2.1.8 Рекультивація і використання ділянок закритих полігонів

При досягненні проектної позначки укладання ТПВ на полігоні закінчується, полігон закривається. Перед закриттям полігона останній шар відходів закривають ізолюючим шаром грунту. Його товщина визначається з умов наступного використання земельної ділянки.( При використанні для лісопосаджень товщина верхнього ізолюючого шару грунту повинна бути 1 метр, при цьому верхні 0,2 м - родючий грунт.)

В ущільненому шарі ТПВ ідуть мікробіологічні процеси мінералізації і знешкодження, в першу чергу, органічних речовин. За рахунок біотермічних процесів температура в товщі ТПВ поступово піднімається і перевищує 30⁰С. В цей період відбувається інтенсивне виділення газів і зниження вологості. Тому посадки дерев та кущів на рекультивованому полігоні протягом перших 3-5 років необхідно поливати. Використовувати полігон допускається через рік після закриття. Тільки впродовж 15 – 29 років під ізолюючим шаром грунту органічні речовини набувають властивостей культурного шару товщиною 1 – 2 м. Повний розпад ТПВ відбувається по всій глибині через 50 – 100 років.

При рекультивації ділянок полігону, основним заходом є створення ізолюючого шару грунту. Для цього нижній шар до 50% допускається робити з попелу, шлаку ТЕЦ і котелень.

В період рекультивації виконують збір, очищення і утилізацію біогазу, як енергетичного палива. Для цього створюють систему шахт, свердловин і колекторів.

Закриті полігони допускається використовувати під лісосмуги, стадіони, спортмайданчики, луки, ріллю, відкриті склади палива і будматеріалів, відкриті автостоянки тощо, виходячи із даних таблиці 2.6

Таблиця 2.6

Характеристика ізолюючого шару при рекультивації полігону

Види використання дільниці закритого полігону ТПВ	Шар ізолюючого грунту, см	Період між закриттям ділянок полігону і новим використанням, років	Особливі умови
Лісопосадки (береза, тополя, клен)	25	1	Полив посадок перші 3 роки
Зрни відпочинку, лижні гірки	60	1	-
Стадіони, спортивні майданчики і автостоянки без дренажу і підземних комунікацій	100	3	-
Луки і рілля при дрібному оранні	40	1	Полив посадок у засушливі періоди верхні 20 см ізоляції – культурний шар
При глибокому оранні або глибинних корнеплодів до 40 см	60	1	-
Городні культури (овочі, ягоди, фруктові сади)	60 100	15 15	- -
Відкриті склади палива, будматеріалів і тари харчового призначення	150	3	Ущільнення ТПВ не менше 750 кг/м3

При підготовці до закриття полігону необхідно простежити, щоб у верхньому шарі ТПВ не було великогабаритних відходів і шкідливих для рослин речовин.

Посадку дерев слід провадити не раніше одного року після закриття полігона. В цей період необхідне спостереження - місця осідання підсипати та вирівняти грунтом.

Для захисту укосів полігона від ерозії їх озеленяють безпосередньо після укладання зовнішнього ізолюючого шару захисними насадженнями кущів різних порід.

Для контролю за станом грунту на території закритого і рекультиво­ваного полігона необхідно визначити дві ділянки площею 25 м² кожна. На них методом "конверта" відбирають зразки грунту з поверхні і через кожні 0,25 м в глибину.

Концентрація хімічно шкідливих речовин в зразках грунту порівнюють з кларком - середнім вмістом цієї речовини в незабрудненому грунті.

Рекультивація знижує вміст токсичних речовин до рівня ГДК в грунті в межах допустимих загально санітарних і транслокаційних показників

2.1.9 Оцінка впливу полігону складування ТПВ на навколишкє середовище

Полігони ТПВ повинні забезпечувати охорону навколишнього середовища за шістьма показниками шкідливості: органолептичному, загальносанітарному, міграційно – водному, міграційно – повітряному і санітарно – токсикологічному.

Органолептичні показники шкідливості характеризують зміну запаху, смаку і харчової цінності рослин, запаху атмосферного повітря, смаку, кольоровості і запаху грунтових і поверхневих вод.

Загальносанітарний показник відбиває в процесі зміни біологічної активності і показників самоочищення грунту прилеглих ділянок.

Фітоаккумуляційний (транслокаційний) показник характеризує процес міграції хімічних речовин з грунту ближніх ділянок і територій рекультивованих полігонів у культурні рослини, що використовуються як продукт живлення і фуражу.

Міграційно – водний показник шкідливості відбиває процес міграції хвмвчних речовин фільтрату ТПВ в поверхневі і підземні води. Міграційно – повітряний показник сумарно характеризує ефект впливу чинників у комплексі.

Студенти виконують оцінку впливу полігону на забруднення поверхневих і підземних вод, атмосферного повітря, розробляють заходи по мінімізації впливу ТПВ на навколишнє середовище.

Оцінка впливу забруднюючих речовин фільтрату ТПВ на водні об’єкти

Основа під відходами, що складуються на полігоні, повинна мати шар грунту з коефіцієнтом фільтрації води не більше 10 см/с товщиною не менше 0,5 м.

На полігонах захоронення ТПВ фільтрат створюється як результат просачування через шар відходів атмосферних опадів, грунтових вод, зволоження від надходження оборотної води після миття контейнерів. Для захисту грунтових вод від фільтрату встановлюються протифільтраційні екрани (див. розділ 2.2) Для захисту довкілля на полігонах також найкраще передбачати безстрокову схему використання води, що представлена на рисунку 2.3

Рисунок 2.3

1 Схема збору дренажних вод та вод від мийки контейнерів

2 3

4

5

12 11 6 7

10

8 9

1 – проміжна ізоляція

2 – схил

3 – напірний трубопровід

4 – трубопровід стічних вод від мийки контейнерів

5 – водоупорний вал

6 – трубопровід дренажних вод

7- колодязь для прийому дренажних вод

8 – всмоктуючий патрубок

9 – насос

10 – дренажна канава

11 – водоупорна основа полігону

12 – напрямок руху дренажних вод.

За даними Санкт – Петербурзького науково - дослідного центру екологічної безпеки РАН фільтрат містить близько 60 найменувань високомолекулярних екологічних забруднень, які утворюються в наслідок мікробіологічного окислення харчових відходів і безпосереднього їх вилучення водою із маси ТПВ. В таблиці 2.8 наведені склад і концентрації деяких забруднень для яких студенти ведуть облік валового скиду речовин.

Таблиця 2.8

Склад та концентрація органічних забруднень в фільтраті полігону ТПВ

№ п/п	Найменування забруднюючої речовини	Концентрація, мг/дм3, варіанти							ГДК в воді мг/дм3
		а	б	в	г		д
1	Циклоксанова кислота	896	800	859	790		900		0,2
2	Метилбензоатна кислота	600	620	580	630		400		-
3	Діметилбензоатна кислота	520	500	450	800		400		-
4	Валеріанова (пентанова) кислота	344	350	350	343		330		0,1
5	Оцетова кислота	320	300	400	300		320		0,01
6	Бензойна кислота	240	250	500	250		300		-
7	Метилбутанова кислота	128	120	125	130		120		-
8	Пропіонова кислота	120	200	220		130		150	-
9	Фенол (карболова) кислота	96	90	100		96		95	0,001
10	Саліцилова кислота	28	30	31		29		28	-
11	Метилкапронова кислота	20	21	20		25		30	-
12	Енантова (гектанова) кислота	20	20	15		20		25	-
13	Дібутіловий ефір	18	18	18		19		20	-
14	Пальмітинова (гексалеканова) кислота	16,4	20	15		16		20	-
15	Хлориди	2300	2200	2800		2500		2300	350
16	Сульфати	До 50	До 50	До 50		До 50		До 50	500
17	Нітрити	300	300	350		500		400	-
18	Аммонійний азот	1400	1400	1500		1200		1500	-
19	БСК	500	560	540		550		520	3,0
20	ХСК	3700	3800	3800		3700		3600	-

Загальні витрати води Qзаг на зволоження ТПВ можна визначити за формулою:

Q _заг = (q_п*Q_доб*Т_з)/ 10000=0,12*Q_доб, м³/рік

Де q_п – витрати води на 1 м³ ТПВ, л/м³.

Для розрахунку можна прийняти qп = 10 л/м³;

Q_доб – добовий обсяг відходів, що підлягають зволоженню ( Таблиця 1.8) м3/добу;

Т_з – кількість діб за рік, коли відбувається зволоження. Для розрахунку приймають Т_з=120 діб.

Валовий скид забруднюючих речовин (Р), наведених у таблиці 2.7 можна визначити за формулою

Р=С*Q_заг/10⁸, т/рік

Де С – концентрація забруднюючої речовини, мг/м³.

Оцінка впливу викидів забруднень в атмосферу від полігонів складування ТПВ

В процесі мікробіологічного розкладу ТПВ відбувається інтенсивне виділення біогазу за перші 5 – 7 років, потім поступово знижується і протягом 20 – 30 років стабілізується. Якщо проект передбачає утилізацію біогазу з метою зниження антропогенного тиску на навколишнє середовище і економії енергетичних ресурсів, то на полігоні повинні забезпечуватися оптимальні умови для мінералізації і знешкодження ТПВ.

Макрокомпопентом газової продукції полігона є метан (СН₄ ) - 40-60% і діоксид вуглицю (СО₂) - 30-45%. У вигляді сумішей присутні: моле­кулярний азот, сірководень, водень і інші з неприємним запахом і токсичні з’єднання.

В анаеробній зоні, де відбувається утворення біогазу, найбільший розвиток знаходять процеси, які протікають у відсутності або при надзвичайно малих парціональних тисках молекулярного кисню. Найбільш важливою причиною виникнення умов у товщі відходів є витіснення повітря водою, через яку кисень дифундує в 10 разів повільніше, ніж у повітрі.

Таке перезволоження, особливо в присутності значної кількості необхідних органічних речовин, сприяє спочатку розмноженню аеробів, які споживають кисень ( О₂), а потім анаеробних мікроорганізмів.

Безконтрольна генерація і міграція в товщі відходів на протязі значного часу після закінчення експлуатації полігона приводять до пригнічення зелених насаджень на занятих територіях.

Збір і знешкодження біогазу екологічно необхідні і мо­жуть бути економічно вигідні.

Найбільш оптимальними умовами для виділення біогазу є: вологість – 50-60 %, температура в товщі ТПВ – 40-45⁰С, рН – 6-8. Збільшення вологості небажане, тому що це може привести до інтенсивного вилугування в фільтрат забруднюючих речовин, поступати кисень, понижувати енергетичну цінність біогазу і зменшення його кількості.

При оптимальних умовах за 100 років виробляється 200 – 400 м³ біогазу з 1 тонни ТПВ, в тому числі за перші 10 років більше 50 %. Практично в систему утилізації може надходити 50 % газу, що утворився. Біогаз містить метан – 57,2 – 65,1 % обсягу; СО₂ – 30,8-32,7; Н₂ – 0,6-2,6; Н₂S – 0,2-0,6; N₂ – 1,5-2,0; С_nН_m – 1,1-1,4.

Біогаз є цінним енергетичним ресурсом і після збору та очистки може використовуватися як паливо замість мазуту чи природного газу.

Так, 1 м³ біогазу еквівалентний по теплу 0,5 л мазуту або 0,3 м³ природного газу.

Студенти обчислюють кількість біогазу (Q_бг), що може надходити для утилізації виходячи з річного накоричення ТПВ, використовуючи формулу:

Q_бг = 0,05*П_р*q_бг, м³

П_р – річне накопичування ТПВ у місті (таблиця 1.8) в тоннах.

q_бг – питома норма надходження біогазу в процесі розкладання ТПВ, м³/т. Прийняти q_бг=200 м³/т.

Отримане значення Qбг використовують для розрахунку еквівалентних за теплом кількості мастила і природного газу, які можна економити в разі утилізації біогазу.

Для фінансової оцінки ефективності утилізації біогазу необхідно виходити з економії еквівалентної кількості мазуту вартістю 68 – 80 $/т і природного газу – 68 – 80 $/м³.