Анализ методов очистки фильтрата полигонов ТКО

Н.О. Милютина, П.С. Зеленковский, канд. геол.-мин. наук, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»; Н.А. Политаева, докт. техн. наук, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»; И.И. Подлипский, канд. геол.-мин. наук, ФГАОУ ВО «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»; Е.С. Великосельская, ООО «Новый Свет – ЭКО»

Библиографическая ссылка: Анализ методов очистки фильтрата полигонов твердых коммунальных отходов / Н. О. Милютина, Н. А. Политаева, П. С. Зеленковский [и др.] // Вестник евразийской науки. – 2020. – Т. 12, № 3. – С. 21. – DOI 10.15862/03NZVN320. – EDN JYVVSH.

Актуальность. В Российской Федерации основным способом обращения с твёрдыми коммунальными отходами (ТКО) является их захоронение. В процессе биогеохимической деструкции отходов на полигонах образуется фильтрат — высококонцентрированный сточный водный раствор, насыщенный органическими веществами, тяжелыми металлами, ионами аммония, хлоридами и другими токсичными компонентами. Отсутствие эффективных систем сбора и очистки фильтрата на большинстве российских полигонов создает серьезную угрозу для окружающей среды. Универсальной технологии очистки на сегодняшний день не существует, что делает разработку и сравнение существующих методов критически важной задачей, особенно в свете необходимости закрытия и рекультивации старых свалок.

Цель работы — сравнительный анализ классических и инновационных методов очистки и утилизации фильтрата полигонов ТКО с оценкой их преимуществ, недостатков и областей применения.

Материалы и методы. В работе обобщены и проанализированы данные научно-технической литературы, патентные источники и практические кейсы реализации технологий очистки фильтрата в России, Германии, Австрии, Японии и других странах. Рассмотрены особенности химического состава фильтрата на разных этапах жизненного цикла полигона (молодой и старый фильтрат), поскольку его изменчивость является ключевым фактором, осложняющим выбор технологии.

Основные результаты. Показано, что механические, биологические и физико-химические методы по отдельности не способны обеспечить комплексную очистку. Биологические методы (аэробная и анаэробная очистка) эффективны для удаления органики, но чувствительны к токсичным компонентам и сезонным колебаниям, требуют больших площадей и добавления реагентов. Физико-химические методы (коагуляция, сорбция, обратный осмос, электрохимическое и электроплазменное окисление) демонстрируют высокую степень очистки от тяжелых металлов и трудноокисляемой органики, но сопряжены с большим расходом реагентов, высокими капитальными затратами и образованием значительного объема вторичных токсичных отходов (до 50 % концентрата при обратном осмосе).

Наибольшую эффективность демонстрируют комплексные технологии, комбинирующие несколько методов: мембранные биореакторы, системы «анаэробная/аэробная очистка + озонирование + УФ-обеззараживание», а также электрохемосорбционные установки. Однако их широкое внедрение в России сдерживается высокой стоимостью.

Перспективное направление. В качестве альтернативы традиционным методам авторы предлагают и обосновывают перспективность технологии цементации фильтрата с использованием сланцевой золы и химической коагуляции. Данный подход позволяет перевести фильтрат из жидкой фазы в твердый продукт (литификат), характеризуется безотходностью (отсутствие вторичных стоков), низкими капитальными затратами (по сравнению с мембранными технологиями) и минимальной требуемой площадью (в отличие от биологических методов). Цементация рассматривается как экономически целесообразное решение для регионов с ограниченными ресурсами.

Заключение. Сравнительный анализ показал, что выбор технологии очистки фильтрата должен определяться стадией жизненного цикла полигона, химическим составом фильтрата и экономическими возможностями. При этом разработка и внедрение безотходных, энергоэффективных и недорогих методов, таких как цементация, является приоритетным направлением для решения экологической проблемы накопленных и действующих полигонов ТКО, особенно в условиях Российской Федерации.