Проектирование, строительство и эксплуатация полигонов

Захоронение отходов

Захоронение отходов производства и потребления является наиболее широко практикуемым способом размещения отходов. К сожалению, захоронение отходов порождает массу экологических и санитарно–гигиенических проблем. Однако в ближайшем будущем захоронение по-прежнему будет оставаться наиболее распространенным методом. Поэтому снижение объема отходов, подлежащих захоронению, является одной из важнейших задач, которая может решаться путем уменьшения их образования, повторного использования, переработки и извлечения энергии. Вместе с тем необходимо проводить работы по созданию методов экологического захоронения отходов. Эта работа должна фокусироваться на остаточных видах отходов, таких как зола, инертные материалы и др. Наиболее оптимальным методом захоронения остаточных отходов признается санитарный полигон [63, 64].

Под санитарным полигоном (СП) принято понимать инженерно–сконструированный метод размещения твердых отходов на суше способами, уменьшающими вред окружающей среде, распределение отходов тонкими, возможно более компактными слоями и перекрывание их слоями грунта в конце каждого рабочего дня [102, 103].

Полигоны для ТБО. В настоящее время зарождается новая концепция разработки полигонов, на которых осуществляется комплекс процессов переработки, утилизации, обезвреживания отходов, захоронения их конечных остатков. Полигоны для ТБО – природоохранное сооружение для централизованного сбора и обезвреживания отходов, обеспечивающее защиту атмосферы, почв, поверхностных и подземных вод от загрязнения, препятствующее распространению болезнетворных организмов. По сравнению со свалками это более совершенный в санитарно–гигиеническом и экологическом отношении объект. Особенностями полигонов являются [31]:

· уплотнение отходов, позволяющее увеличить нагрузку на единицу площади;

· послойное укрытие отходов;

· мероприятия по предотвращению проникновения фильтрата полигона в почву и подземные воды;

· сбор биогаза (при необходимости).

Все работы по складированию, уплотнению и изоляции ТБО на полигонах полностью механизированы, а после их закрытия производится рекультивация участка. Однако полигоны ТБО (в отличие от полигонов токсичных промышленных отходов) предназначены в основном для захоронения отходов и не предусматривают их специальной переработки. На рисунке в приложении Е показана схема совершенного захоронения отходов с системой защиты окружающей среды.

Условия размещения промышленных отходов на полигонах ТБО регламентируются СП 2.1.7.1038–01 «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для ТБО» [104]. На полигонах ТБО допускается размещать промышленные отходы с W<85 %, безопасные во взрывоопасном отношении, токсичность водной вытяжки которых не превышает токсичности фильтрата ТБО.

Токсичные промышленные отходы IV класса опасности, удовлетворяющие данным требованиям, могут приниматься на полигоны ТБО в неограниченном количестве (по согласованию с органами Госсанэпиднадзора). Их применяют для изоляции слоев ТБО, как изолирующий инертный материал в средней и верхней части карт полигона.

Токсичные промышленные отходы III класса опасности принимаются в ограниченных количествах (≤ 30% ТБО), смешивая их с ТБО в таком соотношении, чтобы водная вытяжка из смеси была не токсичнее фильтрата ТБО [13, 103].

Токсичные промышленные отходы I–III класс опасности подлежат приему исключительно на специальные полигоны.

В приложении Ж показаны схемы полигонного захоронения опасных отходов с использованием системы двойной футеровки котлована из синтетических геомембран и уплотненного слоя почвы.

Городское управление коммунального хозяйства должно ежегодно утверждать и передавать на полигоны список (перечень) предприятий с указанием, какие отходы и в каких количествах от них разрешено принимать. Лаборатория полигона ведет выборочный контроль доставляемых промышленных отходов.

Полигоны размещаются за пределами городов и других населенных пунктов. Размер санитарно–защитной зоны составляет от жилой застройки до границ полигона 500 м.

Требования к характеру грунтов и расположению [64, 103]:

1. по гидрологическим условиям лучшими для основания полигонов являются глина и тяжелые суглинки (обладающие водоупорными свойствами, т.е. водонепроницаемостью);

2. выходы грунтовых и подземных вод в виде ключей и родников должны отсутствовать;

3. под полигон отводятся отработанные карьеры глины, овраги, участки свободные от ценных пород деревьев.

Площадь участка, отводимого под полигон, выбирается из условия срока его эксплуатации (20–25 лет и более) и может достигать нескольких сотен гектаров. При отводе участка под полигон выдается задание на дальнейшее его использование после закрытия полигона (создания лесопаркового комплекса, устройства открытых складов строительных материалов и т.п.).

Проектирование полигонов осуществляется в соответствии с «Инструкцией по проектированию и эксплуатации полигонов для ТБО» [105,, 106]. Участок складирования ТБО – основное сооружение полигона, занимает 85–95 % площади полигона, разбивается на очереди эксплуатации (каждая очередь из расчета на 3 – 5 лет приема ТБО). На всей площади участка складирование проектируется котлован с целью получения грунта для промежуточной и окончательной изоляции слоев ТБО (т.о. основание полигона получается в виде огромного корыта). Средняя глубина котлована (~1,5м) рассчитывается из условия баланса земляных работ и УГВ, который должен быть на 1 м ниже днища котлована.

Существует два способа организации санитарного полигона [67]:

1. траншейный – применяется в районах с ровной поверхностью земли и глубоким залеганием подземных вод. При этом перекрывающий грунт образуется в результате разработки траншеи. Почва складируется и используется для рекультивации при закрытии участков траншей.

2. Поверхностный – применяется на холмистом ландшафте с использованием естественных склонов с уклоном ≤30 %. Грунт для перекрывания доставляется из других мест.

Отходы укладываются слоями и их уплотняют бульдозерами послойно до глубины равной 2 м, затем изолируют слоем грунта толщиной 0,25 м. В качестве изолирующего материала в зимний период разрешается использовать производственные отходы: шлаки ТЭЦ, строительные отходы, отходы производств (известь, мел, гипс, асбестоцемент). Для сокращения площади полигон загружают многослойно (до 60 м). При этом устраивают пологий внешний откос (угол откоса 15^˚). После заполнения полигона его поверхность покрывают растительным грунтом (толщиной ≤ 1,5 м), предварительно снятым при строительстве полигона. Срок службы полигона может быть увеличен с помощью измельчения или брикетирования (прессования) отходов в крупные блоки. Закрытие полигона осуществляется после исчерпания площади, отведенной для захоронения, и отсыпки полигона на проектную отметку. Затем поверхность полигона рекультивируют. По склону высаживают зеленые насаждения и устраивают террасы. Дальнейшее использование полигона после рекультивации разрешается не ранее, чем через год.

При выборе участков для организации санитарии полигона должны учитываться потенциальные экологические ограничения. В толще уже закрытого полигона в течение 50–100 лет происходят процессы разложения органической части отходов микроорганизмами. Все это время полигон остается потенциальным источником загрязнения окружающей среды. Здесь можно выделить две основные проблемы [102].

1. Выделение биогазов при разложении отходов.

В первые дни, при свободном доступе воздуха, а также в верхней зоне полигона (глубина ≤ 1,5 м) протекает аэробный процесс, который сопровождается выделением СО₂ и повышением температуры отходов. После того, как весь освободившийся О₂ будет израсходован, а также на более низких горизонтах начинается процесс анаэробного сбраживания с выделением (CH₄, CO₂, H₂S). Это создает потенциальную опасность взрыва CH₄ и появления неприятных запахов. Выделение газа затрудняет проведение рекультивационных работ и требует специальных установок по его удалению. Поэтому на местах бывших крупных свалок и полигонов экономически выгодно наладить промышленное использование биогаза – метана. Теплотворная способность 1 м³ его – 6 кВт/ч, а природного газа – 9,5 – 11 кВт/ч. Использование биогаза возможно как минимум через 5 – 10 лет в топливных или энергетических установках. Отвод биогаза необходимо вести из наиболее активной зоны, обычно лежащей на глубине 2 – 6 м от поверхности полигона. В газосборную систему полигона входят [67]:

· вертикальные газосборные скважины;

· горизонтальные газоприемные дырчатые трубы.

Газ отводится в емкости для сбора и затем используется.

2. Процессы разложения отходов сопровождаются также выделением фильтрата – специфической темно–бурой жидкости с повышенным содержанием солей (нитратов, хлоридов, сульфатов). Фильтрат образуется при контакте дождевой, грунтовой или поверхностной воды с отходами. Часть фильтрата испаряется с поверхности, другая проникает вглубь, где вызывает медленный биотермический процесс разложения с повышением температуры до 30°С. Фильтрат должен скапливаться в корыте, оставаться в пределах полигона и не загрязнять поверхностные водоемы и подземные воды. Фильтрат собирается дренажной системой [66, 67].

Полигон оборудуется подъездной дорогой, соединяющей существующую транспортную магистраль с участком складирования, имеющей твердое покрытие (асфальт, ж/б плиты), рассчитанной на двустороннее движение, с уклоном до 8⁰.

Хозяйственная зона полигона площадью 0,3–1 га проектируется на пересечении подъездной дороги с границей полигона. В ней размещаются бытовые и производственные здания для персонала, навес или гараж для размещения машин и механизмов.

Инженерные сооружения полигона включают [31, 102].

· водоснабжение на крупных полигонах (более 360 тыс. м3/год), при периоде эксплуатации более 15 лет, обеспечивается из артезианских скважин. В других случаях мойка контейнеров осуществляется с помощью поливомоечных машин;

· удаление стоков от мойки контейнеров осуществляется либо по бессточной схеме (стоки отстаиваются в грязеотстойникахв и подаются для испарения на поверхность рабочих карт полигона), либо с использованием городской системы канализации;

· контрольно–дезинфицирующая зона устраивается на выезде из полигона, включает ж/б ванну для обмыва колес мусоровозов с использованием эффективных дезинфицирующих средств;

· сборный ж/б резервуар для пожаротушения емкостью 100 м3;

· наружное освещение территории полигона предусматривается прожекторами, устанавливаемыми на мачтах в полосе зеленой зоны;

· легкое ограждение по периметру всей территории полигона;

· санитарно–защитные зоны (СЗЗ) и устройства по контролю качества грунтовых вод (ГВ). В зеленой зоне полигона проектируются мониторинговые скважины. Одна скважина закладывается выше полигона по потоку ГВ с целью отбора проб воды, на которую отсутствует влияние фильтрата с полигона. Ниже полигона по течению ГВ закладываются две скважины на расстоянии друг от друга 100 – 200 м.

Полигоны по обезвреживанию токсичных промышленных отходов (ПрО) наряду с захоронением и сжиганием отходов также предусматривают установки для промышленной переработки некоторых видов ПрО. Основным нормативным документом по проектированию полигонов является СНиП 2.01.28–85 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных ПрО» [101].

В составе полигона предусматривается строительство трех основных объектов [101]:

1. завод по обезвреживанию токсичных ПрО, предназначенный для сжигания и физико–химической переработки отходов с целью их обезвреживания или понижения токсичности, перевода в нерастворимые формы, обезвоживание и сокращения объема отходов, подлежащих захоронению;

2. участок захоронения токсичных ТБО – территория, предназначенная для размещения специально оборудованных карт или котлованов, куда складируют различные группы токсичных ПрО;

3. гараж специализированного автотранспорта.

Приему на полигон не подлежат следующие виды отходов:

· отходы, для которых разработаны эффективные методы извлечения ценных компонентов;

· радиоактивные отходы;

· нефтепродукты, подлежащие регенерации.

Полигоны следует располагать:

· в свободных от застройки, открытых, хорошо проветриваемых незатопляемых местах;

· с подветренной стороны по отношению к населенным пунктам и зонам отдыха;

· ниже мест водозаборов питьевой воды и рыбоводных хозяйств;

· на землях непригодных для ведения сельского хозяйства;

· на участках со слабо фильтрующими грунтами (глины, суглинки, сланцы);

· на участках с УГВ, находящимся не менее чем в двух метрах от нижнего горизонта захороняемых отходов.

Захоронению на полигонах подлежат твердые токсичные отходы I, II, III и при необходимости IV классов опасности. Способ захоронения зависит от класса токсичности и водорастворимости отходов. В приложении З представлена схема сетчатой системы полигона для захоронения опасных отходов.

Твердые и пастообразные негорючие водорастворимые отходы I класса захоронятся в металлических контейнерах с толщиной стенки не менее 10 мм. Контейнеры захораниваются в ж/б бункерах с толщиной стенки не менее 0,4 м. Бункеры разделяются на отсеки. Заполненные отсеки сверху перекрываются ж/д плитами, затем засыпаются слоем уплотненного грунта толщиной 2 м, обработанного в верхней части нефтью или битумом с одновременным добавлением цемента. Водорастворимые ПрО II и III классов размещаются непосредственно в котлованах. Противофильтрационный экран утраивается из уплотненного слоя глины толщиной 1 м. Водонерастворимые ПрО II и III классов изолируются слоем местного грунта. В приложении И приведена схема разреза полигона для твердых отходов.

Требования к участку захоронения [107]:

1. участок должен иметь ограждения из колючей проволоки с устройством автоматической охранной сигнализации;

2. за ограждением следует бетонированный кольцевой водоотводящий канал для перехвата дождевых и талых вод;

3. кольцевое обвалование, защищающее канал и окружающую среду от токсичных отходов;

4. кольцевая автодорога с усовершенствованным покрытием из бетонных плит;

5. ливнеотводные лотки вдоль дороги;

6. наружное освещение территории в темное время суток.

Участок захоронения делится на две зоны:

1. производственная зона, в которой размещаются карты с учетом раздельного захоронения отходов разных классов опасности. Участок захоронения должен быть оборудован системой сбора и удаления фильтрата.

2. вспомогательная зона, в ней размещаются:

· административно–бытовые помещения, лаборатория;

· склады топлива и материалов;

· котельные;

· стоянка спецмашин и механизмов;

· сооружение для чистки, мойки и обеззараживания спецмашин и контейнеров;

· мастерская;

· автомобильные весы;

· контрольно–пропускной пункт.

Устройство завода по обезвреживанию токсичных отходов. На заводе осуществляют централизованную переработку отходов, поступающих на полигон. В состав завода входит цех термического обезвреживания твердых горючих отходов. Сжигание осуществляется в печах различных конструкций. ПрО перед сжиганием проходят ряд подготовительных операций (сортировка, дробление и др.). Современные установки по сжиганию отходов производят немецкие и чехословацкие фирмы. Самую сложную и дорогую часть цеха составляют очистные сооружения по очистке дымовых газов. Применяется многоступенчатая схема очистки, включающая такие аппараты как водяные скрубберы, электрофильтры, текстильные фильтры и др. Горючие газы из печи поступают в теплообменник (котел утилизатор) для получения пара и электроэнергии. При сжигании отходов образуются шлаки, требующие дальнейшей утилизации или захоронения. При сжигании обезвреживается большая часть отходов, при этом их объем составляет около 10 % от первоначального.

Дата добавления: 2014-12-23