ӘОЖ 628.4 :004.9
А.Д. Абдувалова1, Г.А. Сартбаева2
1Техн.ғыл.канд., 2Магистрант
М.Х. Дулати атындығы Тараз мемлекеттік университеті, Тараз қ., ҚР
Эл. пошта: 1Abduvalova_AD@mail.ru, 2S_Gulfira@mail.ru
ПОЛИГОНДАР МЕН ҚОҚЫС ҮЙІНДІЛЕРІНЕН ЛАСТАУШЫ ЗАТТЕКТЕРДІҢ ШЫҒАРЫНДЫСЫН МОДЕЛДЕУ
Қатты тұрмыстық қалдықтар полигонынан атмосфераға шығатын биогаздың сандық есептеулерінің математикалық моделі өңделді. Оның негізінде алгоритм жасалынды және ҚТҚ полигонынан шығатын жалпы ластаушы заттектерді есептеудің программасы құрылды.
Түйін сөздер: қатты тұрмыстық қалдықтар, математикалық модель, анаэробты үрдіс, биогаз, метан.
Қазақстан Республикасы Президентінің 2013 жылғы 30 мамырдағы №577 Жарлығымен бекітілген Қазақстан Республикасының «жасыл экономикаға» көшуі жөніндегі тұжырымдамада қатты тұрмыстық қалдықтарды (ҚТҚ) басқару саласын жетілдіру негізгі бағыттардың бірі ретінде белгіленген [1].
Бағдарламаны іске асыру ҚТҚ-мен жұмыс істеу саласында көрсетілетін қызметтердің сапасын жоғарылатады, жиналатын және өңделетін қайталама материалдық ресурстардың санын ұлғайтады, ҚТҚ энергетикалық әлеуетін барынша пайдалануға мүмкіндік береді, сондай-ақ ҚТҚ-мен жұмыс істеу нәтижесінде қоршаған ортаға тигізілетін келеңсіз әсерді барынша азайтуға мүмкіндік береді.
Еліміздегі жыл сайын түзілетін ҚТҚ-дың жалпы көлемі 13,9-15 миллион м3 деп бағаланады. Ірі қалаларда (тұрғындар саны шамамен 500 мың) жинақталатын қалдықтардың орташа мәні соңғы уақытқа дейін жан басына шаққанда 1,3-тен 2,2 м3 аралығында болса, дамыған елдерде бұл мән 0,3-тен 0,6 м3 аралығында ауытқиды.
Қазақстанда ҚТҚ-ды зиянсыздандырудың бір ғана түрі - полигондарға орналастыру қолданылады. Республикада қалдықтардың жалпы көлемінің тек 5 кәдеге жаратылады не жағылады. Полигондардың кейбіреуінің арнайы рұқсаты бар, десе де олардың көбісінің тіпті жобада жоқ және экологиялық-санитарлық талаптарға сай емес екені, оларда ҚТҚ-ды көму және орналастыру кезінде технологиялық ережелердің сақталмайтыны анықталған. Қалдықтар мәселесі бойынша әр түрлi материалдардың шіру уақыты 1-ші кестеде көрсетілген.
Осыған байланысты, қалдықтарды кәдеге жаратуға деген көзқарас даму деңгейінің негізгі көрсеткіштерінің бірі. Өкінішке орай, тек 2014 жылы ішінде облыста 165,7 мың тонна қалдық жиналған, оның 140,6 мың тоннасы – өнеркәсіптік, 25,1 мың тоннасы – тұрмыстық қалдықтар. Облыстың 1 тұрғынының үлесіне 297 кг жинақталған өнеркәсіп және тұрмыстық қалдықтар келеді.
Кесте 1
Қалдықтардың шіру мерзімі
№
|
Қалдықтар
|
Шіру мерзімі
|
1
|
Қағаз
|
2-10 жыл
|
2
|
Қаңылтыр банкілері (консерві)
|
90 жыл
|
3
|
Темекі фильтрі
|
100 жыл
|
4
|
Полиэтилендік пакеттер
|
200 жыл
|
5
|
Шишалар
|
1000 жыл
|
Тұрмыстық қоқыстар мен қалдықтарды негізгі түрлері келесі түрде топтастырылады:
- тамақ қалдықтары;
- макулатура;
- консерві қалбырлары;
- фольга;
- металл сынықтары;
- шыны ыдыстар;
- хлоры жоқ пластмасса заттар;
- хлоры бар пластмасса заттар;
- батарейкалар.
Тәжірибе жүзінде кез келген метанға айналатын биологиялық ыдырайтын заттектердің анаэробты үрдісі өзара байланысты төрт сатыдан тұрады:
- күрделі органикалық заттардың (ақуыз, май, көмірсу) қарапайым еритін заттарға айналатын (мономерлер, амин қышқылы т.б.) ферментативті гидролиз сатысы;
- ұшқыш майлы қышқылдар, спирт, сутегі, көмірқышқыл газы, аммиак, күкіртсутек т.б. қышқылдардың пайда болу (қышқыл генді) сатысы;
- ацетат анионына және сутегі катионына диссоцияланатын, май қышқылының (ацетогенез) сірке қышқылына айналу сатысы;
- көмір қышқыл газының сутекпен қалпына келу реакциясы нәтижесінде, сондай-ақ, сірке қышқылы мен ацетаттан метан пайда болатын метаногенді (метаногенез) сатысы.
Анаэробты жағдайда жүретін биохимиялық үрдістерді төмендегі теңдеу түрінде жазуға болады (жоғарыда сипатталған заттектердің ашу сатыларына сәйкес):
- (С6Н10О5) n + Н2О + микроорганизмдер
- (С6Н12О6) n + микроорганизмдер
- 2n (C2H5OH) + 2n (СO2) + микроорганизмдер.
Метандық ашу 4-700С температурада жүреді; бұл кезде психрофилді (t=4-25 °С), мезофилді (t=30-30 °С) және термофилді (t=50-75°С) ашу тәртібі орын алуы мүмкін. Метаногендердің қалыпты өмір сүруін қамтамасыз ету үшін келесі шарттар орындалуы тиіс: температура мен қысым тұрақты, қатаң анаэробты үрдіс, бейтарап немесе әлсіз сілтелі орта, жарықтың болмауы, массаның оңтайлы ылғалдылығы (60-70%), тиісінше сутегі мен азоттың, көміртегі мен азоттың (1:16 және 1:19) арақатынасы оңтайлы болуы керек.
Биологиялық ыдырайтын қалдықтар келесі морфологиялық құрылымнан тұрады: тағамдық (жеміс және картоп қалдықтары) - 17,2%, бау-бақтар (шөп, жапырақ, кепкен ағаш) - 27,8% қағаз қалдықтары (газеттер, журналдар, канцелярия қағазы) - 53,3% табиғи жағдайда 95 тәулік ішінде аэробты ыдырауға ұшырады.
Есептеу және сынақ арқылы бөлініп шыққан газ көлемінің мәндері 1 суретке сәйкес келтірілген.
Сурет 1. Метан пайда болу көлемін есептеу
және эксперимент жүзінде салыстыру
Ірі қалдық полигондарынан алынған сынақ үлгілеріне жасалған зертханалық зерттеулердің нәтижелері негізінде биогаз шығымының мөлшерін анықтайтын математикалық модель жасалынды [2].
Бұл модель төмендегі формула бойынша сипатталады:
 (1)
Достарыңызбен бөлісу: |
