Хранение твердых бытовых отходов на полигонах

Размещено на http://www.allbest.ru//

Аннотация

Курсовую работу на тему «Хранение твердых бытовых отходов на полигонах» выполнил студент группы Б05-621-1 Александров Данил Владиславович. Работа содержит пояснительную записку -54 листов, 2 рисунока, 7 таблиц, также использовано 16 литературных источников (список источников).

В данной работе рассмотрены общие сведения о твердых бытовых отходах, способах их хранении и утилизации на полигонах, а именно, основные принципы организации работы полигона для складирования ТБО. Была изучена методика расчета проектной вместимости и площади полигона. А также выполнен расчет вместимости и площади (ТБО г. Ижевска).



Введение

За последнее столетие население в городах резко возросло. В России доля городского населения составляет почти 2/3 от общего количества жителей страны. В связи с этим концентрация твердых бытовых отходов в крупнейших городах России резко возрастает. Прирост числа населения в городах и развитие промышленности неотъемлемо связано и с увеличением количества образующихся бытовых и промышленных отходов. Если в начале ХХ века процент городского населения в России составлял всего 15%, то к концу 2018 года он был на уровне около 75%. Одной из основных проблем урбанизации в России и для всего мира в целом, является увеличивающаяся концентрация в городах твердых бытовых отходов, которые порождают собой свалки отходов, часто плохо организованные или просто «стихийные», являющиеся источниками загрязнений атмосферного воздуха, почвы, поверхностных и грунтовых вод. При этом объем отходов увеличивается, а территориальные возможности для их утилизации уменьшаются. Отходы, при неправильном сборе, несвоевременном удалении и неудовлетворительном обезвреживании, ухудшают экологическую обстановку и наносят экологический ущерб окружающей среде. Санитарная очистка городов от отходов производства и потребления является элементом жизнеобеспечения. Известно более 20 методов обезвреживания и утилизации ТБО. По каждому методу известны от 5 до 10 разновидностей приемов их обезвреживания и переработки. Выбор оптимального метода и технологии хранения, обезвреживания и переработки ТБО базируется, прежде всего, на недопущении негативного воздействия отходов на окружающую среду, ухудшения здоровья человека, обострения социальных аспектов развития общества и повышении экономической эффективности процессов обезвреживания отходов и рационального использования земельных ресурсов. Захоронение отходов производства и потребления на свалках и полигонах является наиболее широко практикуемым способом обезвреживания и утилизации ТБО, но, к сожалению, оно порождает массу экологических и санитарно-гигиенических проблем. Но, несмотря на это, захоронение ТБО еще долгое время будет оставаться наиболее распространенным методом обезвреживания и утилизации ТБО. Поэтому, при изучении дисциплины “ хранение твёрдых бытовых отходов на полигонах” уделяется большое внимание проектированию полигонов ТБО, как инженерно-экологического сооружения в системе природно-техногенного комплекса.



1. Теоретическая часть

1.1 Словарь терминов

Твёрдые бытовые отходы - отходы, образующиеся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами, а также товары, утратившие свои потребительские свойства в процессе их использования физическими лицами в жилых помещениях в целях удовлетворения личных и бытовых нужд. К твёрдым коммунальным отходам также относятся отходы, образующиеся в процессе деятельности юридических лиц, индивидуальных предпринимателей и подобные по составу отходам, образующимся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами.

Захоронение отходов - изоляция отходов, не подлежащих дальнейшей утилизации, в специальных хранилищах в целях предотвращения попадания вредных веществ в окружающую среду.

Объекты размещения отходов - специально оборудованные сооружения, предназначенные для размещения отходов (полигон, шламохранилище, в том числе шламовый амбар, хвостохранилище, отвал горных пород и другое) и включающие в себя объекты хранения отходов и объекты захоронения отходов.

Утилизация отходов - использование отходов для производства товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг, включая повторное применение отходов, в том числе повторное применение отходов по прямому назначению (рециклинг), их возврат в производственный цикл после соответствующей подготовки (регенерация), а также извлечение полезных компонентов для их повторного применения (рекуперация).

Объекты захоронения отходов - предоставленные в пользование в установленном порядке участки недр, подземные сооружения для захоронения отходов I - V классов опасности в соответствии с законодательством Российской Федерации о недрах.

Недра - часть земной коры, расположенной ниже почвенного слоя, а при его отсутствии - ниже земной поверхности и дна водоемов и водотоков, простирающейся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения.

Рекультивация земель - комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды в соответствии с интересами общества.

Полигоны захоронения ТБО - инженерно-экологические комплексы, предназначенные для централизованного приема ТБО, их обезвреживания и захоронения, предотвращающие распространение загрязняющих веществ в компоненты природной среды.

Санитарно-защитная зона -- обязательный элемент экологического проектирования любого объекта, который может быть источником химического, биологического или физического воздействия на окружающую среду и здоровье человека.

1.2 Понятие твердых бытовых отходов

Полигоны твёрдых бытовых отходов (ТБО) являются специально оборудованными сооружениями, предназначенными для размещения и обезвреживания отходов. На полигонах обеспечивается статическая устойчивость отходов с учетом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, максимальной нагрузки на единицу площади, возможности последующего рационального использования участка после закрытия полигонов и их рекультивации. На полигоны ТКО принимаются отходы, образующиеся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами, а также товары, утратившие свои потребительские свойства в процессе их использования физическими лицами в жилых помещениях в целях удовлетворения личных и бытовых нужд, отходы, образующиеся в процессе деятельности юридических лиц, индивидуальных предпринимателей и подобные по составу отходам, образующимся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами, а также твёрдые промышленные отходы 3 - 5 классов опасности, разрешенные к захоронению на полигонах ТКО. На полигонах ТБО запрещается захоронение промышленных отходов 1-2 и 3 ( по соглашению) классов опасности, радиоактивных, независимо от уровня их радиации, биологических отходов, строительных, содержащих асбестовый шифер в виде боя, шлаки, золы, отработанный асбест, отходов мягкой кровли, имеющих 4-й класс опасности, ртутных ламп и продуктов демеркуризации.На полигонах разрешается сортировка отходов с целью извлечения отдельных фракция для последующей утилизации.

На полигоны захоронения ТБО принимают:

-бытовые отходы и отходы потребления из жилых зданий, учреждений и предприятий общественного назначения, объектов оптово-розничной торговли промышленными и продовольственными товарами;

-строительные отходы, образованные при сносе, ремонте, реконструкции, новом строительстве зданий и сооружений, отходы стройиндустрии, промышленные отходы, приравненные к ТБО, древесно-растительные отходы от планового ухода за зелеными насаждениями городов;

-твердые промышленные отходы IV класса опасности по согласованию с органами природных ресурсов и охраны окружающей среды, санитарно-эпидемиологическими службами и учреждениями коммунальной сферы, в количестве, не превышающем 30% от массы принимаемых ТБО;

-отходы лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ) в соответствии с «Правилами сбора, хранения и удаления отходов лечебно-профилактических учреждений».

Полигоны ТБО по видам принимаемых отходов подразделяют на два класса:

-полигоны ТБО 1-го класса - полигоны, на которых разрешено размещать отходы, содержащие 25% органические примеси, при разложении которых образуются вредные вещества в количествах, не превышающих значения ПДК;

-полигоны ТБО 2-го класса - полигоны, на которых размещают отходы, содержащие >25% органические примеси, а также другие виды отходов, при разложении которых образуются вредные вещества в количествах, превышающих значения ПДК.

Организации, эксплуатирующие полигоны, разрабатывают регламент (режим) работы полигона и инструкцию по приему ТБО. В соответствии c разработанной инструкцией, осуществляют учет поступающих отходов, обеспечивают их контроль, распределяют в пределах эксплуатируемой части полигона, выполняют послойную изоляцию отходов, обеспечивают выполнение требований, предъявляемые к безопасности жизнедеятельности предприятий в чрезвычайных ситуациях. [16] [9]

1.3 Основные виды отходов

Отметим основные виды отходов:

Промышленные отходы производства - остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Они могут быть безвозвратными (технологические потери: улетучивание, угар, усушка) и возвратными. К ним следует причислить отходы производственного потребления - непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и «списанные» в установленном порядке машины, оборудование, инструменты, приборы и т.п. Они могут быть сельскохозяйственными, бытовыми и другими. К обоим видам отходов нужно отнести медикаментозные, химические, высокотоксичные и радиоактивные.

Развитие промышленного и сельскохозяйственного производства, строительства, транспорта, сферы услуг сопровождается непрерывным ростом объемов и усложнением состава отходов, образующихся в этих сферах, а также при потреблении (эксплуатации) соответствующих товаров, работ, услуг. Причем, что удивительно, в России при спаде промышленного производства на 30-40 % в 1995-1996 г. наблюдалось существенное неадекватное снижение объемов образования отходов, а с 1996 г. - их непрерывны рост при относительно медленном развитии производства. Как видно из таблицы 1, наибольший вклад в образовании отходов вносят черная и цветная металлургия, химическая и нефтехимическая промышленность, угольная промышленность, промышленность строительных материалов, электроэнергетика. Многие объекты перечисленных отраслей располагаются в населенных пунктах или в непосредственной близости от них.

Таблица 1. Динамика образования опасных промышленных отходов, млн.т.

Страна, отрасль	1995	1996	1997	1998	1999	2000	2001
РФ	89,91	82,59	89,39	107,06	108,07	127,55	139,19
Промыш-ленность	86,34	78,52	84,37	101,87	101,37	118,97	129,88
Черная метал-лургия	35,54	32,02	32,87	34,29	30,42	31,94	39,30
Цветная метал-лургия	15,43	19,26	21,32	20,43	27,25	34,38	33,37
Хим и нефт хим Пром-сть	5,62	7,37	8,50	8,06	10,98	13,45	14,21
Угольная пром-сть	0,06	0,14	0,15	11,44	7,81	8,68	11,45
Пром-сть строй мат-ов	5,00	4,70	6,65	6,53	7,54	8,82	9,76
Электро- энергетика	7,66	7,75	8,12	8,71	8,27	8,02	7,74
Машин Остроение и металло обработка	4,76	2,37	2,21	3,29	2,73	3,09	3,91
Пищевая пром-сть	1,16	0,98	0,59	0,60	0,92	1,54	1,60
Нефте- перераба -тывающая Пром-сть	0,78	0,90	1,03	1,01	1,18	1,07	1,05
Газовая пром-сть	0,02	0,08	0,06	0,03	0,06	0,13	0,16
Легкая промышленность	0,12	0,06	0,07	0,06	0,10	0,08	0,09

Опасные (токсичные) отходы - отходы, способные вызывать отравления или иное поражение живых существ. Это прежде всего неиспользованные ядохимикаты сельскохозяйственного назначения, промышленные канцерогены и мутагены. В США даже среди ТБО около 40% относят к особо опасным, в Венгрии -- 34%; во Франции -- 6 %, Великобритании -- 3 %, а в Италии и Японии всего лишь --0,3 %. В России, по некоторым данным, таким образом выделяют из ТБО 10 % особо опасных.

Опасные свойства отходов:

-токсичность - способность вызывать серьезные затяжные или хронические заболевания людей, включая раковые заболевания, при попадании внутрь организма через органы дыхания, пищеварения или через кожу;

-пожароопасность - способность жидких отходов выделять огнеопасные пары при температуре не выше 60 єС в закрытом сосуде или не выше 65,5 єС в открытом сосуде, способность твердых отходов, кроме классифицированных как взрывоопасные, легко загораться либо вызывать или усиливать поджар или трении, способность отходов самопроизвольно нагреваться при нормальных условиях или нагреваться при соприкосновении с воздухом, а затем самовозгораться, способность отходов самовозгораться при взаимодействии с водой или выделять легковоспламеняющиеся газы в опасных количествах;

-взрывоопасность - способность твердых или жидких отходов (либо смеси отходов) к химической реакции с выделением газов такой температуры и давления и с такой скоростью, что вызывает повреждение окружающих предметов

-высокая реакционная способность - содержание органических веществ (органических пероксидов), которые имеют двухвалентную структуру -О-О- и могут рассматриваться в качестве производных перекиси водорода, в котором один или оба атома водорода замещены органическими радикалами. Содержание возбудителей инфекционных заболеваний - наличие живых организмов или их токсинов, способных вызывать заболевания людей и животных. Основная часть опасных отходов складируется или захоранивается, в том числе и затапливается в море. Обезвреживанию с предварительной обработкой, сжиганию и вторичной переработке подвергается наибольшая часть опасных отходов. Например, в Нидерландах примерно 300 тыс. т опасных отходов ежегодно подвергается физико-химической обработке, около 200 тыс. т сжигается, более 250 тыс. т захоранивается и около 700 тыс. т затапливается в море. На территории России к концу 90-х годов накоплено в хранилищах, на складах, могильниках, полигонах, свалках 1405 млн. т токсичных отходов. В 1995 г. образовалось 89,9 млн. т отходов, в том числе 1-го класса опасности -- 0,16 млн. т, 2-го -- 2,2 млн. т, 3-го -- 8,7 млн. т, 4-го -- 78,8 млн. т. Из них использовано в собственном производстве 34 млн. т и полностью обезврежено 65 млн. т. Кроме того, 12,2 млн. т передано на другие предприятия для использования. [3]

Опасные отходы в зависимости от их воздействия на окружающую среду и здоровье человека подразделяются на классы в соответствии с критериями. Юридические лица и индивидуальные предприниматели обязаны подтвердить отнесение отходов к конкретному классу опасности в установленном порядке. Класс токсичности отходов определяют согласно Классификационному каталогу отходов. Наибольшую угрозу для человека и всей биоты представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II класса токсичности. В первую очередь -- это отходы, в составе которых присутствуют радиоактивные изотопы, диоксины, пестициды, бензапирен и некоторые другие вещества. На опасные отходы составляется паспорт на основании данных о составе и свойствах опасных отходов, оценки их опасности в порядке, установленном постановлением Правительства от 26.10.2000 г. № 818 «О порядке ведения государственного кадастра отходов и паспортизации опасных отходов». Форма паспорта опасного отхода утверждена приказом МПР от 02.12.2002 № 785 «Об утверждении паспорта опасного отхода». Деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортировке, размещению опасных отходов подлежит лицензированию согласно Федерального Закона от 08.08.2001 г. № 128-ФЗ.

Радиоактивные отходы (РАО) -- твердые, жидкие или газообразные продукты ядерной энергетики, военных производств, других отраслей промышленности и систем здравоохранения, содержащие радиоактивные изотопы в концентрации, превышающей утвержденные нормы. Радиоактивные элементы, например, стронций-90, передвигаясь по пищевым (трофическим) цепям, вызывают стойкие нарушения жизненных функций, вплоть до гибели клеток и всего организма. Некоторые из радионуклидов могут сохранять смертоносную токсичность в течение 10--100 млн. лет. По удельной активности их подразделяют на низкоактивные (менее 0,1 Ku/м3), среднеактивные (0,1--100 Ku/м3) и высокоактивные (свыше 1000 Ku/м3). Во многих странах, особенно в тех из них, на территориях которых имеются атомные электростанции (АЭС) и заводы по переработке ядерного топлива, в настоящее время накопились огромные количества РАО. Только на территории России суммарная активность незахороненных отходов составляет 1,5 млрд. Ku, что равняется 30 Чернобылям. В Великобритании отходы атомной промышленности к 2000 г. будут составлять: высокой активности -- 5 тыс. м3, средней активности -- 80 тыс. м3, низкой активности -- 500 тыс. м3.

Подавляющее большинство радиоактивных отходов, хранящихся на АЭС, это низко и среднеактивные отходы. Жидкие РАО в виде концентрата хранятся в специальных емкостях, твердые -- в спец хранилищах. В нашей стране, по данным на 1995 г., уровень заполнения емкостей и складов для РАО на АЭС составил более 60% и при нынешних темпах все емкости могут быть заполнены уже через 4-5 лет. На ряде предприятий Минатома (ПО «Маяк», «Сибирский химический комбинат» и др.) жидкие низко- и средне активные РАО хранятся в открытых водоемах, что может привести к радиоактивному заражению обширных территорий в случае внезапных стихийных бедствий (землетрясений, наводнений и др.), а также проникновения радиоактивных веществ в подземные воды. Огромное количество небольших захоронений радиоактивных отходов (иногда забытых) рассеяно по всему миру. Так, только в США их выявлено несколько десятков тысяч, из которых многие являются активными источниками радиоактивного излучения. Очевидно, что проблема радиоактивных отходов со временем будет еще более острой и актуальной. По прогнозам МАГАТЭ к 2000 г. из-за превышения срока работы (более 30 лет) будут демонтированы (ликвидированы) 65 ядерных реакторов АЭС и 260 других ядерных устройств. При их демонтаже потребуется обезвредить огромное количество низко активных отходов и обеспечить захоронение более 100 тыс. т высокоактивных (Природа и ресурсы, 1990). Актуальны и проблемы, связанные со списанием кораблей ВМФ с ядерными силовыми установками. Накопление радиоактивных отходов на российских флотах неуклонно повышается, особенно после запрещения в 1993 г. сброса РАО в море.

Диоксинсодержащие отходы образуются при сжигании промышленного и городского мусора, бензина со свинцовыми присадками и как побочные продукты в химической, целлюлозно-бумажной и электротехнической промышленности. Установлено, что диоксины образуются также при обезвреживании воды хлорированием, в местах хлорного производства, в особенности при производстве пестицидов. Диоксины -- синтетические органические вещества из класса хлоруглеводородов. Диоксины 2, 3, 7, 8, -- ТХДД и диоксиноподобные соединения (более 200) -- самые токсичные из полученных человеком веществ. Они обладают мутагенным, канцерогенным, эмбриотоксическим действием; подавляют иммунную систему («диоксиновый СПИД») и в случае получения человеком через продукты питания или в виде аэрозолей достаточно высоких доз вызывают «синдром изнурения» -- постепенное истощение и смерть без явно выраженных патологических симптомов. Биологическое действие диоксинов проявляется уже з исключительно низких дозах. Впервые в мире диоксиновая проблема возникла в США в 30--40 гг. В России производство этих веществ началось вблизи г. Куйбышева и в г. Уфе в 70-е гг., где выпускался гербицид и другие диоксинсодержащие консерванты древесины. Первое крупномасштабное диоксиновое загрязнение окружающей среды зарегистрировано в 1991 г. в районе г. Уфы. Содержание диоксинов в водах р. Уфа более чем в 50 тыс. раз превысило их предельно допустимые концентрации (Голубчиков, 1994). Причина загрязнения воды -- поступление фильтрата из уфимской городской свалки промышленных и бытовых отходов, где по оценочным данным было законсервировано более 40 кг диоксинов. Как следствие, содержание диоксинов в крови, жировой ткани и грудном молоке многих жителей Уфы и Стерлитамака увеличилось в четыре--десять раз по сравнению с допустимым уровнем.

Твердые бытовые отходы (ТБО) - совокупность твердых веществ (пластмасса, бумага, стекло, кожа и т.д.) и пищевых отбросов, образующихся в бытовых условиях. Человечество на сегодняшний день придумало множество видов деятельности по обращению с твердыми бытовыми отходами: хранение, транспортирование, утилизация, складирование и даже добывание из обыкновенного мусора энергии.



Таблица 2.Состав ТБО в некоторых городах

Составляющий компонент ТБО	Москва	Ижевск	Владимир
Гниющие пищевые отходы (овощные очистки, остатки пищи)	36,8	42	44
Целлюлозное волокно (бумага, картон)	36,4	30	22
Стекло	5,6	-	9
Металлы	3,4	1,8	8
Кожа, текстиль	1,6	2,1	5
Древесина	2	2	1
Шлаки, пыль	0,9	-	1
Пластические массы	0,7	-	5
Прочие ТБО	7,1	4,7	5

В таблице 2 приведен состав ТБО двух городов России. Однако с начала 90-х годов прошлого века, среди ТБО все большее место занимают пластмассы и синтетические материалы, а также упаковка. В структуре развитых стран выделяются макулатура и органические отходы (около 20 % в среднем, увеличиваясь до 60 % в южных странах). К 2000 г. в наибольшей степени увеличился объем пластмассовых отходов. Так, если в 1970 г. в США объем пластмассовых отходов составлял 3 млн. т., в 1986 г. - 10,3 млн. т., то в 2000 г. уже свыше 15 млн. т. Аналогичная тенденция наблюдается в России. Количество бытовых отходов в расчете на одного человека увеличивается примерно на 1-4 %, а по массе на 0,2-0,4 % в год и в настоящее время составляет (кг/год): в благоустроенных зданиях - 210-225, в неблагоустроенных зданиях - 360-450. [8] [2]

1.4 Виды полигонов твердых бытовых отходов

По характеру складируемого мусора полигоны делятся на промышленные, бытовые и смешанного типа. Немаловажной характеристикой свалок является их размер. В связи с этим критерием полигоны делятся на:

-крупные (площадь превышает 16 га). Подобные свалки очень часто имеют промышленный или смешанный тип мусора и способны оказывать значительное техногенное воздействие на все окружающие природные среды. Зона массопереноса достигает 1,5 км. В большинстве случаев имеет место загрязнение радионуклидами;

-средние (площадь составляет 4-16 га). Протяженность влияния подобной площадки оценивается в 800-900 м. На полигонах средних размеров также имеется высокая опасность заражения окружающей местности радионуклидами. По большому счету они представляют собой объект с не меньшим характером загрязнений, как и крупные полигоны. Основная разница состоит исключительно в размерах занимаемой площади;

-мелкие (площадь не превышает 4 га). Зона влияние данных свалок находится в пределах от 500 до 600 м;

Еще одно деление существующих полигонов ТБО касается способа складирования мусора. По этому критерию выделяют насыпные полигоны, карьерные и карьерные с последующим образованием насыпи. Все свалки мусора также имеют деление по степени опасности: потенциально опасные, средней экологической опасности и относительно безопасные полигоны.

Потенциально опасные полигоны:

-протяженность зоны загрязнения составляет около 1,5 км;

-оказывают отрицательное влияние на природную среду и имеют смешанный состав отходов;

-расположены вблизи населенных пунктов, водоемов или лесных массивов, а также возможно близкое расположение к заповедным зонам;

-плодородный грунт вокруг полигонов относится к умеренно опасной, опасной или чрезвычайно опасной категории, поверхностные водотоки имеют среднюю или сильную степень загрязнения;

-на загрязненных участках наблюдается загрязнение не только водоносных горизонтов, но и каменноугольные питьевые водоносные горизонты;

-довольно часто наблюдается загрязнение окружающей среды радионуклидами.

Полигоны средней экологической опасности:

-протяженность зоны загрязнения до 900 м;

-существует отрицательное влияние на окружающую среду;

-расположены в относительной близости от населенных пунктов и водоемов;

-грунт возле полигона имеет умеренно опасную или допустимую степень загрязнения; в водотоках отсутствуют радионуклиды, они имеют среднюю или слабую загрязненность;

-нижние питьевые водоносные горизонты имеют защиту в виде водоупоров.

Относительно безопасные полигоны ТБО:

-протяженность зоны загрязнения до 600 м;

-в зоне расположения полигона отсутствуют природоохранные зоны и селитебные объекты;

-имеются благоприятные ландшафтные условия (карьеры, овраги и другие);

-водоносные горизонты имеют защиту в виде водоупорных грунтов.

Последний способ деления касается актуального состояния полигона отходов. Принято различать закрытые и действующие свалки, полигоны с наличием рекультивации, площадки с организацией природоохранных мероприятий и другие.

Полигоны ТБО размещают:

- на землях несельскохозяйственного назначения, непригодных для сельского хозяйства, ухудшенного качества, не занятых зелеными насаждениями;

- на участках, где есть возможность осуществления мероприятий и внедрения инженерных решений, исключающих загрязнение окружающей природной среды, развитие опасных геологических процессов или других негативных процессов и явлений;

- на участках, прилегающих к городским территориям, если они не включены в жилую застройку в соответствии с генеральным планом развития города на ближайшие 25 лет, а также под перспективную застройку;

- на участках, характеризующихся природной защищенностью подземных вод от загрязнения;

- за границами зон возможного влияния на водозаборы, поверхностные воды, заповедники, курорты и т.д.;

- с учетом розы ветров относительно жилой застройки, зон отдыха и других мест массового пребывания населения за границами санитарно-защитной зоны;

- за границами городов;

-на расстоянии, не менее:

-15 км от аэропортов;

-3 км от границы курортного города, открытых водоемов хозяйственного назначения, объектов, используемых в культурно-оздоровительных целях, заповедников, мест отдыха перелетных птиц, морского побережья;

-0,5 км от жилой и общественной застройки (санитарно-защитная зона).

Предпочтительным для размещения полигона является участок, сложенный глинами или тяжелыми суглинками (при глубине грунтовых вод не менее 2 м). Запрещается использование под полигон болот глубиной более 1 м, а также участков, затопляемых паводковыми водами. Проектируемый срок эксплуатации полигона - не менее 15-20 лет. Необходимая при этом площадь земельного участка для складирования ТБО зависит от численности обслуживаемого населения и высоты складирования ТБО.

Основными элементами полигона являются: подъездная дорога, участок складирования ТБО, хозяйственная зона, инженерные сооружения и коммуникации. Подъездная дорога соединяет существующую транспортную магистраль с участком складирования ТБО. Подъездная дорога рассчитывается на двустороннее движение. Категория и основные параметры подъездной автодороги определяются в соответствии с расчетной интенсивностью движения, автомобиль/сутки. [6]



2. Свод правил требования для полигонов

2.1 Требования размещения полигонов

При проектировании, строительстве, реконструкции, консервации, прекращении эксплуатации и рекультивации полигонов ТБО учитываются климатогеографические и почвенные особенности, геологические и гидрологические условия местности.

Размещение полигона ТБО не допускается:

-на территории I, II и III поясов зон санитарной охраны водоисточников и минеральных источников;

-в первой, второй и третьей зонах округов санитарной (горносанитарной) охраны лечебно-оздоровительных местностей и курортов;

-в рекреационных зонах;

-в местах выхода на поверхность трещиноватых пород

-в местах выклинивания водоносных горизонтов;

-в водоохранных зонах водных объектов;

-на участках, загрязненных органическими и радиоактивными отходами.

Размер санитарно-защитной зоны полигона ТБО регламентируется санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов»[10].

Основное сооружение полигона - участок складирования ТБО. Он занимает основную (до 95%) площадь полигона, в зависимости от объема принимаемых ТБО. Участок складирования разбивается на очереди эксплуатации с учетом обеспечения приема отходов в течение 3-5 лет, в составе первой очереди выделяется пусковой комплекс на первые 1-2 года. В первую, вторую и если позволяет площадь участка, в третью очередь складирования отходов ведется на высоту в 2-3 яруса (высота яруса принимается равной 2,0-2,5 м).

Последующая очередь эксплуатации заключается в увеличении насыпи ТБО до проектируемой отметки. Разбивка участка складирования на очереди выполняется с учетом рельефа местности.

Участки складирования должны быть защищены от стоков поверхностных вод с вышерасположенных земельных массивов. Для перехвата дождевых и паводковых вод по границе участка проектируется водоотводная канава. На расстоянии 1-2 м от водоотводной канавы размещается ограждение вокруг полигона. По периметру на полосе шириной 5-8 м проектируется посадка деревьев, прокладываются инженерные коммуникации (водопровод, канализация), устанавливаются мачты электроосвещения; 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. На участках с конфигурацией, близкой к квадрату, зона проектируется у последней очереди складирования ТБО. На участках вытянутой формы зона размещается посередине длинной стороны. Хозяйственная зона занимает, в зависимости от количества принимаемых полигоном ТБО и специальных требований заказчика, площадь - 5-15% от всей площади.

2.2 Требования устройства полигонов

Полигон состоит из двух зон: производственная и вспомогательная.

Производственная зона состоит из участков: хранения, захоронения, термического уничтожения отходов, участок компостирования. На участке хранения отходов могут размещаться установки по сортировке и измельчению отходов. В вспомогательной зоне размещаются хозяйственно-бытовые объекты.

-основание и стенки ложа полигона должны состоять из гидроизолирующего материала (глинистые, грунтобитумнобетонные, асфальтобетонные, асфальтополимербетонные, полимерные, геосинтетические, тканевые и другие материалы), обеспечивающими коэффициент фильтрации (проницаемость) с объединенным эффектом не более 0,10-0,11 м/с, стойкость к механическим повреждениям не менее 1,8 кН;

-с учётом объёма годовых атмосферных осадков, испарительной способности почв и влажности складируемых ТБО, обеспечивается сбор образующейся в их толще жидкие фазы (фильтрата);

- на полигоне должна быть дренажная система, обеспечивающая обеспечить эффективный сбор и отвод фильтрата, возможность контроля работоспособности системы и её промывку во время эксплуатации;

-сбор фильтрата должен осуществляться в отдельные устройства с его последующей очисткой и удалением в систему канализации.

- заполнение полигона осуществляется послойным чередованием ТБО и инертных материалов (с целью обеспечения перегнивая отходов, препятствию выделения вредных веществ в атмосферу и возгорания отходов);

-для полигонов, принимающих менее 120000 м3 ТБО в год, может использоваться траншейная схема складирования отходов. Траншеи устраиваются перпендикулярно направлению господствующих ветров, что препятствует, разносу ТБО. Грунт, полученный от рытья траншей, используется для послойной изоляции отходов и засыпки траншей после заполнения;

-основание (днище) траншеи должно отвечать требованиям гидроизоляции и коэффициента фильтрации;

-длина траншеи устраивается с учетом времени заполнения;

а) в период температур выше 0°С - в течение 1 - 2 месяцев;

б) в период температур ниже 0°С - на весь период промерзания

грунтов.

-территория полигона должна быть ограждена;

-по периметру полигона должна быть предусмотрена обособленная сеть ливнестоков с локальными очистными сооружениями;

-территория хозяйственной зоны должна быть обеспечена освещением, иметь твердое покрытие и ограждение;

-сооружения для чистки, мойки и обеззараживания специального транспорта и контейнеров должны быть расположены на выезде из производственной зоны полигона на расстоянии не менее 50 м от административно-бытовых зданий.

2.3 Требования эксплуатации полигонов

- складирование ТБО допускается только на рабочей карте. Промежуточная или окончательная изоляция уплотненного слоя ТБО осуществляется в летний период ежесуточно, при температуре + 5°С - не позднее трёх суток со времени складирования ТБО;

- для задержания лёгких фракций отходов, высыпающихся при разгрузке ТБО из мусоровозов и перемещаемых бульдозерами к рабочей карте, используются переносные сетчатые ограждения (щиты). Переносные ограждения устанавливаются как можно ближе к месту разгрузки и складирования ТБО, перпендикулярно направлению господствующих ветров;

- регулярно, не реже одного раза в смену, отходы, задерживаемые переносными щитами, собирают и размещают по поверхности рабочей карты, уплотняют сверху изолирующим слоем грунта;

- регулярно подлежат очистке от мусора перехватывающие обводные каналы, отводящие грунтовые и поверхностные стоки;

- на территории полигона не допускается сжигание ТБО, и должны быть приняты меры по недопустимости их возгорания;

- токсичные промышленные отходы 4 - 5 класса опасности разрешается складировать вместе с ТКО в соотношении не более 30 % от массы ТБО.

2.4 Требования к пожарной безопасности

- требования к генеральному плану, в том числе противопожарные расстояния между производственной и вспомогательной зоной, пожарным проездам и подъездным путям к зданиям и сооружениям для пожарной техники, оповещению людей о пожаре выполняются в соответствии с требованием СП 4.13130.2013 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям»;

- организационно-технические мероприятия по обеспечению пожарной безопасности, в том числе условия безопасной эвакуации людей при пожаре должны соответствовать ГОСТ 12.1.004-91 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования»;

- используемые инертные материалы для послойного чередования отходов должны быть негорючими;

- в летний период года участки хранения и захоронения отходов необходимо поливать водой;

- Токсичные промышленные отходы, допускаемые для совместного складирования с ТБО, должны отвечать следующим технологическим требованиям: не быть взрывоопасными, самовозгораемыми, с влажностью не более 85%.



2.5 Требования к рекультивации полигонов

- после отсыпки полигона на предусмотренную высоту производится его закрытие и рекультивация;

- последний слой отходов после закрытия полигона перекрывается окончательно наружным изолирующим слоем грунта.Толщина наружного изолирующего слоя должна быть не менее 0,6 м;

- при рекультивации полигона ТБО должно предусматриваться строительство систем дренажа и газоотвода;

- для защиты от выветривания или смыва грунта с откосов полигона необходимо озеленять их в виде террас непосредственно после укладки наружного изолирующего слоя. Выбор видов деревьев и кустарников определяется местными условиями;

- использование территории рекультивированного полигона под капитальное строительство не допускается. [16]



2. Выбор участка под строительство полигонатвёрдых бытовых отходов

При выборе перспективных участков для размещения полигона руководствуются следующими принципами:

-участки, на которых природные условия исключают размещение полигонов;

-участки, на которых природные условия не способствуют существенному негативному воздействию полигонов на компоненты природной среды.

Благоприятными земельными участками с точки зрения размещения полигонов считаются:

-открытые, хорошо продуваемые (проветриваемые), незатопляемые и непотопляемые, допускающие проведение природоохранных мероприятий и выполнение инженерных решений, обеспечивающих предотвращение загрязнения окружающей среды;

-расположенные с подветренной стороны относительно нахождения населенных пунктов и рекреационных зон, в соответствии с розой ветров;

-расположенные ниже мест водозаборов хозяйственно-питьевого водоснабжения, рыбоводных хозяйств, мест нереста, массового нагула и зимовальных ям рыбы;

- удаленные от аэропортов на 15 км и более, от сельскохозяйственных угодий и транзитных магистральных дорог на 200 м, от лесных массивов и лесопосадок, не предназначенных для рекреации, на 50 м;

-с преобладающими уклонами в сторону населенных пунктов, промышленных предприятий, сельскохозяйственных угодий и лесных массивов не более 1,5%, с залеганием грунтовых вод при наибольшем подъеме их уровня не менее 1 м от нижнего уровня складируемых отходов;

-с преобладанием в геологическом разрезе четвертичных отложении, экранирующих пород (в том числе маренных суглинков), характеризующихся коэффициентом фильтрации 10-7 м/с и менее;

-с отсутствием опасных геологических процессов (оползневых, карстово-суффозионных, овражно-эрозионных и т.д.). [2]

Рис.1. (Принципиальная схема полигона ТБО)

Оценку гидрогеологической обстановки выполняют при проведении полевых исследований. Критерии по оценке гидрогеологических условий носят, в основном, рекомендательный характер и их несоблюдение может быть компенсировано использованием технологических решений. Размер участка размещения полигона устанавливают, исходя из условия продолжительности эксплуатации полигона в течение 15…20 лет. По форме в плане наиболее благоприятны земельные участки близкие к квадрату, и позволяющие устраивать полигоны с наибольшей высотой складирования отходов. Необходимую площадь для отвода земельного участка определяют исходя из проектной вместимости полигона и проектной высоты складирования отходов. [7]



3. Методы переработки и утилизации твердых бытовых отходов

В мировой практике наибольшее распространение получили следующие инженерно-технические методы обращения с ТБО:

1) сжигание на мусоросжигательных заводах;

2) предварительная сортировка, утилизация и реутилизация ценных веществ из отходов;

3) компостирование с получением азотного удобрения или биотоплива;

4) ферментация (получение биогаза);

5) пиролиз ТБО - высокотемпературный (около 1700єС) нагрев без доступа воздуха;

6) строительство полигонов для длительного захоронения отходов (с возможностью их частичной переработки).

7) брикетирование

8) захоронение

Сжигание на мусоросжигательных заводах - это наиболее сложный и «высокотехнологичный» вариант обращения с отходами. Сжигание требует предварительной обработки ТБО (с получением т.н. топлива, извлеченного из отходов). При разделении из ТБО стараются удалить крупные объекты, металлы (как магнитные, так и немагнитные) и дополнительно его измельчить. Для того, чтобы уменьшить вредные выбросы из отходов, также извлекают батарейки и аккумуляторы, пластик, листья. Сжигание неразделенного потока отходов в настоящее время считается чрезвычайно опасным. Таким образом, мусоросжигание может быть только одним из компонентов комлексной программы утилизации. Сжигание позволяет примерно в 3 раза уменьшить вес отходов, устранить некоторые неприятные свойства: запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, привлекательность для птиц и грызунов, а также получить дополнительную энергию, которую можно использовать для получения электричества или отопления.

Сжигание твердых отходов в кострах или примитивных печах нельзя считать целесообразным ни с экономической, ни, тем более, с экологической точек зрения. При этом не только загрязняется воздушная среда, но и не используется образующаяся тепловая энергия. Ряд специалистов считает, что оно может быть оправдано только в том случае, если сочетаются утилизация тепловой энергии и очистка отходящих газов. Такой процесс происходит на мусоросжигательных заводах (МСЗ), которые имеют паровые или водогрейные котлы со специальными топками. Температура в топке должна быть не менее 1000 °С, чтобы сгорели все дурно пахнущие примеси.

Выбор сжигания или компостирования для обезвреживания твердых отходов зависит от местных условий. В интересах сельского хозяйства, очевидно, компостировать отходы целесообразнее в Нечерноземных районах. Что касается мусоросжигания, оно как способ использования ТБО должно рассматриваться как пройденный этап. Например, в европейских странах за последние 10 лет не введен ни один мусоросжигательный завод; сжигают лишь то, что остается после сортировки и утилизации. Это, в частности, объясняется тем, что при сжигании мусора с самым разнообразным сочетанием компонентов образуется огромное количество вредных веществ, таких как диоксины, фосген, синильная кислота и другие, а также золы и шлаки неизвестного состава и с непредсказуемыми свойствами. Например, при сжигании 1 т городского мусора в среднем образуется около 25--34 кг летучей золы.

Диоксины -- общепринятое название группы органических веществ, которые относятся к классу полихлорированных полициклических соединений (ПХ ПС). Под этим названием объединено более 200 веществ. Диоксины признаны наиболее опасными веществами -- супертоксикантами. Борьба с ними объявлена мировым сообществом специальным документом -- Стокгольмской конвенцией, открытой для подписания 23 мая 2001 г. Через год Россия присоединилась к указанной Конвенции.

Сортировка, утилизация и реутилизация ТБО городов. В большинстве стран мира, прежде всего развитых, для утилизации существует унифицированная система, которая позволяет депонировать или переработать каждый компонент. Указанная система в общем виде состоит из трех взаимодополняющих и связанных между собой блоков:

-рециклинг или повторное использование;

-собственно утилизация, направленная, прежде всего, на сокращение объемов ТБО;

-депонирование или складирование. Соотношение между собой блоков этой системы определяется спецификой страны (площадь, уровень развития техники и технологии, отношение населения к проблеме) и самой структурой отходов. Так, наиболее экологически обоснована эта система у относительно маленькой и технологически развитой Японии, где наибольшее количество твердых отходов направляется в повторное производство. Напротив, в такой крупной стране, как США, 80 % отходов складируется. То же самое относится и к России, где около 140 млн м3 ТБО/год складируется на площади около 100 км2 пригородных земель под полигонами.

Брикетирование. Брикетирование ТБО - сравнительно новый метод в решении проблемы их удаления. Брикеты, широко применяющиеся уже в течение многих лет в промышленности и сельском хозяйстве, представляют собой одну из простейших и наиболее экономичных форм упаковки. Уплотнение, присущее этому процессу, способствует уменьшению занимаемого объема, и как следствие, приводит к экономии при хранении и транспортировке. Преимущественно в промышленности и сельском хозяйстве брикетирование используют для прессования и упаковки гомогенных материалов, например: хлопка, сена, бумажного сырья и тряпья. При работе с такими материалами технология довольно стандартна и проста, так как эти материалы однородны по составу, размеру и форме. При работе с ними осложнения возникают редко. Потенциально возможнаясжигаемость их известна с достаточной точностью. Существенным плюсом метода брикетирования является способ уменьшения количества мусора, подлежащего брикетированию, путем предварительной (до 50%) отсортировки твердых бытовых отходов. Отсортировываются полезные фракции, вторичное сырье (бумага, картон, текстиль, стеклобой, металл черный и цветной). Тем самым в народное хозяйство поступают дополнительные ресурсы.

Основные затруднения возникают в процессе брикетирования коммунальных отходов из-за того, что эти отходы не гомогенны, и их состав нельзя предугадать. Усредненные характеристики и свойства этих отходов могут быть неодинаковы не только в различных районах страны, но и в различных частях одного и того же города. Состав отходов меняется также в зависимости от сезона года.

Дополнительные осложнения в работу механизмов по прессованию ТБО вносят: высокая абразивность составляющих компонентов (песок, камень, стекло), а также высокая агрессивность среды, благодаря наличию органики, кислот, растворителей, лаков и т.п.

Захоронение. С традиционно применявшимися свалками обычно связано множество проблем - они являются рассадниками грызунов и птиц, загрязняют водоемы, самовозгораются, ветер может сдувать с них мусор и т.д. В 50-х годах впервые начинают внедряться т. наз. «санитарные полигоны», на которых отходы каждый день пересыпаются почвой. Свалка или полигон по захоронению отходов представляет собой сложнейшую систему, подробное исследование которой началось только недавно. Дело в том, что большинство материалов, которые захороняют на полигонах, появились, как и сами современные полигоны, не более 20-30 лет назад. Никто не знает, за какое время они полностью разложатся. Когда ученые приступили к раскопке старых полигонов, они обнаружили удивительную вещь: за 15 лет 80% органического материала, попавшего на полигон (овощи, хот-доги) не разложилось. Иногда удавалось прочитать откопанную на свалке газету 30-летней давности. Современные полигоны оборудованы всеми типами систем, чтобы не допустить контакта отходов с окружающей средой. По иронии, именно вследствие этого, разложение отходов затруднено, и они представляют из себя своеобразную «бомбу замедленного действия». При недостатке кислорода органические отходы на свалке подвергаются анаэробному брожению, что приводит к формированию смеси метана и угарного газа (т.н. «свалочного газа»). В недрах свалки также формируется весьма токсичная жидкость (“фильтрат”), попадание которой в водоемы или в подземные воды крайне нежелательно.

Метод захоронения ТБО на полигонах. Наиболее распространенным сооружением по обезвреживанию ТБО являются полигоны, называемые на западе санитарными свалками. Захоронение ТБО на полигонах и свалках остается преобладающим методом размещения ТБО . Оно не требует высоких финансовых затрат, но требует использования значительных земельных участков. Однако постепенное удаление от мусорозахоронительных полигонов городов приводит к появлению несанкционированных свалок. К тому использование данного метода крайне нежелательно для отходов опасных производств, радиоактивных и токсичных веществ.

Требования к современным полигонам включают требования к выбору площадки, конструкции, эксплуатации, мониторингу, выводу из эксплуатации и к предоставлению финансовых гарантий (страховка на случай бедствий и проч.). Особое внимание уделяется выводу полигона из эксплуатации и последующей рекультивации. Как правило, исходный проект полигона уже включает план мероприятий по рекультивации, длительному мониторингу закрытого полигона и т.п. В США законы многих штатов требуют от компании, управляющей полигоном, создания специального фонда рекультивации. Такой фонд формируется в течение всего времени работы полигона за счет отчислений от получаемого дохода и должен обеспечить необходимые средства независимо от смены собственника полигона, банкротства компании и т.п. С целью улучшения экологического состояния объекта, сокращения затрат на эксплуатацию и закрытие полигона существуют различные варианты экскавации:

-выемка или сбор отходов на внешней границе полигона для уменьшения его площади в сочетании с немедленным размещением, уплотнением и укрытием слоем грунта собранного материала на оставшейся площади;

-выемка всех отходов (в частности при малом размере свалки) и перевозка материалов на действующих полигон ТБО;

-выемка всех материалов, временное складирование вблизи свалки, строительство нового полигона на исходном участке в соответствии с санитарными нормами и захоронение ТБО на новом полигоне;

-выемка материалов, переработка и извлечение регенерируемых материалов, модернизация площадки и захоронение ТБО на новом месте.

Следует отметить, что в мировой практике нет стандартов или правил, строго классифицирующих указанные направления и тем более, предписывающих их применение. В разных странах, районах, отдельных городах и населенных пунктах вопросы переработки ТКО решаются индивидуально с учетом местных условий и особенностей, финансовых возможностей и других факторов. Поэтому используются элементы разных направлений и технологий в зависимости от целей и задач, достигаемых в каждом конкретном случае.

Изменение с возрастом захоронения доли фракций биоразлагаемых отходов, таких как бумага, картон, дерево, связано в первую очередь с процессами разложения отходов в массиве свалки или полигона. Для массивов полигонов возрастом 2-5 лет характерно содержание биоразлагаемых компонентов на уровне 10-15 %. Содержание данных фракций отходов в полигонах старше 15 лет уменьшается до 2-5 %. [3,5,6]

Динамика изменения морфологического состава отходов с возрастом захоронения.

Рис.2. Изменение морфологического состава отходов с возрастом захоронения

Анализ мирового и российского опыта освоения территорий полигонов твердых бытовых отходов

Динамика образования и захоронения на полигонах и свалках муниципальных отходов в странах ЕС и в нашей стране отражены в таблице 1, данные приведены в расчете на одного жителя соответствующей страны.

Таблица 3. Динамика образования и захоронения на полигонах и свалках муниципальных отходов в странах ЕС и в Российской Федерации, кг на 1 жителя.

Страна		2010 г	2012 г	2013 г	2014 г	2015 г	2015 г. в % к 2000 г.
Всего по 28 странам захоронено	ЕС	504/185	485/154	478/142	477/133	476/122	91/-
Австрия		562/18	579/25	578/23	566/23	560/17	97/9
Бельгия		456/8	447/5	437/4	427/4	418/4	89/4
Болгария		554/411	460/318	432/298	442/307	419/278	68/70
Великобритания		509/234	477/177	482/164	482/134	485/109	84/23
Венгрия		403/284	402/263	378/244	385/221	377/202	85/55
Германия	602/3	619/1	615/2	631/2	625/1	97/0,6
Дания	-/23	791/16	790/13	789/10	789/9	119/14
Испания	510/318	468/284	454/253	439/259	434/239	66/71
Италия	547/253	504/468	491/181	488/154	486/129	95/34
Нидерланды	571/9	549/8	526/8	-/8	-/7	87/12
Польша	316/195	317/198	297/157	272/143	523/7	87/12
Румыния	313/238	252/171	254/175	249/179	247/178	70/60
Финляндия	470/212	506/166	493/124	482/84	500/57	99,6/19
Франция	533/166	523/139	517/133	510/131	501/129	97/59
Россия, вывезено ТБО	330	371	347	360	364	176

Если говорить о соответствующих тенденциях в США, то сейчас рынок обращении с отходами в США переживает подъем: в сфере сбора и утилизации действует около 56 тыс. предприятий, годовой оборот которых составляет почти 240 млрд долл., работает около 550 мусороперерабатывающих заводов. По прогнозам в ближайшие годы количество ТКО, направляемых на переработку, может достигнуть в этой стране 30-55 %.

...