CC BY
38УДК: 628.4
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА НАПРАВЛЕНИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЛИГОНА ТВЕРДО-БЫТОВЫХ ОТХОДОВ НА ПРИМЕРЕ ПОЛИГОНА Г.ЩУЧИНСКА
Макеева Л.А., Аятхан М.Я., Шарипова А.К., Мухамеджанова А.Б., Калиева Г. К.
Кокшетауский университет им. Абая Мырзахметова (г. Кокшетау, Республика Казахстан)
Аннотация: Старый полигон ТБО г. Щучинск расположен на месте, где почвенный слой на значительной площади удален, в связи с этим земли потеряли сельскохозяйственное назначение. Так как старый полигон ТБО г. Щучинск расположен на месте, где почвенный слой на значительной площади удален, в связи с этим земли потеряли сельскохозяйственное назначение. На рекультвируемом городском (старом) полигоне для захоронения ТБО в г.Щучинск отсыпка слоем грунта перед закрытием полигона для рекультивации не производилась. Рекультивацию полигона ведут в два этапа: технический и биологический. Таким образом, для г. Щучинск наиболее приемлемым является природоохранное и санитарно-гигиеническое направление рекультивации. Сроки стабилизации закрытого полигона ТБО для средней климатической зоны составляют 2 года.
Ключевые слова: полигон, рекультивация, отходы, твердые отходы, бытовые отходы, охрана, окружающая среда.
Классический путь удаления отходов (контейнер - мусоровоз - свалка - рекультивация) сегодня неэффективен и, кроме того, потенциально опасен, поскольку даже тщательно обработанная и засыпанная почвой свалка является источником «свалочного газа» [1].
В крупных городах с развитой коммунальной службой, где преобладает специальный транспорт, количество мусора исчисляется числом погруженных баков и контейнеров, и расчет идет в кубических метрах. В малых населенных пунктах вывоз мусора осуществляется в индивидуальном порядке и, как правило, не учитывается [2].
Цель исследования - рассмотреть обоснование выбора направления рекультивации полигона твердо-бытовых отходов (ТБО) на примере полигона г.Щучинска.
Задачей исследования явилось изучение схемы рекультивации твердых бытовых отходов г. Щучинска и ее обоснование.
Объектом исследования является полигон твердо-бытовых отходов г.Щучинска.
Предмет исследования - обоснование выбора направления рекультивации полигона твердо-бытовых отходов на примере полигона г.Щучинска.
Схема рекультивации полигона ТБО. Для уменьшения воздействия полигона ТБО на окружающую среду основным и обязательным способом защиты является финальное перекрытие поверхности отходов противофильтрационным экраном. Уменьшение объемов образования фильтрата и биогаза достигается за счет ограничения притока атмосферных осадков в тело полигона. В то же время, организация финального перекрытия способствует продуктивному использованию закрытого полигона и прилегающих территорий [3].
Финальные перекрытия поверхности полигонов также как и подстилающие экраны могут сооружаться из естественного минерального грунта и из синтетических материалов.
Рекультивация полигона выполняется в два этапа: технический (планировка, формирование откосов, разработка, транспортировка, нанесение технологических слоев и плодородных почв, строительство дорог, гидротехнических и иных сооружений) и биологический (мероприятия по восстановлению плодородия, возобновлению биоты) этапы. Разработке проекта рекультивации
должен предшествовать комплекс инженерно-экологических изысканий, которые в ряде случаев могут заменить данные экологического мониторинга. Старый полигон ТБО г. Щучинск расположен на месте, где почвенный слой на значительной площади удален, в связи с этим земли потеряли сельскохозяйственное назначение [4].
Так как старый полигон ТБО г. Щучинск расположен на месте, где почвенный слой на значительной площади удален, в связи с этим земли потеряли сельскохозяйственное назначение.
Частичная или полная рекультивация закрытых для эксплуатации (отработанных) участков захоронения отходов в общем случае предусматривает выполнение следующих строительных работ:
1. Формирование профиля насыпного холма с покатыми (максимальное заложение откосов 1:3) и террасированными склонами (при высоте насыпи более 12-15 м).
2. Устройство слоев финального перекрытия насыпи отходов, в том числе (снизу вверх):
- выравнивающего и газо-дренажного слоя (целесообразно использование песчано-гравийных смесей и отсева от переработки строительных отходов);
- противофильтрационного глиняного или искусственного экрана, но с учетом возможных просадок насыпи отходов, которые могут привести к повреждению искусственных пленочных покрытий;
- дренажного песчаного слоя;
- почвенно-растительного слоя.
3. Строительство сети пассивных газо-дренажных скважин или других газодренажных сооружений.
4. Строительство дренажного коллектора вдоль подножья насыпного холма для отведения поверхностных вод, стекающих со склонов перекрытой насыпи отходов.
Территория полигона после проведения рекультивации может иметь следующий вид.
Обоснование выбора направления рекультивации. После заполнения полигона до проектной отметки производят его закрытие и выполняют работы по его рекультивации. Для этого последний слой отходов перед закрытием полигона засыпают слоем минерального грунта.
На рекультвируемом городском (старом) полигоне для захоронения ТБО в г.Щучинск отсыпка слоем грунта перед закрытием полигона для рекультивации не производилась.
На высоконагружаемых полигонах со сроком эксплуатации не менее 5 лет допускается превышение проектной отметки на 10%. На момент закрытия полигон представляет собой насыпной холм с заложением откосов m=3. Рекультивация закрытого полигона направлена на восстановление продуктивности и народно-хозяйственной ценности восстанавливаемой территории, а также на улучшение экологической обстановки вокруг нее. Для этого после стабилизации закрытого полигона выполняют работы по укреплению его наружных откосов. Материалом для укрепления наружных откосов полигона служат минеральные грунты, вынутые при устройстве котлована, а также привозные грунты и материалы согласно принятой конструкции верхнего защитного экрана [5].
Рекультивацию полигона ведут в два этапа: технический и биологический.
Наиболее приемлемы для закрытых полигонов отходов следующие направления рекультивации: сельскохозяйственное, лесохозяйственное, строительное, рекреационное и санитарно-гигиеническое (направления рекультивационных работ приняты согласно ГОСТ 17.5.1.02-85 "Охрана природы. Земли. Классификация нарушенных земель для рекультивации").
Нарушенные земли по направлениям рекультивации классифицируются в соответствии с ГОСТ 17.5.1.02-85 "Охрана природы. Земли. Классификация нарушенных земель для рекультивации".
Так как согласно утвержденным постановлением Правительства Республики Казахстан от 17 января 2012 года № 93 Санитарным правилам «Санитарно-эпидемиологические требования по установлению санитарно-защитной зоны производственных объектов» закрытый полигон ТБО г. Щучинск относятся к Классу I с СЗЗ (санитарно-защитной зоной) не менее 1000 м. Применение рекреационного направления рекультивации не приемлемо.
Лесохозяйственное направление рекультивации не предоставляется возможным из-за расположения территории рекультивируемого участка и для выращивания деревьев и кустарников требуется большее количество времени и имеет меньшее задернение, для укрепления верхнего плодородного слоя почвы.
Таким образом, для г. Щучинск наиболее приемлемым является природоохранное и санитарно-гигиеническое направление рекультивации.
Технология рекультивации выполнена согласно СНиП РК 1.04-15-2002 глава 11. Рекультивация территорий закрытых полигонов. При выполнении рекультивационных работ производится выполаживание откосов бульдозером, погрузка и доставка автотранспортом на рекультивируемую территорию закрытого полигона плодородных и плодородных земель, которые разравниваются бульдозером по поверхности полигона, чем создается рекультивационный слой и заканчивается технический этап. Плодородные земли на закрытые полигоны завозятся из мест временного складирования почвенного грунта или других возможных мест их образования. В дальнейшем проводится биологический этап и осуществляется одно из выбранных направлений рекультивации.
К процессам технического этапа рекультивации относятся стабилизация, выполаживание и террасирование, сооружение системы дегазации, создание рекультивационного многофункционального покрытия, передача участка для проведения биологического этапа рекультивации.
Технический этап рекультивации полигона включает:
1. Укрепление внешних откосов полигона путем их выполаживания отсыпкой избыточного минерального грунта и почвы.
2. Завоз необходимых строительных материалов для устройства многофункционального перекрытия.
Устройство слабопроницаемого финального перекрытия и создание системы пассивной дегазации биогаза.
Финальное перекрытие поверхности полигона должно включать систему гидроизоляции и газовентиляции. Конструкция защитного (гидроизоляционного) экрана в системе финального перекрытия поверхности участка складирования отходов, для уменьшения объемов осадков, поступающих в тело полигона, выполняют в виде глиняного замка или гидроизоляционного экрана из геосинтетических материалов.
Финальное перекрытие с устройством глиняного замка выполняют следующим образом. Поверхности полигона придают уклон от его центра в сторону его краев 1=0,01 с целью отвода поверхностного стока. На спланированную поверхность отходов наносят дренажный слой отсыпкой щебня, предназначенный для отвода биогаза толщиной слоя 0,5 м. Толщина слоя в 0,5 м берется для увеличения КПД (коэффициента полезного действия) так как биогаз распределяется по газодренажному слою горизонтально. Устанавливают вертикальные газоотводящие скважины для системы пассивной дегазации, газогенераторную установку ставить нецелесообразно. После этого возводят противофильтрационный экран (два слоя минерального грунта (тяжелого механического состава) по 0,30 м каждый с кф 0,0864 м/сут). Перед уплотнением минеральный грунт доводят до оптимальной влажности. По верху глиняного противофильтрационного экрана укладывают дресву для исключения вторичного засоления при поднятии капилярной воды, толщина слоя 0,3 м. Перед отсыпкой рекультивационного слоя отсыпают дренажный слой состоящий из природного песка толщиной 0,1 м, а затем отсыпают слой из плодородного слоя толщиной 0,3м.
На период строительных работ предусмотрено 1718,19 м3 воды для увлажнения слоев при уплотнении согласно сметной документации.
Принципиальная конструктивная схема защитного экрана в системе финального перекрытия поверхности полигона ТБО приведена на рис. 1
Конструкцию защитного экрана из геосинтетических материалов можно принять следующего вида. В начале после закрытия полигона и его стабилизации выполняют планировку поверхности полигона, устраивают газодренажный слой из щебня толщиной 0,5 м. Толщина слоя в
0,5 м берется для увеличения КПД (коэффициента полезного действия) так как биогаз распределяется по газодренажному слою горизонтально. Устанавливают вертикальные газоотводящие скважины для системы пассивной дегазации, газогенераторную установку ставить нецелесообразно. Далее выполняют подготовку под гидроизоляцию из геотекстильного материала из минерального грунта (тяжелого механического состава) толщиной 0,25м с kф 0,0864 м/сут, для предотвращения повреждения геотекстильного материала, а в случае повреждения как дополнительная защита от проникновения воды в газодренажный слой. На подготовленную поверхность расстилают геотекстильный материал, геотекстиль марки ГТ КGS 2,4К=1,150). Далее по его поверхности расстилают гидроизоляционный слой из геомембраны (СТО ТОО 5040426303-2008), марки ГМ КGS 1,0К=1,150. По верху геомембраны укладывают минеральный грунт (тяжелого механического состава) слой толщиной 0,25 м с kф 0,0864 м/сут, для защиты от повреждения и увеличения КПД (коэффициента полезного действия) противофильтрационного экрана. Затем слой из дресвы толщиной 0,3 м для исключения вторичного засоления при поднятии капилярной воды, по верху которого осыпают дренажный слой из песка природного толщиной 0,1м, На который в последствии укладывают плодородный слой толщиной 0,3м.
По окончании технического этапа проводится биологическая рекультивация закрытых полигонов. Биологический этап рекультивации включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий. Для защиты сформированных грунтовых поверхностей от ветровой и водной эрозии производят их озеленение. Выполняют посев многолетних трав.
Верхнее основание полигона обустраивают в зависимости от целевого последующего использования. Биологический этап рекультивации продолжается 4 года и включает следующие работы: подбор ассортимента многолетних трав, подготовку почвы, посев и уход за посевами. Полив производится из расчета обеспечения 35-40 % влажности почвы согласно СНиП РК 1.04-152002 с использованием метода дождевания что значительно улучшает травостой и требует минимальных трудовых затрат. Вода привозится поливальными машинами с последующим дождеванием. На данном этапе биологическая рекультивация рассматривается сроком в 1 год, а именно боронование, посев многолетних трав таких как: житняк, пырей бескорневищевый, костер безостый. Все растения к почвам не требовательны.
Далее производится прикатывание и внесение удобрений, в случае смешивания плодородного слоя почвы с перегноем внесение удобрений необязательно.
Остальные три года биологического этапа рекультивацию, а именно уход, укос, полив и т.д. возлагаются на эксплуатирующее предприятие или организацию.
Территория городского (старого) полигона была огорожена фрагментарно, поэтому требуется ограждение рекультивируемого участка. По территории старого полигона асфальтированных дорог нет.
По данной схеме производится выполаживание откосов бульдозером, доставка автотранспортом щебня, террасирование, уплотнение, бурение и установка вертикальных скаважин пассивной дегазации (1), доставка автотранспортом минерального грунта (тяжелого механического состава), разравнивание, уплотнение (2), доставка автотранспортом дресвы, разравнивание, уплотнение (3), доставка автотранспортом песка строительного, разравнивание, уплотнение (4), доставка автотранспортом ПСП (плодородного слоя) почвы, разравнивание, уплотнение (5) чем создается рекультивационный слой и заканчивается технический этап.
В дальнейшем проводится биологический этап (1)-Обработка почвы, боронование, посев, внесение удобрений, прикатывание. (2)-завершенный этап биологической рекультивации.
Рекультивация проводится по окончании стабилизации закрытых полигонов - процесса упрочнения свалочного грунта, достижения им постоянного устойчивого состояния. Согласно СН РК 1.04-15-2002 "Полигоны для твердых бытовых отходов", Астана 2002 г., сроки стабилизации закрытого полигона ТБО для средней климатической зоны составляют 2 года.
Рекультивация проводится по окончании стабилизации закрытых полигонов - процесса упрочнения свалочного грунта, достижения им постоянного устойчивого состояния. Согласно СН РК 1.04-15-2002 "Полигоны для твердых бытовых отходов", сроки стабилизации закрытого полигона ТБО для средней климатической зоны составляют 2 года.
Библиографический список
1. Баязитова З.Е., Макеева Л.А., Рамазанова Д.Н. Эффективность переработки твердых бытовых отходов для общего улучшения экологического состояния г. Кокшетау. // Вестник ПГУ (химико-биологическая серия), 2013. - № 2. - С. 24-30.
2. Баязитова З.Е., Макеева Л.А. Экономическая эффективность переработки твердых бытовых отходов в условиях рыночных отношений для улучшения экологической среды города Кокшетау Научно-образовательный журнал «Вестник КУАМ». - Кокшетау: КУАМ, 2014. - № 4. -С. 124-127.
3. Коробко В.И. Твердые бытовые отходы. Экономика. Экология. Предпринимательство: монография / В.И. Коробко, В.А. Бычкова. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2012. - 131 с.
4. Жуков Б. Выброшенный мир// Вокруг света. - 2008. - №9. - С. 114-126.
5. Безопасное обращение с отходами. Сборник нормативно - методических документов / под ред. И.А. Копайсова - СПБ.: РЭЦ «Петрохим - Технология», «Фирма Интеграл», 2004. - 376 с.
Макеева Людмила Анатольевна, кандидат биологических наук, ассоциированый профессор, заведующая кафедрой, Кокшетауский университет им.Абая Мырзахметова (Республика Казахстан, г. Кокшетау).
Аятхан Мангаш, доктор биологических наук, профессор, Кокшетауский университет им.Абая Мырзахметова (Республика Казахстан, г. Кокшетау).
Шарипова Айсулу Кенжебековна, магистрант, Кокшетауский университет им.Абая Мырзахметова (Республика Казахстан, г. Кокшетау).
Мухамеджанова Аида Бахтияровна, магистрант, Кокшетауский университет им.Абая Мырзахметова (Республика Казахстан, г. Кокшетау).
Калиева Гаухар Кайратовна, магистрант, Кокшетауский университет им.Абая Мырзахметова (Республика Казахстан, г. Кокшетау).
