Электронная версия журнала

Проектирование полигонов ТБО: мероприятия по обращению с фильтратом

«Справочник эколога» №10 2014 / Обращение с отходами

По данным доклада Руководителя Росприроднадзора В.В. Кириллова «О региональных аспектах обращения с отходами потребления в Российской Федерации», озвученного 27 ноября 2013 г. на Всероссийском селекторном совещании «По проблемным вопросам в области обращения с отходами производства и потребления, а также о ходе реализации мер по выявлению и ликвидации мест несанкционированного размещения твердых бытовых отходов на территории субъектов Российской Федерации», ежегодно в России образуется более 60 млн т твердых бытовых отходов (ТБО), из них отходы от жизнедеятельности населения составляют порядка 50 млн т, а отходы от предприятий — 10 млн т. При этом ежегодно количество ТБО увеличивается на 3–4 %. Практически весь указанный объем ТБО в дальнейшем размещается на полигонах и свалках, и только 4–5 % вовлекаются в переработку.

 

Низкий процент утилизации (использования) ТБО связан с недостаточным развитием инфраструктуры в данной области: согласно упомянутому докладу к концу 2013 г. в России функционировало 243 комплекса по утилизации (использованию) отходов, 53 комплекса по сортировке отходов, около 40 мусоросжигательных заводов, 1092 полигона ТБО[1], что «в разы меньше, чем даже санкционированных свалок, которых насчитывается около 10 тыс.».

 

НА ЗАМЕТКУ
В соответствии с письмом Росприроднадзора от 09.06.2014 № ВК-03-03-36/8833 «О разъяснении норм законодательства в области обращения с отходами и направлении рекомендаций по заполнению форм предоставления информации по Приказу Росприроднадзора № 255 от 28.04.2014» свалка — это несанкционированное складирование бытовых и промышленных отходов сроком более 6 месяцев в местах, не обустроенных в соответствии с требованиями законодательства в области охраны окружающей среды и законодательства в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения.
В письме отмечается, что в настоящее время свалки ТБО и промышленных отходов являются несанкционированными объектами размещения отходов. Соответственно, размещение на них отходов считается безлимитным размещением, влекущим обязанность уплаты собственниками отходов платежей за негативное воздействие на окружающую среду с 5-кратным повышающим коэффициентом.

 

Из имеющихся полигонов лишь часть отвечают санитарным требованиям. Большинство из них исчерпали свою вместимость и представляют значительную эпидемиологическую опасность, т.к. являются источниками загрязнения почвы, водных объектов и атмосферного воздуха. Ежегодно для строительства новых и реконструкции старых полигонов выделяется около 1000 га земли.

Таким образом, снижение негативного воздействия полигонов ТБО на окружающую среду является приоритетной задачей. Решение этой задачи осложняется недостаточностью имеющейся методической базы, в т.ч. отсутствием общепринятых рекомендаций по расчету объемов образующегося в теле полигона фильтрата. В ряде случаев это приводит к принятию неверных проектных решений.

Ознакомление с несколькими проектами полигонов ТБО, выполненными разными проектными организациями, показало, что объемы образования фильтрата в них, как правило, занижаются, различия в объемах фильтрата в разные периоды года не учитываются, пруды — накопители фильтрата не предусматриваются, а фильтрат, количество которого установлено по среднегодовым осадкам 50%-ной обеспеченности, предлагается ежедневно вывозить на очистные сооружения бытовых стоков, которые могут использоваться для очистки фильтрата ограниченно. Кроме того, такие сооружения должны иметь в своем составе оборудование, позволяющее усреднить состав смеси канализационных стоков и фильтрата и обеспечить его постоянство, уменьшить содержание загрязнений до допустимого для приема на сооружения уровня.

 

КСТАТИ
Как правило, объем фильтрата, подаваемый на очистные сооружения канализационных стоков, не превышает 5 % от объема канализационных стоков.

 

Фильтрат, образующийся в теле полигона, представляет особую опасность для окружающей среды, т.к. является токсичным раствором с минерализацией до нескольких десятков грамм на 1 л, содержанием ионов аммония, хлора и других макрокомпонентов до нескольких грамм на 1 л, высокими концентрациями тяжелых металлов (цинк, свинец, никель, хром, кадмий и др.) и органических соединений.

Состав и количество образующегося фильтрата зависят от этапа жизненного цикла полигона и могут быть различными для разных полигонов ТБО [1]. Максимальные объемы фильтрата образуются на абсолютно заполненном полигоне перед рекультивацией [2].

Существуют разные методики расчета количества фильтрата. Обобщение этих методик могло бы стать основой для разработки расчетной модели по оценке количества фильтрата, образующегося на полигонах ТБО любой мощности, которые расположены в разных климатических зонах. Эта задача является основной на данном этапе и требует для своего решения дополнительных исследований.

Наиболее распространенными являются методики, основанные на составлении водного баланса полигона ТБО [3, 4]. Так, уравнение водного баланса в период максимального образования фильтрата можно представить в следующем виде:

ОФ = (АО + ОВ + ВБХ) – (ИС + ВНО + ПС + БГ + ПБХ),                   (1)

где ОФ — объем фильтрата;

      АО — атмосферные осадки, выпавшие на полигон;

      ОВ — отжимная влага;

      ВБХ — выделение воды при биохимических реакциях;

      ИС — испарение с поверхности полигона;

      ВНО — влага, расходуемая на насыщение отходов до полной влагоемкости;

      ПС — поверхностный сток;

      БГ — потери воды с биогазом;

      ПБХ — поглощение воды при биохимических реакциях.

Величины составляющих водного баланса можно принять согласно публикациям специалистов, которые занимаются исследованиями факторов, влияющих на образование фильтрата. Данные, приведенные в публикациях, не всегда совпадают между собой, но являются достаточными для проведения оценки объемов образования фильтрата в рамках поставленной задачи.

Выясним, каким образом можно определить значения величин составляющих водного баланса полигона ТБО:

  • атмосферные осадки, выпавшие на полигон (АО) (согласно СТП ВНИИГ 210.01.НТ-05 «Методика расчета гидрологических характеристик техногенно-нагруженных территорий»; далее — Методика):

АО = 0,001 × F1 × h1 × Кр,

где F1 — площадь основания полигона, м2;

      h1 — слой выпавших осадков, мм/год (месяц) (по данным наблюдений на ближайшей метеостанции);

      Кр — коэффициент перехода от средних многолетних годовых величин осадков к осадкам 5%-ной обеспеченности (приложение 1 к Методике);

  • испарение с поверхности полигона (ИС) (согласно Методике):

ИС = 0,01 × F2 × h2 × Ке × Квп,

где F2 — площадь поверхности полигона, м2;

      h2 — величина испарения, см/год (месяц) (определяется с помощью формулы (6) Методики и приложения 2 к Методике);

      Ке — коэффициент перехода от средней многолетней годовой испаряемости с техногенно-нагруженных территорий к испаряемости с различной вероятностью превышения;

      Квп — поправочный коэффициент к среднему многолетнему испарению с естественных ландшафтов для различных видов поверхностей;

  • отжимная влага (ОВ):

ОВ = Ков × (АО – ИС),

где Ков = 0,5 — опытный коэффициент (по данным, приведенным в [5]);

  • выделение воды при биохимических реакциях (ВБХ) равно поглощению воды при биохимических реакциях (ПБХ), т.е. разницу между биохимически образуемой и потребляемой водой можно считать равной нулю [6];
  • влага, расходуемая на насыщение отходов до полной влагоемкости (ВНО):

ВНО = 0,15 × V при плотности отходов 1,0 т/м3,

где V — объем размещенных отходов, м3/год [7];

  • поверхностный сток (ПС):

ПС = 0, если сток отводится от полигона вместе с фильтратом;

ПС = 0,03 × АО, если сток отводится на локальные очистные сооружения [4];

  • потери воды с биогазом (БГ):

БГ = 0,00006 × Vбг,

где Vбг — объем образующегося биогаза, м3/год [4].

В формуле (1) не учтены:

  • подача воды на поверхность полигона для увлажнения в пожароопасный период (предполагается, что большая часть воды испаряется);
  • поверхностный сток с прилегающих территорий, расположенных выше по рельефу (предполагается, что предусмотрены нагорные канавы, перехватывающие поверхностные стоки);
  • поступление воды из подземных и поверхностных водных объектов (предусмотрены мероприятия по исключению данных воздействий);
  • утечки фильтрата (предусмотрены мероприятия по герметизации основания и бортов полигона).

 

ПРИМЕР
По формуле (1) были выполнены расчеты объемов образования фильтрата для полигона ТБО, расположенного в Челябинской области, на период закрытия данного полигона (до начала работ по рекультивации).
Площадь полигона — 7,3 га, масса размещаемых отходов — 54 400 т/сут., расстояние от основания до верха полигона — 28–30 м.
Для оценки динамики изменения объемов образования фильтрата в течение года расчеты выполнялись для каждого месяца. Количество осадков принималось по данным метеослужбы Челябинской области[2]. Испарение с поверхности полигона и величина снегозапасов рассчитывались в соответствии с Методикой. В связи с отсутствием достоверных данных для разных периодов года потери воды с биогазом, объемы отжимной влаги и влаги, расходуемой для насыщения отходов до полной полевой влагоемкости, принимались одинаковыми для каждого месяца года. Результаты расчетов приведены в таблице.
Представленные в таблице результаты расчетов дают оценку количества образующегося фильтрата для многоводного года (осадки 5%-ной обеспеченности). Такие же расчеты, выполненные с учетом средних многолетних величин осадков (50%-ной обеспеченности), дают в результате объем образующегося фильтрата, равный 5715,2 м3/год, что в 3,3 раза меньше, чем для многоводного года.
Анализ результатов расчетов, представленных в таблице, показывает, что среднесуточный объем образования фильтрата (по году) составляет 51,6 м3 (для осадков 50%-ной обеспеченности — 15,6 м3), в весенний паводковый период — 218,2 м3, в июле — 156,7 м3. Такие объемы образования фильтрата в многоводные годы и неравномерность его образования говорят о необходимости строительства пруда-накопителя и решения вопроса об очистке фильтрата, что неочевидно из результатов расчетов по осадкам 50%-ной обеспеченности.

 

Как показывает практика, проектировщики, выполнившие расчеты для полигонов ТБО по осадкам 50%-ной обеспеченности, по результатам которых объемы фильтрата не превышают нескольких тысяч м3 в год, делают вывод о том, что среднесуточный объем образования фильтрата составляет 5–20 м3 и для сбора и хранения фильтрата достаточно резервуара объемом 50-200 м3, а вывоз фильтрата предусматривают ежедневно автотранспортом на ближайшие очистные сооружения канализационных стоков. Такое решение в корне неверно, что доказывают результаты расчетов, приведенные в таблице выше.

Создание прудов-накопителей оправдано в большинстве случаев, т.к. они позволяют:

  • исключить вероятность загрязнения фильтратом прилегающей к полигону ТБО территории;
  • уменьшить содержание вредных веществ по сравнению с исходным за счет длительного отстаивания и процессов анаэробной очистки, протекающих в придонных слоях;
  • уменьшить объем накопленного фильтрата за счет испарения с поверхности и использования фильтрата из «чистой» секции пруда-накопителя для увлажнения отходов;
  • обеспечить достоверность результатов исследований состава и количества фильтрата с целью выбора очистных сооружений для окончательной очистки перед сбросом в поверхностные водоемы или на очистные сооружения;
  • обеспечить прием фильтрата, образующегося в теле закрытого полигона, и, после уменьшения объемов образования фильтрата до определенного уровня, исключить необходимость в эксплуатации очистных сооружений или вывозе фильтрата в системы канализации за счет испарения с поверхности пруда-накопителя.

 

ВЫВОДЫ

Выполненный анализ показывает, что при проектировании полигонов ТБО в зонах умеренной увлажненности (средняя полоса европейской части России и Урала) необходимо:

  • проводить расчеты объемов образования фильтрата для осадков 5%-ной и 50%-ной обеспеченности с учетом неравномерности образования по месяцам;
  • по результатам расчетов устанавливать необходимость (отсутствие необходимости) строительства прудов-накопителей (в большинстве случаев они необходимы);
  • предусматривать системы сбора и подачи фильтрата в пруды-накопители (не менее двух секций). Вместимость прудов-накопителей определяется в соответствии с Рекомендациями по проектированию, строительству и рекультивации полигонов ТБО (М.: АКХ им. К.Д. Памфилова, 2009). Для некоторых регионов возможно за счет увеличения площади прудов-накопителей увеличить объемы испарения и свести объемы накопления фильтрата к минимуму;
  • предусматривать систему мониторинга состава и объема фильтрата, подаваемого в пруды-накопители. Результаты мониторинга являются исходными данными для проектирования второй очереди полигона ТБО — очистных сооружений;
  • предусматривать резервную территорию для размещения очистных сооружений фильтрата;
  • предусматривать эксплуатацию очистных сооружений фильтрата после закрытия и рекультивации полигона ТБО;
  • предусматривать мероприятия, направленные на уменьшение количества фильтрата и содержания в нем вредных веществ;
  • допускать передачу фильтрата муниципальным организациям водоснабжения и водоотведения только в том случае, если его объем и состав отвечают правилам приема производственных сточных вод в системы канализации населенных пунктов.

Представленные мероприятия и рекомендации по проектированию являются первым шагом к регламентации деятельности по обращению с фильтратом полигонов ТБО. В то же время необходимо проведение дополнительных исследований по уточнению составляющих водного баланса и зависимостей образования фильтрата от различных факторов с привлечением ведущих организаций страны, занимающихся вопросами охраны окружающей среды в сфере обращения с отходами, а также разработка нормативно-методической документации по проектированию полигонов ТБО, ведь основной нормативный технический акт в данной области — Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов — утвержден Минстроем России 16 лет назад и не в полной мере соответствует современным реалиям.

 

Литература
1. Ерошина Д.М., Ходин В.В., Зубрицкий В.С., Демидов А.Л. Экологические аспекты захоронения твердых коммунальных отходов на полигонах. Мн.: РУП «БелНИЦ «Экология», 2010.
2. Вострецов С.П. Влияние плотности укладки ТБО на образование фильтрата. URL: http://waste.ua/cooperation/2008/theses/vostretsov.html (дата обращения: 24.09.2014).
3. Беспалов В.И., Адамян Р.Г. Анализ условий образования фильтрата на полигонах по захоронению твердых отходов потребления. URL: http://www.rusnauka.com/18_ADEN_2013/Tecnic/13_139660.doc.htm (дата обращения: 24.09.2014).
4. Вайсман Я.И., Коротаев В.Н., Петров В.Ю., Зомарев А.М. Управление отходами. Полигоны захоронения твердых бытовых отходов. Пермь: Перм. гос. техн. ун-т, 2007.
5. Подлипский И.И. Эколого-геологическая характеристика полигонов бытовых отходов и разработка рекомендаций по рациональному природопользованию: автореф. дис. … канд. геол.-минерал. наук: 25.00.36 / Подлипский Иван Иванович. СПбГУ, 2010.
6. Вайсман Я.И., Чудинов С.Ю., Кравченко Д.С. Управление водным балансом полигона ТБО на примере полигона в г. Краснокамске // Вестник ПНИПУ. Урбанистика. 2012. № 1.
7. Новоселов А.С. Управление отходами: учеб. пособие. Вологда: ВоГТУ, 2013.
 

[1] Обратите внимание: Росприроднадзором издан Приказ от 01.08.2014 № 479 «О включении объектов размещения отходов в государственный реестр объектов размещения отходов». В соответствии с данным Приказом на сегодняшний день более чем в 20 регионах Российской Федерации объекты размещения отходов не включены в государственный реестр объектов размещения отходов (далее — ГРОРО) по причине того, что они не соответствуют установленным требованиям. Многие из них находятся на землях населенных пунктов, что напрямую запрещено положениями Федерального закона от 24.06.1998 № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления». Для включения полигонов в ГРОРО хозяйствующим субъектам необходимо привести эксплуатируемые объекты в соответствие с действующим природоохранным законодательством.

Росприроднадзор предупреждает о том, что в случае нарушения хозяйствующими субъектами требований к осуществлению инвентаризации объектов размещения отходов данные объекты не будут включены в ГРОРО, следовательно, передача отходов на данные объекты и их прием от сторонних организаций будут являться незаконными. Виновные лица будут привлекаться к административной, имущественной или уголовной ответственности. При этом плата за негативное воздействие на окружающую среду будет взиматься с применением 5-кратного повышающего коэффициента. При выявлении правонарушений в данной сфере со стороны глав органов местного самоуправления все материалы будут передаваться для реагирования в органы прокуратуры.

[2] Официальный сайт Челябинского ЦГМС — филиала ФБГУ «Уральское УГМС» http://www.chelpogoda.ru/.

Ю.В. Багрецова, начальник отдела государственной экологической экспертизы и нормирования Управления Росприроднадзора по Челябинской области; А.Г. Воронина, инженер-эколог; К.Г. Гейде, главный специалист ООО «Экомет-2» (г. Челябинск); А.М. Шафикова, главный специалист ООО «Экомет-2» (г. Челябинск)

Статья опубликована в журнале «Справочник эколога» № 10, 2014.

Купить этот номер в электронном виде

Подпишитесь на нашу рассылку

Рассылка о новых материалах в блоге и новых номерах журналов. Отправляется в среднем 1 письмо в 2 недели.