Проектирование полигона твёрдых бытовых отходов

Курсовой проект

С каждым десятилетием ограниченность природных ресурсов нашей планеты становится всё более ощутимой: уменьшаются энергетические ресурсы, полезные ископаемые, вырубаются леса, загрязняются воздух и вода, всё меньше остаётся неосвоенных земельных угодий. И тем не менее, позиция общества относительно последствий таких тенденций ещё до конца не определена. Социальная и экономическая философия США и многих других стран определяется «консьюмеризмом», т.е. движением в защиту интересов потребителей, отводя внимание общества от проблемы сохранения природных ресурсов.

Актуальность исследования обусловлена тем, что сегодня нет лёгкого и простого пути для изменения этой ситуации. К сожалению, производство продукции и её использование все ещё считается большинством потребителей гораздо более важным показателем, чем то, как эта продукция производится и что с ней происходит после её использования. Всё меньшая часть людей непосредственно занята физическим производством товаров и всё меньшая часть общества осведомлена о том, как добываются материалы и как они превращаются в полезную продукцию, и как быстро она оказывается на свалках вокруг больших городов.

По статистике в России в каждом поселке с населением более 1000 человек уже наблюдается наличие от трех до семи стихийно сложившихся несанкционированных свалок. Ситуация усугубляется тем, что часть свалок расположена на особо охраняемых природных территориях (водоохранные зоны рек, национальные парки, заповедники) и в поясах санитарной охраны водозаборов.

Наиболее распространенными в настоящее время сооружениями по обезвреживанию удаляемых из населенных пунктов твердых бытовых отходов (ТБО) являются полигоны. Полигоны — комплексы природоохранительных сооружений, предназначенные для складирования, изоляции и обезвреживания ТБО, обеспечивающие защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующие распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов. Все работы по складированию, уплотнению и изоляции ТБО на полигонах выполняются механизированно.

При выборе участка для устройства полигона ТБО следует учитывать климатогеог-

рафические условия местности, а также соблюдать санитарно-эпидемиологические

требования.

Разработка проекта полигона ТБО выполняется с учетом следующих документов:

1. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов. — М.: АКХ им. к.д. Памфилова, 1996.

2. СанПиН 2.1.7.1038-01. Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов. — М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2001.

3. Федеральный закон «О санитарно- эпидемиологическом благополучии населения» № 52-Ф3 от 30 марта 1999 г.

4. Технологический регламент получения биогаза с полигонов твердых бытовых отходов. — М.: МЖКХ РСФСР, АКХ им. К.Д. Памфилова, 1990.

5. Инструкция по проектированию и эксплуатации полигонов для твердых бытовых отходов. — М.: МЖКХ РСФСР, АКХ им. К.Д.Памфилова. — М.: Стройиздат, 1983.

1.Методы утилизации ТБО

В настоящее время широко распространены два основных способа переработки ТБО: сжигание и биокомпостирование. В экономически развитых странах всё меньше бытовых отходов вывозится на свалки и всё большее их количество перерабатывается промышленными способами. Самый эффективный из них – термический. Он позволяет почти в 10 раз снизить объём отходов, вывозимых на свалки, причём несгоревший остаток уже не содержит органических веществ, вызывающих гниение, самопроизвольное возгорание и опасность эпидемий.

Сейчас зарубежные специалисты делают ставку на мусоросжигательные установки, которые не только сжигают отходы, но и перерабатывают выделяемое при этом тепло в энергию. Тем не менее в боль шинстве стран выработка и утилизация тепловой и электрической энергии рассматриваются всего лишь как дополнение к обезвреживанию отходов. В этой связи особое внимание привлекает концепция «энергетического баланса», предложенная рабочей группой Всемирного энергетического совета: полученная энергия должна покрывать энергетические затраты на саму переработку мусора.

Поэтому выбор технологии чаще всего определяется балансом производимой и потребляемой энергии. Наибольший эффект дают комплексные технологии (утилизация материалов и сжигание) или непосредственное сжигание неподготовленных отходов, а наименьший – компостирование отходов с захоронением неорганических остатков.

Утилизация отходов в России имеет ряд особенностей. Главные из них – это суровый климат и сбор всех отходов в общий контейнер без предварительной сортировки. Из-за большой доли несгораемых веществ и высокой влажности бытовых отходов их калорийность невысока, всего 1000 – 1500 ккал/кг. Это почти в два раза ниже, чем в большинстве городов Европы, США и Японии.

Утилизация мусора методом его сжигания широко применяется в тех странах, где остро ощущается «дефицит территории» и введены ограничения на захоронение определённых видов отходов (Япония, Великобритания, Германия).

Утилизация мусора сжиганием имеет ряд крупных недостатков. Так, многие химические вещества при сжигании ТБО переходят в дымовые газы – это хлорированные диоксины и хлорированные фураны, относящиеся к возможным канцерогенам для человека. Кроме того, при сжигании ТБО остаются шлак и зола,

основными компонентами которых являются инертные материалы низкой растворимости (например, силикаты, клеи, песок, мелкая зола) и неорганические вещества.

В золе и шлаке обнаруживается значительное количество органических соединений (буфенил, хлорбензол, хлорфенол, диоксины).

Большинство летучих металлов (мышьяк, ртуть, свинец, кадмий и цинк) обычно концентрируется в природном шлаке. Полной статистики по вопросам утилизации золы и шлака до настоящего времени нет. По данным ЕРА, около 36% всего количества золы и шлака попадает в зольные насыпи (захоронение только золы без других ТБО), 17 % располагаются вместе с ТБО, судьба остальных неизвестна. Если шлак можно использовать, например, при засыпке оврагов или в строительстве, то зола подлежит захоронению на специально оборудованных полигонах, поскольку она адсорбирует тяжёлые металлы и другие токсичные вещества.

Объёмы промышленной переработки и утилизации мусора на мусоросжигающих заводах в нашей стране ничтожно малы. Сейчас действуют лишь 7 заводов по термической переработке отходов, причём 2 из них реконструируются, а остальные работают не на полную мощность. Практически все построенные в России мусоросжигательные заводы используют импортное оборудование. При этом они либо работают неудовлетворительно, либо остановлены. Серьёзной и пока нерешённой проблемой для них является задача улавливания из дымовых газов паров ртути и диоксина. Альтернативой мусоросжигательным заводам являются мусороперерабатывающие заводы.

При данной технологии используется метод биотермического компостирования (разложение содержащегося в ТБО органического вещества микроорганизмами).

Конечным продуктом является компост, который можно использовать либо как органическое удобрение, либо как биотопливо. В г. Перми также планируется ввод в эксплуатацию завода по биотермической переработке городских твёрдых бытовых отходов.

Строительство завода по биотермической переработке отходов (г. Пермь) состоит из двух этапов: строительство станции сортировки и цехов компостирования, рассчитанных на промышленную переработку 600 000 м 3 отходов. Экономисты подсчитали, что эксплуатация такого завода становится рентабельной, начиная с

годовой производительности 500 000 м 3 ТБО.

Третьим, более простым и менее современным, способом утилизации мусора является его захоронение на свалках и полигонах ТБО. На долю утилизации этим способом приходятся в среднем 75-80% объёма образующегося мусора во всём мире.

По мере исчерпания не возобновляемых ресурсов большой упор делается на исследования в области переработки отходов. Однако ясно, что даже при современных технологиях простая ликвидация отходов на свалках, как минимум, на 65% дешевле любого способа их переработки, и в силу этого данный способ ликвидации отходов в настоящее время наиболее распространён.

Пока самым дешёвым способом утилизации ТБО является простое захоронение, когда мусор привозится на свалку без предварительной сортировки, складируется и засыпается небольшим слоем покровного грунта. Этот способ является наиболее распространённым также и в силу того, что не требует больших затрат. Однако при использовании этого способа происходят потери земель, загрязнение подземных и поверхностных вод, социальная напряжённость вокруг таких свалок, резкое ухудшение качества жизни и статуса данной территории, снижение стоимости земли и инвестиционной привлекательности региона. Тем не менее контролируемые свалки всегда будут играть ключевую роль в размещении и утилизации ТБО.

С одной стороны, практически невозможно повторно использовать все компоненты ТБО, так как всегда будут компоненты от сжигания отходов и другой их переработки, которые потребуют их конечного размещения на свалках.

С другой – захоронение отходов на специально организованных полигонах может действительно улучшить структуру земель плохого качества.

За рубежом довольно интенсивно осваивают ещё одно направление – биохимическое разложение ТБО на составные элементы, которые можно использовать наравне с дорогостоящими первичными природными ресурсами. Например, получение биогаза как энергетического сырья. Однако применение такого метода требует, с одной стороны, модернизацию оборудования, а с другой – сортировку отходов, что ограничивает применение этого метода в нашей стране.

Как альтернативу этому методу можно предложить утилизацию отходов методом складирования на специальных санитарных полигонах с разработкой технологии управления внутренними физическими и биохимическими процессами в массиве ТБО по принципу биореактора. Оптимизация управления и работы реакторов такого типа

Может привести к полной переоценке мест складирования ТБО.

1.1. Утилизация ТБО на санитарных полигонах

Независимо от метода переработки отходов трудноперерабатываемые и экономически нецелесообразные к переработке фракции вывозятся на необорудованные полигоны или несанкционированные свалки, которые расположены во многих местах, несмотря на проводимые и разрабатываемые мероприятия по их устранению.

В настоящее время во всём мире широко разрабатываются специальные природоохранные сооружения – санитарные полигоны, предназначенные для складирования, изоляции и обезвреживания ТБО. Для строительства полигонов ТБО отводятся отработанные карьеры, овраги, участки лесных массивов, свободные от ценных пород деревьев. Участки для складирования выбираются вдали от населённых пунктов на основании геологических, гидрологических и топографических исследований.

По сравнению с обычной свалкой полигон ТБО является современным санитарно-гигиеническим и экологическим объектом. Полигон ТБО – это комплекс инженерных сооружений, предназначенный для складирования, изоляции и обезвреживания твёрдых бытовых отходов, обеспечивающий защиту от загрязнений атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод.

На полигоне обеспечивается статистическая устойчивость ТБО с учётом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, максимальной нагрузки на единицу площади, возможности последующего рационального использования участка после закрытия полигона.

Полигон может считаться высоконагружаемым, если его проектная высота не менее 20 м, а нагрузка на использованную площадь превышает 10 т/м2 .

Требования к участку размещения твёрдых бытовых отходов отражены в нормативных документах. Основными сооружениями полигона являются: участок складирования ТБО, хозяйственная зона, главные сооружения водоснабжения (с учётом требований СЭС на полигонах).

Одно из основных сооружений полигона – участок складирования ТБО занимает 85-95% его площади в зависимости от годового объёма принимаемых ТБО. Участок складирования разбивается на очереди эксплуатации – секции, площадью в среднем 5 га. Складирование отходов ведётся согласно технологической схеме на высоту в несколько ярусов (до проектной отметки).

Участок захоронения должен быть защищён от стока поверхностных вод

с вышерасположенных земельных массивов. Для сбора образующегося фильтрата днище котлована запроектировано горизонтальным, с продольным уклоном и внешней границей котлована. По верхней и нижней границе участка складирования предусмотрено устройство защитных валов из суглинка для локализации загрязнённых дождевых вод. Между грунтом и слоем ТБО запроектирован противофильтрационный экран. Сбор фильтрата в высотных полигонах осуществляется с помощью дренажных систем в резервуары (котлованы, накопители фильтрата), расположенные в их основании.

В дренажные канавы, прорезанные в гидроизоляционном экране, укладываются перфорированные асбоцементные трубы либо засылается дренажный материал.

Противофильтрационный экран устанавливается по площади днища и на боковых откосах котлованов. При достижении проектной отметки укладка ТБО на полигоне заканчивается и участок рекультивируют для последующего использования. В дальнейшем земельный участок используют с учётом процессов, происходящих в толще полигона. В уплотнённом слое ТБО идут медленные процессы разложения, ми-

нерализации органических веществ и обезвреживания.

В первый год температура ТБО за счёт биотермических процессов может подниматься выше 30ºС, наблюдается интенсивное выделение газов, в том числе метана из нижних слоёв ТБО. Период выдержки закрытого участка полигона – не менее года; разлагающиеся ТБО в течение 3-5 лет интенсивно забирают влагу из изолирующего слоя, поэтому в засушливые периоды верхние слои отходов на полигонах рекомендовано увлажнять. В течение 15-20 лет в слое ТБО толщиной 1-2 м (под изоляцией) органические вещества приобретают свойства культурного слоя.

На глубине 2 м полное разложение пищевых отходов и бумаги продолжается до 50-100 лет. Процесс анаэробного метанового разложения органической части ТБО при оптимальном увлажнении может длиться около 100 лет, за этот период вырабатывается 200-400 нм 3 биогаза с 1 тонны ТБО, в том числе за первые 10 лет более 50%. При максимально благоприятных условиях для жизнедеятельности метанобразующих бактерий из каждой тонны отходов образуется до 6 м3 сырого биогаза, выделяющего теплоту до 18900-25100 кДж/м. Биогаз, выделяющийся за счёт разложения микроорганизмами органических веществ в анаэробных условиях в толще ТБО, является одним из источников неблагоприятного воздействия ТБО на окружающую среду. В период эксплуатации и рекультивации полигона возможна

организация сбора, очистки и утилизации биогаза при помощи вертикальных или горизонтальных перфорированных труб из полиэтилена. Устройство для добычи газа создаёт пониженное давление для всасывания газа в газовые коллекторы. Газовыми коллекторами служат вертикальные или горизонтальные конструкции (например, газовые колодцы, перфорированные трубопроводы).

После соответствующей предварительной обработки газ можно использовать для отопительных котлов, производства электричества и тепла, подачи в газовую сеть (после очистки до качества природного газа).

Жизненный цикл полигона захоронения ТБО с периодом более 1000 лет, учитывает принцип «вечного» захоронения отходов.

На инвестиционном этапе разрабатывается участок под полигон захоронения ТБО, строятся инженерные сооружения: грунтозащитный экран, дренажная система и др.

Эксплуатационный – основной период, во время которого осуществляется приём отходов на полигон. По этой концепции целью управления полигоном является увеличение эксплуатационного периода полигона (высоконагружаемый полигон).

На рекультивационном этапе проводятся работы по уменьшению эмиссионной нагрузки от продуктов биоразложения отходов на окружающую среду. На пострекультивационном активном этапе проводится мониторинг загрязнений поступающих с объекта захоронения ТБО до стабилизационного периода.

Известна также концепция «конечного хранилища», изложенная в «Руководстве по обращению с отходами в Швеции». Согласно этой концепции необходимо проводить комплексные мероприятия по управлению процессами утилизации отходов и их повторного использования и размещения на полигоне без какого-либо неблагоприятного воздействия на окружающую среду в течение длительного времени. Такой тип полигонов определён как «конечное хранилище», а отходы, находящиеся в таком хранилище, обладают «качеством для окончательного хранения».

Выделения с такого полигона не нуждаются в очистке и могут беспрепятственно поступать в окружающую среду. Другим важным моментом швейцарской политики управления утилизацией отходов является то, что каждое поколение людей должно обработать произведённые ими отходы так, чтобы они соответствовали статусу качества для окончательного хранения. Таким образом, полигоны ТБО должны достигнуть качества окончательного хранения приблизительно через 30 лет после

размещения их на полигоне. Концепция конечного хранения сфокусирована главным образом на твёрдых отходах, а не на искусственных или естественных барьерах вокруг тела полигона. Тело полигона должно достигнуть «инертного» состояния, чтобы выделения с такого полигона не оказывали какого-либо влияния на окружающую среду в течение длительных периодов времени независимо от препятствующих или разжижающих свойств окружающих материалов, хотя такое инертное состояние зависит и от геохимических свойств полигона. Компоненты, находящиеся в теле инертного полигона, могут стать подвижными, если изменяются физические или химические условия на полигоне. Следовательно, всё же необходимо принимать во внимание факт взаимодействия веществ на полигоне с окружающей средой.

Таким образом, полигоны обезвреживания бытовых отходов предназначены для изоляции ТБО и обеспечивают санитарную надёжность в эпидемиологическом

отношении в смысле охраны окружающей среды и проектируются с учётом уровня технических разработок, экологических требований, современных достижений гигиенической науки и санитарной практики.

1.2. Мусоросжигательные заводы

Термическое обезвреживание отходов осуществляется на мусоросжигательных заводах. В ФРГ на них направляется около 40% подлежащих удалению отходов. В обязательном порядке сжигаются особые виды отходов, не подлежащие захоронению, такие как медицинские, растворители лаков, красок. Большинство процессов на мусоросжигательных заводах автоматизировано. Предприятие производительностью 200 тыс.т/год отходов имеет 75-90 чел. Работающих. Стоимость приёма 1 т отходов составляет около 120 евро. В случае приёма особых видов отходов стоимость увеличивается до 350 евро. Предприятие, как правило, не нуждается в дополнительных источниках энергии. Выработка пара достигает 3 т на 1 т отходов.

Сжигание осуществляется на наклонной решётке или во вращающейся печи. Максимальная температура сгорания 1200-1400ºС. Отходы накапливаются в приёмном бункере и подаются на сжигание грейферным краном. Физическое тепло продуктов сгорания утилизируется в паровом котле. Затем продукты сгорания проходят многоступенчатую очистку, включающую электрофильтр для улавливания твёрдых частиц, абсорбер, использующий в качестве абсорбента известковое молоко и улавливающий пары кислот. В известковое молоко иногда добавляют активированный уголь для поглощения паров ртути, диоксинов, радиоактивных веществ. В качестве III ступени применяют рукавный фильтр из иглопробивного фетра на тефлоновой основе для тонкой очистки продуктов сгорания. В последнее время начали применять IV стпень – каталитическую очистку от NO x .

Контролю подлежат до 20 выбрасываемых в атмосферный воздух веществ. Контроль осуществляется автоматически круглосуточно. Во избежание неприятных запахов от неорганизованных источников выбросов аспирационного воздуха из мусороприемного бункера он поддерживается под небольшим разрежением и отводится в камеру сгорания для обеспечения процесса горения.

Шлак охлаждают водой. Концентрированный фильтрат вывозят на полигон. Пыль из бункера электрофильтра и рукавного фильтра вывозят на полигон по захоронению опасных отходов.

2. Общие сведения о полигоне

Полигоны ТБО являются специальными сооружениями, предназначенными для изоляции и обезвреживания ТБО, и должны гарантировать санитарно-эпидемиологическую безопасность населения. На полигонах обеспечивается статическая устойчивость ТБО с учетом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, максимальной нагрузки на единицу площади, возможности последующего рационального использования участка после закрытия полигонов. Полигоны могут быть организованы для любых по величине населенных пунктов. Рекомендуется создание централизованных полигонов для групп населенных пунктов.

Выбранный участок для устройства полигона должен иметь санитарно-эпидемиологическое заключение о соответствии его санитарным правилам. Организацией, эксплуатирующей полигон, разрабатывается регламент и режим работы полигона, инструкции по приему бытовых отходов. С учетом требований производственной санитарии для работающих на полигоне обеспечивается контроль за составом поступающих отходов, ведется круглосуточный учет поступающих отходов, осуществляется контроль за распределением отходов в работающей части полигона, обеспечивается технологический цикл по изоляции отходов.

На полигонах не разрешается сбор вторичного сырья непосредственно из мусоровозного транспорта. Сортировка и селективный сбор отходов допускаются при соблюдении санитарно-гигиенических требований.

Территориальный ЦГСЭН осуществляет санитарный надзор за устройством и эксплуатацией полигонов в соответствии с ежегодными графиками работы, руководствуясь настоящими правилами, а также утвержденными Министерством здравоохранения Российской Федерации гигиеническими нормативами (ПДК) для химических веществ в почве и оценочными показателями санитарного состояния почвы; дает заключение об использовании территории бывшего полигона. Контроль по приему отходов на полигоны ТБО в соответствии с утвержденными инструкциями осуществляется лабораторной службой организации, которая обслуживает полигон. Для полигона ТБО разрабатывается специальная программа (план) производственного контроля, предусматривающая: контроль за состоянием подземных и поверхностных водных объектов, атмосферного воздуха, почв, уровней

шума в зоне возможного неблагоприятного влияния полигона.

Система производственного контроля должна включать устройства и сооружения по контролю состояния подземных и поверхностных вод, атмосферного воздуха, почвы, уровней шума в зоне возможного влияния полигона. По согласованию с территориальным ЦГСЭН и другими контролирующими органами производится контроль за состоянием грунтовых вод; в зависимости от глубины их залегания проектируются шурфы, колодцы или скважины в зеленой зоне полигона и за пределами санитарно-защитной зоны полигона, которая составляет 500 м. Контрольное сооружение с целью отбора проб воды закладывается выше полигона по потоку грунтовых вод, на который не влияет фильтрат с полигона. Выше полигона на поверхностных водоисточниках и ниже полигона на водоотводных канавах также проектируются места отбора проб поверхностных вод. В отобранных пробах грунтовых и поверхностных вод определяется содержание аммиака, нитритов, нитратов, гидрокарбонатов, кальция, хлоридов, железа, сульфатов, лития, ХПК, БПК, органического углерода, рН, магния, кадмия, хрома, цианидов, свинца, ртути, мышьяка, меди, бария, сухого остатка; пробы исследуются также на гельминтологические и бактериологические показатели.

Ежеквартально необходимо производить анализы проб атмосферного воздуха над отработанными участками полигона и на границе санитарно-защитной зоны, на содержание соединений, характеризующих процесс биохимического разложения ТБО и представляющих наибольшую опасность (метан, сероводород, аммиак, окись углерода, бензол, трихлорметан, четыреххлористый углерод, хлорбензол).

Система производственного контроля должна включать постоянное наблюдение за состоянием почвы в зоне возможного влияния полигона. С этой целью качество почвы контролируется по химическим, микробиологическим, радиологическим показателям. Из химических показателей исследуется содержание тяжелых металлов, нитритов, нитратов, гидрокарбонатов, органического углерода, рН, цианидов, свинца, ртути, мышьяка. В качестве микробиологических показателей исследуются: общее бактериальное число, коли-титр, титр протея, яйца гельминтов. Число химических и микробиологических показателей может быть расширено только по требованию территориального ЦГСЭН.

Технологическая основа реализации концепции экологически безопасного обращения с отходами заключается в комплексном подходе к организации инженерных

сооружений на полигоне, который предусматривает максимальную степень использования разнородных многокомпонентных складируемых отходов для технических потребностей, возникающих при эксплуатации рабочих карт. В рамках концепции управления отходами предлагается схема организации единого полигона захоронения наиболее крупнотоннажных видов отходов сельских районов крупных агропромышленных регионов.

Опыт строительства и эксплуатации полигонов сельских населенных пунктов показывает, что наиболее приемлемыми являются варианты совместного размещения отходов:

— устройство полигона в отработанной карьерной выямке;

— устройство полигона равнинного типа с экскавированным в осно-

вании котлованом;

— организация полигона траншейного типа;

— организация усовершенствованного полигона на территории не-

санкционированной свалки с ее одновременной санацией.

Особенностью большинства единых полигонов совместного захоронения твердых бытовых отходов и части отходов агропромышленного комплекса является устройство отдельного узла по переработке сельхозотходов. Узел включает специально обустроенную площадку совместной биотермической обработки животноводческих отходов.

Сельскохозяйственные отходы (навоз КРС и куриный помет) обрабатываются совместно с растительными остатками. Последние выступают в качестве пор истых, сыпучих и

  • разрыхляющих наполнителей животноводческих отходов с целью интенсификации процесса термогенеза.

Термогенез животноводческих отходов способствует обеззараживанию, стабилизации и окончательной подготовке сельхозотходов к утилизации в качестве

изоляционного и рекультивационного материала на полигонах сельскохозяйственных населённых пунктов.

При разработке организации единого полигона захоронения твердых бытовых и части животноводческих отходов необходимо руководствоваться основными критериальными показателями (природноклиматические условия района проектирования, техникоэкономические характеристики, объемы образующихся отходов и специфичность их физико-химических свойств и морфологического состава).

Установлено, что полигоны, содержащие в своем составе площадку по компостированию отходов в смеси с растительными остатками, имеют более короткие сроки окупаемости.

Рис.1. Организация усовершенствованного полигона малого населенного пункта на территории несанкционированной свалки с ее одновременной санацией:

1- старая свалка; 2,3 — первая и вторая очереди строительства; 4 — сооружения по сбору и отводу сточных вод (фильтрата); 5 — пруд-испаритель сточных вод (фильтрата); 6 — нагорная канава HK-l; 7 — нагорная канава НК-2; 8 — ограждение; 9 — наблюдательные скважины; 10 — внутрихозяйственная дорога; 11 — подъездная дорога; 12 — временный кавальер грунта; 13 — площадка обработки сельскохозяйственных отходов; 14 — закрытый участок жидких бытовых отходов; 15 — хозяйственная зона

По топографическим условиям наиболее благоприятны участки для проектирования полигонов с умеренно — наклонным рельефом, желательно односклоновые, примыкающие одной стороной к линии поверхностного водораздела, что значительно упрощает организацию противофильтрационной защиты и отвод фильтрата из тела полигона. Неблагоприятны участки практически горизонтальные (уклоны менее 0,02º), особенно при расположении их в нижней части склона.

По сопоставительной ценности наиболее приемлемы площадки на землях, занятых малоценными сельхозугодьями, незаселенных или покрытых лесами низших категорий.

По гидрологическим параметрам благоприятными условиями являются минимальная водность водотока (реки) – потенциального приёмника стоков полигона

и отсутствие водосборов.

По геологическому строению благоприятным является залегание с поверхности слоя четвертичных отложений мощностью 4 м и более.

По гидрогеологическим условиям приемлемы те варианты размещения площадки, по которым:

— слой глинистых грунтов в основании (ниже дна котлована) более 2м;

— уровень первого от поверхности горизонта подземных вод (не считая верховодки) залегает ниже подошвы глинистого слоя;

— вся площадка располагается по одну сторону от подземного водораздела;

— поток основного горизонта подземных вод направлен к водотоку с менее жесткими экологическими требованиями;

— вниз по потоку отсутствуют водозаборы подземных и поверхностных вод.

При проектировании полигона необходимо учитывать уровни и направления потоков подземных вод, в соответствии с которыми в проекте даются рекомендации по расположению пунктов режимной наблюдательной сети скважин и гидропостов на водотоках. Режимная сеть скважин проектируется обычно по лучевой схеме (от центра участка захоронения отходов) и включает:

— фоновый гидрологический створ — верх по потоку подземных вод;

— 2-3 контрольных гидрогеологических створа по наиболее вероятным направлениям распространения загрязнений от полигона по горизонтам подземных вод; число скважин на контрольных створах устанавливается в зависимости от расстояний до мест вероятной разгрузки потоков в местные дрены, исходя из среднего расстояния между скважинами 300 — 500 м.

По такому же принципу закладываются режимные гидропосты на водотоках вокруг полигона: фоновые — выше зоны влияния, контрольные — в предполагаемых местах разгрузки загрязненных подземных вод и ниже по их течению — до ближайших пунктов водопотребления.

Гидрогеологические режимные пункты представляют собой кусты скважин, каждая из которых оборудуется для наблюдения за одним горизонтом подземных вод (грунтовых, трещинно-грунтовых и др.).

Закладка режимной наблюдательной сети должна производиться до строительства основных элементов полигона, чтобы к моменту ввода в эксплуатацию пускового комплекса полигона уже были накоплены данные режимных наблюдений как

Рис. 2. Организация единого полигона ТБО и сельхозотходов в рекультивируемом карьере: 1 -3 — первая, вторая и третья очереди захоронения ТБО; 4 — хозяйственная зона; 5 — участок обработки отходов (5.1 — площадка биотермической обработки осадков канализационных очистных сооружений (КОС) и сельскохозяйственных отходов; 5.2 — площадка обработки нефтезагрязненных материалов; 5.3 — площадка предварительного складирования наполнителя; 5.4 — площадка сортировки и измельчения наполнителя; 5.5 — площадка предварительного складирования обрабатываемого материала; 5.6. — площадка предварительного складирования осадков КОС); 6 — объездная дорога; 7 — нагорная канава

Гидрогеологические режимные пункты представляют собой кусты скважин, каждая из которых оборудуется для наблюдения за одним горизонтом подземных вод (грунтовых, трещинно-грунтовых и др.).

Закладка режимной наблюдательной сети должна производиться до строительства основных элементов полигона, чтобы к моменту ввода в эксплуатацию пускового комплекса полигона уже были накоплены данные режимных наблюдений как минимум за один полный год. Эти данные характеризуют фоновые показатели режима и химического состава подземных вод в районе полигона до начала его эксплуатации, и относительно них в дальнейшем будут оцениваться изменения этих показателей в результате эксплуатации полигона.

3.Проектирование полигона

В состав раздела входит краткая характеристика места для проектирования, гидрогеологическая характеристика.

Полигоны размещаются за пределами городов и других населенных пунктов. Размер санитарно-защитной зоны от жилой застройки до границ полигона 500 м (СП 2.1.7.1038-01).

Кроме того, размер санитарно-защитной зоны уточняется при расчете газообразных выбросов в атмосферу. Границы зоны устанавливаются по изолинии 1 ПДК, если она выходит из пределов нормативной зоны. Уменьшение зоны менее 500 м не допускается. По гидрогеологическим условиям лучшими являются участки с глинами или тяжелыми суглинками и грунтовыми водами, расположенными на глубине более 2 м. Основание котлована должно иметь слой связанного грунта; к таким относятся глины в естественном состоянии с коэффициентом фильтрации воды не более 10 -5 см/с (0,0086 м/сут) толщиной не менее 0,5 м. Для грунтов, имеющих коэффициент фильтрации более 10-5 см/с, следует предусматривать устройство искусственных непроницаемых экранов:

1. Глиняный экран однослойный толщиной не менее 0,5 м. Исходная глина ненарушенной структуры должна иметь, коэффициент фильтрации не ниже 0,001 м/сут. Поверх экрана укладывается защитный слой из местного грунта толщиной 0,2-0,3 м.

2. Грунтобитумный экран толщиной 0,2-0,4 м, обработанный с одной стороны органическими вяжущими веществами или отходами нефтеперерабатывающей промышленности или двойной пропиткой битума, в зависимости от состава отходов и климатических условий.

3. Экран двухслойный из латекса. Экран состоит из планировочного подстилающего слоя толщиной 0,3 м, слоя латекса, промежуточного слоя из песчаного грунта 0,4 м, второго слоя латекса и защитного слоя из мелкозернистого грунта толщиной 0,5 м.

4. Экран из полиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей, двухслойный. Двухслойный экран состоит из подстилающего слоя песчаного грунта толщиной 0,2 м, двух слоев полиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей, толщиной 0,2 мм.

Между слоями пленок устраивается дренажный слой из крупнозернистого песка толщиной 0,4 м. На верхний слой пленки укладывается защитный слой высотой 0,5 м песчаного грунта с частицами крупностью до 5 мм. Допускается применение однослойных искусственных экранов без дренажа фильтрата при благоприятных гидрогеологических условиях участка складирования: уровень грунтовых вод не менее 6 м от поверхности основания рабочих карт; наличие в основании карт суглинков с коэффициентом фильтрации не более 10 -3 см/с и мощностью не менее 6 м.

Дренажный слой предусматривается для аварийных ситуаций и контроля выхода фильтрата. При экономическом обосновании возможно создание искусственного противофильтрационного экрана из слоя глины с коэффициентом фильтрации 10 -8 -10-7 см/с толщиной 0,3-0,4 м. Использование материалов в качестве противофильтрационных оснований, не оговоренных настоящей инструкцией, возможно только по согласованию с местными органами санэпиднадзора.

Исключается использование под полигон болот глубиной более 1 м и участков с выходами грунтовых вод в виде ключей, затопляемых паводковыми водами территорий, районов геологических разломов, а также земельных участков, расположенных ближе 15 км от аэропорта. Не допускается расположение участка на берегах рек, прудов, открытых водоемов.

Под полигоны отводятся отработанные карьеры, свободные от ценных пород деревьев, участки в лесных массивах, овраги и другие территории. Целесообразно участки под полигоны выбирать с учетом наличия в санитарно-защитной зоне зеленых насаждений и земельных насыпей. При отводе участка выдается задание на дальнейшее использование его после закрытия полигона (создание лесопаркового комплекса, устройство открытых складов строительных материалов и тары не пищевого применения и т.п.).

Возможность капитального строительства на участках складирования твердых бытовых отходов определяется в каждом конкретном случае дополнительными исследованиями. Площадь участка, отводимого под полигон, выбирается, как правило, исходя из условия срока его эксплуатации не менее 15-20 лет. В табл. 1 приведена ориентировочная площадь участка складирования полигона на расчетный срок эксплуатации 15 лет.

Таблица 1

Ориентировочная площадь участка складирования полигона ТБО, га

Средняя численность населения, тыс. чел.

Высота складирования ТБО, м

12

20

25

35

45

60

50

6,5

4,5 — 5,5

_

_

_

_

100

12,5

8,5

6,5 – 7,5

_

_

_

250

31,0

21.0

16,0

11,5-13,5

_

_

500

61,0

41,0

31,0

23,0

16,5-20

_

750

91,0

61,0

46,0

34,0

26

_

1000

121,0

81,0

61,0

45,0

35,0

27 – 31,0

Альтернативой по размещению полигонов являются отработанные карьеры по добыче нерудных полезных ископаемых, так как после добычи нередко встает вопрос о рекультивационных материалах. В их качестве могут выступать природные некондиционные и отвальные грунты, однако их не хватает, поэтому при этом необходимо заполнение всего свободного пространства выемки карьера. В этом случае возможно использование крупнотоннажных промышленных и коммунальных отходов. Схематический разрез полигона ТБО представлен на рис. 3.

Рис. 3. Схематический разрез полигона ТБО:

1 — наружная окончательная изоляция; 2 — промежуточная изоляция;

3 — ТБО; 4 — водоупорное основание; Н — высота; н — показатель снижения высоты; Ш — ширина; УГВ — уровень грунтовых вод

Следует отметить, что токсичность промышленных отходов предполагает их предварительную обработку по специальным технологиям перед размещением в природной среде. В результате обработки класс опасности отходов снижается и соответственно уменьшается негативное воздействие на окружающую среду.

Кроме того, отход приобретает свойства, общие свойствам природных пород карьера, предотвращается саморазогрев, возгорание, выделение вредных газов.

В большинстве случаев используются карьеры, образующиеся при разработке известняков, доломитов, щебня, самородной серы, суглинков, песка. Их отличают большая полезная вместимость, наличие крутых (до 90°) откосов из крупнообломочных пород. Секционирование таких карьеров производится путем создания постоянно наращиваемых (по мере заполнения карьера) дамб. Последние выполняют функции подъездных дорог (рис. 4).

Таким образом, одновременно решается задача заполнения свободного пространства карьерной выемки с целью рекультивации и переработки отходов путем направленного размещения в окружающей природной среде. На рис. 5 представлен разрез полигона с элементами организации рельефа, размещенного в отработанном карьере.

Рис. 4. План полигона ТБО на базе рекультивируемого карьера: 1 — автодорога; 2 — секции карьера; 3 – канава для отвода фильтрата; 4 — пруд-накопитель

Рис. 5. Схематический разрез полигона с элементами организации рельефа, размещенного в отработанном карьере:

  • А — уплотненный слой промотходов 4-го класса опасности — 1 м;
  • слой изоляции — 0,15 м;
  • Б — растительный слой — 0,25 м;
  • 1- вал из скальных пород (1,5 м);
  • 2 .. искусственный глиняный экран — 1 м (защитный слой (глинистый местный грунт) — 0,25 м;
  • однородный глиняный экран- 0,5 м;
  • подстилающий слой (глинистый местный грунт) — 0,25 м)

Еще одним преимуществом устройства полигона размещения отходов в отработанном карьере является значительная экономия площадей по сравнению с полигонами равнинного типа, уменьшение санитарно-защитной зоны до 100 м (СанПиН 2.1.7.722-98).

4. Основные элементы полигона

Основными элементами полигона являются: подъездная дорога, участок складирования ТБО, хозяйственная зона, инженерные сооружения и коммуникации (рис. 8).

Наиболее экономичны земельные участки, близкие по форме к квадрату и допускающие максимальную высоту складирования ТБО (с учетом заложения внешних откосов 1 :4).

Рис. 6. Схемы размещения основных сооружений полигона: а — при соотношении длины и ширины полигона менее 1 :2; б — то же при соотношении более 1 :3; 1 — подъездная дорога; 2 — хозяйственная зона; 3 — нагорная канава; 4 — забор; 5 — зеленая зона; 6 — грунт для изолирующих слоев; 7 — площадки складирования ТБО 1, II и III очереди эксплуатации; 8 — шурфы; 9 — шлагбаум; 10 — линии электропередач

Подъездная дорога рассчитана на двухстороннее движение; она соединяет существующую транспортную магистраль с участком складирования. Основное сооружение полигона — участок складирования ТБО, он занимает до 95 % площади. Для перехвата ливневых и паводковых вод по верхней границе участка проектируется водоотводная канава, которая регулярно подлежит очистке от мусора.На расстоянии 1-2 м от водоотводной канавы размещается ограждение вокруг полигона.

По периметру полигона на полосе шириной 5-8 м должны быть высажены деревья, проложены инженерные коммуникации (водопровод, канализация), установлены мачты электроосвещения. Наружное освещение полигонов предусматривается прожекторами, устанавливаемыми на мачтах в полосе зеленой зоны. Высота мачт 16-20 м. Минимальная освещенность рабочих карт первой очереди принимается 5 ЛК; при отсутствии инженерных сооружений

  • на этой полосе отсыпаются кавальеры грунта для использования его на изоляцию ТБО.

Хозяйственная зона проектируется на пересечении подъездной дороги с границей полигона, что обеспечивает возможность эксплуатации зоны на любой стадии заполнения полигона ТБО. В хозяйственной зоне размещаются бытовые и производственные сооружения: административно-бытовой участок, КПП совместно с пунктом радиометрического контроля; весовая, гараж, площадка с навесами и мастерскими для ремонта машин, склад горюче-смазочных материалов. Хозяйственная зона занимает в зависимости от количества принимаемых полигоном ТБО и специальных требований заказчика площадь 5-15% от общей площади полигона. Для полигонов, организуемых на срок менее пяти лет, и полигонов, куда поступает менее 120 тыс. м 3 отходов в год, функции производственно-бытового здания выполняют изготовляемые промышленностью типовые передвижные вагоны.

На выезде с полигона должна быть контрольно-дезинфицирующая зона с устройством железобетонной ванны длиной 8 м, шириной 3 м для дезинфекции ходовой части мусоровозов.

По периметру всей территории полигона устанавливается легкое ограждение, которое может заменить осушительная траншея глубиной более 2 м или вал высотой не более 2 м. В ограде полигона устанавливается шлагбауму производственно-бытового здания.

В зеленой зоне устраиваются контрольные скважины. Одна закладывается выше полигона по потоку грунтовых вод (контроль), однадве скважины — ниже полигона для учета влияния складирования ТБО на грунтовые воды.

Переносные сетчатые ограждения устанавливаются как можно ближе к месту разгрузки и складирования ТБО перпендикулярно направлению господствующих ветров. Размеры щитов: высота составляет 4-4,5 м, ширина — 1-1,5 м. Мерный столб (репер) устанавливается на карте для контроля высоты отсыпаемого 2-го слоя ТБО.

Увлажнение ТБО летом необходимо осуществлять в пожароопасные периоды.

Расход воды на полив принимается 10 л на 1 м 3 ТБО.

В зимний период в качестве изолирующего материала разрешается использовать строительные отходы, отходы производства (отходы извести, мела, соды, гипса, графита и т.д.).

В виде исключения в зимний период допускается применять для изоляции снег, подаваемый бульдозерами. Укладка следующего яруса ТБО на изолирующий слой из снега недопустима.

5. Выбор метода складирования твердых бытовых отходов

Выбор метода складирования твердых бытовых отходов зависит от количества поступающих ТБО за год. Для полигонов, принимающих менее 120 тыс. м 3 ТБО в год, рекомендуется траншейная схема складирования ТБО. Траншеи устраиваются перпендикулярно направлению господствующих ветров, что препятствует разносу ТБО. Грунт, полученный от рытья траншей, используется для их засыпки после заполнения ТБО. Картовое складирование используется при поступлении на полигон более 120 тыс. м3 отходов в год. Количество поступающего ТБО (тыс. м3 /год) рассчитывают по формуле: МТБО = У1

  • Н1 ,

где У 1 — годовая удельная норма накопления ТБО с учетом жилых зданий и непромышленных объектов за год, м3 /год; Н1 — количество обслуживаемого населения за год, тыс. человек.

Картавое складирование. На всей площади участка складирования проектируется устройство котлована с целью получения грунта для промежуточной и окончательной изоляции уплотненных ТБО. Размещение грунта из котлованов первой очереди проектируется в кавальерах по периметру площади участка складирования, из котлованов второй очереди грунт подается на изоляцию ТБО на картах первой очереди. Уровень грунтовых вод должен быть на 1 м ниже днища котлована.

Устанавливаются следующие размеры рабочей карты: ширина 5 м, длина 30-150 м. Бульдозеры сдвигают ТБО на рабочую карту, создавая слои высотой до 0,5 м. Уплотненный слой ТБО высотой 2 м изолируется слоем грунта 0,25 м.

При складировании ТБО на открытых, незаглубленных картах промежуточная изоляция в теплое время года осуществляется ежесуточно, в холодное время года — с интервалом не более 3 сут.

С учетом объема годовых атмосферных осадков, испарительной способности почв и влажности складируемых ТБО учитывается возможность образования в их толще жидкой фазы — фильтрата. Днище котлована проектируется горизонтальным, обеспечивая равномерное распределение фильтрата по всей площади основания.

Учитывая рельеф местности и очередность складирования ТБО, участок разбивается на ряд котлованов. Перепад высот верхнего и следующих промежуточных валов котлованов, а также разность отметок оснований двух смежных котлованов должны быть не более 1 м. По верху промежуточных валов должна быть проложена временная дорога для проезда мусоровозов. Основание котлована должно иметь слой связанного грунта, к таким относятся глины в естественном состоянии с коэффициентом фильтрации воды не более 10-5 см/с (0,0086 м/сут) и толщиной не менее 0,5 м.

Участок складирования разбивается на очереди эксплуатации с учетом обеспечения приема отходов в течение 3-5 лет, в составе I очереди выделяется пусковой комплекс на первые 1-2 года. В I, II и, если позволяет площадь, III очередь складирование отходов ведется на высоту в 2-3 яруса (высота яруса 2,0-2,5 м).

Последующая очередь эксплуатации заключается в увеличении насыпи ТБО до проектируемой отметки. Картовое складирование предполагает устройство временной дороги к группе карт из материалов: не кондиционный строительный материал, отходы производства; щебень и другие инертные материалы.

На рис. 7 представлена схема разгрузки мусоровозов на полигоне ТБО при картовом складировании.

Рис. 7. Схемы разгрузки мусоровозов на полигоне в 1 очереди складирования:

1-13 — нумерация карт с учетом очередности их заполнения; 14 — временная дорога для выезда разгрузившихся мусо ровозов; 15 — временная дорога для прибывших мусоровозов; 16 — хозяйственная зона; 17 — постоянная дорога

Траншейная схема складирования ТБО предпо лагает проектирование на участке складирования траншей глубиной 3-6 м и шириной по верху 6-12 м. Траншеи перпендикулярны направлению ветра. Основание траншеи заглублено не менее чем на 0,5 м в глинистые грунты. Длина одной траншеи должна проектироваться с учетом обеспечения приема ТБО в период температур выше О °С в течение 1 мес; в период температур ниже О °С — на весь период промерзания грунтов. Размер участка складирования должен обеспечить прием ТБО с размещением их в 1-м ярусе в течение не менее пяти лет. Высотная траншейная схема проектируется с устройством траншей в 2-3 яруса по высоте (рис. 8).

Отметка оснований выполняется на 1 м выше отметки основания 2-го яруса. Заложение откосов траншей в грунтах естественной влажности принимается с учетом их устойчивости при динамических нагрузках. Для суглинков угол между направлением откоса и горизонталью равен 63°; для глины -76°.

г

д

Рис. 8. Высотная траншейная схема:

  • а — поперечный разрез траншеи l-го яруса для засыпки ТБО;
  • б — то же, полностью заполненной ТБО;
  • в — то же. изолированной грунтом;
  • г — изолированные траншеи l-гo яруса;
  • д — изолированные траншеи 2-го яруса;
  • 1 — грунт, вынутый при рытье траншей;
  • 2 — траншея;
  • 3 — ТБО;
  • 4 – промежyточная изоляция;
  • вертикальные отметки: 0.000 — основание траншей l-го яруса;
  • +0.500 — начало залегания глинистых грунтов;
  • + 1.000 — основание траншей 2-го яруса;
  • +3.000 — поверхность yчacткa до рытья траншей

Загрузка ТБО в траншеи осуществляется послойным уплотнением бульдозерами или катками-уплотнителями, перемещающимися вдоль траншеи. Участок складирования заполняется с превышением над отметкой участка на 1/3 глубины траншеи из-за последующего уплотнения ТБО. Изоляцию ТБО сверху для полигонов этого типа допускается производить один раз в пять суток. Изолирующим материалом траншей 2-го и 3-го яруса служит смесь грунта и частично минерализованных ТБО.

6. Складирование отходов на рабочей карте ( траншее)

Укладка отходов методом «надвига». Бульдозеры сдвигают ТБО на рабочую карту, создавая слои высотой до 0,5 м. За счет 12-20 уплотненных слоев создается вал с пологим откосом высотой 2 м над уровнем площадки разгрузки мусоровозов. Вал следующей рабочей карты «надвигают» к предыдущему (складирование по методу «надвиг»).

При этом методе отходы укладывают снизу вверх.

Уплотнённый слой ТБО высотой 2 м изолируется слоем грунта 0,25 м (при обеспечении уплотнения в 3,5 раза и более допускается изолирующий слой толщиной 0,15 м).

Разгрузка мусоровозов перед рабочей картой должна осуществляться на слое ТБО, со времени укладки и изоляции которого должно пройти более 3 мес. По мере заполнения карт фронт работ отступает от ТБО, уложенных в предыдущие сутки.

Высота откоса должна быть не более 2,3 м. При методе «сталкивания» в отличие от метода «надвига» мусоровозный транспорт разгружается на верхней заизолированной поверхности рабочей карты, образованной в предыдущий день. По мере заполнения карт фронт работ движется вперед по уложенным в предыдущие сутки ТБО. Загрузка ТБО в траншеи осуществляется с послойным уплотнением бульдозерами или катками-уплотнителями, перемещаясь вдоль траншей; В траншеях ТБО изолированы в процессе складирования по всему периметру. Изоляцию ТБО для полигонов этого типа допускается производить один раз в пять суток.

7. Обустройство хозяйственной зоны полигона

Хозяйственная зона проектируется для размещения административно-бытового корпуса, контрольно-пропускного пункта совместно с пунктом стационарного радиометрического контроля; весовой; гаража и площадки с навесами и мастерскими для стоянки и ремонта машин и механизмов; склада горюче-смазочных материалов, спецодежды, хозяйственного инвентаря и тому подобное; объектов и линий электроснабжения и других сооружений.

Для персонала оборудуется туалет, комната для приёма пищи, предусматривается обеспечение питьевой и хозяйственно-бытовой водой в необходимом количестве. Территория хозяйственной зоны должна иметь твёрдое покрытие, освещение, ограждение и въезд со стороны полигона.

Для полигонов, организуемых на срок менее пяти лет, и полигонов, принимающих менее 120 тыс. м3 ТБО в год, функции бытового здания выполняют типовые передви-

жные вагоны (вагончик-контора и вагончик для обогрева рабочих с сушилкой),

в этом случае также могут отсутствовать весовая и некоторые складские помещения.

Все помещения должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией. Полы производственных помещений должны быть водонепроницаемыми и иметь уклоны, обеспечивающие сток жидкости в приямок. Полы следует регулярно промывать водой и содержать в чистоте. Бытовые и административные помещения должны иметь обособленный от производственных помещений вход.

В процессе эксплуатации полигона образуется фильтрат, объём которого зависит от коэффициента влагопоглощающей и испарительной способности ТБО, от годового количества атмосферных осадков, площади и срока эксплуатации полигона и коэффициента пористости грунта в основании полигона. Возле полигона должен располагаться пруд-испаритель, в который поступают ливневые стоки с хозяйственной зоны и сооружений по сбору и отводу фильтрата с полигона. Некоторые полигоны могут иметь станцию биологической очистки, где после пруда-испарителя стоки очищаются в анаэробном реакторе, аэротенке с последующей дезинфекцией перед сбросом в водный объект.

8. Рекультивация полигона и устройство систем газовыпуска биогаза

Рекультивация проводится по окончании стабилизации закрытых полигонов — процесса упрочнения свалочного грунта, достижения им постоянного устойчивого состояния. Сроки процесса стабилизации приведены в табл. 2.

Сроки стабилизации закрытых полигонов для различных климатических зон

Вид рекультивации

Сроки стабилизации закрытых полигонов для

различных климатических зон, годы

Южная

Средняя

Северная

Посев многолетних трав, создание пашни, сенокосов, газонов

пашни, сенокосов, газонов

1

2

3

Посадка кустарников, сеянцев

2

2

3

Посадка деревьев

2

2

3

Создание огородов, садов

10

10

15

В конце процесса стабилизации производится завоз грунта автомобильным транспортом для засыпки и планировки образ6вавшихся провалов. Наиболее приемлемо для закрытых полигонов сельскохозяйственное, лесохозяйственное, рекреационное и строительное направление рекультивации.

Рекультивация полигона выполняется в два этапа: технический и биологический. Технический этап рекультивации включает исследования состояния свалочного тела и его воздействия на окружающую природную среду, подготовку территории полигона (свалки) к последующему целевому использованию. К нему относятся: получение исчерпывающих данных о геологических, гидрогеологических, геофизических, ландшафтно-геохимических, газо-химических и других условий участка размещения полигона (свалки); создание рекультивационного многофункционального покрытия, планировка, формирование откосов, разработка, транспортировка и нанесение технологических слоев и потенциально-плодородных почв, строительство дорог, гидротехнических и других сооружений.

Биологический этап рекультивации включает мероприятия по восстановлению территорий закрытых полигонов для их дальнейшего целевого использования в народном хозяйстве. К нему относится комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на восстановление нарушенных зе-

мель.

Биологический этап осуществляется вслед за техническим этапом рекультивации.

У захоронения мусора нет доступа к кислороду, поэтому его разложение идет анаэробно, а один из его продуктов — биогаз на ⅔ состоит из легковоспламеняющегося метана. Образуясь в толще захороненных отходов, он может распространяться в земле горизонтально, проникать в подвалы зданий, накапливаться там и взрываться при зажигании. Кроме того, метан может распространяться вверх, отравляя корни и губя растительность на месте захоронения. При отсутствии растительного покрова начинается эрозия почвы, и отходы обнажаются на поверхности. В ряде городов эта проблема решена путем устройства на месте свалок «газовых скважин», перехватывающих метан, который можно впоследствии использовать как топливо.

Проводниками, или накопителями, биогаза могут быть заполненные гравием или камнем траншеи (например, закрытый дренаж), подземные трубопроводы, коммуникации, люки, погреба, фундаменты, высокопроницаемые слои грунта.

Для предотвращения опасных воздействий биогаза согласно действующим нормативным документам полигоны ТБО должны быть оснащены системами дегазации. Конструкции и применяемые материалы газовых скважин должны обеспечить их надежную эксплуатацию без капитальных ремонтов и замены основных узлов в течение 15 лет. Материалы и технические изделия, используемые для сооружения систем дегазации, должны соответствовать требованиям государственных стандартов или технических условий.

Пассивные системы дегазации состоят из сети скважин-газовыпусков и позволяют контролировать перемещение биогаза в полигоне, предотвращая опасные воздействия. Скважины пассивной дегазации могут монтироваться в процессе заполнения полигона или быть просверленными после его заполнения.

Для устройства газовыпуска пробуривают колодцы диаметром 60 см, в которые помещают перфорированные трубы (расстояние между отверстиями 15 см) с газовыпуском.

Для промежуточных и магистрального газопроводов должны применяться трубы из полиэтилена низкого давления с маркировкой «ГАЗ», изготовленные в соответствии с ТУ 6-19-051-538-85 типа «Т», а также из поливинилхлорида, полипропилена высокой плотности, стеклопластика. Пространство между трубой и

стенками скважины послойно заполняется гравием крупностью 16-32 мм с содержа —

нием карбонатов не более 10%.

Соединительные детали (втулки под фланцы, переходы, отводы, тройники и др.) для полиэтиленовых труб предусматриваются по ТУ 6-19-051-539-85. При выборе запорной арматуры следует учитывать условия её эксплуатации по давлению газа и температуре.

При отсутствии полиэтиленовых труб могут быть применены стальные трубы. Стальные трубы должны быть прямоточные, спиральношовные или бесшовные, изготовленные из хорошо сваривающейся стали, содержащей не более 0,25% углерода, 0,056% серы и 0,046% фосфора. Защиту труб от коррозии необходимо предусматривать в соответствии с требованиями ГОСТ 9.015-74.

Газовыпуски необходимо размещать таким образом, чтобы зоны сбора биогаза перекрывали друг друга. Обычно для пассивной дегазации бывает достаточно 27% перекрытия радиусов влияния скважин. Это достигается при размещении газовыпусков по углам равносторонних треугольников со сторонами размером 1,72R , что гарантрует существенное снижение риска возникновения взрывов и пожаров как на самом полигоне захоронения ТБО, так и за его пределами.

Опыт развитых стран в области утилизации биогаза показал, что положительное решение об использовании полигона в качестве источника энергии принимается в том случае, если выполняются следующие условия:

— полезный потенциал газа составляет не менее 100 млн нм 3 , что соответствует мощности полигона 300 000 – 500 000 м3 ;

— период использования полигона как источника биогаза составляет не менее 20 лет;

— содержание метана в биогазе не менее 45%;

— имеются потребители энергии.

9.Расчёт полигона.

Исходные данные. Расчётный срок эксплуатации Т= 20 лет. Годовая удельная норма накопления ТБО с учётом жилых зданий и непромышленных объектов на год проектирования У 1 = 1,08 м3 /чел-год. Количество обслуживаемого населения на год проектирования Н1 =150 тыс.чел. прогнозируется через 20 лет Н2 =200 тыс.чел. Полигон проектируется на плоском рельефе. Отношение ширины к длине выделенного участка для проектирования полигона ТБО (Ш÷Д) составляет 1:3,4. Грунт в основании полигона на 2 м глубины состоит из лёгких суглинков, далее идут тяжёлые суглинки и грунтовые воды – на глубине 3,5 м. Хозяйственная зона занимает до 10% от всей площади полигона.

Фактическая продолжительность работы бульдозеров на уплотнении отходов на полигоне Т с =12 ч.; влажность ТБО на полигоне составляет до 29%.

Направление ветра с северо-востока на юго- запад; направление течения подземных вод с северо-востока на юго-запад.

Расчёт полигона. Определим значения параметров, отсутствующих в исходных данных.

М ТБО = У1

  • Н1

где У 1 – годовая удельная норма накопления ТБО с учётом жилых зданий и непромышленных объектов за год, м3 / год; Н1 – количество обслуживаемого населения за год, тыс. человек.

М ТБО = 1,108

  • 150000 = 162000 м3 / год

Удельная годовая норма накопления ТБО по объёму на 20-й год эксплуатации определяется из условия её ежегодного роста по объёму на 3.0% :

У 2 = У1

  • (1,03)Т = 1,08
  • (1,03)20 = 1,95 м3 / чел-год

Коэффициент К 1 , учитывающий уплотнение ТБО в процессе эксплуатации полигона за весь срок Т, принимаем по табл. 3 с учётом применения для уплотнения бульдозера массой 14 т; К1 = 3,7.

Коэффициент К 2 , учитывающий объём изолирующих слоёв грунта в зависимости от общей высоты, принимаем по табл. 4 — К2 = 1,26.

1. Вместимость полигона Е Т3 ) на расчётный срок определяется по формуле:

Е Т = ((У1 + У2 )

  • 1 + Н2 )
  • Т
  • К2 ) : 4
  • К1 ,

где У 1 , У2 – удельные годовые нормы накопления ТБО по объёму на первый и послед-

ний годы эксплуатации, м 3 / чел-год; Н1 , Н2 — количество обслуживаемого полигоном

полигоном населения на первый и последний годы эксплуатации, чел.; Т – расчётный срок эксплуатации полигона, годы; К 1 – коэффициент, учитывающий уплотнение ТБО в процессе эксплуатации полигона за весь срок; К2 – коэффициент, учитывающий объём наружных изолирующих слоёв грунта (промежуточный и окончательный).

Проектируемая вместимость полигона составит

Е Т = (( 1,08 + 1,95)

  • (150000 + 200000)
  • 20
  • 1,26): 4
  • 3,7 = 1805716 м3

2. Рассчитаем площадь участка складирования.

По табл. 1 выбираем высоту проектируемого полигона, Н П = 7 м.

Ѕ у.с. = 3

  • ЕТ : НП ,

где 3 – коэффициент, учитывающий заложение внешних откосов 1:4; Е Т – вместимость полигона, м3 ; НП – высота проектируемого полигона, м.

Ѕ у.с. = 3

  • 1805716: 8 = 677143,5м3

3. Расчёт требуемой площади земельного участка полигона.

Ѕ = 1.1

  • Ѕ у.с + Ѕдоп ,

где 1,1 – коэффициент, учитывающий полосу вокруг участка складирования; Ѕ доп – площадь участка хозяйственной зоны и площадки мойки контейнеров, м2 .

Ѕ = (677143,5

  • 1,1) + 59588,6 = 804446,4 м 2

Из полученной площади вычитаем 2.5% на прилегающую дорогу, т.е. вычитаем 20111,2 м 2 на подъезд автотранспорта от автомагистрали, и требуемая площадь земельного участка полигона равна 784335,2 м2 .

4. Расчёт длины и ширины полигона и участка складирования твёрдых бытовых отходов.

Длина полигона определяется по формуле

Д П = √ S

  • n,

где S – площадь проектируемого полигона, м 2 ; n – отношение ширины к длине проектируемого полигона.

Так как отношение Ш:Д выделенного участка под проектирование полигона равно 1:3,4 то при расчёте длина полигона составит

Д П = √ 784335,2

  • 3,4 = 1633 м

Ширина полигона составит

Ш П = Ѕ : ДП

ШП =784335,2: 1633 = 480,3 м

Длина и ширина участка складирования составят соответственно:

Д у.с. = √ Sу.с.

  • n = √ 677143,5
  • 3,4 = 1517,3 м

Ш у.с. = Sу.с. : Ду.с. = 677143,5 : 1517,3 = 446,2 м

5. Расчёт фактической вместимости полигона.

Принимается решение полностью обеспечить потребности в грунте для промежуточной и окончательной изоляции за счёт рытья котлована в основании полигона. Фактически ширина верхней площадки полигона составит

Ш В = Шу.с – НП

  • 8

Ш В = 446,2 – 8

  • 8 = 382,2 м

Длина верхней площадки полигона составит

Д В = Ду.с. – НП

  • 8 = 1517,3 – 8
  • 8 = 1453,3 м

Фактическая вместимость полигона Е Ф :

Е Ф = 1/3 (Ѕу.с + ЅВ + √ Ѕу.с

  • ЅВ )
  • НП ,

где Ѕ у.с – площадь основания полигона, м2 ; ЅВ – площадь верхней площадки полигона, м2 .

Е Ф = 1/3 (446,2

  • 1517,3 + 382,2
  • 1453,3+ √446,2
  • 1517,3
  • 382
  • 1453,3)
  • 8 = 1638378 м3

6. Потребность в изолирующем материале определяется по формуле

В Г = ЕФ ( 1 – 1/К2 )

где Е Ф – объём уплотнённых ТБО, м3 ; К2 – коэффициент, учитывающий объём изолирующих слоёв грунта в зависимости от общей высоты.

В Г = 1638378

  • ( 1 – 1/1,26) = 338078,15 м2

Средняя проектируемая глубина котлована в основании полигона составит

Н К = 1.1

  • ВГ : Ѕу.с ,

где 1.1 – коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему котлована.

Н К = 1,1

  • 338078,15 : 677143,5 = 0,5 м

Общая высота составит (n = 3)

Н = 2,25

  • n

Н = 2,25

  • 3 = 6,75 ≈ 7 м

Над поверхностью земли высота насыпи для каждой очереди составит

Н = Н – НК

Н = 6,75 – 0,5= 6,25

Объём котлована одной очереди будет равен

Е О = ВГ : N

Е О = 338078,15 : 4 = 84519 м3

Длина кавальера составит

L К = Ду.с. + Шу.с

L К = (446,2 + 10) + (1517,3+15) = 1988,5 м

Площадь поперечного сечения кавальера будет составлять

S П.С.К = ЕО : LК

S П.С.К = 338078,15 : 1988,5 = 170 м2

S П.С.К = (ШВ.К. + ШО.К. )

  • НК : 2

S П.С.К = (4 + 17)

  • 7 : 2 = 73,5 м2

Площадь, занимаемая кавальером грунта, составляет

S К = LК

  • ШО.К.

S К = 1988,5

  • 17 = 33804,5 м2

Вычислим объём ТБО, принимаемых у рабочей карты (траншеи) за рабочий день.

О р.д. = У1

  • Н1 : 365,

где Н 1 – средняя численность населения на период эксплуатации полигона, чел.; 365 – количество дней в году.

О р.д. = 1,08

  • 150000 : 365 = 443,8 м3 /сут

Плотность поступающих на полигон ТБО Р II = 200 кг/м3 , плотность после уплотнения бульдозерами РI = 670 кг/м3 , высота уплотненного ТБО Ну.с. на карте равна 2 м.

Потребная площадь рабочей карты составит

S Р.К = (Ор.д.

  • РII ) : (Ну.с
  • РI )

S Р.К = (443,15

  • 200) : (2
  • 670) = 66,2 м2

7. Организация разгрузки твёрдых бытовых отходов.

Объём твёрдых бытовых отходов, поступающих на полигон одновременно при разгрузке, составят

О с = 0,125

  • Ор.д. ,

где 0,125 – коэффициент, определяющий минимальную площадь площадки разгрузки мусоровозов.

О с = 0,125

  • 443,8 = 55,4 м3

Количество мусоровозов, которые на участке полигона будут одновременно разгружаться, составит

N М = Ос : 24,

где 24 – объём ТБО в мусоровозе , м 3 .

N М = 55,4 : 24 = 2,3 ≈ 3 шт.

Площадь участка разгрузки составит

S Р = 50

  • NМ ,

где 50 – необходимая площадь для разгрузки мусоровоза, м2 .

S Р = 50

  • 3 = 150 м2

Общая площадь участка перед рабочей картой, где осуществляется разгрузка, будет равна

S Р.О = SР

  • 2,

где 2 – коэффициент, учитывающий временную дорогу и подвоз ТБО.

S Р.О = 100

  • 2 = 200 м2

Участок перед рабочей картой принимается той же длины, что и рабочая карта, т.е. равен Д Р.К. ; таким образом, ширина участка перед рабочей картой составит

Ш Р.О = SР.О : ДР.К

Ш Р.О = 300 : 13,2 = 17,4 м

8. Расчёт потребности в бульдозерах.

На сдвигание доставляемых за сутки ТБО потребуется рабочее время в количестве

С = О р.д. : 69

С = 443,8 : 69 = 76,4 ч.

При фактическом времени работы за сутки Т с = 8,5 ч. потребность в бульдозерах составит:

Б С = С : Тс

Б С = 6,4 : 12 = 0,5 или 1 шт.

На технологической операции по уплотнению ТБО на рабочей карте работает бульдозер массой 14 т, с эксплуатационной скоростью С = 3000 м/ч, с шириной гусениц 0,5 м. Длина рабочей карты Д Р.К = 20 м, ширина рабочей карты ШР.К. = 5,0 м, ширина откоса ШО. = 4,0 м. Потребность в бульдозерах на технологические операции рассчитаем по формуле

Б у = ДР.К

  • Р.К + ШО. )
  • РI
  • 2

С

  • 0,65
  • У с
  • РII
  • а
  • Тс

Б у = 13,2

  • (5 + 4)
  • 670
  • 2 = 0,54 или 1 шт.

3000

  • 0,65
  • 0,25
  • 200
  • 0,25
  • 12

Б С + Бу = 1 бульдозер

9. Расчёт потребности в воде для увлажнения отходов.

Влажность принимаемых на полигоне ТБО – 29 %, которые необходимо увлажнить до 38%, т.е. на 9%. На 1 т, или 1000 кг, ТБО необходимо подать воды : 1000

  • 0,9 л = 60 л.

На 1 м 3 ТБО плотностью Р = 200 кг/м3 подаётся воды

V вдоп = 90

  • 200/1000 = 18 л.

Общий расход воды на увлажнение

V = О р.д.

  • Vвдоп

V = 443,8

  • 18 = 7988,4 л/сут = 7,99 м 3 /сут.

Заключение.

Ещё совсем недавно создатели и производители продукции не были обременены ответственностью за судьбу их товаров и за то, что случится с продукцией после того, как её используют. Никто из потребителей не заботился о конечной судьбе отходов — роль утилизации отходов сводилась к простому избавлению от мусора. Отношение правительств государств к отходам было минимальным — не уделялось внимание ни объёму отходов, ни их характеристикам, ни их дальнейшей судьбе. Но на рубеже XXI столетия утилизация ТБО и максимальное использование вторичного сырья уже стали одной из приоритетных экономических задач современности. Это требует принципиально иного отношения к отходам производства и жизнедеятельности человека. Проблема утилизации ТБО занимает ныне в системе городского хозяйства уже второе место по затратам и инвестициям после сектора водоснабжения и

канализации. И если эта проблема не будет решена радикальным образом, то это может привести к катастрофе мирового масштаба.

Степень изученности проблемы утилизации твёрдых бытовых отходов и её значение в решении экологических и экономических задач в России остаётся весьма низкой.

Для эффективной утилизации ТБО необходимо не только принятие соответствующих законов, но и изменение образа жизни людей. Государство обязано рассматривать в качестве своей приоритетной цели реализацию программ по воспитанию общественного сознания в области ТБО. Разумное привлечение населения к планированию и выбору места для размещения мощностей по утилизации ТБО позволяет добиться главного — общественного доверия, необходимого для создания такого образа жизни, при котором будет меньше отходов.

Список литературы:

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovoy/proektirovanie-i-stroitelstvo-poligonov/

1. Разработка проекта полигона твёрдых бытовых отходов: Методические указания / Сост.: С.В. Свергузова, Т.А. Василенко, Н.Н. Василевич. – Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2004. — 50с.

2. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твёрдых бытовых отходов: Утв. Министерством России 02.11.96: согласована с Госкомсанэпиднадзором России 10.06.96 № 01-8/1711. – М.: АКХ им. К.Д. Памфилова, 1996. – 46 с.

3. Максимова С.В. Расчёт газового дренажа полигонов депонировая ТБО / С.В. Максимова, Т.Н. Белоглазова // ЭКиП. – 2004. — № 4. – с.42-45.

4. Шлее Ю. Современные технологии строительства полигонов для захоронения отходов с использованием геосинтетических материалов / Ю. Шлее, Х.Н. Никогосов, А.А. Ткачев// ЭКиП. – 2003. — № 1. – с .18-22.

5. Чертес К.Л. Комплексное размещение отходов промышленного мегаполиса / К.Л. Чертес, Д.Е. Быков, И.А. Слащук // ЭКиП. – 2003. — № 2. – с.4-8.

6. Дивилов С. – “Куда девать отходы”, “Наука и жизнь” 1978г №7 стр78 – 81