Введение. Министерство образования и науки РФ

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Казанский (Приволжский) федеральный университет»

Институт экологии и географии

Кафедра ландшафтной экологии

Специальность: 020802 — «Природопользование»

Специализация: Ландшафтное планирование

Дипломная работа

ОЦЕНКА ЭФЕКТИВНОСТИ АНАЭРОБНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

Работа завершена:

«___»_________ 2011 г. ____________________ (Р.Р. Ахметов)

Работа допущена к защите:

Научный руководитель

к.б.н., старший преподаватель

«___»_________ 2011 г. ____________________ (П.Ю. Галицкая)

Заведующий кафедрой

ландшафтной экологии

д.г.н, профессор

«___»_________ 2011 г. ____________________ (О.П. Ермолаев)

Казань – 2011

Оглавление

Введение. 4

1. Обзор литературы.. 6

1.1 Проблема образования и переработки отходов. 6

1.2 Основные виды органических отходов, образующиеся в Республики Татарстан 7

1.3 Биологическая переработка отходов. 9

1.3.1 Анаэробная переработка органических отходов. 10

1.4 Методы оценки влияния продуктов сбраживания на почвы.. 20

1.4.1 Биотестирование. 21

1.5 Отнесение опасных отходов к классу опасности. 23

2. Методы и материалы.. 25

2.1. Объект исследования. 25

2.2. Определение влажности отходов. 26

2.3. Определение содержания органического углерода согласно ISO 14235:1998 26

2.4. Определение содержания общего азота по Къельдалю согласно ISO 11261:1995 c изменениями. 27

2.5. Проведение анаэробного сбраживания отходов. 28

2.6 Определение фитотоксичности. 29

2.7 Биотестирование с использованием Paramecium caudatum.. 30

2.8 Определение рН.. 32

2.9 Биотестирование почвенных образцов с использованием семян овса (Avena sativa L.)( ISO 11269-1, ISO 11269-2) 33

2.10 Статистическая обработка результатов. 33

3. Результаты и обсуждение. 35

3.1. Оценка исходных характеристик органических отходов. 35

3.2. Оценка характеристик бродильных смесей. 38

3.3. Определение выхода биогаза при сбраживании смесей в термофильном режиме. 40

3.4. Определение количества и качества биогаза при совместном сбраживании отсева ТБО и ОСВ.. 42

3.5. Оценка влияния продуктов брожения ОСВ и смеси из ОСВ и ТБО на почву 44

3.5.1 Влияние внесения в почву продуктов брожения ОСВ и смеси из ОСВ и ТБО на содержание органического углерода и общего азота. 45

3.5.2 Влияние внесения в почву продуктов брожения ОСВ и смеси из ОСВ и ТБО на растения овса посевного (Avena sativa L) 46

ВЫВОДЫ: 48

Список литературы.. 50

Введение

Накопление бытовых и промышленных отходов является актуальной экологической проблемой (Bouallagui,2005, Селивановская, 2009). Большая часть образующихся отходов относится к группе органических (Государственный доклад…,2009). Разработка способов утилизации отходов – одно из перспективных направлений, позволяющих получить как экологический, так и экономический эффект. Одним из методов утилизации органических отходов является анаэробное сбраживание (Hartmann, 2008). Такой вид переработки имеет ряд преимуществ: образование меньшего количества вторичных отходов по сравнению с аэробной утилизацией, эффективная переработка влажных (60% и более) отходов, уничтожение патогенных организмов, особенно при использовании многостадийных реакторов или при использовании промежуточного этапа – пастеризации), возможность использования продуктов брожения в качестве удобрения, образование экологически чистого топлива – биогаза (Mata-Alvarez, 2001, Sahlstrom, 2003, Kunte, 2004, Tafdrup, 1995).

Характеристики отходов оказывают значительное влияние как на процесс сбраживания, так и на выход биогаза. К таким характеристикам относятся: содержание и состав органического вещества, размер частиц, влажность, рН, присутствие токсичных и трудно разлагаемых веществ и др. (Селивановская, 2009, Demire, 2005, Alastair, 2008)

Преодолеть негативные факторы возможно при совместном сбраживании отходов, обладающих различными характеристиками (Alastair, 2008). Увеличение выхода биогаза за счет совместного сбраживания отходов было продемонстрировано рядом авторов ранее (Angelidaki, 2003, Bolzonella, 2006, Romano and Zhang, 2008). Однако основные публикации являются зарубежными и посвящены сбраживанию бытовых отходов, собираемых отдельно. В РФ отходы, как правило, имеют смешенное (бытовое и промышленное) происхождение, и поэтому содержат как полезные (органические), так и вредные (тяжелые металлы и др.) компоненты.

Целью данной работы является оценка эффективности совместной переработки органических отходов на основании объема выделяющегося метана и влияния продуктов сбраживания на почву.

Для реализации цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Анализ исходных характеристик (влажности, рН, содержания Сорг и Nобщ, токсичности) органических отходов

2. Оценка характеристик бродильных смесей (влажности, рН, содержания Сорг и Nобщ, токсичности), составленных из органических отходов

3. Определение выхода биогаза при сбраживании смесей в термофильном режиме без перемешивания

4. Определение количества и компонентного состава биогаза при совместном сбраживании отсева ТБО и ОСВ в термофильном режиме при постоянном перемешивании

5. Оценка влияния продуктов брожения ОСВ и смеси из ОСВ и ТБО на почву