4.5.3. Полигоны тбо

Простейшими и наиболее распространенными сооружениями по обезвреживанию ТБО являются полигоны, на которых происходит складирование отходов на грунт с соблюдением условий, обеспечивающих защиту от загрязнения атмосферы, почвы прилегающих территорий, поверхностных и грунтовых вод, а также полную санитарно-эпидемиологическую безопасность для населения города. На полигонах происходит длительный процесс разложения органических отходов в аэробных и анаэробных условиях, который в верхних слоях заканчивается через 15-20 лет, а в нижних слоях - через 50-100 лет.

Основные требования к размещению полигона следующие: 1) удаление от жилой застройки не менее чем на 500 м - санитарно-защитная зона; 2) удаление от аэродромов не менее 10 км; 3) удаление от автомобильных дорог не более 500 м; 4) грунт основания - глина или тяжелые суглинки; 5) уровень грунтовых руд не более 2 м; 6) высота складирования не менее 10 м; 7) площадь земельного участка выбирается исходя из условий его эксплуатации не менее 15-20 лет.

Требуемая площадь участков для высоконагруженных полигонов S, га, на стадиях предварительных расчетов может быть определена по формуле:

S = ( + 0,1 Ч) Т/15, (4.6)

где Ч - численность населения города за расчетный срок (Т) эксплуатации полигона, тыс. чел.

В табл. 4.3 приведены размеры требуемой площади полигона в зависимости от высоты (глубины) и численности обслуживаемого населения. Теоретическую вместимость полигона на расчетный срок определяют по формуле:

V_т = (Н₁ + Н₂) (Ч₁ + Ч₂) Т k₂/4k₁, (4.7)

где Н₁, Н₂ - нормы накопления ТБО по объему на 1-ый и последний годы эксплуатации, м³/ (чел. год);

Ч₁, Ч₂ - число обслуживаемого полигоном населения в 1-ый и последний год эксплуатации, чел;

Т - число лет эксплуатации полигона, лет;

k₁, k₂ - коэффициенты, учитывающие соответственно уплотнение ТБО в процессе эксплуатации за срок Т и объем наружных изолирующих пластов.

Основным сооружением полигона является участок складирования ТБО. Различают три основных типа участков: плоские, овражные и карьерные. На плоских участках полигонов, принимающих более 120 тыс. м³ ТБО в год, применяют высотную схему. Высоту полигона над уровнем земли определяют из условия заложения внешних откосов 1:4 и необходимости иметь верхнюю площадку, обеспечивающую безопасную работу мусоровозов и другой техники:

Н = (Ш - Ш_в)/8, (4.8)

где Ш - ширина участка складирования, м;

Ш_в – то же верхней площадки, определяемая удвоенным радиусом разворота мусоровоза и правилом его размещения не ближе 10 м от откоса.

Таблица 4.3

Ориентировочная площадь полигона ТБО, га*

Численность населения, тыс. чел.	Срок эксплуатации, лет	Высота (глубина складирования), м*						Удельная площадь, м2/чел
		12	20	25	35	45	60
25	15	5/160						2,0
50	15	8,5/180	6,6/170					1,3
100	15	12,5/200	8,5/180	7,5/175				0,75
500	15	61/325	41/280	31/240	23/225	20/215		0,4
1000	15	121/450	81/360	61/325	45/300	35/270	31/240	0,31
* в числителе - площадь полигона, в знаменателе - санитарно-защитной зоны, включая и полигон.

Следовательно, минимальная ширина Ш_в = 92+102 =38 м. Для большегрузных мусоровозов минимальная ширина площадки 45 м.

Фактическая вместимость полигона с учетом уплотнения рассчитывается по формуле усеченной пирамиды:

V_ф = (S₁+S₂)/3+ Н+[(S₁+S₃)+ ]Н_к/3, (4.9)

где S_1,2,3 - площади полигона на уровне земли, верхней площадки и дна котлована, м² (рис. 4.6).

Потребность в изолирующем материале определяют по формуле:

В_т = V_ф . (4.10)

Рис. 4.6. Схема высотного полигона ТБО:

1 - наружная изоляция; 2 - промежуточная изоляция; 3 – ТБО; 4 – дорога;

5 - водоупорное основание; 6 - верхняя площадка; Н - высота складирования; h - толщина слоя ТБО; Н_к - глубина котлована

Оптимальным решением по обеспечения полигона изолирующими материалами является открытие котлована в основании полигона глубиной:

Н_к = 1,1 В_г/S₁. (4.11)

Объем ТБО на полигоне в уплотненном состоянии составит:

В_у = V_ф - В_г. (4.12)

Конструкция полигона должна исключить миграцию токсичных веществ из ТБО в грунтовые воды и открытые водоемы. Для этого основание должно быть влагонепроницаемым, а по контуру полигона должна быть создана водоупорная стенка, смыкающаяся с основанием.

На полигоне выполняются следующие основные работы: прием, складирование, уплотнение и изоляция ТБО. Мусоровозы принимают у рабочей карты, разбитой на две части, на одной из которых разгружаются мусоровозы, а на другой работают бульдозеры и уплотнители. Складируемые отходы сдвигаются на рабочую карту бульдозерами, разравниваются тонким слоем 0,3-0,5 м и уплотняются 2-х и 4-х кратными проходами бульдозеров или катками-уплотнителями. Операция повторяется до достижения общей высоты рабочего слоя равного 2 м. Каждый законченный рабочий слой изолируется летом ежесуточно, а зимой через три дня слоями грунта, золы или шлака высотой 0,15-0,25 м на заполненной карте с последующим уплотнением. Укладка каждого нового слоя начинается минимум через год, что необходимо для равномерности уплотнения и выхода газов.

По достижению проектной отметки укладка ТБО заканчивается, полигон закрывается. Участок рекультивируется для последующего использования. Закрытые полигоны могут быть использованы под лесопосадки, зоны отдыха, луга и пашни через 1 год после закрытия, открытые склады топлива и строительных материалов - 3 года, огороды и фруктовые сады - 15 лет. Использование закрытых полигонов под капитальное строительство и прокладку подземных коммуникаций запрещается.

Основным мероприятием при рекультивации участков закрытых полигонов является создание изолирующего слоя. Часть его (до 50% нижнего слоя) может быть выполнена из золы и шлака ТЭЦ и котельных, работающих на угле и торфе. За закрытыми участками полигонов организуется наблюдение. Это связано с процессами, которые происходят в толще полигона. В уплотненном слое ТБО идут медленные процессы разложения, минерализации и обезвреживания ТБО, сопровождаются выделением теплоты и биогаза. Процесс анаэробного разложения органических веществ при оптимальном увлажнении (40-60%) длится около 100 лет. За этот период вырабатывается 200-400 м³ биогаза с 1 т ТБО, в том числе за первые 10 лет более 50%. Биогаз, как правило, содержит 40-60% метана, 30-45% углекислого газа, 0,1-0,3% сероводорода и может иметь теплоту сгорания 3500-6000 ккал/м³. Поэтому в период рекультивирования возможна организация сбора, очистки и использования биогаза в качестве топлива. Для этого устраивают систему шахт, скважин и коллекторов, с помощью которых собирают биогаз. Полнота сбора биогаза зависит от газопроницаемости верхнего изолирующего слоя, чем она выше, тем меньше можно собрать биогаза.

Период выдержки закрытого участка полигона после его использования должен быть не менее 1 года. Решение по отводу рекультивированного участка под пашню, огороды и сады подлежат согласованию с санитарно-эпидемиологической службой. При этом содержание вредных веществ в пробах почвы сравнивается с ПДК и средним их содержанием в естественной незагрязненной почве.