5. Архитектурно-планировочная структура селитебной зоны. Общественные центры. Радиус обслуживания.
Предназначенные для расселения территории называются селитебными. Селитебная территория включает: жилые микрорайоны и кварталы; участки административно-хозяйственных, общественных и культурно-бытовых учреждений и предприятий; зеленые насаждения общего пользования; улицы и площади.
Кроме того, в селитебные территории входят участки отдельных мелких промышленных предприятий обслуживающего характера, коммунально-складских объектов, отдельных устройств внешнего транспорта, резервные территории и неиспользуемые участки. Вкрапление в селитебную территорию промышленных предприятий встречается обычно в старых городах, при проведении реконструкции которых предприятия с вредным в санитарно-гигиеническом отношении производственным профилем выносятся за пределы селитебной зоны или ликвидируются.
Жилые районы должны быть хорошо связаны магистральными улицами не только с промышленными районами, но и со всеми другими частями города, в том числе с общегородским и районными центрами, с железнодорожными и водными вокзалами, парками и другими пунктами тяготения населения. Кроме того, следует предусматривать систему пешеходных путей.
Строительным зонированием называется разделение селитебной территории города на зоны с различной этажностью застройки. Целью строительного зонирования является: выбор наиболее целесообразных в условиях данного города в целом и для отдельных его районов типов жилой застройки по этажности и характеру с установлением удельного соотношения ее основных типов в процентах от общего количества квадратных метров жилой площади; правильное размещение основных типов застройки на территории города с учетом рельефных и инженерно-геологических условий, наиболее экономичного использования территории, как при новом строительстве, так и при реконструкции жилых районов; нахождение наиболее интересных в архитектурном отношении решений важнейших элементов города с эффективным использованием природных условий - рельефа, водоемов, зеленых насаждений. К таким элементам относятся: общегородской и районные центры, основные магистрали города, площади, набережные, въезды в город и т. п. так как только при таком методе проектирования можно найти действительно целесообразное решение.
Учреждения культурно-бытового обслуживания имеют разную периодичность пользования, в соответствии с чем они могут быть разделены на группы — ступени с установлением для учреждений каждой такой ступени определенных расстояний пешего подхода или подъезда (радиусов обслуживания), обеспечивающих удобное пользование ими.
Различают четыре ступени обслуживания.
Первая ступень состоит из учреждений и устройств, которыми население пользуется повседневно. К ним относятся: детские ясли и сады, школы, продовольственные и первой необходимости промтоварные магазины, столовые, кафе, аптеки, ателье бытового обслуживания (ремонтные мастерские, приемные пункты). Радиус обслуживания принимается в пределах 350—500 м.
Вторая ступень—дома культуры, клубы, кинотеатры, библиотеки, торговые центры, рестораны, учреждения связи (почта, телеграф), поликлиники, родильные дома и районные больницы, спортивные центры (спортивные залы, плавательные бассейны, спортивные тренировочные площадки), которые посещаются населением периодически. Радиус обслуживания учреждений и устройств второй ступени принимается в 1000—1200 м, что позволяет подойти к ним пешком за 15—20 мин, не прибегая к услугам транспорта.
Третья ступень - учреждения и устройства, которые посещаются населением значительно реже, чем учреждения первых двух ступеней. Сюда входят: административные и хозяйственные учреждения, Дворцы культуры, музеи, выставки, театры, цирки, концертные залы, крупные кинотеатры, городские спортивные центры (стадионы, плавательные бассейны, водные станции), городские торговые центры, специализированные больницы и медицинские центры, научные и учебные центры. Все эти учреждения имеют общегородское, областное, а иногда, в столицах союзных н автономных республик, республиканское значение. Подъезд к ним обычно осуществляется средствами городского транспорта.
Четвертая ступень - учреждения и устройства массового кратковременного и длительного отдыха, расположенные в пригородных зонах. Сюда относятся: водные станции и пляжи, рестораны, кафе, гостиницы, мотели, рыболовные, лыжные и туристские базы, дома отдыха, санатории, загородные детские учреждения и. др.
Общественные центры
Систему общественных центров населенного места следует
создавать исходя из его величины и организации обслуживания
населения (микрорайон - жилой район - населенное место).
В системе общественных центров города целесообразно создавать расположенные в городе или в пригородной зоне специализированные центры: научно-исследовательские, учебные, музейно-выставочные, медицинские, спортивные и массового отдыха. Систему общественных центров следует решать как единую пространственную композицию, состоящую из архитектурных ансамблей - площадей, улиц, набережных, зеленых насаждений, включающих административные здания, театры, музеи, выставочные залы, клубы, библиотеки, торговые центры, универмаги, магазины, рестораны и др. Интенсивные потоки городского транспорта следует направлять в обход общественных центров, главных площадей и главных улиц. В общественном центре населенного места должны быть созданы условия для проведения праздничных демонстраций,
парадов и массовых народных гуляний. Площади в населенных местах, исходя из функциональных и архитектурно-художественных требований, следует проектировать:
транспортными - для распределения массовых потоков городского транспорта;
целевого назначения - перед зданиями общественного и торгового назначения.
Природоохранные сооружения.
Полигоны для захоронения ТБО: понятие, санитарные требования к местам размещения. Организация площадки под полигон ТБО.
Полигон – это комплекс природоохранных сооружений, предназначенных для хранения, изоляции и обезвреживания ТБО с соблюдением инженерных и санитарно-эпидемиологических требований СНиП 2. 01.28-85 «Полигоны по захоронению и обезвреживанию токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию».
Полигоны размещаются за пределами городов и других населенных пунктов. Размер санитарно-защитной зоны от жилой застройки до границ полигона 500 м (СНиП 2.07.01-89, табл. 12). Кроме того, размер санитарно-защитной зоны уточняется при расчете газообразных выбросов. Размер зоны менее 500 м не допускается.
По гидрогеологическим условиям лучшими являются участки с глинами или тяжелыми суглинками и грунтовыми водами, расположенными на глубине не менее 2 м. Исключается использование под полигон болот глубиной более 1 м и участков с выходами грунтовых вод в виде ключей, затопляемых паводковыми водами территорий, районов геологических разломов, а также земельных участков, расположенных ближе 15 км от аэропортов. Под полигоны отводятся отработанные карьеры, свободные от ценных пород деревьев, участки в лесных массивах, овраги и другие территории.
На выбранном под полигон участке выполняются топографическая съемка, геологические и гидрогеологические изыскания и санитарные исследования.
Геологические исследования определяют порядок напластования, мощность и состав пород, слагающих основание полигона, коэффициенты фильтрации грунтов всех разностей.
Минимальная глубина разведки 10 м. При разнородных грунтах исследования необходимо проводить до водоупорного слоя и углубляться в него на 1 -1.5 м.
Гидрогеологические исследования определяют уровень грунтовых вод (УГВ) и направление их потока. Для расчета водоотводных канав, защищающих полигон от потока поверхностных вод (дождевых и талых), собираются сведения об интенсивности и испаряемости атмосферных осадков и площади их водосбора.
В результате геологических и гидрогеологических изысканий должны быть составлены: план расположения шурфов (скважин), геологические (литологические) профили, заключение гидрогеолога о пригодности намеченного участка под полигон ТБО и рекомендации по инженерной защите окружающей природной среды.
Для полигонов с нагрузкой на основание 10 т/м2 или 100 тыс. т/га проводятся комплексные геологические исследования, включающие более полное изучение гидрогеологических, геофизических, ландшафтно-геофизических и других условий отведения земельного участка с составлением прогноза возможного отрицательного воздействия объекта на природные экосистемы в перспективе (30-50 лет). С учетом этих материалов заключение о пригодности выбранного участка под устройство полигона ТБО выдают органы охраны природы и санитарно-эпидемиологического надзора.
Проектируемая вместимость полигона рассчитывается для обоснования требуемой площади участка складирования ТБО. Расчет ведется с учетом удельной обобщенной годовой нормы накопления ТБО на одного жителя (включающей ТБО из учреждений и организаций), количества обслуживаемого полигоном населения, расчетного срока эксплуатации полигона, степени уплотнения ТБО на полигоне.
Полигоны ТБО, имеющие общую высоту (для полигонов в котлованах и оврагах - глубину) более 20 м и нагрузку на используемую площадь более 100000 Па (10 т/м2, или 100 тыс. т/га), относятся к категории высоконагружаемых полигонов.
Основными элементами полигона являются: подъездная дорога, участок складирования ТБО, хозяйственная зона, инженерные сооружения и коммуникации.
Размер участка складирования должен обеспечивать прием ТБО с размещением их в одном ярусе в течении не менее 5 лет. Высотная траншейная схема проектируется с устройством траншей в 2-3 яруса по высоте
Днище котлована проектируется как правило горизонтальным, обеспечивая равномерное распределение фильтрата по всей площади основания полигона. Учитывая рельеф местности и очередность складирования твердых бытовых отходов, участок разбивается на ряд котлованов. На участках с уклоном более 0,5 % проектируется каскад котлованов.
Перепад верхнего и следующих промежуточных котлованов, а также разность отметок оснований двух смежных котлованов должны быть не более 1 м (при большей разности требуется расчет на устойчивость валов). При необходимости по верху промежуточных валов проектируется временная дорога для проезда мусоровозов.
Основание котлована должно иметь слой связанного грунта, к которым относятся глины в естественном состоянии с коэффициентом фильтрации не более 10-5 см/с (0,0086 м/сут.) и толщиной не менее 0,5 м.
Непосредственное складирование ТБО в воду на болотистых и заливаемых паводковыми водами участках не допускается.
Использованию болотистых и заливаемых паводковыми водами участков должна предшествовать организация подсыпки инертными материалами на высоту, превышающую на 1 м максимальный уровень поверхностных и паводковых вод. На подсыпке устраивается водоупорный экран.
Все работы по складированию, уплотнению и изоляции ТБО на полигонах выполняются механизированно. Прибывающие на полигон мусоровозы разгружаются на площадке, отведенной на данные сутки (рабочая карта). Не допускается беспорядочное складирование ТБО по всей площади полигона, за пределами рабочей карты.устанавливаются следующие размеры рабочей карты: ширина 5 м. (для траншейных карт – 12м.), длина 30-150 м.
Площадка разгрузки мусоровозов перед рабочей картой разбивается на 2 участка. На одном участке разгружаются мусоровозы, на другом работают бульдозеры и катки-уплотнители. Размещение мусоровозов на площадке разгрузки должно обеспечить беспрепятственный выезд каждой разгрузившейся машины.
Картовое складирование предполагает устройство временной дороги к группе карт.
На выезде из полигона оборудуется контрольно-дезинфицирующая зона с устройством железобетонной ванны длиной 8 м., глубиной 0,3 м. для дезинфекции колес мусоровозов. Ванна заполняется 3% раствором лизола и опилками.
По лекциям
Цели полигонов ТБО:
Запрещается размещать полигоны на территории:
На землях с/х назначения
В районах подтопления, сейсмоактивных и т.п.
Не ближе 30 км. к населенному пункту
Вблизи поверхностных водных объектов
Ближе чем на 15 км. к аэропортам
Территории где болота, глубиной более 1 м.
В местах размещения лесов ценных пород
В местах неглубокого залегания до 10 м. подземных вод.
Обустройство полигонов.
При организации площадки под полигон необходимо разместить следующие конструкционные элементы:
Участки складирования отходов (1 или несколько); по площади должен занимать не менее 90% рабочей площади полигона. Карты разбиваются на очереди по их заполнению и эксплуатации. Заполнение карт начинается с дальней от въезда на полигон, с дальнего угла или с дальней стороны карты от въезда. Карты заполняются поярусно по высоте, в два- два с половиной метра ярусами. Каждая карта имеет водозащитную обваловку – кавальер. Для предупреждения поступления поверхностного стока на карту вокруг всей площадки полигона создаются водоотводящие канавы. В зависимости от площадки под полигон различают полигоны квадратно-прямоугольного типа и вытянутые полигоны; а также каскадные полигоны.
Хозяйственная зона включает в себя размещение административно - лабораторного комплекса (на всех этапах работы полигона проводится мониторинговые исследования), подъездные и внутренние дороги, зеленая зона, гаражи для спецтехники, размещаются весовая, станция очистки фильтрата и т.д.
Коммуникационная сеть полигонов, включающая систему водоотведения, водоподачи, отвал грунта для пересыпания слоев отходов, временные дороги
Карты для складирования проектируют в форме котлованов трапециевидного сечения с откосами, не превышающими устойчивость грунтов. Основание карты должно быть сложено глиняными породами коэф. фильтрации менее 0,0086 м/сут. Расстояние от дна карты до грунтовых вод должно быть минимум 1 м. если при выборе площадки залегание глин отсутствует, то в донную часть закладываются защитные экраны.
Основные элементы в конструкции полигона ТБО. Защитные экраны.
Основными элементами полигона являются: подъездная дорога, участок складирования ТБО, хозяйственная зона, инженерные сооружения и коммуникации.
Подъездная дорога соединяет существующую транспортную магистраль с участком складирования ТБО. Подъездная дорога рассчитывается на двустороннее движение. Категория и основные параметры подъездной автодороги определяются в соответствии с расчетной интенсивностью движения (автомобилей/сутки).
Основное сооружение полигона - участок складирования ТБО. Он занимает основную (до 95%) площадь полигона, в зависимости от объема принимаемых ТБО. Участок складирования разбивается на очереди эксплуатации с учетом обеспечения приема отходов в течение 3-5 лет, в составе первой очереди выделяется пусковой комплекс на первые 1-2 года. В первую, вторую и, если позволяет площадь участка, в третью очередь складирования отходов ведется на высоту в 2-3 яруса (высота яруса принимается равной 2,0-2,5 м).
Последующая очередь эксплуатации заключается в увеличении насыпи ТБО до проектируемой отметки. Разбивка участка складирования на очереди выполняется с учетом рельефа местности.
Участки складирования должны быть защищены от стоков поверхностных вод с вышерасположенных земельных массивов. Для перехвата дождевых и паводковых вод по границе участка проектируется водоотводная канава.
На расстоянии 1-2 м от водоотводной канавы размещается ограждение вокруг полигона. По периметру на полосе шириной 5-8 м проектируется посадка деревьев, прокладываются инженерные коммуникации (водопровод, канализация), устанавливаются мачты электроосвещения. При отсутствии инженерных сооружений на этой полосе отсыпаются кавальеры грунта для использования его на изоляцию ТБО.
Удаление стоков осуществляется: с использованием городской системы канализации (при наличии канализационного коллектора на экономически оправданном расстоянии), контрольно-регулирующего пруда и пруда испарителя; в засушливых районах можно использовать бессточную схему, при которой стоки отстаиваются в грязеотстойниках и подаются для испарения на поверхность рабочих карт полигона.
Хозяйственная зона проектируется на пересечении подъездной дороги с границей полигона, что обеспечивает возможность эксплуатации зоны на любой стадии заполнения полигона ТБО. В хозяйственной зоне размещаются бытовые и производственные сооружения. На участках с конфигурацией, близкой к квадрату, зона проектируется у последней очереди складирования ТБО. На участках вытянутой формы зона размещается посередине длинной стороны. Хозяйственная зона занимает, в зависимости от количества принимаемых полигоном ТБО и специальных требований заказчика, от 5 до 15% от общей площади.
Для грунтов, характеризующихся коэффициентом фильтрации более 10-5см/с, необходимо предусматривать устройство искусственных непроницаемых экранов:
1. Глиняный экран однослойный, толщиной не менее 0,5 м. Исходная глина ненарушенной структуры должна иметь коэффициент фильтрации не выше 0,001 м/сут. Поверх экрана укладывается защитный слой из местного грунта, толщиной 0,2-0,3 м.
2. 2. Грунтобитумный экран, обработанный органическими вяжущими веществами или отходами нефтеперерабатывающей промышленности, толщиной от 0,2 м до 0,4 м, с одной стороны или двойной пропиткой битумной эмульсией, в зависимости от состава отходов и климатических условий.
3. 3. Экран двухслойный из латекса. Экран состоит из планировочного подстилающего слоя толщиной 0,3 м, слоя латекса, промежуточного слоя из песчаного грунта высотой 0,4 м, второго слоя латекса и защитного слоя из мелкозернистого грунта толщиной 0,5 м.
4. Экран из полиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей, двухслойный. Двухслойный экран состоит из подстилающего слоя - глинистого грунта толщиной не менее 0,2 м, двух слоев полиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей, толщиной 0,2 мм. Между слоями пленки устраивается дренажный слой из крупнозернистого песка, толщиной 0,4 м. На верхний слой пленки укладывается защитный слой (h = 0,5 м) песчаного грунта с частицами максимальной крупности до 5 мм. Допускается применение однослойных искусственных экранов без дренажа фильтрата при благоприятных гидрогеологических условиях участка складирования: уровень грунтовых вод не менее 6 м от поверхности основания рабочих карт; наличие в основании карт суглинков с коэффициентом фильтрации не более 10-3 см/с и мощностью не менее 6 м.
Дренажный слой предусматривается для аварийных ситуаций и контроля выхода фильтрата.
При экономическом обосновании возможно создание искусственного противофильтрационного экрана из слоя глины с коэффициентом фильтрации 10-8…10-7см/с. толщиной 0,3-0,4 м.
По лекциям
Обязательными элементами карт являются:
• Дренажная система:
Перфорированные пластиковые трубы для отвода и сбора фильтрата. Пластик коррозионно-устойчив. При расчете дренажа определяется приток фильтрата;
Дренажная засыпка. Предупреждает забивание дрен, является местом укладки и позволяет выравнивать поверхность над дренами.
• Защитно-изоляционные экраны. Инженерно-экологическая изоляция полигона проектируется согласно его классу:
Полигоны I класса: поступают ТБО только от жилых и общественных зданий, складских и торговых помещений. Содержание органики в таких отходах не более 25%. Содержание загрязняющих веществ, газообразных и жидких выбросов не превышает ПДК.
Полигоны II класса, в дополнение к I классу принимают промышленные отходы.
Полигоны III и IV классов опасности, строительные отходы, грунты почвы, загрязненные радионуклидами и другими веществами в пределах.
Защитные экраны полигонов (основания и поверхности) – это основной конструкционный элемент, обеспечивающий защиту грунтов, подземных и поверхностных вод от проникновения фильтрата и иного загрязнения (заражения) территории полигона и примыкающих к нему зон.
Iкласс. На поверхность свалочного грунта выкладывают выравнивающий слой из глины или плотных грунтов с минимальной высотой 0,5м. сверху выкладывается дренажный слой или слой для предупреждения размыва полигонов. Поверхность карт засыпают рекультивационным слоем высотой 1-2,5м. с последующей высадкой растений и посевом трав.
IIкласс. В изоляции присутствуют синтетические материалы, которые должны быть устойчивы к перепаду температур, обладать прочностными характеристиками, химической стойкостью, устойчивостью к грызунам. При укладке рекультивационного слоя возможно создание искусственных откосов, неровностей (с обеспечением устойчивости грунта), могут быть террасы.
Защитные экраны разделены на геологический барьер и систему синтетической полимерной изоляции.
Геологический барьер – это природные глины, расположенные ниже донной отметки полигона, при естественном залегании мощностью 1м., а при искусственном создании не менее 0,5 м. выкладывается в сухую теплую погоду в 3 и более прокатки, грунты должны быть однородны по составу и размеру частиц.
Полимерная изоляция включает в себя:
Дренаж;
Поддерживающие слои:
Бетонные плиты,
Асфальтное покрытие,
Гравий, щебень,
Полимерная изоляция разной толщины и плотности,
Сочетание волнистых синтетических изоляционных материалов с полимерной подложкой.
Консервирование и рекультивация полигонов ТБО.
Закрытиеполигона для приема ТБО осуществляется после отсыпки его на проектную отметку, установленную заданием, на высоконагружаемых полигонах со сроком эксплуатации не менее 5 лет допускается превышение проектной отметки на 10%.
Последний слой отходов перед закрытием полигона засыпается слоем грунта с учетом дальнейшей рекультивации. При планировке изолирующего слоя необходимо обеспечивать уклон к краям полигона.
Укрепление наружных откосов полигона должно проводиться с начала эксплуатации полигона по мере увеличения высоты складирования. Материалом для засыпки наружных откосов полигона служит предварительно снятый при его строительстве растительный грунт.
Для защиты от выветривания или смыва грунта с откосов полигона необходимо производить их озеленение непосредственно после укладки изолирующего слоя. По склонам высаживаются защитные насаждения и устраиваются террасы. Выбор видов деревьев и кустарников определяется местными условиями
На участках, используемых, в последующем под открытые склады тары непищевого назначения, толщина верхнего изолирующего слоя должна составлять не менее 1,5 м. При использовании рекультивированной территории полигона под выращивание сельскохозяйственной продукции, садово-ягодных растений и лесопосадок толщина верхнего изолирующего слоя может быть изменена в зависимости от вида выращиваемых культур растений. Верхний слой отходов до их укрытия изоляцией должен быть тщательно уплотнен до плотности не менее 750 кг/м3.
Рекультивация закрытых полигонов - комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности восстанавливаемых территорий, а также на улучшение окружающей среды.
Рекультивация проводится по окончании стабилизации закрытых полигонов - процесса упрочнения свалочного грунта, достижения им постоянного устойчивого состояния.
В конце процесса стабилизации производится завоз грунта автомобильным транспортом для засыпки и планировки образовавшихся провалов.
Направления рекультивации определяют дальнейшее целевое использование рекультивируемой территории в народном хозяйстве.
Наиболее приемлемы для закрытых полигонов сельскохозяйственное, лесохозяйственное, рекреационное и строительное направление рекультивации.
Сельскохозяйственное направление рекультивации закрытых полигонов осуществляется в случае расположения полигона в зоне землепользования того или иного сельскохозяйственного предприятия. Оно имеет целью создание, на нарушенных в процессе заполнения полигона землях, пахотных и сенокосно-пастбищных угодий, площадей для поливного высокопродуктивного овощеводства, коллективного садоводства.
При осуществлении сельскохозяйственного направления рекультивации выращивание овощей и фруктов, а также коллективное садоводство допускается через 10-15 лет, создание сено косно-пастбищных угодий - через 1-3 года после закрытия полигона.
Лесохозяйственное направление рекультивации – создание на нарушенных полигонами землях лесных насаждений различного типа. Лесоразведение предусматривает создание и выращивание лесных культур мелиоративного, противоэрозионного, полезащитного, ландшафтно- озеленительного назначения.
Строительное направление рекультивации закрытых полигонов - приведение территории закрытого полигона в состояние, пригодное для промышленного и гражданского строительства.
Строительное направление осуществляется двумя способами: строительство объектов на территории закрытого полигона без вывоза свалочного грунта и с вывозом свалочного грунта.
Вопрос о капитальном строительстве на закрытых полигонах без вывоза свалочного грунта решается после проведения соответствующих исследований.
Гражданское строительство с подвальными помещениями (жилые здания, детские и лечебно-профилактические учреждения) на территории закрытого полигона без вывоза свалочного грунта не допускается. При вывозе свалочного грунта жилищное строительство может быть разрешено только после проведения соответствующих санитарно-бактериологических исследований.
Рекультивация полигона выполняется в два этапа: технический и биологический. Технический этап рекультивации включает исследования состояния свалочного тела и его воздействия на окружающую природную среду, подготовку территории полигона (свалки) к последующему целевому использованию. К нему относятся: получение исчерпывающих данных о геологических, гидрогеологических, геофизических, ландшафтно-геохимических, газохимических и других условий участка размещения полигона (свалки), создание рекультивационного многофункционального покрытия, планировка, формирование откосов, разработка, транспортировка и нанесение технологических слоев и потенциально-плодородных почв, строительство дорог, гидротехнических и других сооружений.
Для выработки решений по исключению влияния газохимического загрязнения атмосферы определяют состав и свойства образующегося биогаза, содержания органики, влажность и др. данные. С учетом полученных данных и анализа климатических и геологических условий расположения полигона составляется прогноз образования биогаза и выбирается метод дегазации и конструкция рекультивационного покрытия полигона.
Биологический этап рекультивации включает мероприятия по восстановлению территории закрытых полигонов для их дальнейшего целевого использования в народном хозяйстве. К нему относится комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на восстановление нарушенных земель. Биологический этап осуществляется вслед за техническим этапом рекультивации.
По лекциям.
Рекультивация (закрытие) полигонов – комплекс работ, который направлен на безопасное окончание функционирования полигона, с последующим восстановлением продуктивности участка и включением в хозяйственное использование. При проектировании полигонов в проекте документации должны содержаться материалы по виду рекультивации полигона и его дальнейшего применения.
После рекультивации полигона территория может применяться:
Для создания спортивно-туристического комплекса;
Как рекреационные лесопарковые зоны;
Восстановление лесного массива;
Под некапитальные (без фундаментов) складские постройки.
Рекультивация включает в себя 2 основных этапа:
1. Технический этап. Включает в себя проведение исследований по состоянию тела свалки и поверхности полигона с целью определения возможного направления рекультивации, необходимые меры по охране окружающей среды. На данном этапе проводятся работы:
Создается система мониторинга фильтрата полигона;
По поверхности полигона забиваются газодренажные скважины;
Рассчитываются и конструируются откосы купола полигона – лесные посадки, пастбища и спортивные сооружения;
Организация системы газоотвода с очисткой свалочного газа, организация сбора и очистки фильтрата.
2. Биологический этап.
В зависимости от дальнейшего использования территории может начинаться:
Не ранее трех лет после закрытия полигона для пастбищ и сенокосов;
Не ранее чем через 10-15 лет для разведения леса и создания лесопарковых зон;
Не ранее, чем через 5-10 лет для рекреационных мероприятий.
На биологическом этапе (около четырёх лет) происходит:
1. создание рельефа местности (культурные ландшафты);
2. проводятся работы по восстановлению плодородного грунта (минимум 20 см. чернозема);
3. не ранее, чем через четыре года после закрытия полигона проводят высадку растений (травы и кустарники). Рекомендуемые травы – естественные участники экозоны. Лучше использовать растения – биоиндикаторы: клевер ползучий и клевер луговой, люцерна, мятлик луговой, овсянница, тимофеевка луговая. Семена закладываются на глубину 1-1,5см. и производятся работы по уходу, поливу до образования сплошного ковра.
Сооружения для термической переработки и обезвреживания отходов: мусоросжигательные печи, пиролизные установки.
Термообработка – это высокотемпературный энерготехнологический процесс, в котором тепло газового или твердого носителя используется для преобразования отходов с последующей утилизацией тепла.
Сжигательные печи подразделяются на слоевые, камерные и шахтные.
|
Слоевые |
Камерные |
Шахтные |
|
С плотным слоем отходов:
|
|
Пиролизные реакторы |
Мусоросжигательные печи по особенности подачи отходов и процессу сжигания делятся на печи для сжигания жидких и пастообразных отходов, газообразных отходов и пылей, для сжигания твердых отходов.
Подовые печи. Производительность до 300 кг/ч температура 300-650°. Применяются для сжигания ТБО, подсушивания отходов, для получения энергии (нагрев воды и использование нагретых газов – подсушка ТБО). На колосниковой решетке отходы подсушиваются. В печи за счет элементов нагрева выгорают органика и легкоокисляющиеся отходы. В камере происходит дожог дымовых газов. Воздух из камеры используется для подсушивания отходов на решетках. Конструкция стационарная и может иметь мощную теплоизоляцию. Недостаток – высокая материалоемкость и сложность процесса.
Поперечное сечение многоподовой печи 1 - корпус; 2 - под: 3 -воздухоохлаждаемый полый вал; 4 - гребковые лопасти; 5 - электропривод; 6 - передаточный механизм; 7 - люк; 8 – патрубок
Многоподовые печи (рис. 1) получили широкое распространение в странах Западной Европы и США для сжигания отходов, в первую очередь, осадков городских сточных вод. Печь состоит из цилиндрического стального корпуса 1, футерованного огнеупором, с поэтажно расположенными подами 2. По оси печи располагается охлаждаемый воздухом полый вал 3 с гребковыми лопастями 4. Вал приводится во вращение от расположенного внизу электропривода 5 и передаточного механизма 6. Гребковые лопасти, так же как и вал, выполняются пустотелыми. Через них в процессе работы подается воздух для охлаждения металлических поверхностей. Влажный продукт перемещается гребковыми лопастями сверху вниз от пода к поду навстречу дымовым газам. За счет тепла идущих в противотоке дымовых газов происходит подсушивание отходов, а затем их воспламенение, для чего дополнительно используют горючий газ. Зола, выходящая из патрубка 8, обычно гасится водой, которая затем направляется в отвал.
Барабанная вращающаяся печь применяются редко для сжигания ТБО, чаще используются для сжигания специфичных отходов (больничные), а также жидких, пастообразных промышленных отходов с абразивным действием.
Барабанные печи устанавливают с небольшим наклоном в 1-2° по направления движения отходов. Скорость вращения печи – от 0,05 до 2 об\мин. Длина печи 10-25м. диаметр барабана 1,5-2м. Цикл сжигания занимает 30 мин. Со стороны загрузки подают отходы, воздух и топливо, шлак и золу выгружают с противоположного конца печи. В первой части печи отходы подсушиваются (400°), далее происходят их газификация и сжигание (обычно при 900-1000°). Преимущества – не требует сортировки ТБО. Недостатки – высокие эксплуатационные затраты, неблагоприятные условия труда, циклический тип работы 2-3ч. на время подготовки.
Печь с кипящим слоем.
Отходы подаются через распределительную форсунку с образованием капель до 5 мм. В нижней части на решетку выкладывается стеклянный или кварцевый песок. При подаче под давлением псевдосжиженного газа песок начинает летать внутри печи и создается высокая площадь контакта сжигаемых ТБО и песчинок. Температура сжигания до 700°. Преимущества – высокая надежность эксплуатации, нет движущихся частей, не требует коммуникационных сетей, стационарна – можно добавить теплоизоляцию и водонагревательную систему. Недостаток – необходимо очищать песок, дорогостоящая в эксплуатации.
Печь со слоевым сжиганием (камерная).
Процесс сжигания происходит с непрерывным подогревом или перемешиванием жидких отходов. Температура сжигания равна 850-1650°. Преимущества – не требует подготовки отходов. Недостаток – низкая управляемость процесса сжигания.
5. Пиролизные установки. Высокотемпературная переработка органических отходов с получением высокоуглеродистых веществ (кокс). При пиролизе отходов протекают следующие, связанные между собой, процессы: сушка, сухая перегонка (собственно пиролиз), газификация и горение коксового остатка, взаимодействие образовавшихся газообразных продуктов. Соотношение количеств получаемых газообразных, жидких и твердых продуктов, а также их состав зависит от условий пиролиза и состава исходного продукта.
Пиролиз:
низкотемпературный – 450-550°. Продуктом является гудрон. Характеризуется минимальным выходом газа, максимальным количеством смол, масел и твердых остатков.
Среднетемпературный до 800°, при котором увеличивается выход газа, а количество смол и масел уменьшается.
Высокотемпературный свыше 800° – до 1100°, отличающийся максимальным выходом газов и минимальным – смолообразных продуктов.
Высокотемпературный пиролиз обеспечивает интенсивное преобразование исходного продукта; скорость реакции возрастает с увеличением температуры по экспоненте, в то время как тепловые потери возрастают линейно; расширяется промежуток теплового воздействия на отходы; происходит более полный выход летучих продуктов; сокращаются объем и количество остатка после окончания процесса. Наряду с бытовыми эти установки позволяют перерабатывать некоторые виды промышленных отходов. При пиролизе стараются избегать температур в интервале 1050-1400°, поскольку при этом начинается размягчение и плавление шлаков, что может привести к неполадкам в системе шлакоудаления.
Схема установки высокотемпературного
пиролиза. 1 – приемная воронка, 2 –
затвор; 3 – конденсатор жидких продуктов;
4 – дроссельные заслонки; 5 – вентилятор;
6 – газоанализатор; 7 – дымосос; 8 –
система газоочистки; 9 – сопло подогретого
воздуха; 10 – воздухоподогреватель; 11 –
водяная ванна; 12 – швельшахта.
Основным узлом пиролизной установки является реактор, представляющий собой шахтную печь со встроенной в него швельшахтой, с также система эвакуации газов.
Понятие, виды, классификация отходов. Основные свойства отходов. Выбор принципиальной схемы переработки отходов в зависимости от их свойств.
Отходы – остатки сырья, полуфабрикатов, материалов утратившие свои потребительские свойства, изменившие первоначальные физико-химические свойства, вследствие чего не могут использоваться по прямому назначению и требующие обезвреживания и утилизации.
Отходы: бытовые, промышленные, токсичные и радиоактивные.
Промышленные – ценное вторичное сырье.
|
Утилизируемые отходы |
Неутилизируемые отходы |
|
|
Классификация отходов.
1. Классификация по классам зависимости от источника образования.
Класс А – отходы, образовавшиеся при механической переработке сырья и не изменившие свои физико-механические свойства (например, древесная стружка, обрезки металла и т.п.), поэтому эти отходы могут использоваться в тех же технологиях, что и исходное сырье (требуют минимальных затрат на переработку и оборудование).
Класс Б – отходы, образовавшиеся в результате физико-химической переработке сырья и изменившие свои первоначальные физико-химические свойства (например, на входе каучук, а на выходе – резина), следовательно, эти отходы требуют дополнительных технологий по переработке.
Класс В – отходы, образовавшиеся при длительном хранении других отходов, (например, образование фильтрата в теле свалки или газы, выделяемые со свалок)
2. Классификация по классам опасности.
1 класс опасности – чрезвычайно опасные. Очень высокая степень вредного воздействия. Экологическая система необратимо нарушена. Период восстановления отсутствует, (все ртуть содержащие отходы);
2 класс – высокоопасные. Экологическая система сильно нарушена. Период восстановления ни менее 30 лет после полного устранения источника вредного воздействия, (коксовые отходы, загрязненные маслами, отходы содержащие свинец);
3 класс – умеренно опасные. Экологическая система нарушена. Период восстановления не менее 10 лет после снижения вредного воздействия вредного воздействия от существующего источника, (все, что содержит в себе медь, хром, никель, масляная ветошь с цинком);
4 класс – малоопасные. Экологическая система нарушена. Период самовосстановления не менее 3 лет, (отходы асбеста, твердые бытовые отходы, все виды бумажных отходов);
5 класс – практически неопасные. Экологическая система практически не нарушена, (мукомольные отходы, шнуры, канаты, полиэтилен);
Классификация по отраслям промышленности. Принята по постановлению города Москва:
Гальвано шламы, отходы хим. реагентов.
Осадки сточных вод
Отходы нефте -, лакокрасочно -, СОЖ
Все отходы пластмасс и полимеров
Отходы резиновых изделий и вулканизаторов
Древесные отходы
Отходы бумаги
Отходы черных и цветных металлов
Золы и шлаки
Пищевые отходы
Отходы легкой промышленности
Стеклоотходы
Отходы стройиндустрии
Свойства отходов.
1. Влажность отходов. Высокое влагосодержание затрудняет сжигание отходов.
2. Плотность отходов
а) кажущуюся плотность – определяется визуальным восприятием объема и материалов
б) насыпная плотность – объем, который отходы занимает при свободном насыпании
в) истинная плотность – отношение объема к массе. Определяет режимы механической переработки.
3. Токсичность – способность вещества отравлять живые организмы. Токсичность определяет тепловой режим сжигания отходов.
4. Пожаро – взрывоопасность – определяется температурой возгорания отходов (самые опасные, которые могут самовозгораться).
5. Дисперсность отходов (размер частиц) – определяет условия хранения и транспортировки отхода, рабочие органы дробилок. Дисперсность измельченного продукта определяет область его применения.
6. Физико – химический состав и свойства отходов.
7. Агрегатное состояние (твердое, жидкое, пастообразное, газообразно).
Общая характеристика методов утилизации отходов.
Сравнительная оценка.
1. способ сжигания – термическое обезвреживание в мусоросжигательных печах при температуре 450-800°.
Обезвреживание санитарно и биологически активных отходов, возможна утилизация тепла,
После сжигания отходы в 3-10 раз уменьшаются в объеме, поэтому могут вывозиться на полигон, занимая минимум места и увеличивая срок эксплуатации полигона,
Сжигание методом пиролиза производится при 800-1200°, с образованием органического высокоуглеродного продукта – кокса, используемого как уголь,
Компостирование отходов – биологическая переработка органических отходов с образованием компоста, который используется как удобрение,
Захоронение на полигоне не является рациональным способом использования ресурсов. Эта мера их безопасного накопления и хранения, если их нельзя повторно использовать.
Биотехнологии в переработке органических отходов (компостирование, биогазовые технологии, вермикультивирование).
Биотехнологические приемы являются примером эффективного контроля над состоянием окружающей среды.
Компостирование – это технология переработки отходов, основанная на их естественном биоразложении. Наиболее широко компостирование применяется для переработки отходов органического – прежде всего растительного – происхождения, таких как листья, ветки и скошенная трава. Существуют технологии компостирования пищевых отходов, а так же неразделенного потока ТБО.
В России компостирование с помощью компостных ям часто применяется населением в индивидуальных домах или на садовых участках. В то же время процесс компостирования может быть централизован и проводиться на специальных площадках. Существует несколько технологий компостирования, различающихся по стоимости и сложности. Более простые и дешевые технологии требуют больше места, и процесс компостирования занимает больше времени, как следует из приводимой классификации технологий компостирования.
Конечным продуктом компостирования является компост, который может найти различные применения в городском и сельском хозяйстве.
Компостирование, применяемое в России на т.н. механизированных мусороперерабатывающих заводах, например, в Санкт-Петербурге, представляет собой процесс сбраживания в биореакторах всего объема ТБО, а не только его органической составляющей. Хотя характеристики конечного продукта могут быть значительно улучшены путем извлечения из отходов металла, пластика и т.д., все же он представляет собой достаточно опасный продукт и находит очень ограниченное применение (на Западе такой «компост» применяют только для покрытия свалок).
Осадок после биологической очистки сточных вод более чем на 80% состоит из органики, которая может использоваться как удобрение. Стабилизацию осадков проводят на иловых площадках или в метантенках. Метантенк – цилиндрический резервуар с коническим днищем с условиями для анаэробного метанового сбраживания. В состав конструкции метантенка входят: корпус, газгольдер для сбора газа, система очистки газа от примесей, система подачи, подогрева и отвода осадка.
Анаэробное сбраживание
При анаэробном сбраживании органические вещества разлагаются в отсутствие кислорода. Этот процесс включает в себя два этапа. На первом этапе сложные органические полимеры (клетчатка, белки, жиры и др.) под действием природного сообщества разнообразных видов анаэробных бактерий, разлагаются до более простых соединений: летучих жирных кислот, низших спиртов, водорода и окиси углерода, уксусной и муравьиной кислот, метилового спирта. На втором этапе метанообразующие бактерии превращают органические кислоты в метан, углекислый газ и воду.
Первичные анаэробы представлены разнообразными физиологическими группами бактерий: клеткоразрушающими; углеродосбраживающими; разлагающими белки, пептиды, аминокислоты; бактериями, разлагающими жиры и т.д. Благодаря этому составу, первичные анаэробы могут использовать разнообразные органические соединения растительного и животного происхождения, что является одной из важнейших особенностей метанового сообщества. Тесная связь между этими группами бактерий обеспечивает достаточную стабильность процесса.
Метановое брожение протекает при средних (мезофильное) и высоких (термофильное) температурах. Наибольшая производительность достигается при термофильном метановом брожении. Для нормального протекания процесса анаэробного сбраживания необходимы оптимальные условия в реакторе: температура, анаэробные условия, достаточная концентрация питательных веществ, допустимый диапазон значений рН, отсутствие или низкая концентрация токсичных веществ.
Температура в значительной степени влияет на анаэробное сбраживание органических материалов. Наилучшим образом сбраживание происходит при температуре 30-40 С (развитие мезофильной бактериальной флоры), а также при температуре 50-60оС (развитие термофильной бактериальной флоры). Выбор мезофильного или термофильного режима работы основывается на анализе климатических условий. Если для обеспечения термофильных температур необходимы значительные затраты энергии, то более эффективной будет эксплуатация реакторов при мезофильных температурах.
Наряду с температурными условиями на процесс метанового брожения и количество получаемого биогаза влияет время обработки отходов.
При эксплуатации реакторов необходимо проводить контроль за показателем рН, оптимальное значение которого находится в пределах 6,7-7,6. Регулирование этого показателя осуществляется путем добавления извести.
При нормальной работе реактора получаемый биогаз содержит 60-70% метана, 30-40% двуокиси углерода, небольшое количество сероводорода, а также примеси водорода, аммиака и окислов азота. Наиболее эффективны реакторы, работающие в термофильном режиме при 43-52 С
В бродильных камерах необходимо проводить энергичное перемешивание для предупреждения образования в верхней части слоя всплывающего вещества. Это значительно ускоряет процесс брожения и выход биогаза. Без перемешивания для получения такой же производительности объем реакторов должен быть значительно увеличен. Отсюда следствие - большие затраты и удорожание установки.
Перемешивание осуществляется:
- механическими мешалками различной формы или погружными насосами с приводом от электродвигателя,
- гидравлическими насадками за счет энергии струи, перекачиваемого насосом сбраживаемых отходов, или рециркуляцией,
- избыточным давлением биогаза, пропускаемого через барботер или трубку, расположенную в нижней части редуктора.
Остаток, образующийся в процессе получения биогаза, содержит значительное количество питательных веществ и может быть использован в качестве удобрения. Состав остатка, полученного при анаэробной переработке животноводческих отходов, зависит от химического состава исходного сырья, загружаемого в реактор. В условиях, благоприятных для анаэробного сбраживания, обычно разлагается около 70% органических веществ, а 30% содержится в остатке.
Основное преимущество анаэробного сбраживания заключается в сохранении в органической или аммонийной форме практически всего азота, содержащегося в исходном сырье.
Метод анаэробного сбраживания наиболее приемлем для переработки животноводческих отходов с точки зрения гигиены и охраны окружающей среды, так как обеспечивает наибольшее обеззараживание остатка и устранение патогенных микроорганизмов.
Слово «вермикультивирование» – первая часть слова, «верми» взята из латинского от слова «вермес» - названия группы беспозвоночных животных, к которым, несомненно, относятся дождевые (или навозные) черви. Слияние описанного слова со словом «культивирование» - обозначающем в сельском хозяйстве некоторые виды производства и дают нам возможность трактовать «вермикультивирование» как разведение, производство червей, червеводство.
Один из успешных первенцев советского вермикультивирования, бывший военный микробиолог, профессор Владимирского педагогического института А. Игонин вывел свою популяцию червя. Вероятно за то, что червь действительно по многим параметрам превзошел свои аналоги, А. Игонин назвал его весьма точно – «Старатель».
Из всех отходов коммунального хозяйства наибольшее значение имеют осадки сточных вод очистных сооружений. Активный ил, наряду с навозом крупного рогатого скота (КРС), – один из наиболее ценных субстратов для вермикомпостирования. Использование ОСВ в качестве сырья для вермикомпостирования имеет большие перспективы. В смеси с бытовым мусором его широко используют для переработки в вермикомпост за рубежом, однако у нас в стране этот метод пока не нашел широкого применения, хотя такие работы и ведутся в ряде регионов РФ. Так, в г. Красноармейске Московской области, начиная с 1995 г., в илы, перемешанные с навозом, помещается культура компостных дождевых червей («Оболенский гибрид»), которые перерабатывают данную субстанцию в биогумус. Процесс идёт в специальных контейнерах в строгом соответствии с регламентом ОПР 23433262-02-95, разработанным отделом экологической биотехнологии НИЦ ТБП (г. Серпухов), и даёт городскому зелёному хозяйству 7-10 тыс. тонн удобрения ежегодно. В других городах – Вышний Волочок (1991 г., завод ферментных препаратов), Балабаново (АО «Плитспичпром», 1993 г.), Железногорск (Красноярск-26, городские очистные сооружения, 2003 г.) – эта технология получила положительную оценку и также нашла применение.
При производстве микробиологических препаратов образуется большое количество органических отходов (осадок сточных вод, последрожжевой остаток или бражка, биошрот, гидролизный лигнин, некондиционные биопрепараты и др.), использование которых в сельском хозяйстве затруднено из-за неблагоприятных свойств этих отходов: они сильно обсеменены микробами, имеют специфический неприятный запах и пр. Предложено перерабатывать эти отходы с помощью дождевых червей. Благодаря деятельности червей удается получать из отходов микробиологической промышленности ценное, экологически безопасное органическое удобрение. Для этого различные отходы микробиологической промышленности смешивают со свиным навозом, увлажняют, подвергают предварительной ферментации в течение 12 дней и заселяют червями. Используют культуру червей, адаптированных к осадку сточных вод, образующемуся на локальных очистных сооружениях микробиологических предприятий. Обнаружено, что черви лучше всего растут и размножаются на субстрате, состоящем из: осадка сточных вод (40%), из биошрота или кукурузной шелухи (30%), свиного навоза (20%) и некондиционных бакпрепаратов (10%). Переработку проводят в течение 6 мес., обеспечивая полив и регулярную подкормку червей. За время вермикомпостирования происходит разложение органического вещества отходов, они обеззараживаются, обогащаются ферментами и легкоусвояемыми для растений минеральными веществами. Биогумус, полученный из отходов микробиологических производств, содержит в оптимальном соотношении необходимые растениям питательные вещества, обогащен гуминовыми веществами (до 27%), характеризуется высокой биологической активностью.