Управление отходами. Полигонные технологии захоронения твердых бытов

дит химическое преобразование вредных веществ в нерастворимые в воде нетоксичные соединения.

Основной метод локализации и предотвращения распространения загрязнений, часто называемый капсуляцией, позволяет устранить такие опасности, исходящие от свалок, как загрязнение грунтовых вод, загазованность атмосферы, поверхностная эрозия почвы. Важнейшие составные части капсуляции – создание горизонтальных герметичных оснований, устройство вертикальных герметичных стен и плотная заделка поверхности свалки. В качестве герметичных оснований чаще всего рассматривают естественные геологические преграды в виде практически непроницаемых слоев глины или суглинка. Вертикальные герметичные стенки возводят, как правило, по технологии «стена в грунте» с заполнением их смесью бентонита с цементом. Технология заделки герметизирующей массой на основе кальциевого бентонита, шлакопортландцемента и специальных присадок позволяет изготовлять практически водонепроницаемые секции гидроизолирующих стен.

Для капсуляции свалки бытовых отходов в Германии была применена апробированная в США технология возведения «стен в грунте» с применением одноковшового экскаватора типа «обратная лопата». Глубина стен составила около 13 м. По поверхности свалки было выполнено специальное многослойное покрытие, которое обеспечило изоляцию свалочного грунта, снижение до минимума инфильтрации поверхностных вод, а также устранило неконтролируемую эмиссию биогаза и вынос пылеобразных вредных веществ в окружающую среду. Как правило, таким требованиям отвечает только высококачественная многослойная система герметизации, разрабатываемая для конкретных условий в каждом случае.

В качестве примера можно привести следующую схему (слои снизу вверх): волокнистый холст; изолирующий слой 35 см из минерального грунта, уложенный послойно в двух уровнях (20 и 15 см); дренажный слой (шпатовый барьер) толщиной 20 см со встроенными дренажными каналами; потенциально чистый грунт слоем 60 см; потенциально плодородный грунт слоем 30 см; плодородный слой (15–20 см) почвы.

Для устройства изолирующего слоя (герметика) используют смесь минеральных веществ с присадкой из бетонита. Для изготовления герметика применяли стационарный смеситель с системой управления процессом, точным дозированием и перемешиванием компонентов. Полученный таким образом герметик можно укладывать почти при любых погодных условиях. Эти показатели позволили уменьшить толщину изолирующего слоя до 35 см [28].

171

3.5. Техника безопасности при проведении рекультивации полигонов ТБО

Рекультивация закрытых полигонов проводится в соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии при уборке городских территорий» (М., Стройиздат 1978 г.), а также требованиями «Инструкции…» [3].

При наличии на полигоне системы сбора и отвода биогаза эксплуатация системы дегазации должна соответствовать требованиям правил безопасности в газовом хозяйстве, а в случае организации системы активной дегазации – общим техническим требованиям к биогазовым установкам ГОСТ Р 53790–2010.

Рекультивируемые территории закрытых полигонов должны иметь размеры, обеспечивающие нормальный фронт работ для нужного числа автомашин.

Освещенность рекультивируемых территорий в темное время суток должна обеспечивать нормальные условия производства работ.

При размещении транспортных средств на рекультивируемой территории друг за другом расстояние между ними (в глубину) должно быть не менее 2 м, а между стоящими рядом (по фронту) – не менее 4 м.

Если автотранспорт устанавливают для разгрузки вблизи внешнего откоса, то расстояние от этого откоса до транспорта должно быть не менее 10 м. Автотранспорт, поставленный под разгрузку, должен быть надежно заторможен ручным тормозом с включением низшей передачи или заднего хода.

В местах разгрузочных работ запрещается находится лицам, не имеющим прямого отношения к производству этих работ.

Работы по планировке рекультивируемой территории выполняются бульдозером.

При перемещении грунта бульдозером под откос выдвижение ножа за край откоса запрещается, а расстояние от края гусеницы насыпи должно быть не менее 2,0 м.

Остальные требования по уплотнению ТБО и устройству изолирующего слоя изложены в главе 2 настоящей монографии.

Для лиц, работающих на рекультивируемых полигонах, должны быть оборудованы санитарно-бытовые помещения. Состав санитарно-бытовых помещений, их размеры и оборудование определяются характером производства

идолжны соответствовать требованиям СНиП 11-92–76 «Вспомогательные здания

ипомещения промышленных предприятий».

Для оказания первой помощи при травмах и несчастных случаях на каждом полигоне при проведении рекультивации должна быть аптечка с запасом медикаментов и перевязочных материалов.

172

Рекультивируемый полигон должен быть обеспечен первичными средствами пожаротушения из расчета на 10000 м2 площади два пенных огнетушителя. Необходим запас песка для целей пожаротушения на территории хозяйственной зоны.

Для выполнения повседневных работ, надзора за первичными средствами пожаротушения и организации тушения назначается ответственный за пожарную безопасность на полигоне. На видном месте хозяйственной зоны должна быть вывешена инструкция о порядке действия персонала при возникновения пожара.

Находиться на машинно-тракторном агрегате во время его работы и на участке производства работ разрешается только лицам, связанным с обслуживанием и выполнением технологического процесса.

Прицепка к трактору и навеска сельскохозяйственных орудий на трактор или самоходное шасси должны производиться лицами, обслуживающими данный агрегат, с применением инструмента и подъемных приспособлений, гарантирующих безопасное выполнение этих операций.

Трактористу необходимо вести трактор при малых оборотах двигателя, без рывков, внимательно смотреть назад и все время держать ногу на педали или руку на рычаге главной муфты сцепления.

Соединять прицепную серьгу трактор с прицепным устройством машины можно только тогда, когда трактор остановлен и передача выключена.

При механической обработке почвы очистку рабочих органов проводят при остановленном агрегате, опущенных рабочих органах и в рукавицах с применением специально приспособленных чистиков. Управлять рабочими органами, переводить их в рабочее или транспортное положение как у навесных, так и у прицепных машин можно только из кабины трактора.

Для безопасности работы на посевных, посадочных и уборочных машинах необходима их техническая исправность, наличие защитных кожухов над зубчатыми, цепными и карданными передачами, исправные сиденья, рабочие площадки и подножные доски, поручни, перила со стороны спины сеяльщика, лопатки и крючки для очистки сошников, высевающих аппаратов и разравнивания семян.

Каждая сеялка в агрегате обслуживается одним сеяльщиком; заправка сеялок семенами и удобрениями проводится механизированным способом, ручная заправка проводится только при остановленных агрегатах.

Смену и заточку ножей косилок, жаток проводят в рукавицах и, в зависимости от условий и применяемых приспособлений, в защитных очках.

К работе с удобрениями допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж с проверкой знаний по технике безопасности и производственной санитарии при обращении с соответствующими видами удобрений и способа-

173

ми оказания первой доврачебной помощи при отравлении и других несчастных случаях.

При загрузке, транспортировке и внесении удобрений необходимо, чтобы пыль от них не попадала на работающих, кабину трактора и автомашины.

Запрещается водителю, трактористу и другим лицам во время погрузки удобрений находиться в кабине и на подножках, а также производить техническое обслуживание и ремонт автомашин и тракторов.

Водитель, тракторист должен следить за погрузкой с расстояния, гарантирующего от попадания на него удобрений.

Удобрения не должны возвышаться над верхними краями бортов кузова разбрасывателя.

Во время погрузки в кузов автомашин разбрасывателя минеральных удобрений рабочие органы грейферных и фронтальных погрузчиков должны проходить сбоку или сзади автомашины (трактора).

Для предотвращения распыливания удобрений при разбрасывании в ветреную погоду наразбрасыватель должнынавешиваться ветрозащитные устройства.

Разбрасывание удобрений вручную с движущегося транспортного средства запрещается. Между рабочим, находящимся в кузове, и трактористом или шофером должна быть установлена двусторонняя сигнализация.

Для защиты глаз от пылевидных материалов необходимо использовать очки закрытого типа, герметичные, марки ПО-2 с резиновой полумаской или очки закрытого типа со скрытыми вентиляционными отверстиями С-1, С-5, С-35.

Для защиты органов дыхания от минеральных удобрений работающие должны использовать противопылевые респираторы: типа «Лепесток», У-2К и «Астра-2». При повышенной влажности воздуха (дождь, туман) пользоваться респираторами типа 2-2K и «Астра-2».

Для защиты при работе с минеральными удобрениями следует использовать спецодежду, рукавицы «РК», резиновые сапоги [3].

174

Список литературы

1.Экологические требования к выбору площадок, проектированию, сооружению, эксплуатации и рекультивации полигонов захоронения твердых бытовых отходов (ТБО) для населенных пунктов численностью до 50 тыс. жителей Пермской области. – Пермь, 1999. – 87 с.

2.Санитарная очистка и уборка населенных мест / А.Н. Мирный [и др.]; под ред. А.Н. Мирного. – 2-е изд. – Строиздат, 1990.

3.Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов. – М., 1998.

4.Вайсман Я.И., Коротаев В.Н., Петров В.Ю. Управление отходами. Захоронение твердых бытовых отходов: учеб пособие; Перм. гос. техн. ун-т. –

Пермь, 2001.

5.Чертес К.Л., Быков Д.Е. Рекультивация карьеров отходами / Самарский гос. техн. ун-т. – 2005. – 292 с.

6.Мягков М.И., Алексеев Г.М., Ольшанецкий В.А. Твердые бытовые отходы города. – Л.: Стройиздат, 1978.

7.Лындина Т.Е. Регулирование роста корневых систем полевых культур при неблагоприятных физических свойствах почв // Почвоведение. – 1991. –

№ 1. – С. 48–57.

8.Узбек И.Х. Развитие корней и интенсивность их разложения в толще рекультивированных почв // Почвоведение. – 1995. – № 9. – С. 1132–1136.

1.Medows M., Gregory R., Fish C., Gronow J. Characterizing methane emissions from different types of landfill systems // Environmental impact, aftercare and remediation of landfills: 7th International waste management and landfill sym-

posium. – Sardinia, 1999. – Vol. IV.

10.Управление метаногенезом на полигонах твердых бытовых отходов: монография / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2003. – 232 с.

11.Тагилова О.А. Повышение экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов на основе анализа потоков органического углерода: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Пермь, 2006.

12.Надршин Т.К. Механизация рекультивации нарушенных земель. – М.: Россельхозиздат, 1979. – 92 c.

13.ОАО «Радиозавод» – сельскохозяйственная техника. – URL: http: //www. penza-radiozavod.ru/catp.19.htm.

14.Отчет об инженерно-геофизических изысканиях на объекте «Полигон захоронения твердых бытовых и промышленных отходов (III–IV кл. опасности)» в г. Перми у д. Сафроны. – Ч. 1, 2 / ООО «ПРИЗМА». – Пермь, 1999.

15.Отчет об инженерно-геологических и гидрогеологических изысканиях на объекте «Полигон захоронения твердых бытовых и промышленных отхо-

175

дов (III–IV класса токсичности) в г. Перми / ПЕРМГИПРОВОДХОЗ. –

Пермь, 2000.

16.Технико-экономическое обоснование (Проект) рекультивации городской свалки г. Перми «Софроны» / ООО Предприятие «КОНВЭК». – Пермь, 2001.

17.Мелкумов Ю.А. Управление ТБО в Московской области // Экология и промышленность России. – Апрель. – 1999.

18.Рабочий проект. Утверждаемая часть. Рекультивация городской свалки г. Соликамска Пермской области / ПГТУ; Администрация г. Соликам-

ска. – 2004.

19.Проект локализации негативного влияния свалки твердых бытовых отходов г. Кунгура на окружающую среду / ПГТУ. – Пермь, 2006.

20.Проектирование и эксплуатация полигонов для захоронения твердых бытовых отходов в странах с переходной экономикой. Рабочие материалы / Доклад EPA на II Конгрессе по управлению отходами. – М.: Вэйсттэк, 2001. – 207 с.

21.Heyer K.-U., Hupe K., Stegmann R. Aeration of old landfills as an innovative method of process enhancement and remediation // 7th International waste management and landfill symposium. – Sardinia. – 1999. – P. 25–32.

22.Комплексная оценка загрязнения окружающей среды Пермской городской свалкой: отчет / Аналитцентр КПР Пермской области. – Пермь, 1998.

23.Жиленков В.Н. Опыт исследования фильтрационных и геохимических свойств твердыхбытовыхотходов// Геоэкология. – 2002. – №3. – С. 275–280.

24. Обоснование инвестиций рекультивации закрытой городской свалки г. Санкт-Петербурга «Угольная гавань». – М., 2004.

25.Обоснование инвестиций рекультивации и строительства городской свалки г. Санкт-Петербурга «Яблоновская». – М., 2004.

26.Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления: учеб. пособие. – М.: КолосС, 2003. – 230 с.

27.Brandl H. Verfaren zur Sicherung und Sanierung von Altlasten. – Wien, 1998.

28.Бартоломей А.А., Брандл Х., Пономарев А.Б. Основы проектирования и сроительства хранилищ отходов: учеб. пособие / Перм. гос. техн. ун-т. –

Пермь, 2000. – 196 с.

29.Образование, окисление и эмиссия биогаза на объектах захоронения БО / А.Н. Ножевникова [и др.] // Журнал общей биологии. – 1993. – Т. 54, № 2.

30.Савина Е.В. Исследование мероприятий по предупреждению просадки свалочного тела полигона ТБО. – Дипломный проект. – 2002.

31.Бартоломей А.А. Механика грунтов: учеб. пособие. – М.: АСВ, 2003. – 304 с.

32.Рекомендации по сбору, очистке и отведению сточных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов. – М., 2003.

176

ГЛАВА 4. ПОСТЭКСПЛУАТАЦИОННОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ПОЛИГОНОВ ЗАХОРОНЕНИЯ ТБО. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА РАБОЧИХ ТЕЛ ЗАКРЫТЫХ ПОЛИГОНОВ

4.1.Постэксплуатационное обслуживание рекультивированных полигонов

Втечение эксплуатационного периода полигон нуждается в усиленном контроле и постоянном обслуживании, являясь объектом повышенной химической, биологической и бактериологической опасности в связи с высокой активностью процессов выделения фильтрата и образования биогаза.

После проведения последовательных мероприятий технической и биологической рекультиваций жизненные процессы в теле полигона не прекращаются. На постэксплуатационном этапе процессы выделения фильтрата и образования биогаза переходят в стабильные фазы и со временем затухают. Также продолжается процесс оседания свалочного грунта полигона.

Таким образом, полигон ТБО является объектом повышенной опасности даже после закрытия и требует особенного внимания со стороны обслуживающей организации и надзорных органов.

Это определяет необходимость, еще на стадии проектирования полигона, создания системы инженерных сооружений, которые должны будут обеспечивать возможность постэксплуатационного обслуживания, включая системы мероприятий по управлению безопасностью процессов, протекающих в теле поли-

гона, а также разработки программы постэксплуатационного мониторинга

ирасчета необходимых материальных затрат на обслуживание. Для осуществления вышеперечисленных мероприятий важно установить срок постэксплуатационного обслуживания.

Прогнозирование периода постэксплуатационного обслуживания является неотъемлемой частью этапа проектирования полигона ТБО. В большинстве случаев прогноз срока постэксплуатационного обслуживания основан на характере последующего использования территории полигона, а также характере

иинтенсивности процессов деструкции веществ, находящихся в рабочем теле полигона, сохраняющих свою активность и после его закрытия. Продолжительность процессов образования фильтрата и биогаза, а также процесса оседания

177

рабочего тела вследствие деструкции ТБО в конечном счете и определяют период постэксплуатационного обслуживания.

Процесс постэксплуатационного обслуживания включает в себя следующие направления работ: контроль процесса дегазации; контроль процессов сбора, очистки и отведения фильтрата и ливневых вод; восстановление целостности изолирующего покрытия при возникновении осадочных процессов в теле полигона; мониторинг почвы, водных объектов, атмосферного воздуха, процесса оседания свалочного тела; контроль функционирования инженерных сооружений в теле полигона и на его поверхности; эксплуатация и ремонт элементов инженерной инфраструктуры территории полигона ТБО.

Период постэксплуатационного обслуживания определяется длительностью трех процессов, продолжающихся в пострекультивационной фазе жизни полигона: образование биогаза; выделение фильтрата из тела полигона; оседание рабочего тела полигона. Продолжительность каждого из этих процессов

иопределяет время постэксплуатационного обслуживания. Предел значимости процессов метаногенеза и выделения фильтрата определяется периодом достижения уровня ПДК компонентов биогаза или фильтрата, установленных для соответствующей принимающей природной среды. Время осадочных процессов грунтов определяется математическим прогнозированием в конкретных условиях каждого полигона.

При оценке периода постэксплуатационного обслуживания в целом или каждого процесса в отдельности необходимо учитывать взаимозависимости

ивзаимообусловленности явлений, наблюдаемых в теле полигона.

Встабильной фазе метаногенеза (до 100 лет) снижаются скорость и величина эмиссии метана, при этом основным источником загрязнения окружающей среды становятся фильтрационные воды (ФВ).

Процесс выделения биогаза на закрытых полигонах является своеобразным

индикатором наличия процесса деструкции отходов, что позволяет судить о продолжении фильтратообразования и оседания свалочного тела.

Этап постэксплуатационного обслуживания полигона относится к фазе стабильного метаногенеза, в которой завершается медленная деструкция целлюлозы, а также трудноразлагаемых фракций отходов – лигнина, некоторых видов пластмасс. Скорость и объем эмиссии метана в этой фазе снижается [1].

Однако не исключено неконтролируемое выделение биогаза, что представляет собой определенную опасность. Следовательно, система сбора и удаления биогаза в период постэксплуатационного обслуживания полигона также необходима, как и в период его эксплуатации. Это позволяет уменьшить неконтролируемую эмиссию биогаза в окружающую среду.

Использование биогаза, выделяемого из тела полигона в течение постэксплуатационного этапа, в качестве источника тепловой (или какой-либо другой)

178

энергии требует предварительного расчета целесообразности такого проекта (технические и экономические параметры).

Процесс оседания рабочего тела полигона – это снижение с течением времени высоты складированных отходов под тяжестью собственного веса и процессов деструкции. Неравномерное проседание рабочего тела способно вызвать разрушение инженерных сооружений на полигоне.

Оседание свалочного тела в основном определяется двумя составляющими: уплотнение скелета инертных компонентов отходов (стекло, камни и другие подобные материалы); разложение органических компонентов с потерей массы при образовании компонентов биогаза и фильтрата.

Первый эффект проявляется за короткое время и связан с уплотнением отходов в процессе укладки под действием веса последующих слоев. Совместно с этими химико-механическими процессами деформации свалочного тела на скорость и величину оседания доминирующее воздействие оказывает биологическое разложение органической части отходов.

Разложение отходов – одна из основных причин оседания свалочного грунта, которая зависит от различных факторов.

Пищевые отходы разлагаются быстро, тогда как изделия из бумаги, дерева, пластмассы разлагаются очень медленно или вообще не разлагаются.

Установлено, что под воздействием указанных факторов теоретически может произойти до 40 % оседания слоя отходов от их первоначальной толщины.

Выявлено, что общее оседание включает в себя три основных этапа: начальное сжатие, первичное сжатие и вторичное сжатие. Как правило, чем выше концентрация складируемых органических отходов и высота рабочего тела полигона, тем выше степень оседания. Из практики известно, что при прочих равных условиях параметры оседания зависят преимущественно от скорости разложения отходов, а значит, от факторов, влияющих на процесс разложения, таких как температура, влажность, сжатие отходов, состав питательной среды для микроорганизмов, степень сопротивления отходов воздействию микроорганизмов [2].

Для расчета оседания свалочного тела во времени в литературе используют основные положения механики грунтов.

В зависимости от свойств грунтов и их состояния для расчета оседания во времени используют различные теории: ползучести; фильтрационной консолидации с учетом сжимаемости поровой жидкости, структурной прочности грунта при сжатии, начального градиента напора и параметров ползучести. Процесс уплотнения грунта во времени вследствие уменьшения влажности (пористости) при постоянном напряженном состоянии называется процессом консолидации [3].

179

В среднем период постэксплуатационного обслуживания длится порядка 100 лет. Его продолжительность может быть сокращена в зависимости от характера дальнейшего использования площадки и применяемых мер воздействия.

Положительный эффект может дать ускорение процесса осадки за счет интенсификации процессов разложения ТБО, что позволяет сократить время воздействия полигона на окружающую среду и увеличивает его мощности по приему отходов. Так, например, на полигоне в г. Тольятти для интенсификации процесса осадки ТБО при складировании вносили биодобавку, полученную на основе биотермически обработанной смеси и наполнителей – горячих компостов непосредственно из биобарабанов завода механобиологической переработки ТБО г. Тольятти и осадков канализационных очистных сооружений г. Тольятти. Биодобавку размещали на поверхности каждого слоя ТБО ковшовым погрузчиком в шахматном порядке с шагом от 3 до 5 м. Затем производили перемешивание слоя бульдозером для равномерного распределения добавки в массиве отходов. Доза внесения биодобавки в массив размещаемых отходов находилась в пределах от 1 до 20 % от массы ТБО. Было установлено, что оптимальная концентрация биодобавки составляет 5–7 %, при этом достигается максимальная скорость уплотнения массива отходов по сравнению с массивом без введения биодобавок. В то же время скорость осадки техногенного массива увеличивается в 2,5–3,0 раза [4].

Процессы разложения органических веществ, продолжающиеся на закрытом полигоне, являются источниками отрицательного влияния на объекты окружающей природной среды и причинами опасных чрезвычайных ситуаций. Это определяет необходимость организации мониторинга и технологического контроля за фильтрационными водами, биогазом и проседаниемрабочего тела.

Фильтрационные воды – постоянный источник негативного воздействия полигонов захоронения ТБО на поверхностные и подземные воды, поэтому на протяжении всего периода эксплуатации, рекультивации и пострекультивации объекта необходимо проведение контроля состава фильтрационных вод, поверхностных и подземных вод в зоне влияния полигонов ТБО [5].

Биогаз обладает высоким потенциалом опасности. Его воздействие сказывается на локальном и глобальном уровнях. Следовательно, также необходимо проведение мониторинга атмосферного воздуха.

Явление процесса оседания рабочего тела полигона не поддается четкому прогнозированию. Поэтому строительство зданий и сооружений на территории старых свалок и полигонов невозможно без проведения соответствующих исследований. Исходными данными для подобных исследований могут служить материалы мониторинга почвенного покрова полигона и геомеханических изменений в теле полигона.

180