 году брали пробы на расстоянии 500 м от выпуска сточных вод. Химико-аналитические исследования проб воды производили в лаборатории согласно стандартным методикам.

Результаты анализа представлены в табл. 1, 2.

Таблица 1 Результаты анализа воды реки Узельги в 2014 году (январь – июнь)

252

Окончание табл. 1

Таблица 2 Результаты анализа воды реки Узельги в 2014 году (июль – декабрь)

253

Для оценки воздействия рудника на реку Узельгу были использованы два показателя нормирования: индекс загрязнения воды (ИЗВ) и удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ, РД 52.24.643–2002) [1]. Оба индекса используются очень широко [2, 3]. При оценке загрязненности применяли нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения [4, 5].

Для оценки динамики загрязнения показатели были рассчитаны для 2012–2014 лет (табл. 3).

В результате сброса сточных и подземных вод из рудника «Узельгинский» происходит загрязнение прилегающих территорий

иреки Узельги. В водах реки отмечается высокое содержание тяжелых металлов (концентрации марганца, меди, цинка, нитритного азота), превышающих ПДК рыбохозяйственного водоема.

Проведенные исследования показали, что река Узельга по индексу загрязненности воды относятся к IV–V классам (очень грязная

ичрезвычайно грязная вода).

Список литературы

1.РД 52.24.643–2002. Методические указания. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхности вод по гидрохимическим показателям. – СПб.: Гидрометеоиздат, 2003 г. – 49 с.

2.Малышева А.В. Об оценке загрязнения водных объектов на примере Куйбышевского водохранилища // Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России: материалы

XIII Междунар. науч.-практ. конф. – М., 2015. – С. 60–69.

254

3.Гостищев В.Д., Сахаров Р.Ю., Кузьмичев А.А. Современный подход к государственному мониторингу поверхностных водных объектов // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. – 2012. – № 1. – С. 157–165.

4.Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. – М.: Изд-во ВНИРО, 2011. – 257 с.

5.Крупнова Т.Г., Кострюкова А.М., Машкова И.В. Актуальные проблемы рыбохозяйственного нормирования // Личность и общество: проблемы взаимодействия: материалы VII Междунар. науч.-практ.

конф. – Челябинск, 2014. – С. 231–233.

Об авторах

Мухаметова Гульшат Ринатовна – магистрант кафедры эко-

логии и природопользования, Южно-Уральский государственный уни-

верситет (НИУ), e-mail: gulshat26-93@mail.ru.

Кострюкова Анастасия Михайловна – кандидат химических наук, доцент кафедры экологии и природопользования, ЮжноУральский государственный университет (НИУ), e-mail: anmikost@mail.ru.

255

УДК 564.064.045

А.Е. Пластинина, Я.В. Базылева

АНАЛИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ЭКСКАВИРОВАННЫХ ОТХОДОВ НА ПРИМЕРЕ ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ ПЕРМСКОГО КРАЯ

Проведен анализ калорийности отходов, экскавированных из массива полигонов Пермского края, который показал, что часть потока отходов обладает высоким энергетическим потенциалом. Оценена возможность использования экскавированных отходов в качестве вторичного топлива, что позволяет экономить традиционные виды топлив, а также сократить объем отходов на полигоне. Результатами исследования доказано, что основными факторами, влияющими на качество получаемого вторичного топлива, являются возраст отходов, размер фракции и степень загрязненности.

Ключевые слова: твердые коммунальные отходы (ТКО), энергетический потенциал, вторичное топливо из отходов, экскавированные отходы.

A.E. Plastinina, Ya.V. Bazyleva

ANALYSIS OF ENERGY POTENTIAL EXCAVATING WASTE FOR EXAMPLE MUNICIPAL SOLID WASTE PERM REGION

The analysis of caloric excavating waste array of landfills of the Perm region, which showed that a part of waste stream has a high energy potential. The possibility of using excavating waste as secondary fuel that allows to save traditional fuels, and to reduce the volume of waste at the landfill. The results of the study been proved that the basic factors influencing the quality of the resulting secondary fuel are age waste, size of fractions and degree of contamination.

Keywords: municipal solid waste, energy potential, secondary fuel from waste, excavating waste.

В последние десятилетия отмечается быстрый рост объемов образования коммунальных и промышленных отходов. Лишь малая часть из них проходит сортировку и подвергается переработке, наиболее распространенным методом утилизации твердых коммунальных отходов является захоронение на свалках и полигонах. По данным

256

Министерства природных ресурсов и экологии, в России ежегодно образуется 50 млн т ТКО, из которых 96 % окончательно размещаются на полигонах и свалках [1].

Большинство полигонов расположено вблизи населенных пунктов, на территориях водоохранных зон поверхностных и подземных водных источников, а также на землях сельскохозяйственного назначения. Из-за несоответствия мест расположения требованиям санитарного и природоохранного законодательства такие полигоны должны быть выведены из эксплуатации и в дальнейшем рекультивированы [2].

Полигон ТКО представляет собой площадку захоронения отходов, часть которых обладает материальным и энергетическим потенциалом. Отходы, обладающие материальным потенциалом, могут перерабатываться с целью вторичного использования, а фракции отходов, которые обладают высокой теплотой сгорания, могут стать основой для вторичного топлива. В связи с этим разработка новых исследований в области использования экскавированных отходов позволит снизить интенсивное использование сырьевых и энергетических ресурсов в промышленной отрасли, уменьшить негативное влияние на окружающую среду, а также сократить объем отходов, поступающих на захоронение.

Исследования в данной области предполагают значительные финансовые вложения, соответственно, возникают и экономические риски. Уровень дохода от реализации проекта зависит от многих факторов, в частности от качества получаемых вторичных продуктов и от затрат на предварительную подготовку. Таким образом, соответствующие компании и инвесторы должны быть полностью уверены в получении прибыли, прежде чем принять окончательное решение о начале проекта по экскавации.

Проекты по экскавации полигонов – это не новый подход к утилизации ТКО, он описан в зарубежной литературе. Экскавация полигонов с извлечением полезных ресурсов (англ. – landfill mining) – процесс, при котором захороненные отходы экскавируются из массива полигона и проходят дальнейшую обработку, обычно включающую ряд механических операций, предназначенных для восстановления вторичного сырья, горючих фракций, почвы, пространства полигона

ит.д. [3].

Сцелью оценки возможности использования отходов, экскави-

рованных из массивов полигонов Пермского края, в качестве вторич-

257

ного топлива были проведены исследования на ряде объектов захоронения. Объектами захоронения являются свалки городов Кунгура (эксплуатируемый и рекультивируемый участки возрастом около 3–6 и 10 лет соответственно), Краснокамска (10–15 лет) и свалка «Голый Мыс» (более 30 лет).

Извлечение вторичного топлива из общей массы отходов, а также определение его морфологического состава, проводились

всоответствии с методическими рекомендациями по определению морфологического состава и физических свойств твердых коммунальных отходов.

Предварительно отобранные пробы отходов были высушены, после чего определялся фракционный состав отходов методом ситового анализа. Данный метод заключается в последовательном просеивании пробы через сито с ячейками разного размера, при этом оставшаяся часть отходов на сите взвешивается, и по результатам взвешивания определяется фракционный состав. Морфологический состав отходов определялся гравиметрическим методом, который,

всвою очередь, предполагает взвешивание каждого компонента отходов и определение его процентного отношения к общей массе отходов. В процессе определения морфологического и фракционного составов отходов также были установлены сроки их захоронения на основании сроков годностей и дат изготовления, указанных на упаковках продуктов.

Проведенные исследования показали, что экскавированные отходы характеризуются низким уровнем материального потенциала. Физический износ, наличие внешнего и внутреннего загрязнения, изменение формы и свойств материалов не позволяют их дальнейшее вторичное использование. По этой причине было принято решение отобрать наиболее энергоемкие фракции отходов из каждого массива полигона. Выделяемыми компонентами являлись фракции, обладающие высокой теплотой сгорания: дерево, бумага, картон, пластик, текстиль, тетрапак и др.

По данным морфологического и фракционного состава отходов расчетным методом была определена их общая калорийность на каждом полигоне с учетом значений теплоты сгорания каждого компонента, а также его доли в общей массе ТКО (рис. 1).

258

размером >100 мм за счет их медленного разложения будут иметь большую долю в общем объеме отходов, следовательно, значение теплоты сгорания при расчете будет зависеть от процентного содержания компонентов данного размера. Таким образом, размер фракции важно учитывать при исследованиях теплотворной способности материалов, поэтому прежде, чем сделать окончательный вывод о ее необходимом конечном размере, нужно проследить динамику изменения теплотворной способности всего полигона.

Поведение отходов на самом полигоне имеет сложный характер, так как происходит наслаивание нового потока отходов через неравные промежутки времени. Далее на основе оценки качества отходов была проанализирована зависимость изменения калорийности от степени загрязнения фракции (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость изменения калорийности отходов от степени загрязнения

Как видно по графику, с увеличением степени загрязнения значительно уменьшается калорийность фракции ТКО. Загрязнения, как правило, в своем составе содержат песок, глину, остатки земли и т.п., что существенно снижает теплоту сгорания экскавированных отходов. Таким образом, отходы должны проходить дополнительную обработку, обеспечивающую рост калорийности потока за счет снижения степени загрязненности.

Проведенный анализ калорийности отходов, экскавированных из массива полигонов, показал, что они обладают высоким энергетиче-

260