Хранение твердых бытовых отходов на полигонах

Анализ данных Евростата за период с 2000 г. по 2015 г. показывает, что во многих государствах объемы захоронения муниципальных отходов сократились в очень больших масштабах - как по общему тоннажу, так и в расчете на 1 жителя. В таких странах, как Бельгия, Германия, Нидерланды и Швеция, соответствующие показатели снизились от 10 до 30 раз, а в Швейцарии в последние годы это захоронение вообще не производилось. В США уменьшение данного захоронения в 2000-2012 гг. было незначительным - порядка 3-4 % процентов. В России произошло увеличение объема захоронения ТБО. Сравнивая сложившуюся ситуацию в области обращения с ТКО в России и странах ЕС и США, безусловно, мы серьезно отстаем по ряду показателей. Однако, принятые в 2014-2015 гг. законодательные, организационно управленческие, экономические и иные мероприятия создают определенный задел на дальнейшее развитие и повышение эффективности обращения с отходами производства и потребления, включая сферу ТКО. В первую очередь, требуется решить проблему создания современной инфраструктуры, обеспечивающей переработку (утилизацию) различных отходов с получением вторичной (возвратной) и/или попутной продукции.

Полигоны исторически рассматривались как окончательное решение для захоронения отходов при минимальных затратах. Сейчас хорошо известно, что такой метод имеет связанные с этим последствия, такие как долгосрочные выбросы газа, местные проблемы загрязнения, вопросы урегулирования и ограничения в области городского развития. Кроме того, следует учитывать, что полигон ТКО требует обслуживания даже после эксплуатационного периода. В настоящее время имеется опыт использования земель полигонов.

Многие закрытые полигоны с большим или меньшим успехом используются в различных целях.

Анализ показал, что многие рекультивированные полигоны ТБО используются для строительства различных сооружений и комплексов: парков, рекреационных зон; спортивных площадок, полей для игры в гольф; автодорог, автостоянок, складов, легких металлических конструкций; промышленных и жилых застроек.

Как правило, перед обустройством территории могут производится два вида мероприятий: полная герметизация тела полигона и активный сбор биогаза, что, конечно, является мероприятием технически сложным и дорогостоящим даже для развитых стран Европы, либо полная его экскавация. Большой период разложения отходов и связанных с ними выделений загрязняющих веществ, а также неравномерное оседание свалочного тела обуславливают необходимость данных мер. Хотя экскавация свалочных тел является относительно дешевым способом подготовки территорий к освоению, она не может заменить полноценной рекультивации полигонов ТБО и восстановления хозяйственной ценности нарушенных территорий.

Все полигоны требуют индивидуального решения при выборе направления рекультивации, а также общего стратегического направления развития.

Целесообразность применения того или иного метода использования участка полигона ТБО зависит от конкретных условий: экономических возможностей и градостроительной ценности земельного участка, занятого полигоном; геометрических параметров полигона, степени разложения отходов, имеющихся возможностей по перевозке отходов на другой полигон.

Работы, посвященные эколого-гэкономической оценке использования полигонов ТКО не многочисленны. Существуют две градостроительные категории полигонов захоронения ТКО с точки зрения восстановления и дальнейшего освоения: расположенные в границах населенных мест в зоне перспективного градостроительного освоения и вне зоны перспективного градостроительного освоения.

Выделяют два направления использования полигонов: пассивное и активное.

Пассивное использование полигонов достаточно подробно описано в литературе, в том числе и нормативной, например, в инструкции по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов (утверждена Министерством строительства Российской Федерации 2 ноября 1996 года). В качестве примера лесохозяйственного использования можно привести результаты, полученные на 6 свалках в Италии общей площадью 120 га.

Данные показали следующее: территории, засаженные с большим биоразнообразием культур, восстанавливались гораздо быстрее, чем территории, засаженные малым количеством видов растений. Время рекультивации составляло от 3 до 15 лет, а затраты от 69 до 1500 тысяч евро. Данные территории предназначались под зоны отдыха приблизительно через 10 лет после начала работ по рекультивации, а также в качестве природного ландшафта уже через 1 - 2 года после посадки растений. Примером активного использования может служить свалка, расположенная в 24 км от Лос-Анджелеса. Она существовала с 1951 по 1969 год на территории в 61 га. Данная территория использовалась с целью строительства спортивного центра с теннисными кортами, бассейном, выставочного и конференц-зал, гостиницы. Для отопления и получения горячей воды пользуются образующимся биогазом. Строительство центра обошлось в 450 тысяч долларов.

Сложившаяся в Российской Федерации практика краткосрочного эксплуатационного периода полигонов (15 - 20 лет) при длительных процедурах выбора площадок под новый полигон, изыскательских, проектных и строительных работ (3 - 5 лет), рекультивационных работ (1 - 3 года) и пострекультивационного периода (многие десятилетия) приводит к тому, что на месте бывшего рабочего тела полигона создается масса разложившихся ТКО, которая занимает обширные территории, исключенные из хозяйственного использования .

Принятию нерациональных с экологической или экономической точек зрения решений способствуют в неполной мере разработанные методические подходы к оценке состояния полигонов и связанных с этим выделений загрязняющих веществ на заключительных этапах жизненного цикла. Химический состав, интенсивность и продолжительность эмиссий носят индивидуальный характер для каждого полигона и зависят от качественного и количественного состава складированных отходов, природных условий участка размещения полигона, возраста полигона, интенсивности процессов разложения отходов. Точные ответы на вопросы о том, какие полигоны представляют наибольшую опасность, при какой степени разложения отходов свалочные тела не представляют угрозы для окружающей среды, пока не найдены, несмотря на то, что закономерности метаногенеза достаточно хорошо изучены. Методические подходы к определению объема и скорости образования биогаза, периода его интенсивного выделения, потенциала опасности полигона недостаточно проработаны. Полигоны как источники биогаза не классифицируются, что не позволяет принимать рациональные инженерно-технические решения.

При решении вопроса о возможном использовании полигонов твёрдых коммунальных отходов должны приниматься во внимание региональные особенности: климатические, геологические (просадка грунтов, плоскостной смыв), гидрогеологические (близость грунтовых вод, высокая проникающая способность водоносных горизонтов, подтопление). Должна также учитываться миграция вредных веществ в атмосферный воздух и воду в сочетании с высокой антропогенной нагрузкой на природные объекты.

Для снижения экологических рисков при освоении территорий закрытых полигонов ТКО необходимы исследования изменений в свалочном теле, связанных со временем, прошедшим после закрытия свалки. Полигон, в первые годы после закрытия, является источником биогаза и фильтрационных вод, однако, когда выделения прекращаются, возможность строительного освоения связана уже с физико-механическими, физико-химическими и эпидемиологическими характеристиками свалочного грунта, изученных в настоящее время недостаточно.

В России в настоящий момент не сформировано представление о свалках и полигонах захоронения отходов как о потенциальном источнике полезных ресурсов. Отдельные имеющиеся разработки посвящены добыче и использованию биогаза, формирующегося при разложении отходов. В то же время отходы, складированные на старых свалках и полигонах, можно рассматривать как отложенные материальные и энергетические ресурсы, которые могут быть извлечены и переработаны.

В настоящее время проекты по экскавации массивов отходов не теряют актуальность, вопросы изучения возможности использования складированных отходов сопровождаются оценкой экономических затрат и возможности реализации проектов в современных условиях. Качество и количество экскавированных отходов зависит от возраста объекта, условий и технологии захоронения, а также исходного морфологического состава отходов, направляемых на захоронение. [4] [9] [12]

Методика и расчет проектной вместимости и площади полигона твердых бытовых отходов

Нормы накопления бытовых отходов допускается принимать в соответствии с рекомендуемыми в таблице 4

Таблица 4. Нормы накопления бытовых отходов

Размеры земельных участков предприятий и сооружений по транспортировке, обезвреживанию и переработке бытовых отходов следует принимать по таблице 5

Таблица 5. Размеры земельных участков и санитарно -защитных зон полигонов для ТБО

Расчет проектной вместимости полигона ТБО.

Вместимость полигона Ет на расчетный срок определяется по формуле:

Ет = + = (У1+У2) (Н1+Н2) Ч ТЧ (К2 : 4К1)

где У1 и У2 - удельные годовые нормы накопления ТБО по объему на 1-ый и последний годы эксплуатации, м3/чел./год (Удельная годовая норма накопления ТБО по объему определяется из условия ее ежегодного роста по объему на 3% (среднее значение по РФ 3-5%);

Н1 и Н2 - количество обслуживаемого полигоном населения на 1-ый и последний годы эксплуатации, чел;

Т - расчетный срок эксплуатации полигона, лет;

К1 - коэффициент, учитывающий уплотнение ТБО в процессе эксплуатации полигона на весь срок Т (табл.9.1.3);

К2 - коэффициент, учитывающий объем наружных изолирующих слоев грунтов (промежуточный и окончательный) (табл.9.1.4).

Таблица 6. Значение коэффициента К1, учитывающего уплотнение ТБО в процессе эксплуатации полигона

Примечание: Значения К1 приведены при соблюдении послойного уплотнения ТБО, оседания в течение не менее 5 лет и плотности ТБО в местах сбора - 200 кг/м3.

Таблица 7. Значение коэффициента К2, учитывающего объем изолирующих слоев

Примечание: При обеспечении работ по промежуточной и окончательной изоляции полностью за счет грунта, разрабатываемого в основании полигона, К2=1. В таблице 4 слой промежуточной изоляции принят 0,25 м. При применении тяжёлых катков - уплотнителей Км-305 допускается слой промежуточной изоляции 0,15 м (такие катки применяются на полигонах большой площади и вместимости).

Исходные данные:

Разберем исходные данные для населённого пункта г. Ижевска. Научно-производственная фирма «Трест Геопроектстрой»

Расчетный срок эксплуатации Т=15 лет.

Годовая удельная норма накопления ТБО с учетом жилых зданий и непромышленных объектов на год проектирования У1=0,3 м3/чел/год.

Количество обслуживаемого населения на год проектирования Н1=500000 чел, прогнозируется через 15 лет с учетом близко расположенных населенных пунктов Н2=580000 чел.

Высота складирования ТБО, предварительно согласованная с архитектурно-планировочным управлением, Нп=20 м. [14] [15]

Порядок решения:

1. Определим значение параметров, отсутствующих в исходных данных. Удельная годовая норма накопления ТБО по объему на 15-й год эксплуатации определяется из условия ежегодного роста ее по объему на 3% (среднее значение по РФ 3-5%).

У2 (1,03)Т =1,3 (1,03)20-1 =2,4 м /чел.год;

2. Коэффициент к1, учитывающий уплотнение ТБО в процессе эксплуатации полигона за весь срок принимаем по табл. 3.1.3. Тогда при Нп=20 м > к1= 4.

3. Коэффициент к2, учитывающий объем изолирующих слоев грунта в зависимости от общей высоты, принимаем по табл.2. Тогда при Нп=20 м > к2=1,2.

4. Вместимость полигона на расчетный срок определяется по формуле:

Ет = + = (У1+У2) (Н1+Н2) Ч ТЧ (К2 : 4К1)

Ет = + = 2430001мі

Расчет площади:

Расчет требуемой площади земельного участка полигона Площадь участка складирования ТБО определяется по формуле:

Sу.с. = 3 Ет / Hп,

где: 3 - коэффициент, учитывающий заложение внешних откосов 1: 4;

H п - высота полигона, равна 20 м.

Площадь земельного участка полигона составляет:

S у.с = 3 * = 364500 кв. м = 36 га.

Требуемая площадь полигона составит:

S = 1,1 * S у.с + S доп,

где:1,1 - коэффициент, учитывающий полосу вокруг участка складирования;

Sдоп - площадь участка хозяйственной зоны и площадки мойки контейнеров. 5% от основной площади полигона.

S = 1,1 * 36 + 1,0 = 40 га.

Данный расчет проектной вместимости и основной площади полигона ТБО, показал следующие результаты: Для населения города Ижевска, где количество обслуживаемого населения на год проектирования Н1=500000 чел, прогнозируя через 15 лет с учетом близко расположенных населенных пунктов Н2=580000 чел, при высоте складирования ТБО Нп=20 м, и имея при этом годовую удельную норму накопления ТБО У1=0,3 м3/чел/год, понадобиться полигон проектной вместимости 2430001мі с площадью земельного участка полигона 40 га.

Заключение

Таким образом, грамотная организация управления отходами, внедрение новейших технологий, машин и оборудования для сбора, удаления, обезвреживания и утилизации ТБО позволят превратить полигоны в источник вторичных материальных ресурсов и обеспечат как охрану здоровья населения, так и охрану окружающей среды. На примере моей курсовой работы, я изучил основные принципы организации работы полигона для складирования ТБО, а также провел расчет проектной вместимости и площади полигона для ТБО.

Список литературы

1. ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация (с поправкой). - Взамен ГОСТ 25100-95; Введ. 01.01.2013

2. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов / Утверждена Министерством строительства Российской Федерации 2 ноября 1996 года

3. Федеральный закон от 10 января 2002 года №7-ФЗ «Об охране окружающей среды».

4. Федеральный закон от 30 марта 1999 года №52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».

5. Федеральный закон от 24 июня 1998 года №89-ФЗ «Об отходах производства и потребления».

6. СанПиН 2.1.7.722-98 «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для ТБО», Минздрав России, М.., 1999.

7. СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения». бытовые отходы полигон

8. СНиП 11-01-95 «Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений».

9. ГОСТ 17.5.1.01-83 Охрана природы. Рекультивация земель.

10. СП 47.13330.2010 «СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»

11.Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.1.4.1110-02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения».

12. Сметанин В.И. «Защита окружающей среды от отходов производства и потребления» М., «Колос», 2000.

Размещено на Allbest.ru