Управление отходами. Полигонные технологии захоронения твердых бытов

Рис. 4.3. Изменение коэффициента пористости свалочного грунта от глубины залегания

Рис. 4.4. Изменение плотности частиц свалочного грунта в зависимости от глубины залегания

Рис. 4.5. Результаты компрессионных испытаний

191

Характер компрессионной зависимости позволяет отнести свалочный материал к неуплотненным грунтам с рыхлым несжимаемым минеральным скелетом и наличием свободной воды, таким как пылеватые глинистые грунты или пески [8]. Для свалочного грунта характерна высокая степень неоднородности. Гранулометрический состав свалочного грунта представлен в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Гранулометрический состав свалочного грунта

Диаметр частиц грунта, мм

По гранулометрическому составу свалочные грунты с действующей городской свалки «Софроны» (г. Пермь) по классификации минеральных грунтов могут быть отнесены к крупнообломочным дресвяным грунтам. Значения коэффициента пористости и плотности скелета (сухого грунта) находятся в пределах, характерных для рыхлых пылеватых песков. В соответствии с нормативами органические компоненты в этом случае могут считаться примесями [20].

Таким образом, свалочный грунт старых карт складирования с действующей свалки «Софроны» можно характеризовать как крупнообломочный дресвяный грунт с песчано-пылеватым заполнителем.

Исследования, проведенные на закрытых для приема отходов участках захоронения свалки «Голый Мыс» (табл. 4.5), показали, что пористость, характеризующая объем пустот в общем объеме грунта, составляет 42–47 %. Средний коэффициент водонасыщения грунтов равен 0,9 – соответствует категории «весьма влажные, насыщенные» грунты. Особенностью свалки является большое содержание в свалочных грунтах инертных материалов (полиэтилен, резина, стекло и пр.), а также лома металлов и практически полное отсутствие органики. По значению плотности скелета грунта свалочные грунты находятся в пределах, характерных для очень рыхлых грунтов. Полученные значения модуля деформации составляли 8–11 МПа – это означает, что процесс консолидации грунтов в теле свалки практически закончился.

Анализ гранулометрического состава свалочных грунтов показал, что образовавшиеся в теле свалки грунты соответствуют по своему механическому составу разновидностям литологических пород – тяжелые супеси и суглинки. В зонах, где наблюдалось интенсивное горение (северная часть свалки), гранулометрический состав больше соответствует супесям и пылеватым пескам.

192

Сравнение основных физико-механических свойств свалочных грунтов и грунтов с урбанизированных территорий различных районов г. Перми представлено табл. 4.6.

Таблица 4. 6

Сравнение физико-механических свойств свалочных грунтов с объектов захоронения ТБО Пермского края, находящихся на разных стадиях жизненного цикла, и урбанизированных грунтов различных районов г. Перми

Анализ табл. 4.6 показывает, что: по значению плотности скелета грунты с действующих объектов относятся к очень рыхлым, в то время как грунт с закрытой для приема ТБО свалки и грунты оснований зданий и сооружений районов г. Перми – к рыхлым; плотность грунта, влажность с закрытой для приема свалки «Голый Мыс» очень близки к значениям этих величин для урбанизированных грунтов районов г. Перми.

Вцелом проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

–на картах складирования ТБО через 20–25 лет основные процессы деструкции легкоразлагаемых фракций ТБО завершены, о чем свидетельствует высокая зольность и низкое содержание органической составляющей;

193

–свойства свалочного грунта, формирующегося в процессе разложения ТБО, изменились: характерна большая гомогенность, меньший размер частиц (менее 40 мм), большая плотность;

–складируемые отходы трансформируются в свалочные грунты, которые по классификации минеральных грунтов могут быть отнесены к естественным крупнообломочным дисперсным водонасыщенным грунтам;

–свалочный грунт старых карт складирования ТБО (20–25 лет) по физико-ме- ханическим свойствам приближается к грунтамурбанизированных территорий.

Проведенные исследования и анализ свалочного грунта объектов захоронения ТБО г. Перми длительного складирования позволили установить: в теле свалки происходят качественные изменения заскладированных ТБО, которые

вконечном итоге приводят к образованию свалочного грунта; основные процессы деструкции легкоразлагаемых фракций ТБО в свалочном грунте (20–25 лет) складирования завершены; для свалочных грунтов характерны большая гомогенность, меньший размер частиц (менее 40 мм), большая плотность и по классификации минеральных грунтов они могут быть отнесены к естественным крупнообломочным дисперсным водонасыщенным грунтам; свалочный грунт старых (20–25 лет) карт складирования ТБО по физико-механическим свойствам приближается к грунтам урбанизированных территорий; различия между старыми, но действующими объектами захоронения ТБО, находящимися на одной стадии жизненного цикла, носят статистически недостоверный характер, и их можно рассматривать как одну совокупность; различия между объектами захоронения ТБО, находящимися на разных стадиях жизненного цикла, носят статистически достоверный характер, и их нельзя рассматривать как одну совокупность.

Проведенные исследования и анализ свойств и состава свалочного грунта массивов ТБО длительного складирования позволяют представить свалочный грунт как систему нескольких компонент (табл. 4.7).

Технический грунт, входящий в состав свалочного грунта, представляет собой относительно стабильный продукт, близкий по своим качествам к дерновоподзолистым почвам, воздухопроницаемый, хорошо уплотняемый, обладающий сорбционными свойствами. Балластные фракции – это металлы и инертные материалы, такие как камни, кирпич, мелкие фракции стекла, полимеры.

Как видно из табл. 4.7, свалочный грунт старых карт захоронения ТБО (20–25 лет после прекращения приема на захоронение отходов) по своему составу в основном (более 70 %) представлен техническим грунтом и около 13 % – инертными материалами, что позволяет отнести его к урбанизированным техноземам и рассматривать как возобновляемый ресурс – конечный твердый продукт трансформации ТБО в рабочем теле полигона, который можно использовать вместо первичных грунтов.

194

Таблица 4. 7

Состав свалочного грунта старых карт (20–25 лет) складирования действующего полигона «Софроны» г. Перми, %

Вместе с тем при принятии решения о возможности использования свалочного грунта вместо первичных грунтов необходимо оценить уровень его загрязнения химическими загрязняющими веществами (в первую очередь приоритетными из них – водорастворимыми солями тяжелых металлов), а также биологическими загрязнениями (патогенными микроорганизмами и простейшими, гельминтами).

Анализ микробиологических исследований свалочного грунта старых карт складирования ТБО на примере действующей свалки г. Перми «Софроны» показал, что процесс биодеградации органического вещества в свалочном грунте может считаться практически полностью завершенным, о чем свидетельствует присутствие термофильной микрофлоры.

Анализ оценки санитарно-эпидемиологического состояния (табл. 4.8) показал наличие в пробах свалочного грунта бактерий группы кишечной палочки (глубины 3 и 10 м), но их количество не превышало допустимые значения. Патогенная микрофлора в свалочном грунте отсутствовала, за исключением очень незначительного количества Сl. Рerfringens (глубины 3, 4, 6 и 10 м).

195

Таблица 4.8

Результаты исследований санитарно-эпидемиологического состояния свалочного грунта старых карт захоронения свалки «Софроны», г. Пермь

в сопоставлении с почвами различной степени окультуренности [120] показал сравнительно высокую ферментативную активность свалочного грунта, соответствующую активности окислительно-восстановительных процессов дерновоподзолистых почв.

В целом проведенный анализ микробиологических исследований показал, что свалочный грунт 20–25-летнего возраста характеризуется:

–наличием микробиологического сообщества с высокой степенью жизнеспособных клеток, ростом грибов и актиномицетов, способных к гидролитическому превращению имеющихся в отходах сложных полимерных соединений (целлюлоза) в мономеры;

–наличием целлюлозоразрушающих микроорганизмов, которые относятся

кчислу видов наиболее распространенных в дерново-подзолистой почве;

–наличием нитрифицирующих бактерий, которые относятся к видам, являющимся постоянными обитателями почвы;

–наличием метаногенных и сульфатвосстанавливающих микроорганизмов, свидетельствующих о конечном этапе анаэробных превращений органических веществ;

–наличием термофильной микрофлоры, свидетельствующей о том, что большая часть органического вещества деструктурирована. Более того, общее количество обнаруженной микрофлоры указывало также на то, что основная масса доступного для нее органического вещества, содержащегося в ТБО, деструктурирована;

–отсутствием патогенной микрофлоры;

–наличием высокой ферментативной активности, соответствующей активности окислительно-восстановительных процессов дерново-подзолистых почв.

196

Таким образом, в результате проведенных исследований уровня загрязненности свалочного грунта объектов захоронения ТБО г. Перми длительного складирования было установлено:

–свалочные грунты (технический грунт) обладают способностью аккумулировать металлы;

–уровень загрязненности свалочного грунта варьируется с глубиной, а также зависит от условий, в которых находится объект складирования ТБО;

–по привносимым металлам рассчитанный класс опасности свалочных грунтов не выше 4-го (минимальный 5-й класс);

–требуется дифференцированный подход к возможности использования технического грунта на селитебных территориях исходя из установленной степени его загрязненности;

–возможно использование технических грунтов полигонов ТБО: для выращивания технических культур, создания лесозащитных полос, проведения технической рекультивации нарушенных земель не сельскохозяйственного назначения вне селитебных территорий, собственно для технических нужд полигонов в качестве грунтово-строительных материалов.

Результаты проведенных исследований позволили сформулировать требования, предъявляемые к техническим грунтам и позволили разработать технические условия на технический почвогрунт из бытовых и промышленных отходов.

Анализ табл. 4.7, оценка уровня загрязненности и существующие нормативные требования позволили выделить несколько возможных марок технических почвогрунтов в зависимости от назначения:

–марка «ТПГ-С» – аналог песчано-гравийных материалов – используется при выполнении строительных работ, эксплуатации объектов захоронения отходов, технической рекультивации, характеризуется крупностью частиц до 70 мм (допускается поставка с крупностью частиц свыше 70 мм, но не более 250 мм)

ивысоким содержанием инертных материалов, до 95 мас. %;

–марка «ТПГ-Г» – технический грунт – используется для всех направлений, аналог почвогрунтов, характеризуется крупностью частиц не более 45 мм

исодержанием балластных фракций не более 25 мас. %;

–марка «ТПГ-К» – технический компост – используется для всех направлений, а также возможно использование для озеленения населенных мест, характеризуется содержанием балластных фракций не более 10 мас. %, крупно-

стью частиц не более 25 мм, суммарный показатель загрязнения почвы Zi не более 16 баллов.

Технические почвогрунты могут использоваться наравне с другими рекультивационными материалами для восстановительной рекультивации промышленных объектов, природных объектов не сельскохозяйственного назначения и земель не сельскохозяйственного назначения.

197

С целью обеспечения экологической безопасности не рекомендуется использование технических почвогрунтов в качестве удобрения (для марки «ТПГ-К»; на территории I и II поясов зоны санитарной охраны рек или водопроводящего канала, I и II зоны санитарной охраны для подземных источников водоснабжения и минеральных источников; в границе прибрежной полосы водоемов, используемых для купания, отдыха населения, шириной 300 м от уреза воды; при глубине залегания грунтовых вод менее 2,5 м от поверхности земли.

Основным требованиям к получению технических почвогрунтов является то, что они могут быть получены только из свалочного грунта объектов захоронения ТБО. Технические почвогрунты из свалочного грунта объектов захоронения ТБО можно получить путем его аэробной стабилизации, экскавации

ипереработки. Алгоритм действий при получении технических почвогрунтов представлен на рис. 4.6.

Содержание входного контроля устанавливается технологическим регламентом. Основное требование к свалочному грунту как к исходному материалу – остаточное содержание активного углерода не должно превышать 5 мас. % (с точки зрения экологической безопасности), должна проводиться радиацион- но-гигиеническая оценка. После прохождения входного контроля свалочный грунт поступает в приемный бункер. Для получения технических почвогрунтов используется стандартное технологическое оборудование: грохоты, с набором сит, позволяющие получать фракции нужной крупности (до 25 мм; до 45 мм; до 70 мм); подвесной ленточный электромагнитный сепаратор ПС-120 для извлечения черного металлолома; сепаратор цветных металлов КМ-203А для извлечения лома цветных металлов; пневматический сепаратор пленки КМ-204А, предназначенный для извлечения пленочных материалов; сепаратор стекла КМ-205А; молотковая дробилка для измельчения.

Соответствие качества получаемых технических почвогрунтов устанавливают по данным выходного контроля. Исследования проводят по внешнему виду, физическим и санитарно-эпидемиологическим показателям (табл. 4.9).

Технические почвогрунты применяются: в строительстве (например, отсыпка дорог, дамб ограждения); при планировке промышленных территорий; для создания промежуточных изолирующих слоев при захоронении отходов и создания окончательного покрытия полигонов захоронения отходов; рекультивации

ивосстановления дорожных откосов и насыпей, дамб обвалования, нарушенных земель не сельскохозяйственного назначения; для засыпки грунтовых выемок при восстановлении или формировании ландшафтов, благоустройстве и озеленении промышленных территорий, создании лесополос и т.п.

Рекомендуемые направления использования технических почвогрунтов по маркам представлены в табл. 4.10.

198

Рис. 4.6. Алгоритм действий при получении технических почвогрунтов из свалочного грунта массивов захоронения ТБО

199

Таблица 4 . 9

Основные качественные характеристики технических почвогрунтов

Примечание. * – при больших значениях использование ограничивается объектами захоронения твердых отходов.

Проведенные исследования позволили разработать ТУ на технический почвогрунт из бытовых и промышленных отходов.

200