Автореферат (Технология реконструкции полигонов твердых коммунальных отходов, обеспечивающая продление сроков эксплуатации и извлечение вторичных материальных ресурсов)

На правах рукописиТИТОВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИСЛАВОВИЧТЕХНОЛОГИЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ПОЛИГОНОВТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯПРОДЛЕНИЕ СРОКОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ИЗВЛЕЧЕНИЕВТОРИЧНЫХ МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВспециальность 06.01.02 – «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата технических наукМосква – 20192Диссертационная работа выполнена в ЗАО «Институт «Чувашгипроводхоз».Научный руководитель:Кирейчева Людмила Владимировна, доктор технических наук, профессорОфициальные оппоненты:Гурина Ирина Владимировна, доктор сельскохозяйственных наук, доцент, Новочеркасский инженерно-мелиоративный институтим.А.К.Кортунова - филиал ФГБОУ ВО«Донской государственный аграрный университет», профессор кафедры «Техносфернаябезопасность, мелиорация и природообустройство»Соломин Игорь Александрович, кандидаттехнических наук, доцент, ФГБОУ ВО РГАУМСХА имени К.А.

Тимирязева, доцент кафедры «Организация и технология строительства объектов природообустройства»Ведущая организация:Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий –филиал Федерального государственногобюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»Защита состоится «04» июля 2019 г. в 10 часов на заседании диссертационногосовета Д006.038.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова по адресу: 127550 г.

Москва, ул. БольшаяАкадемическая, д. 44, к. 2, ком. 520С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке ФГБНУ«ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова» и на сайте: http://sovet.vniigim.ru/Автореферат разослан «Ученый секретарьдиссертационного совета»2019 г.Исаева С.Д.3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования. Постоянно увеличивающиеся потребности человека и развитие промышленного производства ведут к ежегодному образованию все больших объемов твердых коммунальных отходов (ТКО) в России.

С2000 года произошло примерно удвоение ТКО, объем отходов достиг почти 238,7млн. м3 (Ткач, 2017). Пропорционально возрастало и негативное воздействие наокружающую среду, увеличивались потери вторичных материальных ресурсов, отчуждались дополнительные земли для обустройства мест размещения отходов.Многие существующие свалки и полигоны, построенные 25–40 лет назад, не имеютгидроизоляции, отходы занимают большую площадь при высоте складирования неболее 1,0–3,5 м. После рекультивации и придания оптимальной геометрии телу полигона, полигон не может эксплуатироваться далее, поскольку не включен в государственный реестр объектов размещения отходов.В настоящее время известно более 20 методов обезвреживания и утилизацииотходов, таких как вторичное использование, сжигание, крекинг, компостирование идр., которые, к сожалению, охватывают лишь небольшой процент коммунальныхотходов и распространены преимущественно в крупных городах.

Основным же методом обращения с коммунальными отходами остается размещение их на полигонах. Земли бывших полигонов, даже после рекультивации, не включаются в полноценный хозяйственный оборот, их кадастровая ценность низкая и они используютсяпреимущественно для озеленения территории. Актуальной проблемой являетсяснижение негативного воздействия ранее размещенных отходов на окружающуюсреду и возможность увеличения срока эксплуатации объекта без дополнительногоотвода земли.

Это позволит сократить площади, выделяемые под новые полигоны, ииспользовать сложившуюся схему обращения с отходами в регионе (в т.ч. транспортные потоки), объекты инфраструктуры, привычки населения и т.д. В этой связидиссертационное исследование, направленное на разработку технологии совмещения реконструкции и дальнейшей эксплуатации полигонов ТКО без дополнительного отвода земли, сводящее к минимуму воздействие на окружающую среду и позволяющее не прекращать эксплуатацию полигона, является актуальной задачей.Степень разработанности темы. Размещение коммунальных отходов на полигонах в настоящее время остается ведущим методом обращения с ними. В работахT.M.

Allen, R.J. Bathurst (2006), C.C. Huang (2006), О.И. Гладштейн (2009), А.С. Овчарова, Д.Г. Золотозубова (2011), Д.А. Гаева, В.В. Гавриша (2013), Hong Yung-Shan(2014), Р.А. Полегуева, Н.С. Глебова, О.Н. Столярова (2017) и других показаны путиснижения негативного влияния полигонов в части использования гидроизоляционных экранов. В работах Л.О. Эйнора (1992), R.L.

Knight (2000), С.Ю. Третьякова,С.Е. Завалко (2003), Hua Tao, Zhou Qixing (2003), G. Gunther (2003), В.Ф. Стольберга(2000), Н.Р. Ахмедовой (2009), Л.В. Рудаковой, Я.С. Шишкина (2000) исследованаочистка фильтрата с полигонов, а в работах W. Koechner (1999), М.В. Кабанова(2000), Takuya Nayuki (2000), V.S. Ayrapetyan (2005), Д.Ю. Сорокина (2011), В.Г.Кривошеина (2009), Я.И. Вайсмана (2004) показано уменьшения эмиссии и путиочистки биогаза. Санация загрязненных земель при помощи сорбентов исследовалась А.В. Михайлюком, Е.Н. Левченко, М.Л. Левченко (2019), Ю.А.

Канцельсоном(1981), Ю.И. Тарасевичем, Ф.Д. Овчаренко (1975), Ю.И. Сухаревым (2005).4Методы реконструкции свалок и полигонов ТКО с дальнейшим использованием их для размещения отходов в литературе не описаны. В двух субъектах РФ предприняты попытки реконструкции полигонов: в Краснодарском крае у хутора Красный под Анапой (2010) и в г.

Курган Курганской области (2018). Эти случаи единичны и реконструкция указанных объектов не решает вопросы предотвращения загрязнения почвы и грунтов, поверхностных и подземных вод от ранее депонированных отходов.Объект исследования – способы реконструкции и эксплуатации полигоновТКО, позволяющие снизить нагрузку на окружающую среду.Цель исследований: разработка и апробация методологии и технологии реконструкции полигонов с продлением сроков их эксплуатации и извлечением вторичных материальных ресурсов.Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:- выполнить обзор и анализ методов обращения с твердыми коммунальными отходами в мире и России;- охарактеризовать состояние действующих полигонов твердых коммунальных отходов и выявить основные негативные последствия на окружающую среду;- оценить возможность продления срока эксплуатации действующих полигонов ТКОза счет извлечения вторичных материальных ресурсов;- разработать методологию и комплексную технологию совмещения реконструкциии эксплуатации полигонов, рассчитать объемы отходов и вторичных материальныхресурсов;- обосновать возможность и дозу применения сорбента для депонирования основных тяжелых металлов из свалочного грунта в зависимости от температуры, влажности и времени экспозиции;- усовершенствовать способ очистки биогаза;-исследовать эффективность геомембраны в качестве гидроизоляционного материала и разработать конструкцию поверхностной изоляции полигонов ТКО с использованием синтетических материалов;- выполнить расчет экономического эффекта и предотвращенного экологическогоущерба от внедрения технологии совмещения реконструкции и эксплуатации полигонов.Научная новизна.

Впервые предложена методология, включающая требования, принципы и способы организации полигонов, обеспечивающих их безопасность для компонентов природой среды и человека, и комплексная технология проведения реконструкции полигона ТКО без остановки производственного процесса,включающая сепарацию депонированных отходов, извлечение утильных фракций,санацию освободившегося участка и его гидроизоляцию.Исследована эффективность сорбента «Агроионит» для санации подрешетного отсева и обоснована доза внесения, необходимая для депонирования основныхтяжелых металлов; разработан способ очистки биогаза в угольно-агроионитовомфильтре; исследована эффективность очистки фильтрата и поверхностного стока сполигонов на биоплато, предложена конструкция изолирующего слоя с использованием геомембраны. Введен термин «депонированные отходы» для обозначения ра-5нее захороненных отходов, которые подвергаются переработке, изъятию вторичныхматериальных ресурсов и санации.Теоретическая значимость работы заключается в научном обоснованиикомплексной технологии совмещения реконструкции и эксплуатации полигонов, вустановлении расчетных зависимостей снижения концентрации тяжелых металлов взависимости от дозы внесения сорбента «Агроионит» и физических условий сорбции (температуры, влажности, времени, механических воздействий), на основе которых разработана технология сорбции свалочного грунта, а также в разработкетребований, принципов и способов организации полигонов, обеспечивающих ихбезопасность для компонентов природой среды и человека.Практическую значимость работы составляют: подробный регламент всехпроцессов и операций технологии совмещения реконструкции и эксплуатации полигонов; рекомендации по изменению конфигурации тел полигонов для снижения занимаемой площади; способ очистки биогаза; конструкция биофильтра в форме трапециевидной призмы, заполненной сорбционной смесью с системой сбора и отведения биогаза и схема расположения биофильтров по поверхности полигона; методикасмешивания активированного угля с сорбентом «Агроионит», обеспечивающая требуемую сорбционную ёмкость биофильтра; конструкция поверхностной изоляцииполигонов, дающая возможность расширить вместимость полигона и сохранить минеральный грунт.

Практическая значимость исследований подтверждена внедрением результатов при рекультивации свалок ТКО с. Пихтулино, Ильбеши, Аликово,Яльчики Чувашской Республики, «Мещерино-1» Московской области, п. КраснаяГорбатка Владимирской области, п. Вахруши Кировской области, г. Усть-ЛабинскКраснодарского края, г. Нижневартовск Ханты-Мансийского административногоокруга – Югры, при строительстве новых полигонов в г.