Автореферат (Технология реконструкции полигонов твердых коммунальных отходов, обеспечивающая продление сроков эксплуатации и извлечение вторичных материальных ресурсов), страница 3

На малых и средних свалках отходы занимают значительную площадь при небольшой высоте складирования (часто 0,5–3 м), отсутствуетгидроизоляция отходов, не организована система дегазации и очистки фильтрата иповерхностного стока. Некоторые свалки подтоплены, на них существует угроза загрязнения прилегающей территории фильтратом, накопившимся в теле свалки, таккак не обеспечивается сток атмосферных осадков с поверхности свалки.На крупных полигонах и свалках выявлены следующие проблемы: избыточнаявысота свалочного тела (свалка с. Самосырово); потенциальное подтопление прилегающей территории (полигон п.г.т. Крестцы); захоронение токсичных промышленных отходов (свалка п.

Вахруши); полное исчерпание площади в пределах землеотвода (полигон г. Нижневартовск). Для таких свалок и полигонов требуется рекультивация территории в плане, оптимизация геометрии тела отходов, формированиепологих откосов, а также устройство перехватывающих дренажей и водоотводящихканав по периметру. Освобожденную территорию необходимо очистить и поверхность полигона перекрыть гидроизоляционными материалами для ограничения проникновения влаги в тело свалки.Большая часть обследованных действующих объектов размещения коммунальных отходов могла бы эксплуатироваться еще некоторое время после проведенных мероприятий по их реконструкции.

Один из возможных путей продления сроков эксплуатации - разработка комплексной технологии реконструкции полигоновВо второй главе «Технология совмещения реконструкции и эксплуатацииполигонов ТКО» описаны методология комплексного обоснования и технологияреконструкции существующих полигонов, позволяющая продлить срок их эксплуатации и привести полигоны в соответствие с действующим экологическим законодательством. Методология комплексного обеспечения реконструкции полигоновТКО включает анализ особенностей воздействия полигонов коммунальных отходов(физического, теплового, химического, микробиологического) на окружающую среду, требования, принципы и способы организации полигонов, обеспечивающие ихбезопасность для компонентов природой среды и человека, порядок деятельности поэксплуатации и реконструкции ПБО, технологию проведения работ.Для продления срока службы полигонов ТКО предложена комплексная технология реконструкции полигона при возможности его дальнейшей эксплуатации,включающая разделение депонированных отходов путем их сепарации на неперегнившие отходы, которые направляются на мусоросортировочную станцию с цельюизвлечения утильных фракций, и грунтовый отсев.

Освобожденный от депонированных отходов участок полигона и грунтовый отсев подвергаются санации путемвнесения природных и/или искусственных сорбентов. В дальнейшем очищенныйучасток полигона ТКО используется для захоронения новых отходов с учетом нормативных требований, а санированный грунтовый отсев применяется в качествеизолирующего слоя на том же полигоне.Технология осуществляется следующим образом.

В существующих границахполигона обустраивается небольшой участок нового полигона с полной гидроизоляцией, сбором и очисткой фильтрата, рассчитанный ориентировочно на 3–4 года эксплуатации. Депонированные отходы из тела полигона поступают на участок сепара-10ции, где на грохоте разделяются на надрешетные отходы и подрешетный отсев. Изнадрешетных отходов на мусоросортировочной станции извлекаются вторичные материальные ресурсы: полиэтилен, термопластик, древесные отходы, стекло, алюминий, цветные и черные металлы и др.

Ориентировочно 23,7% вновь поступающихотходов и 14% депонированных отходов после сортировки могут рассматриваться вкачестве вторичных материальных ресурсов.Подрешетный отсев представляет собой смесь грунта, остатков органическихперегнивших отходов и мелкие включения неперегнивших отходов. На площадкесанации грунтовая масса очищается с помощью сорбента, после чего он может использоваться на полигоне в качестве материала для перекрытия вновь поступающихотходов. Так решается одна из важнейших проблем полигонов – нехватка минерального грунта для изоляции отходов.Участок объекта1– участок приема и контроля:2 – мусоросортировочная станция3 – участок переработки древесных икрупногабаритных отходов4 – участок накопления вторичных материальных ресурсов5 – участок захоронения (новое строительство)6 – емкость для сбора фильтрата7 – участок захоронения (реконструкция)8 – участок сепарации депонированныхотходов9 – площадка санации грунта10 – склад сорбента «Агроионит»Материальный потокI – несортированные коммунальные отходыII – крупногабаритные и древесные отходыIII – неиспользуемые отходы («хвосты»)IV – вторичные материальные ресурсы послесортировкиV – измельченные древесные отходыVI – транспортная партия вторичных материальных ресурсов на утилизациюVII – депонированные отходыVIII – надрешетный материал сепарацииIX – загрязненный грунтX – чистый грунт для изоляции неиспользуемых отходов на картах захороненияХI – фильтратХII – сорбент «Агроионит»Рисунок 2.

Технологическая схема совмещения реконструкции и эксплуатацииполигона11Освобожденный от депонированных отходов участок подвергается санациисорбентом без изъятия грунта. На очищенной территории строится участок захоронения неиспользуемых отходов в полном соответствии с нормативными требованиями. При этом полигон не прекращает свою работу и принимает новые партии отходов. Они направляются на мусоросортировочную станцию, где из них извлекаютсяутильные фракции, а неутильные - захораниваются на полигоне. Технологическаясхема представлена на рисунке 2.На основе анализа литературных данных и опыта применения сорбентов в регионе был выбран природный сорбент «Агроионит», разработанный ООО «Технопарк» на основе глауконитовых песков, представляющий собой природный минеральный комплекс алюмосиликатов группы глауконитов и глинистых минераловгруппы монтмориллонитов (Тарасевич, 1986; Дистанов, 1990).

Он имеет слоистуюструктуру и обладает большой удельной поверхностью, хорошими сорбционными,ионообменными и буферными свойствами, сорбированные поллютанты прочно закрепляются и в дальнейшем не поступают в окружающую среду.Технологический комплекс включает природоохранные сооружения, предназначенные для централизованного сбора, обработки и захоронения отходов, предотвращения попадания вредных веществ в окружающую среду, загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и подземных вод.Для оценки сорбционной активности и определения необходимой дозы внесения сорбента «Агроионит» была проведена серия лабораторных экспериментов.

Исследования проводились в несколько этапов (серий) и были направлены на определение дозы внесения сорбента, необходимой для нейтрализации тяжелых металлов,необходимого времени контакта сорбента с загрязненным грунтом, на оценку влияния влажности грунта, а также температуры воздуха на сорбцию металловПодрешетный грунт (отсев) был отобран из тела полигона ТКО с.

ИльбешиЧувашской Республики РФ. В подрешетном отсеве исследовалось содержание следующих металлов: свинец, никель, медь, цинк, мышьяк, ртуть, кадмий, что обусловлено требованиями СП 11-102-97 и СП 47.13330.2012. Наибольшее превышениеПДК выявлено по свинцу и меди (в 4,50–4,94 раза), наименьшее – по никелю (в 1,48раз).Для свинца, никеля, меди и цинка исследовали подвижную форму, т.к. именноона оказывает непосредственное токсичное влияние, у мышьяка, ртути и кадмия исследовали валовую форму в связи с отсутствием ПДК на подвижную форму. Варианты доз внесения сорбента выбраны по данным литературы (Николаев, 1971; Сухарев и др., 1999; Аронов и др., 2007): 4%, 8%, 12%, 16% и контроль. Массу сорбентарассчитывали на абсолютно-сухую пробу почвы. Результаты подбора дозы сорбентаприведены в таблице 1.Для снижения концентрации большинства металлов до уровня ПДК достаточно внести дозу сорбента «Агроионит» 12% от воздушно сухого вещества подрешетного отсева.

Концентрация цинка снижается до ПДК при добавлении 16% сорбентаот воздушно-сухой массы грунта. Предварительная экспозиция подрешетного отсева с известью-пушонкой (0,4% на протяжении 10 дней) для получения слабощелочной среды с рН=8,10 позволяет снизить концентрацию всех определяемых металловдо ПДК при расходе сорбента 12% от воздушно-сухой массы подрешетного грунта.12Таблица 1 – Концентрация тяжелых металлов в подрешетном отсеве послеконтакта с сорбентом «Агроионит»Доза сорбента, %контроль (0%)4%8%12%16%рН = 8,10, сорбент 12%ПДК в почвеСвинец29,8715,963,060,460,283,036,00Концентрация определяемых показателей, мг/кгНикельМедьЦинкМышьякРтуть5,9613,4462,582,190,06034,047,5852,840,650,04513,4646,693,560,400,038228,551,301,210,390,02990,680,5722,520,290,02203,372,5721,520,660,03484,003,0023,002,002,10Кадмий<0,25<0,25<0,25<0,25<0,25<0,251,00Примечание.

Здесь и далее жирным шрифтом выделены значения концентраций ниже ПДК.Немалую роль в процессе сорбции при всех прочих равных условиях играетвремя контакта сорбента с загрязненным грунтом (отсевом), поэтому была проведена вторая серия экспериментов по определению оптимального времени контакта,позволяющего наиболее полно проявиться поглощающим свойствам сорбента. Посхеме эксперимента были выбраны следующие варианты: контроль (без сорбента) ивремя контакта 4, 6, 8, 10, 14 и 20 часов (рис.

3).Из графика видно, что содержание ртути и кадмия изначально было нижеПДК. Концентрация мышьяка снизилась до ПКД за 8 часов контакта с «Агроионит»,концентрация остальных 4-х металлов – за 10 часов контакта. Таким образом, установленное время контакта составляет не менее 10 часов. Однако, периодическое перемешивание подрешетного отсева с сорбентом позволяет сократить время экспозиции до 8 часов, а постоянное перемешивание – до 6 часов.Рисунок 3 - Зависимость сорбции тяжелых металлов из подрешетного отсева отвремени экспозицииПримечание. Концентрация Pb, Cu, Zn отмечена по основной оси, концентрация Ni, As, Cd, Hg –по вспомогательной оси. Красными маркерами отмечены значения выше ПДК, зелеными – нижеПДК.13Третьей серией экспериментов было уставлено влияние влажности грунта насорбцию металлов. Максимальная эффективность сорбции всех металлов наблюдается при влажности подрешетного отсева 75% и 80% (рис.

4).Рисунок 4 – Зависимость сорбции тяжелых металлов из подрешетного отсева отвлажностиПримечание. Концентрация Pb, Cu, Zn отмечена по основной оси, концентрация Ni, As, Cd, Hg –по вспомогательной оси. Красными маркерами отмечены значения выше ПДК, зелеными – нижеПДК.Существенное влияние на сорбцию металлов оказывает и температура воздуха. При температуре от +6°С до +21°С сорбция всех металлов происходит до ПДК.При температуре –4°С процесс сорбции практически останавливается, что можнообъяснить кристаллизацией воды в грунте; при температуре +35° процесс сорбциитакже не происходит. Было сделано предположение, что причиной явилось снижение влажности грунта (табл.

2).Таблица 2 – Изучение температурного диапазона сорбции тяжелых металловВариант пробыКонтроль- 4°С+ 6°С+ 21°С+ 35°С (без укрытия)+ 35°С (с укрытие)ПДК, мг/кгКонцентрация определяемых показателей (НД на МВИ), мг/кгСвинецНикельМедьЦинкМышьякРтутьКадмий29,896,0113,5663,112,140,0644<0,2530,046,0213,4163,032,110,0620<0,254,003,952,7522,021,470,2178<0,253,213,512,6720,410,680,0355<0,2525,946,1013,3963,192,180,0633<0,253,053,382,8221,310,550,0355<0,256,004,003,0023,002,002,101,00При этом укрытие пленкой способствует сохранению достаточной влажности,и процесс сорбции продолжается при 35°С.