Введение к работе
Актуальность исследований. Серьезной экологической проблемой Калининградской области является загрязнение транзитных поверхностных и грунтовых вод и инфильтрата на свалках твердых бытовых отходов (ТБО) (Иванов, 2007). По состоянию на 01.11.2006 г. по разрешению министерства ЖКХ и строительства в области используется 43 свалки, санкционировано муниципальными образованиями 37 свалок, закрыта, но используется несанкционированно 21 свалка, закрыты - 64 свалки (за период с 2003 г. по 2006 г.). Практически все свалки не отвечают современным природоохранным требованиям по эксплуатации, содержанию и мониторингу окружающей среды. Значительная часть из них расположена на берегах заливов и рек (в районе городов Балтийск, Калининград, Мамоново, Гусев, Черняховск), на городских землях (города Советск, Неман). В области нет ни одного действующего полигона по размещению твердых бытовых отходов, оборудованного в соответствии с современными экологическими требованиями по охране природной среды.
В работе к разряду свалок отнесены все объекты области, имеющие закрепленное за ними название «полигон твердых бытовых отходов», но не соответствующие современным требованиям по охране окружающей среды.
В этой связи разработка способов защиты транзитных поверхностных и грунтовых вод от загрязнения и биологической очистки вод фильтрата на свалках Калининградской области является актуальной. Цель исследований – разработка способов предотвращения загрязнения транзитных поверхностных и грунтовых вод и биологической очистки фильтрата на свалках ТБО, предназначенных для проектирования природоохранных мероприятий.
Для реализации указанной цели были поставлены следующие задачи:
- выполнить анализ современного состояния и перспектив развития мероприятий, направленных на защиту поверхностных и грунтовых вод от загрязнения и биологическую очистку фильтрата на свалках ТБО;
- определить фильтрационные свойства сапропелей – озерных донных отложений и возможность их использования для создания водозащитных завес и экранов;
- установить закономерности движения грунтовых вод в окрестности контурной противофильтрационной завесы и при нагнетании фильтрата в грунтовый массив и определить возможность использования этих закономерностей для назначения природоохранных мероприятий;
- выполнить оценку влияния свалок ТБО на окружающую природную среду методами биотестирования;
- разработать способы защиты поверхностных и грунтовых вод на свалках ТБО при биологической очистке фильтрата.
Научная новизна результатов исследований заключается в следующем:
-
Определен коэффициент фильтрации донных отложений озера Верхнее и смесей их с песком, установлена зависимость коэффициента фильтрации смесей от процентного соотношения донных отложений и песка.
-
Разработана методика расчета уклонов свободной поверхности грунтовых вод, их скоростей и расходов в окрестности возводимой по контуру свалки ТБО противофильтрационной завесы.
-
Обоснована возможность биологической очистки фильтрата свалок ТБО на биологических прудах и полях фильтрации.
-
Установлена возможность определения загрязнения природной среды в окрестности свалок ТБО методами биотестирования.
-
Предложены меры по отводу транзитных поверхностных и грунтовых вод, локализации и сбору фильтрата на свалках ТБО.
Новизна исследований подтверждается двумя патентами на изобретения и патентом на полезную модель. Практическое значение результатов исследований. Внедрение положений, расчетных методик и предложенных технологических схем:
- позволяет обоснованно решать вопросы выбора биологических и технических мероприятий по очистке фильтрата и защите транзитных вод от загрязнения;
- обеспечивает улучшение экологической обстановки в регионе.
Реализация результатов исследований. «Заключение по вопросу рекультивации отработанной части полигона ТБО (городской свалки ТБО) г. Краснознаменска» передано МУП ЖКХ г. Краснознаменска для внедрения рекомендаций по рекультивации первой очереди свалки. Стенд для моделирования фильтрации в пористой среде используется при проведении исследований и практических занятий по дисциплинам: «Улучшение качества природных и очистка сточных вод», «Эксплуатация мелиоративных систем», «Гидротехнические сооружения комплексного и отраслевого назначения» в ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет».
Основные научные положения, выносимые на защиту: 1. Донные отложения, получаемые при экологическом восстановлении водоемов, имеют фильтрационные свойства, сопоставимые с глинами и их можно использовать в качестве изолирующего материала для возведения контурных противофильтрационных завес и экранов.
2. Технологическая схема очистки фильтрата свалок ТБО на биологических прудах и полях фильтрации с использованием биофильтров на природных грунтах, сапрофитных бактерий активного ила, комплекса микроводорослей и высшей растительности с формированием пищевых цепей.
3. Мероприятия по предотвращению загрязнения транзитных вод в районе свалок ТБО, базирующиеся на установленных закономерностях движения грунтовых вод в окрестности противофильтрационной завесы.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: представительным объемом экспериментальных и аналитических исследований, выполненных по апробированным методикам определения коэффициента фильтрации, решения фильтрационных задач методом потенциального движения жидкости, биоиндикации окружающей среды по стабильности развития древесных растений, в частности флуктуирующей асимметрии листовой пластины.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на международных научных конференциях: «Инновации в науке и образовании – 2006», «Инновации в науке и образовании – 2007», «Инновации в науке и образовании – 2008», «Инновации в науке и образовании – 2009» (г. Калининград, 2006 – 2009 г.г.), на XXV Межвузовской научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава «Проблемы и перспективы совершенствования охраны государственной границы и безопасности объектов» (г. Калининград, ФГОУ ВПО «КПИ ФСБ России», 2009 г).
Публикации. Основные научные результаты исследований по теме диссертации изложены в 23 печатных работах, включающих 5 публикаций в изданиях, утвержденных ВАК РФ, в том числе 2 патента на изобретения и 1 патент на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 132 страницах текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных литературных источников из 103 наименований, содержит 37 рисунков, 9 таблиц и приложения.
Личный вклад автора состоит в формировании цели и задач исследований, обоснований путей их реализации, получении и интерпретации результатов исследований, разработке мер биологической очистки фильтрата, защиты транзитных поверхностных и грунтовых вод от загрязнения.
