CC BY
371
УДК 504.05
ЕВРОПЕЙСКИЙ ОПЫТ ПРОЕКТОВ ПО САНАЦИИ СТАРЫХ ПОЛИГОНОВ ТБО
Е.Ю.Фомина1, К.С.Григоренко2
Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены проблемы воздействия полигонов и санкционированных свалок ТБО на окружающую среду, особенности рекультивации и санации старых полигонов в России и европейских странах. Приведены результаты санации полигонов в Австрии с использованием технологии BIOPUSTER. Ил. 8. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: твердые бытовые отходы; полигоны ТБО; санкционированные свалки; рекультивация; санация.
EUROPEAN EXPERIENCE OF PROJECTS ON OLD MUNICIPAL SOLID WASTE LANDFILL SANITATION E.Yu.Fomina, K.S.Grigorenko
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The article examines the problems of the effect of landfills and authorized municipal solid waste (MSW) dumps on environment, features of recultivation and sanitation of old landfills in Russia and European countries. The sanitation results of old Austrian landfills with the use of BIOPUSTER technology are provided. 8 figures. 3 sources.
Key words: municipal solid waste (MSW); MSW landfills; authorized dumps; recultivation; sanitation.
Каждый год на территории Российской Федерации образуется свыше 7 млрд т всех видов отходов. К настоящему времени накоплено уже более 80 млрд т только твердых бытовых отходов. Ежегодно с стране закапывается около 9 млн т макулатуры, 1,5 млн т черных и цветных металлов, 2 млн т полимерных материалов, 10 млн т пищевых отходов [1]. Свалки - самый распространенный и самый дешевый способ избавления от твердых бытовых отходов в Российской Федерации, однако это не самый экологически безопасный способ, особенно если эти свалки - несанкционированные.
Полигоны захоронения отходов производства и потребления - это природоохранные сооружения, предназначенные для складирования, изоляции и обезвреживания отходов, обеспечивающие защиту атмосферного воздуха, почв, растительности, донных отложений, поверхностных и подземных вод от загрязнения [2]. Однако большинство действующих и закрытых на данный момент полигонов не отвечают и не отвечали перечисленным выше требованиям по экологической безопасности.
Ранее захоронение отходов на свалках и многих полигонах осуществлялось без инженерной подготовки и представляло собой решение проблемы, противоречащее экологическим и ресурсным требованиям. Однако по сей день полигонные технологии, по сравнению с другими методами и способами обезвреживания отходов, по-прежнему актуальны.
Существование несанкционированных свалок и
неправильное захоронение огромного многообразия отходов являлось одной из главных проблем защиты природной среды в Европе и Америке в конце прошлого века. Эта проблема заслуживала высшего приоритета, например, для Центральной и Восточной Европы такое загрязнение было сдерживающим фактором для иностранных инвестиций. После объединения Восточной и Западной Германии был принят Федеральный закон «Об охране государственных земель», после чего государство и федеральные земли вложили миллиарды евро для санации загрязненных промышленных зон и закрытых полигонов. В настоящее время во всей Германии уже давно нет ни одной неуправляемой свалки, но есть места захоронения с определенным режимом функционирования [3, 4].
Согласно европейскому законодательству [5, 6], обезвреживание загрязненной территории - это комплекс санитарно-технических мероприятий по предотвращению угроз окружающей среде, в частности, потенциального распространения вредных для окружающей среды и здоровья человека веществ. Санирование загрязненной местности, восстановление загрязненного участка - это ликвидация источника загрязнения грунта, например, обезвреживанием или заменой почв или ликвидация источника угрозы, как и самой угрозы, в загрязненной среде.
Определение термина «санация почв» отсутствует в российской нормативной документации. В общем виде под санацией земель понимают очистку почв от вредных загрязняющих веществ и посторонних пред-
1Фомина Елена Юрьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых и инженерной экологии, тел.: (3952) 405118, е-mail: [email protected]
Fomina Elena, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Mineral Processing and Environmental Protection, tel.: (3952) 405118, e-mail: [email protected]
2Григоренко Ксения Сергеевна, студент, тел.: 89041588404. Grigorenko Kseniya, student, tel.: 89041588404.
метов на ее поверхности. Оценка степени загрязнения почв и грунтов проводится в соответствии с санитарно-эпидемиологическими правилами по отношению к гигиеническим нормативам (ПДК или ОДК) вредных веществ в почве [7-9]. В случае если фактические показатели загрязнения почвы (концентрация загрязняющих веществ, биогаза, радиационный фон, эпидемиологические показатели) превышают максимально допустимые значения, встает вопрос о санации территории. Санация почв в зависимости от масштаба и характера загрязнения проводится по двум направлениям: удаление верхнего слоя почв на полигон размещения отходов или для переработки на специальных установках; разрушение поллютантов различными способами на месте.
Согласно российскому законодательству [10], рекультивация земель - это комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды в соответствии с интересами общества. Рекультивация должна осуществляться в два этапа: технический и биологический. К техническому этапу относятся планировка, формирование откосов, снятие, транспортирование и нанесение почв и плодородных пород на рекультивируемые земли, при необходимости коренная мелиорация, строительство дорог, специальных гидротехнических сооружений и др. Биологический этап состоит из комплекса агротехнических (правильно подобранная система обработки почвы) и фитомелиоративных (посадка семян, саженцев) мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы.
Необходимо отметить, что зачастую под такими санационными мероприятиями, как удаление загрязненного слоя почв на полигон размещения отходов и засыпка нарушенного участка чистым грунтом подразумевают работы по рекультивации. Данное положение считается неверным в связи с тем, что работы по рекультивации в первую очередь направлены на сохранение исходных свойств почв, а не на их восстановление, как предусмотрено санационными работами.
Многие современные полигоны в России, а тем более неорганизованные свалки отходов не имеют проектов на строительство, а те полигоны, для которых такие проекты разработаны, эксплуатируются со значительными отклонениями от утвержденных проектов. Все это является причиной увеличения негативного воздействия данных объектов на окружающую среду, подтверждаемого режимными наблюдениями. Основное отрицательное воздействие полигонов и свалок отходов производства и потребления на окружающую среду обусловлено биогазом и фильтратом, образующимся в толще отходов. Вблизи полигонов и стихийных свалок негативному воздействию подвергаются все компоненты окружающей среды, в том числе и человек, который испытывает как прямое влияние объекта, так и опосредованное, при контакте с измененными компонентами природной среды.
Для оздоровления экологической обстановки районов расположения закрытых полигонов и стихийных
свалок отходов необходима их санация.
Санация полигонов и свалок отходов производства и потребления - комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности территорий, улучшение состояния окружающей среды. Санация этих объектов позволит не только снять экологическую напряженность в районах их расположения, но и получить экономический эффект от дальнейшего использования санированных территорий.
Основные цели санации следующие: исключение анаэробного биологического разложения в отходах, отсутствие взрывоопасных газов, решение проблем с неприятным запахом; аэробное биологическое разложение органического вещества в отходах и (или) в почве. Одним из методов эффективного решения является создание специальных аэробных условий обработки отходов и почв - BIOPUSTER-технология. Применение BIOPUSTER-технологии возможно в следующих вариантах:
- «In-situ» - обработка старых полигонов для стабилизации неприятного запаха;
- биологическая «In-situ» - ремедиация старых полигонов и старых промышленных зон;
- механико-биологическая переработка отходов.
В качестве примера можно привести проект по санированию старого полигона ТБО Berger, расположенного рядом с г. Нойштадт (Нижняя Австрия). Ситуация на старом полигоне следующая. В нескольких километрах от полигона находится бассейн грунтовой воды „Mitterndorfer Senke", в основании полигона -подстилающая порода с высокой водопроницаемостью, причем изоляционного слоя в основании полигона нет. Слабопроницаемый для воды слой расположен приблизительно на 90 м ниже поверхности почвы. В течение семнадцати лет (с 1971 по 1987 г.) это было местом свалки городских ТБО. На полигоне были размещены следующие отходы:
- муниципальные, промышленные и крупногабаритные отходы; алюминиевый шлак, растворители, нефтесодержащие отходы: приблизительно 4 500 баррелей;
- общее количество отходов 3-го класса опасности по австрийской классификации: приблизительно 650 000 м3 / 880 000 т;
- отходы в верхних слоях водоносного горизонта;
- превышение предельно-допустимых концентраций для питьевой воды.
Еще несколько десятилетий после того, как полигон был закрыт, свалка продолжала выделять дурно пахнущие газы, которые иногда токсичны и взрывоопасны. В состав свалочного газа входят CH4, CO2, H2S, BTX, углеводороды, хлорированные углеводороды. Кроме того, вода просачивается через тело полигона, образуя сильно загрязненные органическими загрязнителями фильтраты, которые представляют опасность для грунтовых вод. Причиной этого является анаэробная деградация микробных органических отходов на свалках, которая происходит очень медленно и сопровождается образованием нежелательных веществ.
Одним из основных продуктов анаэробного разложения является метан - взрывоопасный компонент, который имеет чрезвычайно отрицательное воздействие на атмосферу как парниковый газ. В отличие от анаэробных процессов, аэробная микробная деградация происходит гораздо быстрее и гораздо менее проблематично для окружающей среды, так как образуются лишь углекислый газ и вода. В целях создания аэробных условий в свалку необходимо активно внедрять воздух или воздух, обогащенный кислородом. Наиболее важным фактором является равномерное распределение кислорода по всему телу полигона ТБО.
В 1991 году было принято административное решение по обезвреживанию полигона, а в 1993 году -выдано предписание по санации старого полигона. В 1996 году начались работы по санации полигона. Работы по санации и восстановлению полигона Berger (Австрия) проводились с 1996 по 2001 год в несколько стадий (фото 1-6):
1. «In-situ» - предобработка с использованием технологии BIOPUSTER.
2. Экскавация и сортировка отходов.
3. Транспортировка и размещение/повторное использование отходов.
4. Экскавация, транспортировка и захоронение загрязненной почвы.
5. Обратная засыпка и рекультивация почвы.
Поток материалов
Обезвреживание: 880,000 т отходов;
270,000 т загрязненной почвы;
260,000 т других материалов;
Всего - 1 410,000 т.
Захоронение/повторное использование:
260,000 т - обратная засыпка;
720,000 т - захоронение (EK II a+b, III);
400,000 т - повторное использование (земляные работы);
29,000 т - промывка почвы/термическая обработка;
1,000 т - опасные отходы, инсинерация, компостирование.
Другие перемещения материалов (обратная засыпка) - 730,000 т.
Общее передвижение материалов - 2 140,000 т.
Технология BIOPUSTER, которая применялась при санировании полигона Berger, заключается в обработке отходов на полигонах в стабильных аэробных условиях в течение 4-6 недель, что стабилизирует запах и делает полигон безопасным для последующих работ. После такой предобработки полигон может быть открыт без риска для персонала и без риска взрыва или проблемы запаха. Эта технология необходима, если отходы должны быть перемещены или существует необходимость очистки фильтрата и газовых скважин. После применения технологии BIOPUSTER сложные меры безопасности и меры защиты для персонала обычно не требуются. В то же время предобработка подсушивает отходы, что упрощает последующие процессы экскавации, сортировки и предобработки отходов, снижает расходы на транс-
порт и на санацию за счет меньшего веса материалов.
В качестве примера можно также привести проект «In situ» ремедиации старого полигона Alois-Gerstl-Weg в Австрии (фото 7, 8).
Сведения о загрязненном участке:
Городская область Feldbach (Штирия, Австрия).
Подпочва: гравий и песок с локальными слоями глины.
Охраняемая территория грунтовых вод.
История загрязненного участка:
- Примерно с 1950 по 1975 г. - открытая свалка.
- 1977-1979 гг. - построены два дома.
- 1985 г. - построены несколько одноквартирных домов.
- 1996-2000 гг. - санирование и ремедиация.
Захоронение отходов на полигоне:
- Муниципальные, индустриальные и строительные отходы.
- Общее количество отходов - приблизительно 19 000 т /100 000 м3
- Максимальная глубина - приблизительно 10 м.
- Основание полигона - никакой системы герметизации, естественный слой суглинка.
- Уровень грунтовой воды на 3 м ниже основания полигона.
Выполненные комплексные инженерно-экологические исследования и результаты экологического мониторинга показали, что за период эксплуатации полигона загрязнению подверглись все основные компоненты природной среды в примыкающей к полигону зоне: поверхностные и подземные воды, почвы и растительность, атмосферный воздух, донные отложения. Основным источником загрязнения окружающей природной среды в районе полигона является фильтрат, поступающий из "тела" полигона в виде техногенных потоков. По данным режимных наблюдений пришли к выводу, что в районе расположения полигона ТБО экологическая обстановка неблагополучна.
Риски от захоронения отходов:
- свалочный газ и миграция газа (CH4 - до 60 об.%, CO2 - до 15 об.%);
- фильтрат;
- осадки.
Стадии ремедиации (1996-2000):
1. Обеспечение безопасности одноквартирных зданий: стабилизация подпочвы (метод jet grouting).
2. Осушение полигона: строительство поверхностного герметизирующего покрытия и системы бокового дренажа.
3. «In-situ» санация и ремедиация с использованием BIOPUSTER-технологии (1998-2000 гг.).
Таким образом, если старые полигоны ТБО, представляющие собой нерешенные экологические проблемы, должны быть санированы, в расчет принимаются только те решения, которые улучшают экологическую ситуацию в долгосрочной перспективе. Существующая проблема считается решенной только тогда, когда устранен непосредственный источник опасности. Выемка полигонов ТБО проводится с целью санации старых полигонов, получения новых площадей для инфраструктуры, жилой застройки или созда-
Фото 1 Фото 2
Фото 5 Фото 6
Фото 7 Фото 8
ния новых объемов в существующем полигоне. Основными этапами санации старых полигонов являются следующие:
- предварительное обследование тела полигона;
- анализ осуществимости проекта и концепция безопасности;
- логистика, выемка, транспортировка;
- открытие тела полигона;
- сортировка, классификация материала по составу;
- обработка, размещение на полигоне инертного остаточного материала.
Оценивая в целом степень воздействия комплекса запроектированных и осуществленных мероприятий по санации на окружающую природную среду, следует констатировать, что они обеспечили прекращение загрязнения окружающей среды и в первую очередь
загрязнения подземных и поверхностных вод.
Очевидно, что очистка загрязненных территорий поддерживает устойчивое развитие общества, поскольку помогает сохранить землю в качестве ресурса, препятствует распространению загрязнений атмосферы, почвы и воды, снижает давление на развитие «зеленых» территорий (не вовлекает в оборот новые природные ландшафты).
Однако практика восстановления сама оказывает воздействие на окружающую среду, экономику и имеет социальные последствия. В более широкой перспективе в процессе восстановления территорий будут достигаться упомянутые выше основные цели: сохранение земли в качестве ресурса; предотвращение попадания загрязнений в атмосферу и в воду; снижение давления общества на судьбу природных ландшафтов.
1. Шубов Л.Я. Обращение с отходами: мировые тенденции //ТБО. 2010. №6..С. 10-13.
2. http://www.ugmk.info/art/ukrainskij-musor-zapahnet-dengami/O.html
3. Фомина Е.Ю. Санирование промышленных зон: учеб. пособие. Иркутск: ООО «Оперативная типография «На Чехова», 2009. 118 с.
4. «Gesetz zum Schutz des Bodens» vom 17.03.98, veroefent-licht im Bundesgesetztblatt Teil 1 Nr. 16 vom 24. Maerz 1998 (Deutschland).
5. «Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung» vom 12. Juli 1999, veroeffentlicht im Bundesgesetzblatt Teil 1 Nr. 36 vom
ский список
16. Juli 1999 (Deutschland).
6. Bundesministerium for Forschung ung Technologie: «Altlasten in der EG (Contaminated Land in the EC)» Berlin, 1987.
7. СанПиН 2.1.7.1287-03. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы (с изменениями от 25 апреля 2007 г.).
8. ГН 2.1.7.2041-06. «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве».
9. ГН 2.1.7.2511-09. «Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве».
10. ГОСТ 17.5.1.01 - 83. Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения.
