ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА

Полигоны для захоронения отходов

Захоронение отходов должно происходить на специально орга­низованных полигонах. Полигоны для захоронения отходов явля­ются природоохранными сооружениями, предназначенными для регулярного централизованного сбора, удаления, обезвреживания и хранения неутилизируемых отходов. Количество и мощность поли­гонов для каждого региона обосновываются технико-экономически­ми расчетами.

В странах ЕЭС полигоны для захоронения отходов подразделя­ются на полигоны для опасных, бытовых и инертных отходов. Дан­ная классификация является в значительной мере условной, так как не всегда можно провести четкую грань между опасными, нео­пасными и инертными отходами, поскольку эта грань может изме­няться во времени под воздействием различных факторов.

Захоронения твердых бытовых отходов в нашей стране должны отвечать санитарным правилам, предусмотренным Гигиеническими требованиями к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов (СП 2.1.7.722 - 98), разработанным НИИ эколо­гии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина.

При проектировании полигонов необходимо руководствоваться СНиП 2.01.28. - 85 "Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных отходов. Общие положения по проектированию", со­гласно которым захоронению на полигонах подлежат неутилизиру - емые токсичные отходы I, II и III классов, т. е. чрезвычайно опас­ные, высокоопасные и умеренно опасные.

В соответствии с действующими строительными нормами в со­ставе полигонов должно быть три объекта, которые могут нахо­диться на разных площадках: 1) цех для обеззараживания и перво­начальной обработки отходов с целью их полного обезвреживания или снижения класса опасности, а также сокращения объемов от­ходов, подлежащих захоронению; 2) участок захоронения отходов; 3) гараж специализированной автотехники, предназначенной для перевозки и захоронения отходов.

При организации полигонов для захоронения отходов важное значение имеют:

* правильный выбор площадки;

* создание необходимых инженерных сооружений;

* порядок заполнения полигона отходами;

* глубина предварительной обработки отходов;

* проведение мониторинга окружающей среды;

* контроль за образованием, сбором и транспортировкой био­газа;

* контроль за образованием, сбором и удалением фильтрата.

В соответствии с современными требованиями захоронение от­ходов должно быть оборудовано следующими отдельными инже­нерными сооружениями:

* уплотненным основанием из минеральных слоев в комбина­ции с искусственными материалами;

* проездами;

* сооружениями по сбору просачивающейся воды и ее очист­ке;

* сооружениями по сбору и утилизации выделяющегося газа;

* сооружениями по защите ландшафта с помощью рекульти­вации земель.

Полигоны размещают в свободных от застройки, открытых, хо­рошо проветриваемых незатопляемых местах, на которых возмож­но выполнение необходимых инженерных работ. Вокруг полигона на расстоянии не менее 3000 м должна быть создана санитарно-за - щитная зона.

Полигон может располагаться на расстоянии не менее 200 м от сельскохозяйственных угодий и транзитных магистральных дорог и не менее 50 м от лесных массивов.

Место захоронения должно располагаться на незначительном удалении от главных транспортных магистралей и быть связано с ними дорогой хорошего качества.

Дефицит площади для захоронения отходов вблизи крупных городов можно уменьшить путем организации сети перегрузочных станций, где отходы будут сортироваться, измельчаться и накапли­ваться по видам. Это позволит сократить их объем и использовать для захоронения более удаленные полигоны.

Полигоны размещаются на участках со слабофильтрующими грунтами (глина, суглинок, сланцы и т. д.), имеющими коэффици­ент фильтрации не более 0,00001 см/с. Уровень грунтовых вод при их наибольшем подъеме должен составлять не менее 2 м от нижне­го уровня захороняемых отходов (как правило, заглубленного на 7-15 м).

Главными конструктивными элементами участка захоронения отходов являются герметизирующая облицовка, защитный облицо­вочный слой, дренажный слой для фильтрата и верхнее покрытие. Для обеспечения герметичности применяют минеральные (глиня­ные) покрытия, полимерные пленочные материалы (например, по­лиэтилен высокого давления), покрытия из асфальтобетона, а так­же усиление почвы бентонитом.

Захоронение должно быть оборудовано надежной системой сбо­ра и удаления фильтрата. Для обеспечения хорошего дренажа на все основание хранилища поверх герметизирующего покрытия ук­ладывают высокопористый слой какого-либо материала, например щебня.

Для обеспечения надежного контроля, регулирования и ограни­чения выделения из хранилища фильтрата важное значение имеет верхнее покрытие, которое также выполняется из минерального сырья (глины) или из полимерной пленки. Дренажные трубы раз­мещают на расстоянии не более 20 м друг от друга.

Перед организацией полигона следует определить состав отхо­дов, так как он влияет на объем инженерных мероприятий, кото­рые необходимо выполнить при создании упорядоченного захоро­нения, отвечающего требованиям охраны окружающей среды.

Существуют два основных типа захоронения: наземное и под­земное.

Подземные захоронения - шахты, пустоты, скважины, старые нефтяные поля и другие выработки - используются в основном для размещения опасных и радиоактивных отходов.

Наземные захоронения различных видов (рис. 8.1) используют для размещения бытового и строительного мусора, а также про­мышленных отходов с точно учтенным небольшим содержанием токсичных компонентов.

Захоронения отвального типа имеют следующие преимущест­ва:

* основание захоронения расположено на земной поверхно­сти;

* имеется хорошая возможность контроля за уплотнением размещаемого материала;

* отвод вод происходит без использования насосов;

* возможность контроля за состоянием дренажных систем.

Недостатки захоронений отвального типа:

* сложность оценки устойчивости откосов, особенно при большой высоте захоронения;

* высокие сдвиговые напряжения на основании откосов;

* необходимость использования специальных строительных конструкций для повышения устойчивости захоронения;

* эстетическая нагрузка на ландшафт.

А — отвальный тип захоронения; б — захоронение на склонах; в ■ Хоронение в котлованах; г - захоронение в подземном бункере; 1 ■ ходы; 2 - гидроизоляция; 3 - бетон

Захоронения на склонах в отличие от рассмотренных захороне­ний отвального типа требуют дополнительной защиты тела захоро­нения от сползания и от смыва водой, стекающей по склону. За­щита осуществляется с помощью строительных конструкций.

Захоронение в котлованах в меньшей степени влияет на ланд­шафт и не создает опасности, связанной с устойчивостью. Однако оно требует отвода вод с помощью насосов, так как основание рас­положено ниже поверхности земли. Такое захоронение создает до­полнительные трудности для гидроизоляции боковых склонов и ос­нования захоронения отходов, а также требует постоянного конт­роля за дренажными системами.

Захоронения в подземных бункерах по всем параметрам более удобны и экологически чисты, однако из-за больших капитальных затрат на их сооружение они могут использоваться только для удаления небольших количеств отходов. Подземное захоронение широко используется для изоляции радиоактивных отходов, так как позволяет при определенных условиях обеспечить радиоэколо­гическую безопасность на весь требуемый период и является наи­более экономически эффективным способом обращения с ними. Не вдаваясь в подробности организации подземных хранилищ радио­активных отходов, следует заметить, что наиболее сложной явля­ется проблема выбора места захоронения с оптимальными геологи­ческими условиями.

Укладка отходов на полигоне должна осуществляться слоями толщиной не более 2 м при обязательном уплотнении, обеспечива­ющем наибольшую компактность и отсутствие пустот, что особен­но важно при захоронении крупногабаритных отходов.

Уплотнение отходов при захоронении необходимо не только для максимального использования свободного пространства, но и для уменьшения последующего оседания тела захоронения. Кроме того, рыхлое тело захоронения, имеющее плотность ниже 0,6 т/м, усложняет контроль за фильтратом, так как в теле неизбежно воз­никает множество каналов, затрудняющих его сбор и удаление.

Степень компактности отходов зависит от используемого обо­рудования, природы отходов и способа их размещения. Для ком - пактирования отходов применяют обычные дорожные машины, та­кие как бульдозеры на гусеничном ходу мощностью от 50 до 120 кВт, катки КМ-305, а также специальные тяжелые компакто­ры со стальными зубчатыми колесами. Использование компакторов позволяет уплотнять тело захоронения до 0,7 - 0,8 т/м .

Послойное перекрытие всего основания небольшими слоями от­ходов равномерной толщины более целесообразно, чем укладка от­ходов на всю высоту захоронения, но на отдельных участках.

Однако иногда, прежде всего по экономическим соображениям, заполнение хранилища производят посекционно. Основными при­чинами секционного заполнения являются необходимость разделе­ния различных типов отходов в пределах одного полигона, а также стремление к уменьшению площадей, на которых образуется филь­трат.

При оценке устойчивости тела захоронения следует различать внешнюю и внутреннюю устойчивость. Под внутренней устойчиво­стью понимают состояние самого тела захоронения (устойчивость бортов, устойчивость к вспучиванию); под внешней устойчивостью понимают устойчивость основания захоронения (оседание, раздав­ливание). Недостаточная устойчивость может повредить дренаж­ную систему и гидроизоляцию. Оседание возможно из-за следую­щих причин:

Вытеснения воды из влажных отходов;

Увеличения объема пустот вследствие истечения биогазов, об­разующихся в результате микробиологических процессов;

Дробления отходов за счет механических нагрузок.

Некоторые специалисты считают, что уложенный слой отходов после компактирования должен ежедневно пересыпаться грунтом, что позволяет снизить опасность переноса инфекций грызунами и птица­ми, а также исключить загрязнение местности при ветреной погоде. При больших площадях полигона это не всегда выполняется из-за технических и экономических трудностей. Более выгодно использова­ние для временного укрытия тела захоронения полимерных пленок, синтетических разрушающихся пен и других материалов.

После завершения захоронения его необходимо гидроизолиро - вать сверху и провести рекультивацию земель. Такие захоронения должны быть защищены от дальнейшего проникновения осадков и вод просачивания. Делается это не сразу после завершения захоро­нения, а после окончания биологических процессов в его теле и полного прекращения выделения газов. В противном случае закры­тое захоронение может превратиться в бомбу замедленного дейст­вия.

Поскольку при захоронении отходов на неорганизованных свалках не выполняются современные требования по гидроизоля­ции, то эти свалки являются источником загрязнения грунтовых вод и почвы. Для гидроизоляции существующих свалок разработа­на технология создания боковых и горизонтальных барьеров вокруг старой свалки. Боковая изоляция создается путем бурения верти­кальных скважин, в которые нагнетаются специальные материалы, блокирующие боковую миграцию вредных веществ из тела храни­лища отходов.

Если загрязненные воды соединяются с глубоколежащими во­доносными пластами, то требуется дополнительная изоляция осно­вания свалки с помощью горизонтальных скважин, которая осуще­ствляется бурением с открытой стороны (если она имеется) котло­вана либо бурением наклонных скважин. В качестве гидроизолиру­ющих материалов применяются озокерит (продукт экстракции бу­рого угля) либо жидкое стекло и другие силикатные материалы.

Важным элементом управления полигоном захоронения отхо­дов является мониторинг окружающей среды, целью которого яв­ляется определение любых нежелательных видов воздействия на нее для принятия необходимых корректирующих действий. Объек­тами мониторинга являются воздух и биогаз, грунтовые воды и фильтрат, почва и тело захоронения. Объем мониторинга зависит от вида отходов и устройства полигона.

В связи с катастрофической нехваткой в нашей стране полиго­нов промышленных отходов, оборудованных с учетом правил, практикуется захоронение промышленных отходов совместно с твердыми бытовыми отходами. Предельное количество промыш­ленных отходов, допускаемое для складирования на полигонах бы­товых отходов, нормируется документом, утвержденным Главным санитарным врачом.

В Московской области промышленные отходы принимают для захоронения совместно с твердыми бытовыми отходами такие крупные полигоны, как "Тимохово" площадью 64 га, "Саларьево" (50 га), "Щербинка" (50 га), "Икша" (40 га), "Хметьево" (25 га).

Основное условие приема промышленных отходов на эти поли­гоны - соблюдение санитарно-гигиенических требований по охране атмосферного воздуха, почвы, грунтовых и поверхностных вод.

Главным критерием приема промышленных отходов являются со­став фильтрата при рН 5 - 10 и температуре 10 - 40 °С, неспособ­ность отходов к взрыву, самовозгоранию, выделению ядовитых га­зов, интенсивному пылению. Их влажность должна быть не более 85%. Предельные количества промышленных отходов, которые можно складировать на полигонах ТБО, зависят от их класса опас­ности. Так, отходы, относящиеся к IV классу опасности, принима­ются без ограничений и могут использоваться как изолирующие материалы. Перечень таких отходов приведен в табл. 8.1.

Водная вытяжка токсичных веществ из этих отходов соответст­вует фильтрату ТБО, а биохимическая и химическая потребность в кислороде не превышает 300 мг/л.

Промышленные отходы III и IV классов опасности, водная вы­тяжка которых по содержанию токсичных веществ также соответ­ствует ТБО, но имеет значения биохимической и химической по­требности в кислороде 3400 - 5000 мг/л, принимаются к совмест­ному с ТБО захоронению с ограничением. Их масса не должна превышать 30% от массы ТБО. Перечень таких отходов и предель­ные объемы их захоронения на 1000 м ТБО приведены в табл. 8.2.

Некоторые виды промышленных отходов, относящихся к III - IV классам опасности, также ограниченно принимаемые к захоро­нению на полигонах ТБО, требуют специальных условий захоро­нения или предварительной подготовки в месте образования (табл. 8.3)

При этом суммарное количество всех промышленных отходов IV и III классов опасности, принимаемых к захоронению на полигоне ТБО, не должно превышать 100 т на 1000 м ТБО. Не допускаются к захоронению на полигонах бытовых отходов такие промышленные отходы, которые способны к самовозгоранию за счет химических реакций в толще складируемой массы или выде­ляют пары и газы, образующие с воздухом или газами полигона взрывоопасные или ядовитые смеси.

Одним из самых современных у нас в стране до недавнего вре­мени был полигон для захоронения и обработки промышленных отходов "Красный Бор" под Санкт-Петербургом. Полигон окружен кольцевым каналом, отводящим подземные и поверхностные воды с окружающей территории в реку Большая Ижора. На полигон принимаются осадки очистных сооружений и все промышленные отходы, за исключением радиоактивных и подлежащих регенера­ции.

Все отходы, принимаемые к захоронению на полигоне, должны иметь паспорт с технической характеристикой отходов, кратким описанием мер безопасного обращения с ними при сжигании и за' хоронении.

Горючие отходы сжигаются на полигоне в специальных печах при температуре около 1000 °С. Схема полигона показана на рис. 8.2.

I - участок обезвреживания неорганических отходов; II — участок захоронения не­горючих органических отходов; III - участок захоронения особо вредных отходов; IV - участок термического обезвреживания отходов; V - административный уча­сток; VI - гараж; 1 - КПП и весовая; 2 - химическая лаборатория; 3 - админист­ративное здание; 4 - котельная

Полигон площадью 58 га был создан в 1969 г. и рассчитан на эксплуатацию в течение 10 - 15 лет, но работает до сих пор. В на­стоящее время на полигоне "Красный Бор" уже захоронено 1,5 млн. т токсичных отходов, что привело к его переполнению и тяжелой экологической ситуации вокруг него.

Более усовершенствованные полигоны для обработки и захоро­нения промышленных отходов планировалось построить во всех крупных промышленных регионах страны в начале 90-х годов.

Захоронение отходов в Москве связано с очень большими недо­статками и трудностями. Основные из них: отсутствие вблизи горо­да свободных земельных участков, постоянное увеличение дально­сти вывоза отходов, недостаток транспорта, техники и топлива на вывоз и обработку отходов, а также на подготовку полигона и кон­троль за ним. Средняя дальность вывоза отходов из Москвы к мес­там захоронения составляет 80 км, а из городов Московской обла­сти 40 км.

Такая удаленность мест захоронения отходов от источников их образования приводит к многочисленным неорганизованным свал­кам мусора и промышленных отходов, которые не имеют никакой подготовки и последующего контроля. Только в 1997 г. в стране на несанкционированных свалках было захоронено 140,5 тыс. т ток­сичных отходов, а из учтенных мест организованного захоронения отходов общей площадью 14 тыс. га 15% не отвечали действую­щим требованиям к полигонам.