Захоронение твердых бытовых отходов


 
Захоронение твердых бытовых отходов

Самый дешёвый способ избавиться от отходов — произвести их захоронение. Этот способ восходит к простейшему пути — выбросить что-либо из дома на свалку. История показала, что простым выбрасыванием непригодных предметов из дома проблему решить не удаётся. В XX веке пришлось перейти от стихийного создания свалок к проектированию и реализации специальных инженерных объектов, полигонов для захоронения бытовых отходов. Проектом предусматривается минимизация ущерба окружающей среде, строгое соблюдение санитарно-гигиенических требований.

Устройство полигона и захоронение ТБО

На полигонах хранения ТБО размещаются отходы из жилых домов, общественных зданий и учреждений, предприятий торговли, общественного питания, уличный, садово-парковый смет, строительный мусор и некоторые виды твердых промышленных отходов III - IV класса опасности.

Обычно полигон сооружают там, где основанием могут служить глины и тяжелые суглинки. Если это невозможно, устраивается водонепроницаемое основание, что приводит к значительным дополнительным затратам. Площадь земельного участка выбирается с условием его срока эксплуатации (15-20 лет) и в зависимости от объема захораниваемых отходов может достигать 40-200 га. Высота складирования отходов составляет 12-60 м.

Полигоны бывают малонагружаемыми (2-6 т/м² ) и высоконагружаемыми (10-20 т/м² ). Годовой объем принимаемых отходов может составлять от 10 тыс. до 3 млн м³ . Технологический процесс захоронения отходов проводится, как правило, картовым методом, что позволяет поэтапно вводить в действие природоохранные мероприятия, не дожидаясь завершения эксплуатации полигона в целом. Технология складирования ТБО на полигонах предусматривает установку водоупорных экранов для защиты грунтовых вод и ежесуточную наружную изоляцию для защиты атмосферы, почвы, а также прилегающих территорий. Все работы по складированию, уплотнению и изоляции ТБО на полигонах выполняются механизировано.

Пострекультивационное использование территорий полигонов ТБО возможно по различным направлениям - лесохозяйственным, рекреационным (лыжные горки, стадионы, спортивные площадки), гражданского строительства, создания коммерческих или промышленных. Характер такого использования и расходы на рекультивацию должны учитываться еще на стадии проектирования полигона.

Организация и строительство полигона осуществляются в соответствии с законодательством в области охраны окружающей среды и обращения с отходами, санитарно-эпидемиологического и градостроительного законодательств, а также при наличии положительного заключения государственной градостроительной экспертизы на проект этого строительства.

Современный полигон ТБО – это комплекс природоохранных сооружений, предназначенный для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения ТБО, предотвращения попадания вредных веществ в окружающую среду, загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, распространения грызунов, насекомых и болезнетворных организмов.

В составе полигона следует предусматривать:

  • участок захоронения отходов;
  • участок для размещения цеха по сортировке и переработке отходов;
  • участок компостирования;
  • административно-хозяйственную зону;
  • инженерные сооружения и коммуникации для жизнеобеспечения полигона и экологической безопасности;
  • экспресс-лабораторию;
  • участок радиационного контроля за отходами.

Полигон для захоронения отходов по периметру должен иметь ограждение высотой не менее 180 см. На полигоне по его периметру, начиная от ограждения, должны последовательно размещаться:

  • кольцевой канал;
  • кольцевая автодорога с высококачественным твердым покрытием;
  • ливнеотводные лотки вдоль дороги или кюветы.

Плотность застройки административно-хозяйственной зоны полигона должна быть не менее 30 %. В административно-хозяйственной зоне размещаются:

  • административно-бытовые помещения, лаборатория;
  • теплая стоянка для спецмашин и механизмов (навес);
  • мастерская для текущего ремонта спецмашин и механизмов;
  • склад топливных материалов;
  • автомобильные весы (на полигонах свыше 100 тыс. т/год);
  • контрольно-пропускной пункт;
  • котельная (при необходимости);
  • контрольно-дезинфицирующая ванна;
  • трансформаторная подстанция (дизельная электростанция);
  • артезианская скважина (резервуар для питьевой воды);
  • очистные сооружения (при необходимости);
  • участок радиационного контроля за отходами, включая: рамку радиационного автоматизированного контроля; место углубленного радиационного обследования; площадку для отстоя техники с фоном, превышающим требования НРБ (норм радиационной безопасности); место для размещения контейнеров (СП 2.6.1.758-99).

Основное сооружение полигона - участок складирования ТБО. Он занимает основную площадь полигона, в зависимости от объема принимаемых ТБО. Участок складирования разбивается на очереди эксплуатации с учетом обеспечения приема отходов в течение 3 – 5 лет, в составе первой очереди выделяется пусковой комплекс на первые 1 - 2 года. Эксплуатация последующей очереди заключается в увеличении насыпи ТБО до проектируемой отметки. Разбивка участка складирования на очереди выполняется с учетом рельефа местности.

Участки складирования должны быть защищены от стоков поверхностных вод вышерасположенных земельных массивов.

Для перехвата дождевых и паводковых вод по границе участка проектируется водоотводная канава. По периметру полигона на полосе шириной 5 - 8 м предусматривается посадка деревьев, прокладываются инженерные коммуникации (водопровод, канализация), устанавливаются мачты электроосвещения; при отсутствии инженерных сооружений на этой полосе отсыпаются кавальеры (склады) грунта для использования его на изоляцию ТБО, в любом случае не более 5 % всей площади полигона.

 Схема устройства современного полигона ТБО

Условные обозначения: А- грунтовая вода, В- плотный слой глины, С- прослойка из пластика, D- система водосточных труб, Е- геотекстильный слой, F – гравий, G -  дренажный слой, H- почвенный слой, I,J – слои почвы, где хранится мусор K- водосточная канава (пруд).

Процессы, происходящие с ТБО на полигонах

В процессе эксплуатации полигона ТБО, а также в течение продолжительного времени после его рекультивации происходит выделение свалочных газов в атмосферный воздух, образуются фильтрационные воды (фильтрат), а также меняются геопоказатели грунтов под телом полигона, что приводит к увеличению фильтрационной способности грунтов и, как следствие, к загрязнению грунтовых вод.

Реакции, протекающие в теле захоронения ТБО в аэробных условиях, схематично можно представить так:

 Формула реакции

При дальнейшем окислении начинается превращение клеточного вещества: 

 Формула реакции

На типичной свалке процесс аэробного окисления чаще всего заканчивается образованием и накоплением высоких концентраций жирных кислот, что и лимитирует процесс аэробного разложения.

Анаэробная биодеградация требует присутствия микроорганизмов разных видов, входящих в состав смешанной популяции. Группа гидролитических или ацидогенных бактерий обеспечивает начальный гидролиз субстрата до низкомолекулярных органических кислот и других соединений, в том числе метана.

Также известно, что метаногенные бактерии синтезируют метан в результате восстановления метальной группы уксусной кислоты и метилового спирта: 

Формула реакции

Большинство функционирующих и закрытых полигонов в России недостаточно оборудованы инженерными сооружениями, позволяющими обеспечить максимальное снижение загрязнения окружающей среды. Принятая система унитарного сбора ТБО (без разделения на органические, неорганические, опасные и т.п. компоненты) также усиливает недостатки технологии хранения отходов на полигонах.

Первоочередным этапом разработки природоохранных мероприятий на полигонах ТБО должна стать оценка данных по следующим характеристикам:

  • месторасположение полигона ТБО или свалки;
  • тип полигона (свалки);
  • период эксплуатации;
  • виды, характеристики и количество размещенных отходов;
  • метод складирования;
  • толщина слоев складирования;
  • наличие экранов, дренажных и газосборных систем;
  • химико-биологические характеристики свалочной массы;
  • гидрогеологические условия прилегающих территорий.

В реальных условиях получение большинства из вышеперечисленных данных затруднено из-за полного или частичного отсутствия информации. Информация по несанкционированным свалкам на сегодняшний день может включать только данные о их размере и местонахождении.

В такой ситуации потребуется проведение инженерно-геологических изысканий и исследование свалочных масс в лабораторных условиях для получения информации по следующим вопросам:

  • каковы состояние свалки или полигона ТБО (активность, степень биодеградации) на текущий момент времени и прогноз на ближайшие 20-40 лет;
  • есть ли опасность выбросов биогаза и возникновения пожара на свалке
  • существует ли опасность загрязнения прилегающих территорий полигона за счет эмиссий фильтрата;
  • приведут ли процессы биодеградации свалок к просадкам грунта;
  • насколько эффективна изоляция полигона, примененная при его строительстве и закрытии?

Поведение отходов на свалке носит сложный характер, так как происходит периодическое наслаивание нового материала через неравные промежутки времени. Процесс инертизации свалочного грунта подвержен действию градиентов температуры, концентрации газа, жидкости, рН, ферментной активности и потоков жидкости. К более сложным факторам относятся физико-химические свойства отходов, такие, как водорастворимость, летучесть, размер молекул, а также биологические: способность сорбировать микроорганизмы, межвидовое взаимодействие микроорганизмов и пр.

Различают три основных этапа существования полигона:

 Этапы существования полигона

  1. первый этап - период работы полигона, который длится 15-20 лет. За это время происходит заполнение мощностей полигона отходами;
  2. второй этап (его условно можно назвать биореактором) - период после закрытия полигона до времени затухания биохимических процессов в свалочном теле. В этот период процессы биохимического разложения вещества в теле полигона при отсутствии специальных технологических решений протекают естественным образом;
  3. третий этап - период адаптации полигона к окружающей среде.

В эксплуатационном периоде работа полигона финансируется за счет платежей поставщиков отходов. После полной адаптации полигона к условиям окружающей среды он будет представлять собой техногенную территорию, переходящую во владение местной администрации. Проблему представляет период биореактора. Нет четкого механизма регулирования финансовой поддержки работы полигона в этот период для защиты окружающей среды от загрязнения. Необходима разработка не только защитных мероприятий по снижению возможных загрязняющих выделений, но и организация управления (ускорения или торможения) процессов естественной биодеградации материи свалочного тела, в целях сокращения времени его естественной адаптации и затрат по эксплуатации. Общая продолжительность периодов биореактора и адаптации может достигать сотни лет. Сменится не одно поколение людей, пока полигон ТБО или свалка не адаптируются к естественному ландшафту.

В настоящее время в мировой практике наиболее совершенным методом складирования ТБО, позволяющим сократить негативное влияние на окружающую среду, является обустройство «управляемых» полигонов. При выборе участка для складирования отходов учитываются особенности района размещения полигона ТБО: климат, рельеф, геология, гидрологические процессы, водный баланс и др. Подготовка полигона включает в себя уплотнение и гидроизоляцию ложа, устройство дренажной системы для отвода фильтрационных вод, прокладку труб для сбора биогаза. Для управления таким полигоном рекомендуется ряд технологических мероприятий.

Можно выделить два подхода к управлению процессами анаэробной инертизации свалочного грунта для достижения природоохранного эффекта на долгосрочный период - через ускорение (интенсификацию) или замедление (подавление) процессов биодеградации. Первый подход характеризуется интенсивными эмиссиями, но адаптация полигона к природной среде в этом случае проходит за короткий срок. При втором подходе жизненный цикл полигона существенно удлиняется, но загрязнение природной среды токсичными эмиссиями сводится к минимуму.

Методы инертизации свалочного грунта:

  • предподготовка ТБО перед размещением на полигоне, например механико-биологическая предподготовка, смешанное захоронение (проектирование композитных смесей), >введение комплекса ферментативныхпрепаратов перед захоронением (ускорение биоразложения), сжигание;
  • воздействие на свалочный грунт, например увлажнение свалочного грунта, рециркуляции фильтрата поверхностных сточных вод, стоков попереработке отходов и пр., аэрация свалочного грунта принудительная и путем естественного притока воздуха (полуаэробный полигон), введение добавок в свалочный грунт - ферментов катализаторов, микроорганизмов, подача дополнительных питательных веществ.

Практические опыты использования перечисленных методов во многих случаях приводят к положительному эффекту, но некоторые проблемы еще могут потребовать своего решения. Например, остаточная эмиссия биогаза может оставаться высокой, может произойти засорение (заиливание) дренажа аэробного полигона, может оказаться затрудненной гидроциркуляция (трудности в достижении высоких скоростей потоков жидкостей сквозь массу отходов), существует возможность образования уплотненного слоя почвы и пр.

Выбору той или иной технологии должно предшествовать всестороннее исследование свалочных грунтов. Вследствие трудоемкости и высокой стоимости натурных изысканий возрастает значимость исследований, проводимых в лабораторном масштабе.

В результате исследований дается заключение о состоянии свалки или полигона ТБО с точки зрения загрязнения окружающей среды, о необходимости проведения контроля для предотвращения опасных ситуаций: взрыва биогаза, загрязнения грунтовых и поверхностных вод токсичными компонентами фильтрата, ухудшения санитарно-гигиенической обстановки.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

MetalSpace

Опубликовано MetalSpace

Адрес электронной почты: info@metalspace.ru
Предлагаем сотрудничество
  • Опубликуй свои произведения в электронной форме.
  • Размести научную статью или пресс-релизы на страницах нашего портала.

Оставь комментарий