Содержание к диссертации
Введение
Глава І.Состояние проблемы освоения территорий старых свалок и санитарных полигонов на урбанизированных территориях 15
1.1. Характеристика свалок и полигонов ТБО . 15
1.2. Анализ мирового опыта освоения территорий старых свалок и полигонов ТБО. 18
1.3. Физико-химические аспекты биодеградации ТБО и эмиссии загрязняющих веществ. 26
1.4. Анализ основных рисков, возникающих при освоении территорий старых свалок 33
1.5. Основные методы снижения эмиссий на территориях полигонов ТБО
1.5.1. Методы восстановления территорий свалок 43
1.5.2.Предварительная обработка ТБО 48
1.5.3.Дегазация полигонов захоронения ТБО. 52
1.6. Основные научно-методические задачи, связанные с освоением территорий полигонов и свалок, закрытых для приема ТБО 54
Глава 2. Анализ технологий депонирования ТБО и их влияния на окружающую среду. 58
2.1. Обоснование выбора объектов исследования. 5 8
2.2. Общая характеристика объектов исследования 60
2.3.Комплексная оценка влияния полигонов ТБО на окружающую среду 67
2.3.1.Геологическое строение площадок захоронения отходов г. Перми 68
2.3.2.0ценка экологических воздействий полигонов ТБО на окружающую среду
2.3.3.Оценка экологического ущерба, наносимого полигонами
ТБО окружающей среде на примере полигона «Софроны» г.Перми
Глава 3. Экологические и инженерно—технические проблемы освоения территорий и оценка рисков.
3.1. Анализ проблем освоения, обусловленных образованием биогаза 94
3.1.1. Анализ биогаза и его свойств на различных этапах жизненного цикла
3.1.2. Вертикальные деформации свалочного тела 100
3.2. Долговечность строительных конструкций при эксплуатации в условиях полигонов ТБО.
3.2.1. Химическая коррозия бетонов 105
3.2.2. Биологическая коррозия бетона в свалочных грунтах 113
3.2.3. Электрохимическая коррозия 115
3.3. Оценка рисков при освоении территорий полигонов, закрытых для приема ТБО
Глава 4. Экологические особенности формирования свалочных тел на заключительных этапах жизненного цикла
4.1. Натурные и экспериментальные исследования массивов ТБО
4.2. Результаты исследования физико-механических свойств разложившихся ТБО (свалочного грунта) 133
4.2.1.Характеристика свалочного грунта полигона «Голый мыс» 136
4.2.2. Характеристика свалочного грунта полигона ТБО 143
«Софроны» 4.3.Результаты физико-химических исследований свалочных грунтов 143
4.3.1. Оценка химического загрязнения свалочных грунтов по ПДК тяжелых металлов
4.3.2. Оценка эколого-гигиенической опасности свалочных грунтов в зависимости от вида землепользования при освоении территорий
4.4. Результаты санитарно- микробиологических исследований свалочного грунта
4.5.Анализ процесса формирования свалочного грунта 165
4.6. Исследования агрессивности свалочных грунтов к бетону 168
4.7 Анализ коррозионной активности разложившихся ТБО, подвергнутых предварительной механико-биологической обработке
Глава 5. Разработка расчетных методов диагностики свалочного тела 176 177
5.1 .Разработка кинетической модели образования биогаза на полигонах ТБО
5.1.1 .Анализ расчетных методов определения количества биогаза 177
5.1.2. Основные параметры кинетической модели 182
5.1.3. Апробация модели 190
5.2. Расчет пассивной дегазации полигонов депонирования твердых бытовых отходов.
5.3. Прогнозирование деформаций свалочного тела
5.3.1. Теоретические предпосылки
5.3.2. Численный эксперимент по прогнозу вертикальных деформаций полигона «Софроны»
5.3.3. Методические аспекты прогнозирования вертикальных деформаций полигона по этапам жизненного цикла
5.3.4.Рекомендации по нормированию вертикальных деформаций 215
Глава 6. Разработка комплекса технико-экологических мероприятий по подготовке территорий полигонов ТБО к инженерному освоению.
6.1. Рекомендации по выбору направлений рекультивации и хозяйственного использования территорий свалочных тел, закрытых для приема ТБО
6.2. Управление метаногенезом на эксплуатируемых полигонах ТБО
6.2.1. Оценка ресурсного потенциала полигонов ТБО по 227 биогазу.
6.2.2. Обоснование граничных значений выбора систем 229 дегазации.
6.2.3. Критерии выбора систем дегазации. 235
6.3. Управление метаногенезом в рекультивационный и пострекультивационный период
6.3.1 .Формирование окончательного покрытия полигона 242
6.3.2. Общие принципы организации мониторинга территорий захоронения ТБО
6.4. Мероприятия по управлению вертикальными деформациями свалочного тела 256
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
Литература 260
Приложения 276
- Характеристика свалок и полигонов ТБО
- Общая характеристика объектов исследования
- Вертикальные деформации свалочного тела
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Быстрая урбанизация и недостаточное развитие доступных технологий обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов привели к тому, что повсеместно в пределах больших и малых населенных пунктов образовались места захоронения твердых бытовых отходов (ТБО), различные по объему, морфологическому составу, площади захоронения, высоте и геометрии свалочного тела. Находясь на разных фазах жизненного цикла, они относятся к наиболее типичным нарушениям ландшафтов, приводя к задалживанию территорий на длительные сроки, освоение которых для хозяйственного использования сдерживается различными причинами. Главная из них состоит в недостаточной изученности процессов, происходящих в свалочном теле, и как следствие, в отсутствии достоверных прогнозов эмиссий биогаза, фильтрата и дифференцированной просадки свалочного тела, трудности в оценке денежных затрат, необходимых для ликвидации, санации и освоения территорий, занятых свалочными телами и полигонами ТБО.
Как правило, закрытые свалки и полигоны располагаются в черте населенных мест и занимают относительно большие территории, которые на длительные сроки исключены из хозяйственного использования. Вместе с тем, во многих регионах с высокой плотностью промышленных объектов и населения ощущается нехватка свободных территорий. Ресурсы геологического пространства становятся огромным дефицитом, участков для застройки внутри городов остается все меньше и стоимость земли постоянно растет.
Особенно остро, даже в сравнительно благополучных с точки зрения территориальной обеспеченности странах, стоит вопрос дефицита площадей на урбанизированных территориях. В качестве пригодных под застройку начинают рассматриваться нарушенные территории со сложными инженерно-геологическими условиями. Высокая стоимость земли и жилья в
7
мегаполисах, благодаря применению специфических
архитектурно—строительных решений (повышение этажности,
использование подземного пространства), обусловливает окупаемость даже очень дорогостоящих мероприятий по инженерной подготовке территорий, включающих создание искусственных оснований.
В этих условиях восстановление территорий старых свалок и закрытых для приема ТБО санитарных полигонов является одним из приоритетных в сфере охраны окружающей среды и важным направлением хозяйственной и природоохранной деятельности. Обтекаемые новой застройкой старые свалочные тела ограничивают развитие городов и ухудшают экологическую обстановку в пригородной зоне, однако, при соответствующем технико-экономическом обосновании могут вторично использоваться в городской застройке, предотвращая поглощение новых земельных ресурсов.
Анализ литературы показал, что многие закрытые полигоны ТБО используются в различных градостроительных направлениях: парки, зеленые зоны; спортивные площадки, поля для игры в гольф; склады, автостоянки, легкие металлические конструкции, дороги с твердым покрытием; жилая и промышленная застройка. Как правило, освоению предшествует либо полная герметизация свалочного тела и активная дегазация, что, безусловно, является технически сложным и дорогим даже для развитых стран Европы мероприятием, либо полная его экскавация. Эти меры обусловлены длительностью процессов разложения отходов и связанных с ними эмиссий загрязняющих веществ, а также неравномерным оседанием свалочного тела. Хотя экскавация свалочных тел является относительно дешевым способом подготовки территорий к освоению, она не может заменить полноценной рекультивации полигонов ТБО и восстановления хозяйственной ценности нарушенных территорий. Целесообразность ее применения зависит от конкретных условий: экономических возможностей и градостроительной ценности земельного участка, занятого полигоном; геометрических параметров полигона, степени разложения отходов, имеющихся
8 возможностей по перевозке отходов на другой полигон. Недостаточно разработанные методические подходы к оценке состояния свалочных тел и связанных с этим эмиссий загрязняющих веществ на заключительных этапах
ф жизненного цикла, приводят к принятию неоптимальных с экологической
или экономической точек зрения решений. Химический состав, интенсивность и продолжительность эмиссий носят индивидуальный характер для каждого полигона и зависят от качественного и количественного состава складированных отходов, природных условий участка размещения полигона, возраста полигона, интенсивности процессов разложения отходов. Несмотря на то, что закономерности метаногенеза достаточно хорошо изучены, конкретные ответы на вопросы о том, какие полигоны представляют наибольшую опасность, при какой степени разложения отходов свалочные тела не представляют угрозы для окружающих экосистем, пока отсутствуют. Недостаточно разработаны
^ методические подходы к определению объема и скорости образования
биогаза, периода его интенсивного выделения, потенциала опасности полигона. Отсутствует и классификация полигонов как источников биогаза, что не позволяет принимать адекватные инженерно-технические решения.
Для снижения экологических рисков при освоении территорий закрытых свалок и полигонов ТБО необходимы исследования изменений в свалочном теле, связанных со временем, прошедшим после закрытия свалки. Свалка является источником биогаза и фильтрационных вод в первые годы после закрытия, однако, когда эмиссии заканчиваются, возможность строительного освоения связана уже с физико-механическими, физико-химическими и эпидемиологическими характеристиками свалочного грунта, которые в настоящее время изучены недостаточно.
Анализ работы полигонов депонирования ТБО в Российской Федерации и, в частности, в Пермской области, показал, что общая стратегия депонирования отходов формируется и осуществляется без учета вторичного использования их территорий в отдаленной перспективе. Причиной является
9 отсутствие концептуальных и научно-методических основ управления полигонами с учетом их последующего безопасного в экологическом отношении инженерного освоения.
0 Предлагаемый в работе методический подход основан на
исследованиях формирующихся в процессе жизненного цикла полигона свалочных грунтов. Рассматривая закономерности разложения ТБО, величину и скорость образования биогаза во взаимосвязи с изменениями физико-механических, физико-химических и эпидемиологических свойств свалочного грунта, геометрии рабочего тела полигона, можно прогнозировать экологическую ситуацию в период освоения, осуществлять обоснованный выбор инженерно-технических мероприятий, тем самым обеспечивая экологически безопасное градостроительное развитие территорий старых свалок и полигонов ТБО. Такой подход позволяет более эффективно в экономическом отношении и надежно в экологическом решать
* народно-хозяйственные задачи преобразования закрытых санитарных
полигонов в полноценную территорию, пригодную для интенсивного строительства и предотвращения нового изъятия и задалживания земель.
Цель работы. Разработка научно-обоснованного комплекса
^, методических и инженерно-технических мероприятий, обеспечивающих
минимизацию воздействий на природные и искусственные экосистемы территорий старых свалок и полигонов, закрытых для приема ТБО. Основные задачи исследований.
На основе анализа воздействий полигонов ТБО на объекты окружающей среды и население, определить приоритетные факторы и процессы, формирующие экологические риски при освоении территорий и возможные направления их минимизации.
Классифицировать свалки и полигоны ТБО с учетом экологически безопасного освоения их территорий.
Разработать и обосновать методологию прогноза эмиссий биогаза с
полигонов ТБО.
Выявить основные закономерности процесса формирования свалочного
да грунта, исследовать его физико-механические, физико-химические,
санитарно-эпидемиологические свойства, а также агрессивность по отношению к строительным материалам.
Исследовать и установить основные закономерности и причины вертикальных деформаций рабочих тел полигонов ТБО.
Разработать и обосновать методологию прогноза вертикальных деформаций рабочего тела полигона ТБО.
Разработать научно-технические решения, направленные на снижение рисков коррозионного разрушения бетона в условиях свалочных грунтов.
Разработать комплекс инженерно-технических мероприятий, минимизирующих экологические опасности при освоении закрытых
~ полигонов ТБО: принципы лабораторной диагностики свалочных тел;
управление метаногенезом.
Разработать экологические, экономические критерии и граничные
условия выбора технологий, обеспечивающих минимизацию экологических
М* воздействий при освоении территорий старых свалок и полигонов.
Методы исследований. Анализ и оценка воздействий полигонов ТБО
на окружающую среду, необходимые расчеты были выполнены в
соответствии с общепринятыми методиками. При выполнении работы
использовались натурные и лабораторные исследования, аналитические
^ методы оценки качества объектов окружающей среды, изучение проектно-
й-сметной, технологической и отчетной документации, методы моделирования
и статистики, экспертных оценок, ранжирования, физико-химические,
методы инженерной диагностики.
Комплекс полевых и лабораторных исследований включал
рекогносцировочное обследование полигонов и прилегающей территории,
топографические работы, отбор проб грунтов, биогаза и фильтрационных вод, штамповые испытания; определение гранулометрического состава, основных физико-механических свойств, химический анализ грунтов
,т атомно-эмиссионным и спектральным методами, микробиологические
исследования грунтов (совместно с Зайцевой Т.А.), газохроматографические
анализы атмосферного воздуха. При исследовании фильтрата применялись
методы физико-химического анализа (фотометрический,
спектрофотометрический, атомно-абсорбционный и др.).
Экспериментальные исследования проводились на полигонах захоронения ТБО «Софроны», «Голый мыс» г. Перми, на базе лабораторий кафедр охраны окружающей среды, оснований и фундаментов, строительных материалов Пермского государственного технического университета, Естественно-Научного института при Пермском Государственном Университете, Аналитцентра ГСЭН г. Перми.
w На полигонах ТБО г.Вена (Австрия) и г.г. Люнебург, Висбаден
(Германия)) были проведены натурные обследования, изучена проектная и технологическая документация, оценена эффективность систем управления движением отходов и мероприятий по подготовке территорий закрытых полигонов к освоению под промышленное и гражданское строительство. Научная новизна исследований состоит в следующем:
Разработана методика выбора комплекса инженерно-технических мероприятий, обеспечивающая минимизацию экологической опасности при освоении территорий свалок и полигонов, закрытых для приема ТБО, с учетом этапа жизненного цикла, классификации полигонов по градостроительным категориям, мощности полигонов и метановому потенциалу.
Определены критерии (экологические: метановый потенциал полигона, потенциал опасности и ресурсный потенциал полигона, экономические - эффективность работы системы, наличие потребителей и источников возмещения энергии) и граничные условия (минимальная
12 скорость эмиссии газа, давление в массиве отходов) применения комплекса технико-экологических мероприятий, обеспечивающих снижение экологических рисков: диагностических процедур и методов регулирования эмиссий и деформаций полигона.
Разработана и верифицирована путем экспериментальных натурных и лабораторных исследований кинетическая модель расчета газообразования, учитывающая специфические параметры полигона: морфологический состав и зольность ТБО, климатические условия, этап жизненного цикла полигона, потери массы ТБО в результате горения отходов в процессе эксплуатации полигона. Установлены значения констант разложения.
Установлены физико-механические, физико-химические свойства свалочного грунта и показано их соответствие по линейной деформируемости, гидроемкости природным грунтам; по содержанию гумуса, солей тяжелых металлов, коэффициентам фильтрации, наличию и видовому составу микрофлоры и простейших -урбаноземам.
Выявлена взаимосвязь между деформациями рабочего тела и метановым потенциалом полигона. Установлено, что механизм деформации -на заключительных этапах жизненного цикла полигона определяется степенью биохимической деструкции нестабильной части ТБО с образованием биогаза и водорастворимых солей; определена зависимость деформации вторичного сжатия свалочного грунта от метанового потенциала полигона.
Разработана методика прогнозирования деформаций свалочного тела в зависимости от метанового потенциала полигона и обосновано их нормирование по предельно-допустимым осадкам.
Выявлена зависимость изменения агрессивности свалочных грунтов по отношению к строительным конструкциям от стадии метаногенеза и разработаны методы повышения коррозионной стойкости бетонных конструкций в агрессивных условиях свалочных грунтов путем
13 подбора уплотняющих добавок для бетона, обеспечивающих марку по водонепроницаемости не менее W6 (а.с. №1467042, №1386604).
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается применением современных методов анализа и статистической обработкой результатов лабораторных и полевых экспериментов, выполненных по общепринятым методикам; воспроизводимостью результатов исследований, положительным опытом реализации предлагаемых технических решений на полигонах ТБО Пермской области, г. Санкт-Петербурга.
Материалы исследований использованы при разработке федеральных и региональных нормативных документов, при разработке технико-экономического обоснования рекультивации пермской городской свалки «Софроны», рабочих проектов полигонов захоронения ТБО и ПО г. Чусового, полигона ТБО г. Березники, Пермской обл.; при разработке проектов рекультивации свалок ТБО «Яблоновская» и «Угольная гавань» г. Санкт-Петербург; при разработке ТЭО расширения производственной зоны в г. Кунгур Пермской области.
Материалы исследований использованы при разработке лекций по курсам «Планировка, застройка и реконструкция населенных мест», «Основы территориально—пространственного проектирования городов» для студентов специальностей ГСХ, ПГС, «Экологический менеджмент» для студентов специальности ООС ПГТУ, учебного пособия в рамках совместного европейского проекта «Темпус-Тасис» TJEP 10333-97.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конгрессах, научных советах РАН, конференциях и научно-практических семинарах, в том числе: на научно-практических семинарах института водных проблем и менеджмента отходов Венского технического университета (Австрия), 1998г.; Высшей технической школы г. Висбадена (Германия), 1999 г.; Пленуме проблемной комиссии РАМН «Экология человека и гигиена окружающей среды», Москва, 2001 г; Международной
14 конференции по управлению отходами, Люнебург, Германия, 2001г.; 15-й Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Тамбов, 2002г.; 2-ом и 3-м Международных конгрессах по управлению отходами "WASTETECH" в Москве в 2001 и 2003 гг.; годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии «Сергеевские чтения» 2003 г., Международной конференции «Реконструкция городов и геотехническое строительство», Санкт-Петербург, 2003 г; научно-практических конференциях Пермского государственного технического университета, 1994-2003 г.
Личный вклад автора состоит в организации, постановке и непосредственном участии в проведении экспериментальных и теоретических исследований, анализе полученных результатов и их обобщении; обосновании всех защищаемых положений; внедрении результатов исследований.
Публикации. По теме работы опубликовано 2 монографии, 6 статей в центральной печати, 20 публикаций в виде материалов конференций различного уровня, 3 нормативных документа, получены 2 авторских свидетельства.
Структура и объем работы. Диссертация объемом 274 страницы состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций, списка литературных источников, включающего 256 наименований, из них 83 на иностранных языках, 6 приложений о внедрении результатов работы. Иллюстраций 36, таблиц 55.
Автор выражает глубокую признательность за помощь в сборе и обработке материала Коротаеву В.Н., Рудаковой Л.В., Зайцевой Т.А., Глушанковой И.С, Батраковой Г.М.
Характеристика свалок и полигонов ТБО
Складирование (депонирование) твердых бытовых отходов (ТБО) на контролируемых свалках (полигонах) является самым распространенным методом их обезвреживания [1]. Полигоны ТБО различаются по климато-географическим условиям, возрасту объему, составу и сроку действия эмиссий, локальным особенностям местности. В настоящее время объекты захоронения ТБО классифицируются по форме (карьерные, отвальные, откосные, резервуарные захоронения) [2], по годовому объему принимаемых ТБО, тыс.м3/год (10,20,30,60,120,240 и т.д. до 3000) [3]; мощности захоронения (высоконагруженные полигоны общей высотой или глубиной более 20 м и нагрузкой 1 От/м , и насыпные захоронения высотой до м) [4].
Техническое обустройство современных полигонов ТБО формировалось в соответствии с изменениями в области стратегии захоронения отходов. Существующие захоронения ТБО можно разделить на три основные категории:
1 категория - стихийные свалки, которые характеризуются отсутствием инженерно-экологических изысканий для территории, отведенной под размещение отходов, и минимальными экономическими затратами на этапах эксплуатации и закрытия объекта, при этом отходы ч размещены насыпью без уплотнения и изоляции, а само захоронение и зона IT его влияния в течение длительного времени не контролировались.
2 категория - санкционированные необорудованные захоронения ТБО. Введены в эксплуатацию с соблюдением нормативов размещения объекта по санитарным и геолого-гидрологическим критериям; при размещении отходов проводится послойное уплотнение, в некоторых случаях, без изоляции слоев, окончательная засыпка рабочей поверхности захоронения завершает эксплуатацию объекта; регулярные наблюдения за полигоном и в зоне его влияния не проводятся.
3 категория - санитарные полигоны, на которых предусматривается соблюдение технологии складирования, наличие инженерных сооружений и контроля влияния на объекты окружающей среды.
В зависимости от этапа жизненного цикла объекта захоронения отходов и факторов, влияющих на эмиссию в ООС, полигоны ТБО можно разделить на следующие группы:
Необорудованные (стихийные) свалки закрытые к настоящему времени, т.е. находящиеся на пострекультивационном этапе;
Необорудованные полигоны, на стадии эксплуатации или подлежащие рекультивации в ближайшее время;
Санитарные полигоны на стадии эксплуатации;
Санитарные полигоны на инвестиционном этапе (в стадии проектирования, строительства, ввода в эксплуатацию).
С точки зрения стратегии восстановления территорий, выбора направления рекультивации, оценки состояния свалочного тела на заключительных этапах жизненного цикла необходима классификация полигонов как источников метана. В этой связи целесообразно разделить захоронения ТБО на три группы:
несанкционированные старые свалочные тела с земляной засыпкой, закрытые для приема отходов и находящиеся на разных стадиях метаногенеза, от интенсивных до затухающих эмиссий метана;
санкционированные свалки, построенные без необходимой инженерной структуры, функционирующие или закрытые для приема, находящиеся на стадии рекультивации, у которых активная фаза метаногенеза еще впереди;
новые полигоны, оборудуемые системами дегазации и противофильтрационной защитой, на которых возможны контроль и управление процессом образования метана.
Первая и частично вторая группы обычно характеризуются отсутствием учета длительности воздействия складированных отходов на окружающую среду, большим содержанием органической составляющей в отходах, отсутствием системы дегазации, применением земляной засыпки в качестве защитного покрытия и отсутствием изолирующей пересыпки складируемых слоев отходов. Процессы метаногенеза на объектах первой группы, закрытых для приема ТБО более 20 лет назад, находятся на уровне затухания эмиссий.
Объекты второй группы представлены свалками площадью более 30 -40 га, расположены чаще всего вне селитебных территорий. Процесс складирования ведется десятки лет. Часть территории этих свалок рекультивирована и находится на стадии эмиссий. Другая часть - на стадии активной эксплуатации, или на стадии накопления метанового потенциала.
Новые полигоны, составляющие третью категорию широко распространены в развитых странах Европы и США, в России практически отсутствую 1,33].
Старые свалочные тела, находящиеся на стадии эмиссий, и, как правило, обтекаемые новой застройкой, расположены близко к границам города, они ограничивают развитие городской застройки и ухудшают экологическую обстановку в пригородной зоне.
Некоторые функционирующие полигоны, имеют благодаря продуманному расположению, резервные территории для расширения.
Поэтому с точки зрения восстановления и дальнейшего освоения территорий свалок и полигонов, можно выделить две градостроительные категории захоронений ТБО: о свалки, расположенные в границах населенных мест в зоне перспективного градостроительного освоения о свалки или полигоны вне зоны перспективного градостроительного освоения.
Каждая из этих категорий полигонов требует отдельного подхода при выборе направления рекультивации, а также общей стратегии перспективного развития.
Общая характеристика объектов исследования
Эксплуатируемый полигон ТБО г. Перми «Софроны» площадью 56 га находится в 22 км от города и функционирует с 1978 года. Территория, непосредственно используемая под складирование ТБО, составляет 33 га. Полигон относится к захоронению откосного типа. Высота откосов — до 10 м. Угол откоса — от 30 в северной части свалки и до 60 с южной стороны. Откосы по своей протяженности имеют сложную конфигурацию.
Площадь санитарно-защитной зоны - 100 га. Отходы поступают с начальной плотностью 0,2 т/м . Средняя плотность ТБО - 0,8-1,2 т/мЗ, общий объем складированных к концу 2002 г. отходов составляет 6033,12 тыс. т. Полигон находится вне зоны градостроительного развития, имеет резервные территории. Проектный срок эксплуатации до 2009 г. [90, 92]
В процессе эксплуатации неоднократно проводилась экскавация старых разложившихся отходов и укладка на них свежих с последующей пересыпкой старыми отходами и грунтом. В настоящее время эксплуатация свалки не сопровождается технологическим контролем.
Рекультивация проводится с 1999 года, в настоящее время рекультивирована приблизительно 1/8 часть территории. Завершение процесса рекультивации планируется в 2010 году.
Морфологический состав твердых бытовых отходов г. Перми по данным Коротаева В.Н. [22] показан на рис.2.2. По геофизическим данным слой отходов на свалке от 13,5 до 16,5 м. Средняя мощность складированных отходов 12 м [89].
Городская свалка «Голый мыс» расположена в непосредственной близости от жилой застройки, в зоне градостроительного развития Перми; занимает 29,75 га. Эксплуатировалась более 30 лет и была закрыта в 1982 году. Объем накопленных отходов составляет 14 900 тыс. м3 [93] Рекультивация заключалась в засыпке песчано- глинистым грунтом.
Территория свалки окружена деревьями и кустарниками, поверхность самой свалки покрыта зеленой растительностью. В настоящее время используется как снеговая свалка.
Морфология складированных отходов точно не установлена. В пробах отмечается большое содержание инертных материалов (полиэтилена, резины, стекла), а также лома цветных металлов.
«Софроны»
Полигон «Угольная гавань» занимает площадь 95 га, непосредственно само свалочное тело - 40,6 га. Объем свалочных масс по расчетам 3,8 млн. и . Морфологический состав неизвестен. Свалка расположена в Кировском районе г. Санкт- Петербурга на ул. Маршала Казакова. Свалка «Яблоновская» расположена в районе ул. Латышских стрелков и Российского проспекта на участке около 27 га. Морфологический состав отходов неизвестен.
В настоящее время планируется экскавация и вывоз свалочных отложений с обеих свалок.
Полигон г. Люнебурга в Нижней Саксонии, основанный на месте старой свалки Бардовик (1959-1986г.), является современным инженерно-техническим сооружением, на котором осуществляется регулирование и контроль входных и выходных потоков, обеспечивается максимально возможная защита окружающей среды [91], что позволяет располагать полигон достаточно близко к жилым поселкам (рис.2.3) и после закрытия использовать его как рекреационную территорию. Эксплуатация примыкающего нового полигона началась в 1989 году.
Его площадь составляет 27,4 га. Объем складированных отходов, включая изолирующее покрытие, равен 1,5 млн.м . Глубина складирования ТБО от 9,5 до 11,5 м. Уровень грунтовых вод на отм. -6,74 - 7,26 м. Слои отходов толщиной 0,75 м ежедневно пересыпаются слоем грунта толщиной 0,25 м.
Вертикальные деформации свалочного тела
Трансформация ТБО в процессе жизненного цикла полигонов формирует специфические свойства техногенных новообразований, зависящие от физико—химической и биохимической обстановки в обводненной грунтовой толще. Свалочные отложения содержат разнообразную микробиоту, активизация которой отражается в специфике преобразования свалочного материала в процессе разложения. Жизнедеятельность микроорганизмов в период освоения территорий представляет определенную опасность, как для людей, так и для конструкций зданий и сооружений.
Биогаз и фильтрационные воды полигонов содержат в своем составе агрессивные компоненты, которые могут вызывать химическую коррозию бетонных, железобетонных и электрохимическую коррозию металлических конструкций. При инженерном освоении территорий свалок и полигонов, закрытых для приема ТБО, наибольшей опасности подвергаются конструкции, находящиеся в грунте, хотя компоненты биогаза способны вызывать также серьезные проблемы при утилизации биогаза, в частности в работе газомоторных установок. Агрессивность свалочного грунта по отношению к материалам строительных конструкций обусловлена в первую очередь образующимися в результате инфильтрации атмосферных осадков через тело полигона фильтрационными водами.
Химический состав фильтрационных вод и общие закономерности изменения его во времени достаточно хорошо изучены и опубликованы в работах отечественных и зарубежных ученых [19,25,35,36,48,107-119].
Установлено, что через пять — семь лет после начала складирования отходов минерализация фильтрата достигает максимального значения, а потом постепенно снижается [85]. Наибольшее количество загрязняющих веществ приходится на период кислой фазы (характеризуемый высокими значениями БПК и ХПК, а также значениями рН = 4,5 - 7,5), который продолжается в течение первых 5-7 лет. [101]. В этой фазе образуются гидрокарбонаты, карбонаты, фосфаты. В фильтрационных водах на стадии активного метаногенеза ( рН=6,5-8,8), значительно снижаются величины ХПК (3000-4000 мг/л) и БПК 5 (100-400 мг 02/л). Уксусная кислота разлагается до метана, сульфат-ионы восстанавливаются до сульфид- ионов, что сопровождается связыванием ионов металлов в малорастворимые соединения. Исследованиями Глушанковой И.С., Тагилова М.Н. [26,36,129,131] показано, что характерным для метаногенной фазы является снижение концентрации ионов железа и цинка в фильтрационных водах. Эти параметры могут быть использованы для индикации метаногенной фазы разложения ТБО при определении агрессивности фильтрационных вод и грунтов к строительным конструкциям.
После фазы активной генерации метана наступает период пассивной стабилизации массива отходов, на протяжении которого наблюдаются незначительные флуктуации концентраций загрязняющих веществ в составе фильтрата с общей закономерностью постепенного снижения до уровня, близкого к естественному фону. [15,101]
Несмотря на значительное количество исследований состава фильтрационных вод полигонов, связанная с ними коррозионная активность техногенных образований по отношению к строительным конструкциям, в частности к бетонным и железобетонным фундаментам, в настоящее время изучена недостаточно и публикации по данной проблеме практически отсутствуют.
В этих условиях возможно развитие всех известных видов коррозии материалов: химической, электрохимической и биологической.
