книги / Управление метаногенезом на полигонах твердых бытовых отходов

61 га. На рекультивированной территории были построе­ ны спортивный центр с теннисными кортами, бассейном, выставочный и конференц-зал, гостиница. Образующийся биогаз используется для отопления и получения горячей воды. Система дегазации состоит из 30 специально пробу­ ренных скважин, коллектора, компрессорной установки и котлоагрегата. Строительство центра обошлось в 450 тыс. долларов [19].

Ремедиация свалки «Бейеролаз» (Beirolas) в восточном Лиссабоне является одним из примеров освоения нарушен­ ной территории с последующим ее полноценным исполь­ зованием [20].

Закрытие полигона «Бейеролаз» явилось частью програм­ мы восстановления самой деградированной территории города, проводилось с 1995-го по 1998 год и было приуро­ чено к последней Всемирной выставке столетия - ЕХРО’98, которая проходила в Лиссабоне.

Общий генеральный план предусматривал создание го­ родского парка площадью 80 га, где доминантой является полигон «Бейеролаз», откуда открывается панорама на ле­ жащую внизу долину реки Тежу. Комплекс включает сле­ дующие сооружения: гольф-школа на вершине холма, школа вождения автомобилей, лестница по южному скло­ ну, прогулочные дорожки, дорога с асфальтовым покры­ тием и соответствующее оборудование для освещения ком­ плекса, ирригационные сооружения. Относительно мягкие склоны холма, включенные в благоустройство и расши­ рившие возможности ландшафтной архитектуры, были созданы искусственно при строительстве финального по­ крытия из насыпного слоя суглинка, добытого при строи­ тельстве метрополитена. Мягкая, пологая форма склонов потребовала специальной топографической съемки, расче­ тов устойчивости откосов и системы управления поверхно­ стными водами.

Свалка «Бейеролаз» функционировала в 1985-1990 гг. и приняла 2 млн м3 ТБО. После официального закрытия свалки отходы продолжали поступать с расположенного рядом завода по переработке твердых отходов. В связи с этим свалка увеличилась на 5 метров выше первоначаль­ ной планировочной отметки, в результате чего обостри­ лись проблемы просадки свалочного тела.

Проект закрытия свалки включал следующие мероп­ риятия: экскавация свалочного тела и выравнивание ос­ нования для укладки вновь поступающих отходов; уста­ новка глиняного экрана или геомембраны на подготов­ ленном основании; установка системы сбора фильтрата; размещение новых и экскавированных отходов на запла­ нированных участках; установка мониторинговых сква­ жин по периметру полигона; установка сети газосборных скважин через основание окончательного покрытия; ус­ тановка компонентов окончательного покрытия: геомем­ браны, дренажа, защитного верхнего слоя и растительно­ го покрова.

В соответствии с Директивой ЕС были подготовлены мероприятия по мониторингу фильтрата, биогаза, подзем­ ных вод и осадок полигона. Продолжительность монито­ ринга —30 лет.

Эмиссии биогаза измеряются еженедельно, уровень и осадка —ежемесячно. Примерно 400 м3/час биогаза с со­ держанием метана порядка 36% извлекается и сжигается в факеле. Ожидается, что оседание как отходов, так и под­ стилающих мягких глин основания будет продолжаться несколько десятилетий и достигнет 3 м на некоторых уча­ стках.

Успешное окончание такого проекта менее чем за 3 года потребовало не только значительных финансовых затрат, но и особой координации действий инженеров, ландшафт­ ных архитекторов и строителей.

7.3.3. Гражданское строительство

Наиболее сложным направлением использования терри­ торий закрытых свалок является строительное направле­ ние. Целесообразно более подробно остановиться на пере­ довом опыте осуществленных в этой области проектов.

В качестве примера можно привести строительство ком­ плекса Вестпорт-парка (Westport Office Park) в Калифор­ нии, США [21].

Вестпорт-парк занимает территорию в 91 000 м2, распо­ ложенную вдоль юго-западного побережья Сан-Францис- ского залива. Комплекс включает 20 административных зданий, парки и сады, автомобильные стоянки и строи­ тельство дорог.

Основным элементом проекта была установка 40-метро- вых предварительно напряженных висячих свай для под­ держки опорных плит здания, проходящих через тело свал­ ки и подстилающий грунт. Для каждого здания потребо­ валось установить 110 таких свай.

Для контроля за миграцией биогаза в зданиях были ус­ тановлены автоматические газовые датчики и аварийная сигнализация. Поскольку подземные траншеи могут спо­ собствовать перемещению газа, в них были установлены барьеры миграции: геомембраны, бентонитовые пробки и уретановые герметики. На тех участках, где возможно скоп­ ление газа, были установлены системы для их улавлива­ ния (рис. 7.3).

Анализ американского опыта показывает, что самые боль­ шие здания и сооружения на свалочных грунтах были по­ строены на глубоких фундаментах (сваях или кессонах), некоторые здания —с использованием «плавающих» фун­ даментов (с заменой подстилающего слоя отходов). Комби­ нация этих двух способов использовалась при строитель­ стве на старых мелких полигонах: стены опирались на сваи, а плавающая плита использовалась для перекрытия. На одном из калифорнийских полигонов шарнирная плита была связана со зданием с одной стороны и «плавала» с другой.

Рассматриваемые проекты, безусловно, являются доро­ гостоящими не только для страны с переходной экономи­ кой, но и для развитых стран Европы.

Высокая стоимость проектов обусловлена в основном очень сжатыми сроками и освоением территории практи­ чески сразу по окончании эксплуатационного периода. Такие условия складываются довольно редко, в первую очередь осваиваются в основном территории, находящие­ ся на последних этапах жизненного цикла, когда эмиссии минимальны. Восстановление свалок, где активная фаза метаногенеза уже закончилась, требует значительно мень­ ших финансовых и инженерных усилий. Кроме того, фи­ нансирование может осуществляться поэтапно: краткос­ рочные операции, охватывающие период, в течение кото­ рого принимаются безотлагательные меры; среднесрочные — период от момента закрытия до обеспечения минимиза­ ции рисков; длительный срок —освоение полигона после того как обеспечена минимизация рисков.

В России в последнее время проводятся исследования возможности строительства зданий и сооружений на территории старых свалок. Труфмановой Е.П. и Галицкой И.В. была разработана соответствующая классификация свалочных тел в зависимости от газогеохимической опас­ ности [22]. Согласно этой классификации, наиболее при­ годны для строительства территории безопасных и потен­ циально опасцых свалок. Однако при определенных усло­ виях возможна застройка и газогеохимически опасных свалок. Накойленный опыт строительства на огромной тер­ ритории России с различными, часто очень сложными гео­ морфологическими условиями позволяет подобрать необ­ ходимые конструкции и выполнить расчет оснований на свалочных грунтах [23].

Разработаны фундаменты с консольными выступами: неразрезные ленточные, пространственно-рамные, плоские

иребристые плитные, которые могут надежно работать в сложных геологических условиях. При соответствующих расчетах такие конструкции могут быть приемлемы и при строительстве на свалочных грунтах.

Освоение территории закрытых свалок и полигонов ТБО является результатом грамотного и эффективного управ­ ления метаногенезом, своевременно выполненных прогно­ зов образования биогаза, корректируемых четко налажен­ ной системой мониторинга. Очень важным при этом явля­ ется учет постоянно изменяющихся во времени свойств свалочного тела в течение всего его жизненного цикла. Старые свалки различны не только по объему отходов, их морфологическому составу, площади захоронения, высоте

игеометрии тела свалки, но и находятся, как правило, на разных фазах жизненного цикла.

Дифференцированный подход в проектировании, учи­ тывающий особенности рекультивационного и пострекультивационного этапов жизненного цикла, надежная оценка эмиссий биогаза и прогноз просадки, использование всех методов управления метаногенезом позволят применять известные конструктивные решения и расширить возмож­ ности градостроительного освоения этих земель.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекуль­ тивации полигонов для ТБО / Министерство строительства РФ. Академия коммунального хозяйства им. Памфилова. - М., 1998.

2.Минько О. И., Лифшиц А. Б. Экологические и геохимичес­ кие характеристики свалок твердых бытовых отходов / Журнал эколог, химии, 1992, №2. С. 37-47.

3.Ножевникова А. Н., Лебедев В. С., Заварзин Г. А., Ива­ нов Д. В., Некрасова В. К., Лифшиц А. Б. Образование, окисле­ ние и эмиссия биогаза на объектах захоронения бытовых отходов / Журнал общей биологии, 1993. Т. 54, №2.

4.Ножевникова А. Н., Елютина Н. Ю., Некрасова В. К.,

Труфманова Е. П. Образование метана микрофлорой грунта по­ лигона твердых бытовых отходов. Микробиология, 1989. Т. 58, вып. 5. С. 859-863.

5.Проектирование и эксплуатация полигонов для захороне­ ния твердых бытовых отходов в странах с переходной экономи­ кой. Рабочие материалы / Доклад ЕРА на II Конгрессе по управ­ лению отходами. - М.: Вэйсттэк, 2001. 207 с.

6.Offermann-Clas С. The new EU-low on the landfills of waste / Environmental impact, aftercare and remediation of landfills. Vol. IV / 7 International waste management and landfill simposium. - Sardinia,1999. P. 263-217.

7.Вансман Я. И., Петров В. Ю. Полигоны депонирования ТБО: Учебное пособие. - Пермь: ПГТУ, 1996.

8.Мягков М. И., Алексеев Г. М., Олыпанецкий В. А. Твер­ дые бытовые отходы города. - Л.: Стройиздат, 1978.

9.Лындина Т. Е. Регулирование роста корневых систем поле­ вых культур при неблагоприятных физических свойствах почв / Почвоведение, № 1, 1991. С. 48—57.

10.Узбек И. X. Развитие корней и интенсивность их разло­ жения в толще рекультивированных почв / Почвоведение, 1995,

№9. С. 1132-1136.

11.Трибис В.П. Формирование почв на рекулътивацион-

ном полигоне бытовых отходов / Почвоведение, 2000, № 7.

С.898-904.

12.Meadows М., Gregory R., Fish С., Gronow J. Characterising

methan emissions from different typs of landfill sites / Environmental impact, aftercare and remediation of landfills. Vol. IV / / 7 International waste management and landfill simposium. —Sardinia, 1999. P. 25-32.

13.Heyer K.-U., Hupe K., Stegmann R. Aeration of old landfills as an innovative method of process enhancement and remediation / 7 International waste management and landfill simposium. - Sardinia, 1999.

14.Комплексная оценка загрязнения окружающей среды Пер­ мской городской, свалкой. Отчет / Аналитцентр КПР Пермской

области. - Пермь, 1998.

15. Жиленков В. Н. Опыт исследований фильтрационных и геомеханических свойств твердых бытовых отходов / / Геоэколо­ гия, 2002, №3. С. 275-280.

16.Донченко В. К. О неотложных мерах по ликвидации не­ санкционированных свалок в пригородах Санкт-Петербурга и в Ленинградской области / / Науч.-информ. бюлл. «Экологическая безопасность*. 1997, №1—2.

17.Lassini Р., Sala G., Sartori F. Reclamation of old and new landfills and their integration with the environment / Environmental

impact, aftercare and remediation of landfills / / 7 International waste management and landfill simposium. - Sardinia, 1999.

P.230-242.

18.Overmann L. K., Lo Y., Broadgate G. S. Waste treatment facility management-restoration of landfills in urban/sub-urban

environments. V. IV. P. 461-468.

19. Stearns R. P., W right T. D. Landfill gas recovery and utilization at Industry Hills / Waste Management & Research. 1984, №2. P. 153-161.

20.Castelao M., Rodrigues L. M., Zungalia E., Rocha J. Beirolas sanitary landfill closure and post-closure use as a park/ V. IV. P. 469-476.

21.Miller J. J., Vogt W. G. Case study: Large-scale commercial development above a closed landfill W estport Office Park /

Environmental impact, aftercare and remediation of landfills / / 7 International waste management and landfill simposium. - Sardinia, 1999. V. IV. P. 455-460.

22.Труфманова E. П., Галицкая И. В. Геоэкологическая оцен­ ка территорий бывших свалок (два аспекта) / Геоэкология. Ин­ женерная геология. Гидрогеология. 1999, №5. С. 480-485.

23.СНиП 2.02.01.83. Основания зданий и сооружений.

24.Экологические требования к выбору площадки, проекти­ рованию, сооружению, эксплуатации и рекультивации полиго­ нов захоронения ТБО для населенных пунктов численностью до 50 тыс. жителей Пермской области / ГК по охране природы Пер­ мской обл. - Пермь, 1999.

О Г Л А В Л Е Н И Е
Введение..............................................................................................	3
Глава 1. Основные тенденции развития методов
и технологий управления метаногенезом на
полигонах захоронения ТБО.......................................................	5
1.1. Предпосылки развития методов и
технологий управления метаногенезом......................	5
1.2. Классификация полигонов ТБО как
источников образования метана....................................	9
1.3. Экологические риски, связанные
с метаногенезом...............................................................	17
1.3.1. Влияние на здоровье человека.................	19
1.3.2. Опасности возникновения
взрывов и пожаров ......................................	20
1.3.3. Выделение неприятного запаха...............	24
1.3.4. Воздействие на биоту..................................	26
1.3.5. Загрязнение атмосферы..............................	26
1.4. Минимизация воздействий полигонов
ТБО на окружающую среду как
побудительная причина развития
системы управления метаногенезом.........................	29
Список литературы.........................................................................	33
Глава 2. Образование, состав и свойства биогаза.....................	36
2.1. Биотические и абиотические факторы,
влияющие на образование биогаза............................	36
2.1.1. Атмосферные условия................................	37
2.1.2. Морфологический состав ТБО .................	38

2.1.3.Питательные вещества, обеспе­ чивающие жизнедеятельность

метаногенных бактерий.............................	40
2.1.4. Влажность отходов ......................................	43
2.1.5. Уровень pH поровой среды .......................	44

2.1.6. Температура внутрисвалочного тела....	45
2.1.7. Уровень грунтовых вод..............................	46
2.1.8. Инженерная инфраструктура
полигона ........................................................	47
2.1.9. Возраст отходов............................................	49
2.2. Разложение органических веществ в
аэробных и анаэробных условиях .............................	49
2.2.1. Разложение органических веществ
в аэробных условиях..................................	49
2.2.2. Разложение органических веществ
в анаэробных условиях...............................	52
2.3. Движение биогаза в теле полигона и
его выделение в окружающую среду........................	59
2.4. Состав и свойства основных компонентов
биогаза .........................................................................	65
2.4.1. Состав биогаза..............................................	66
2.4.2. Свойства основных компонентов
биогаза............................................................	70
2.4.3. Физические и химические
свойства биогаза...........................................	73
2.4.4. Потенциал опасности полигона
по образованию биогаза.............................	75
Список лит ерат уры ........................................................................	76
Глава 3. Прогнозирование образования
и переноса биогаза на полигонах ТБО....................................	79
3.1. Расчетные методы определения объема
образования биогаза.......................................................	79
3.2. Стехиометрическая модель .........................................	84
3.3. Модели биологического разложения ........................	85
3.4. Мультиплетные модели прогноза..............................	90
3.5. Модели переноса свалочных газов ............................	93
3.6. Метод расчета эмиссий.................................................	95
Список лит ерат уры ......................................................................	102

Глава 4. Применение расчетных методов для
прогноза образования биогаза................................................	105
4.1. Применение моделей Американского
агентства по охране окружающей среды
(US ЕРА) .......................................................................	105
4.2. Расчет эмиссий биогаза в Австрии
и Германии.....................................................................	109
4.3. Расчет эмиссий биогаза по методике
АКХ им. Памфилова...................................................	113
4.4. Управление метаногенезом путем
математического моделирования
процесса образования биогаза...................................	116
Список литературы......................................................................	126
Глава 5. Методы и технологии управления
метаногенезом .................................................................	128
5.1. Комплексная переработка ТБО как
инструмент управления метаногенезом..................	128
5.1.1. Комплексная механико-биоло­
гическая обработка отходов...................	129
5.1.2. Механическая обработка отходов...............	133
5.1.3. Биологическая обработка отходов............	135
5.2. Аэробная стабилизация полигона,
увлажнение и орошение полигонов........................	136
5.3. Термическая обработка отходов...............................	140
5.4. Системы дегазации полигонов
захоронения ТБО..........................................................	142
5.4.1. Пассивные системы сбора биогаза.............	143
5.4.2. Активные системы дегазации.................	147
5.4.3. Системы дегазации на эксплу­
атируемых полигонах ..............................	150
5.4.4. Системы дегазации на полигонах,
закрытых для приема ТБО ....................	152
5.5. Мониторинг воздействий биогаза
на окружающую среду	163