1010

Глава 2. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УПЛОТНИТЕЛЕЙ

(КОМПАКТОРОВ) ДЛЯ ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

В соответствии с ГОСТ 25100–2011 твердые отходы производства и потребления (бытовые, промышленные и строительные отходы, шлаки, шламы, золы, золошлаки и др.) относятся к дисперсным несвязным техногенным антропогенно образованным грунтам.

Целый ряд особенностей этого типа грунтов, отличающих их от традиционных природных грунтов, состоит в высоком содержании в них органических и иных компонентов техногенного происхождения. Эти грунты, согласно действующим строительным нормам и правилам, исключают возможность их применения при производстве земляных работ при строительстве новых и реконструкции действующих сооружений.

Указанные особенности этих грунтов создают потенциальную опасность, при неорганизованном и бесконтрольном их размещении как для людей, так и для окружающей природной среды.

Существует множество методов обезвреживания твердых бытовых и промышленных отходов. Основным методом обезвреживания ТБПО остается полигонный метод, основанный на применении современных технологий.

Назначение полигона ТБПО состоит в обеспечении гарантированно безопасного для человека и окружающей природной среды, бессрочного по времени захоронения отходов.

Эксплуатация полигона ТБПО – это выполнение в соответст-

вии с установленной технологией, отвечающей требованиям санитарных и строительных норм, комплекса строительных земляных работ по послойному возведению насыпи, именуемой закладкой ТБПО (телом захоронения отходов), из преимущественно техногенного (отходного) грунта и частично из грунтов традиционных, связных (глинистых), а также строительных (промышленных) отходов.

11

Основными нормативными документами, определяющими на территории России организацию и порядок эксплуатации полигонов ТБПО, являются СП 2.1.7.1038–01 и «Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов», разработанная Академией коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова.

С учетом этих нормативов, зарубежной теории и практики, определяющих организацию и порядок эксплуатации полигонов ТБПО, рассматриваются основы современной технологии и организации работ с применением уплотнителей на полигонах ТБПО.

Закладка ТБПО – это заполнение отходами максимально возможной плотности проектного пространства их размещения (полигона ТБПО).

Техногенный (отходный) грунт – это твердые инертные и при-

равненные к ним отходы производства и потребления, разрешенные к размещению на полигоне в соответствии с действующим законодательством и иными нормативными документами.

Традиционные грунты, наряду с подходящими строительными и промышленными отходами, используются для послойной изоляции закладок отходов, а также для строительства обваловки (дамбы) тела захоронения ТБПО.

Обеспечение максимально возможной плотности закладки ТБПО является ключевым элементом современной технологии эксплуатации полигона ТБПО. Высокая плотность закладки ТБПО, как показано в настоящей работе, достигается только применением

втехнологическом цикле по размещению отходов специальных уплотняющих машин – самоходных уплотнителей (компакторов) типа РЭМ-25.

Высокое дробящее усилие на торце кулачков такой машины,

атакже размер кулачков и их особое размещение на поверхности вальцов обеспечивают эффективное дробление и перемешивание отходов в слое, их прессование до значений плотности, не доступных

вполигонных условиях иным известным уплотняющим машинам. Развиваемое при этом тяговое усилие дает возможность машине ис-

12

пользовать и бульдозерный отвал для перемещения и планировки отходов на рабочей карте полигона.

Полигон ТБПО представляет собой специальное инженерное сооружение для обезвреживания твердых отходов производства и потребления. Согласно действующим нормативам, полигон ТБПО предназначен для изоляции и обезвреживания твердых бытовых отходов, некоторых видов промышленных отходов 3–4-го классов опасности, строительных отходов, а также иных неопасных отходов, класс которых устанавливается экспериментальным методом (см. СП 2.1.7.1386–03 «Санитарные правила по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления»).

Современный полигон включает: участок складирования отходов, инженерно-хозяйственную зону, инженерные сооружения, подъездную дорогу, коммуникации и др. Схема размещения основных элементов полигона показана на рис. 2.

Главное сооружение полигона – участок складирования ТБПО. Он занимает основную (до 95 %) площадь полигона, которая зависит от проектной вместимости (емкости) полигона – пространства, измеряемого объемом (в кубических метрах).

1 2 3

Рис. 2. Схема размещения основных сооружений полигона: I, II и III – очереди эксплуатации полигона; 1 – подъездная дорога; 2 – хозяйственная зона; 3 – нагорная канава; 4 – ограждение по периметру полигона; 5 – зеленая зона; 6 – кавальер грунта для изоляции слоев закладок отходов; 7 – рабочие участки

складирования ТБПО

13

Проектная емкость полигона определяется на основе удельной обобщенной годовой нормы накопления ТБПО в муниципальном образовании (регионе), для которого строится полигон, а также зависит от количества населения, числа учреждений и предприятий в обслуживаемом муниципальном образовании (регионе), планируемого срока эксплуатации (обычно 15–20 лет) и степени уплотнения отходов, размещаемых на полигоне.

Требуемая для отвода площадь участка складирования определяется делением проектируемой емкости полигона, м3, на среднюю высоту складирования отходов, м, с учетом их уплотнения.

Участок складирования разбивается на очереди эксплуатации, каждая из которых обеспечивает прием отходов в течение 3–5 лет; в составе первой очереди выделяется пусковой комплекс на 1–2 года эксплуатации.

Складирование отходов на площадях каждой очереди эксплуатации ведется последовательно в 2–3 яруса (пласта); рекомендуемая мощность (высота) каждого пласта составляет 2–2,5 м.

Поверхность каждого сформированного пласта закладки изолируется слоем материала, уплотняемого до толщины 0,15–0,25 м. В качестве изолирующего материала используется традиционный, предпочтительно связный (глинистый) грунт или подходящие промышленные (строительные) отходы (отходы извести, мела, соды, графита, строительный мусор, шлак и т.д.).

Всвоюочередь, пласт (ярус) отходовформируетсязасчет5–10 закладок уплотненных слоев отходов толщиною 0,2–0,4 м в каждой закладке. В летнее время эксплуатации полигона сформированная закладка отходов, а позднее и пласт закладки, ежесуточно (в зимнее время – один раз в три дня) покрывается слоем изолирующего материала – грунтом или строительными (промышленными) отходами.

Последняя очередь эксплуатации полигона состоит в устройстве насыпи ТБПО до проектной (по высоте) отметки участка складирования отходов. Схематический разрез закладки ТБПО полигона, эксплуатируемого по высотной схеме, представлен на рис. 3.

14

5B

аб

Рис. 3. Схематический разрез закладки ТБПО полигона: а– схематический разрез; б– план дороги на верхнюю площадку; Ви Н– ширина и высота складирования ТБПО соответственно; Нк – глубина котлована в основании полигона; УГВ – уровень грунтовых вод; 1 – наружная (окончательная) изоляция; 2 – промежуточная изоляция ярусов (пластов) закладки отходов; 3 – ярусы (пласты) закладки отходов; 4 – дорога на верхнюю площадку; 5 – водоупорное основание закладки отходов полигона; 6 –

верхняя площадка

На полигоне не допускается беспорядочное складирование отходов на всей его площади. Каждая эксплуатируемая очередь полигона (см. рис. 1) разбивается на рабочие карты – площадки складирования ТБПО, устанавливающие место выполнения работ на текущие сутки. В соответствии с инструкцией по эксплуатации полигона рекомендованы следующие размеры рабочей карты: ширина 5 м, длина

30–150 м.

В зависимости от скорости поступления отходов на полигон (число мусоровозов в час), типов и производительности машин, используемых в работах по укладке отходов, методов укладки отходов на рабочей карте и местных климатических условий на практике рабочие карты могут устанавливаться и с иными размерами: 25 50 м, 50 50 м и т.д.

При производстве работ границы рабочей карты, используемой

втекущие сутки, должны быть обозначены видимыми ориентирами – реперами и ограждающими цветными лентами. Реперы выполняют

ввиде деревянного бруса или отрезка металлической трубы (швеллера, двутавра и т.д.) высотою не менее 2 м над уровнем рабочей карты

15

с делениями, нанесенными на их поверхность яркой краской через каждые 0,25 м. С помощью реперов не только устанавливаются границы работ текущих суток, но и контролируется степень уплотнения закладки отходов.

У рабочей карты организуется площадка для разгрузки мусоровозов, доставляющих отходы на полигон. Для обеспечения бесперебойной работы прибывающих, разгружающихся и выезжающих мусоровозов, а также машин, выполняющих укладку отходов на рабочую карту, площадка разгрузки перед длинной стороной рабочей карты разбивается на два участка (рис. 4). На одном участке разгружаются мусоровозы, на другом – работают машины (бульдозеры, уплотнители), укладывающие отходы на рабочую карту.

Рис. 4. Схема организации работ на рабочих картах полигона ТБПО: А – первый участок разгрузочной площадки мусоровозов; Б – второй участок разгрузочной площадки мусоровозов: 1 – изолированные рабочие карты; 2 – подача грунта на изолируемую рабочую карту; 3 – маршрут завоза изолирующего грунта; 4 – временная дорога для автотранспорта; 5 – маршрут движения мусоровозов; 6 – площадка разгрузки мусоровозов перед рабочей картой; 7 – площадка работы бульдозеров по перемещению ТБПО на рабочую карту; 8 – рабочая карта текущего дня (планирование, дробление, уплотнение отходов уплотнителем); 9 – маршрут выезда автотранспорта по временной дороге; 10 – уплотнитель; 11 – бульдозер;

12 – мусоровозы; 13 – грунтовоз

16

Площадка для разгрузки мусоровозов организуется на слое ТБПО, со времени укладки и изоляции которого прошло не менее трех месяцев. Размер разгрузочной площадки определяется с учетом следующих условий. Продолжительность приема отходов под разгрузку на одном участке площадки принимается равной 1–2 ч, учитывая, что за это время с другого участка разгрузочной площадки отходы будут уложены на рабочую карту. Минимальная площадь одного участка разгрузочной площадки должна обеспечивать одновременную разгрузку не менее 12 % мусоровозов, прибывающих на полигон в течение суточного рабочего времени приема отходов на полигон. При разгрузке, для соблюдения мер техники безопасности при производстве работ, мусоровозы должны устанавливаться с интервалом (по фронту разгрузки) не менее 4 м. Кроме того, участок разгрузочной площадки должен обеспечивать беспрепятственный въезд и выезд мусоровозных машин.

Укладка отходов включает следующие виды работ: перемещение отходов с разгрузочной площадки на рабочую карту; укладка отходов на рабочей карте слоями толщиной до 0,5 м; дробление (измельчение), перемешивание и уплотнение уложенного слоя отходов на рабочей карте для получения закладки отходов максимально достижимой плотности.

Два первых вида работ могут выполняться бульдозерами – машинами на гусеничном или колесном ходу, оборудованными отвалом для перемещения и разравнивая (планировки) отходов, а также ковшовыми погрузчиками.

Третий вид работ – дробление (измельчение), перемешивание и уплотнение слоя отходов, качественно может выполняться только машиной – уплотнителем отходов, специально разработанной для выполнения таких работ на полигонах ТБПО.

Современная технология размещения отходов на полигоне ТБПО обеспечивает получение высокой плотности закладки отходов. Разработка этой технологии явилась результатом обширных и длительных научных и практических исследований, выполненных зарубежными учеными в 1970–1980-х гг. Особых успехов в этой области

17

добились ученые Технического университета Германии в г. Берлине под руководством доктора К. Виемера [22]. Его фундаментальные исследования свойств твердых отходов производства и потребления как особого типа грунта, используемого в качестве строительного материала при послойном возведении насыпи, именуемой телом захоронения отходов, позволили обосновать технологию полигонного размещения отходов, обеспечивающую достижение целей их изоляции, а также создать машины, реализующие эту технологию. В основе указанной технологии – получение максимально возможной плотности закладки ТБПО.

Обеспечение максимально возможной плотности закладки отходов в проектном пространстве участка складирования полигона ТБПО преследует две главные цели: экономическую и санитарноэкологическую.

Экономическая цель обусловлена тем обстоятельством, что полигонный метод размещения отходов является хорошо проверенным, общедоступным и наиболее экономичным по затратам способом ликвидации ТБПО и в обозримом будущем остается наиболее перспективным способом обезвреживания твердых отходов производства и потребления в большинстве высокоразвитых стран мира. Однако постоянно возрастающие объемы образующихся отходов требуют практически безвозвратного на многие десятилетия вывода из хозяйственного оборота всё новых земельных площадей под полигоны ТБПО.

Важным направлением совершенствования технологии эксплуатации полигонов ТБПО является увеличение плотности закладки отходов. Вполне очевидно, что если, например, полигон рассчитан на эксплуатацию в течение 20 лет с общей проектной емкостью отходов 20 млн м3 и плотностью их закладки 0,6 т/м3, то каждый прирост этой плотности всего на 0,1 т/м эквивалентен или увеличению срока эксплуатации полигона на 3,34 года, или увеличению ежегодного проектного (1 млн м3) объема размещаемых на полигоне отходов на 167 000 м3 без прироста занимаемых полигоном площадей.

18

Кроме того, с учетом существенного роста капитальных вложений в обустройство полигонов на этапе их строительства, что связано с ужесточением требований санитарно-экологических и эпидемиологических служб к обеспечению безопасности полигона ТБПО на всех этапах его жизненного цикла, вполне очевидна чрезвычайная экономическая эффективность увеличения плотности закладки отходов на полигоне.

Санитарно-экологическая цель вытекает из предназначения полигона ТБПО как специального сооружения для изоляции и обезвреживания отходов, гарантирующего санитарно-эпидемиоло- гическую и экологическую безопасность населения и окружающей природной среды на весь период жизненного цикла полигона от начала его эксплуатации.

Увеличение плотности и соблюдение современных передовых технологий закладки отходов на полигоне ТБПО обеспечивают: минимизацию количества воды, проникающей в толщу закладки отходов, что приводит к уменьшению фильтрата – жидкой фазы складируемых отходов – в основании полигона, предотвращая загрязнения подземных и наземных водных источников, почвы и воздушного пространства в районе полигона; уменьшение опасности возникновения пожаров и вреда, наносимого горением отходов окружающей природной среде, людям и животным; повышение общего уровня санитарной безопасности захоронения отходов за счет исключения основных факторов возникновения болезнетворных микробов и исключения условий для жизнедеятельности мелких грызунов и диких животных – основных носителей и переносчиков эпидемиологических заболеваний; улучшение органолептического показателя, характеризующего изменение запаха, привкуса и пищевой ценности фито-

и поверхностных вод; улучшение фитоаккумуляционного (транслокационного) показателя за счет минимизации процесса миграции химических веществ из почвы близлежащих участков и территории полигона в культурные растения, используемые в качестве продуктов питания и фуража; улучшение миграционно-воздушного показателя

19

в районе полигона за счет уменьшения выбросов в атмосферу пыли, испарений и газов; улучшение механических свойств участка размещения отходов за счет уменьшения величины его усадки и ее равномерности, что обеспечивает благоприятные условия для выполнения работ по рекультивации полигона.

Как показывают исследования и практика полигонного размещения твердых отходов производства и потребления, три основных фактора определяют степень плотности отходов на полигоне ТБПО: характеристики отходов, время эксплуатации полигона и технология укладки отходов.

Отходы, поступающие на полигон ТБПО, представляют собой смесь самых разнообразных отходов производства и потребления.

К характеристикам отходов, определяющим их технологию закладки и требования к уплотняющим машинам и иным средствам механизации работ на полигоне, относят морфологический и фракционный состав отходов; их среднюю плотность и влажность, компрессионную способность, а такжеособые свойстватвердыхотходов.

Морфологический состав отходов – это содержание отдельных

(различных) составляющих частей отходов, выраженное в процентах к их общей массе. Зависит от места сбора (город, сельское поселение), климатической зоны, уровня (качества) жизни населения. Средние показатели морфологического состава ТБПО по России приведены в табл. 1.

Фракционный состав отходов – это содержание частей разного размера, выраженное в процентах к общей массе отходов. Фракционный и морфологический состав тесно связаны между собою, их компоненты представлены в табл. 2. Фракции отходов с размером более 250 мм относятся к категории крупногабаритных. Их ориентировочный состав приведен в табл. 3.

Средняя плотность определяется отношением массы тела М к его объему V. Единицей плотности в системе СИ является кг/м3. На практике часто используют внесистемную единицу т/м3. Средняя плотность отходов зависит от места сбора, морфологического состава, средней плотности отдельных компонентов и влажности отходов. Ориентировочные значения среднейплотности отходовприводятся в табл. 4 и5.

20