Введение к работе
Актуальность работы.
Активное развитие строительства за прошедшее столетие и в наше время стало причиной образования огромного количества выработанных карьеров по добыче нерудных полезных ископаемых. Так в настоящее время на территории Московской области располагается более 2000 заброшенных выработанных бесхозных карьеров и более 150 действующих, большинство из которых образовалось в результате разработки месторождений различных ископаемых, а именно строительного песка, щебня, гравия, торфа и многих других материалов.
Как правило, карьеры имеют глубину от 10 до 30 м при площадях отдельных выемок более 100 га. Кроме того, значительное количество карьеров и копаней было разработано несанкционированно. Многие подобные объекты расположены в водоохранных зонах и на особо охраняемых природных территориях.
Частичный возврат территории для хозяйственного использования и приведение карьеров в технически безопасное состояние достигается за счет проведения рекультивации.
В настоящее время, функциональной потребностью различных сфер производства и коммунального хозяйства, на современном этапе развития общества, является размещение в природной среде неутилизируемых отходов.
Очевидно, что использование ненарушенных земельных территорий для строительства полигонов нецелесообразно с экологической точки зрения. Поэтому, размещение отходов в выработанном пространстве карьеров, является альтернативным направлением рекультивации горных выработок. Одновременно решаются две важнейшие задачи - восстановление ландшафта и безопасное размещение отходов. Поскольку объем карьерных выработок велик, коммунальные и промышленные отходы выступают единственным потенциально значимым материальным ресурсом для их рекультивации.
В Российской Федерации за год образуется порядка 2 млн. тонн осадков сточных вод (ОСВ) по сухому веществу (при исходной влажности 98% их масса составляет порядка 100 млн. тонн). Только по официальным данным, например, в Московской области накоплено более 120 млн. тонн неутилизированных ОСВ и ежегодно эта цифра увеличивается на 14… 20 млн. тонн, суммарная площадь иловых полей превысила 700 га.
Условия их хранения, как правило, приводят к загрязнению поверхностных и подземных вод, почв, растительности. Поступая в подземные и грунтовые воды, водная вытяжка из ОСВ, придает им цветность, привкусы, что негативно отражается на качестве природных вод. Эта проблема с каждым годом обостряется и требует безотлагательного решения.
С одной стороны, функциональной потребностью различных сфер производства и коммунального хозяйства, является размещение в природной среде неутилизируемой части отходов, с другой - рекультивация нарушенных земель.
Цель исследований – обоснование применения осадка сточных вод, а также различных смесей на его основе, в качестве рекультиванта при восстановлении нарушенных территорий карьерными разработками.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Изучить основные принципы рекультивации отработанных карьеров;
2. Изучить правовые аспекты регулирования процесса рекультивации отработанных карьерных разработок;
3. Изучить технологические особенности очистки сточных вод и образования ОСВ, проблемы их утилизации.
4. Провести лабораторные исследования физико-механических и технологических свойств ОСВ и различных смесей на его основе.
5. Провести полевые исследования по отработке технологии укладки ОСВ и его смесей.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что на основании выполненных исследований получены следующие новые сведения:
1. При внесении песчаных грунтов в ОСВ происходит повышение плотности образующихся смесей, их несущей способности и повышение водопроницаемости. Диапазон вносимых доз песка, при которых с наибольшей интенсивностью проявляются перечисленные свойства – от 0 до 50%.
2. При внесении суглинистых грунтов в ОСВ, происходит повышение плотности образующихся смесей, их несущей способности и снижение водопроницаемости. Диапазон вносимых доз суглинка, при которых с наибольшей интенсивностью проявляются перечисленные свойства – от 50 до 100%.
3. При внесении фосфогипса в ОСВ, происходит снижение плотности образующихся смесей, повышение их несущей способности и повышение водопроницаемости. Диапазон вносимых доз фосфогипса, при которых с наибольшей интенсивностью проявляются перечисленные свойства – от 50 до 100%.
Практическая значимость диссертационной работы определяется возможностью использования результатов исследований в качестве практической основы для решения сразу несколько важных эколого-социальных проблем, а именно:
- возврата нарушенных карьерными разработками земель для их последующего целевого хозяйственного использования;
- ликвидация иловых площадок для хранения ОСВ и высвобождение земельных ресурсов;
- снижение антропогенной нагрузки на окружающую среду;
- решение вопроса размещения и утилизации грунта, образованного в результате строительства.
Обоснованность и достоверность результатов, полученных в работе, подтверждается данными натурных наблюдений и сопоставленным анализом результатов лабораторных экспериментов и натурных исследований в природно-технической системе.
Обоснованность и достоверность результатов, представленных в работе, подтверждается:
- достоверностью исходной информации для анализа, определяемой использованием выборки большого объема собственных данных, натурных и лабораторных исследований;
- использованием апробированных и общепринятых методик измерений и статистических методов для обработки полученных результатов.
На защиту выносятся следующие положения:
- обоснование применения осадка сточных вод и его смесей в качестве рекультиванта при восстановлении территорий, нарушенных карьерными разработками.
Апробация работы.
Исследования проводились в период с 2009 по 2013 годы. Основные положения и результаты исследований диссертационной работы были доложены на 3-й Международной научной конференции молодых ученых и специалистов «Новые инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации», проводимой в рамках 12-й Российской агропромышленной выставки «Золотая осень-2010» (Москва, 2010), Международной научно-практической конференции «Проблемы развития мелиорации и водного хозяйства и пути их решения» (Москва, 2011), Международной научно-практической конференции «Роль мелиорации и водного хозяйства в инновационном развитии АПК» (Москва, 2012), Международной научно-практической конференции «Проблемы комплексного обустройства техноприродных систем» (Москва, 2013), Международной научно-практической конференции «Мелиорация и проблемы восстановления сельского хозяйства России», Костяковские чтения (Москва, 2013).
Публикаци.
Основные положения диссертационной работы опубликованы в 4 печатных изданиях, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура работы.
Диссертационная работа изложена на 116 страницах текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных литературных источников, состоящего из 61 наименования, содержит 37 рисунков, 10 таблиц и приложения.
