Технические науки. Охрана труда

 

д.т.н. Беспалов В.И., аспирант Адамян Р.Г.

Ростовский государственный строительный университет, Россия

Анализ условий образования фильтрата на полигонах по захоронению твердых отходов потребления

 

При решении задач, связанных с размещением и эксплуатацией полигонов твердых отходов потребления (ТОП) [1], возникает ряд экологических проблем, которые в большинстве своем пока не нашли решения. К важнейшим из них относится негативное воздей­ствие на различные компоненты окружающей среды в зоне расположения поли­гонов ТОП.

На наш взгляд все компоненты окружающей среды в зоне расположения поли­гонов ТОП в той или иной мере испытывают различные негативные или преобразующие воздей­ствия. Сроки такого преобразования экосистем  впол­не соизмеримы со сроками эксплуатации полигонов ТОП.

В результате исследования негативного воздействия полигонов ТОП на окружающую среду [2]  можно выделить их отрица­тельное воздействие на санитарно-гигиенические условия проживания людей в городских зонах, прилегающих к территории поли­гонов. Неприятный запах от полигонов распространяется ветровыми потоками на несколько километров, создавая неблагоприятные условия жизнедеятельности на территории городских застроек.

В результате протекания в теле полигона процессов анаэробного разложения ТОП, проникновения внутрь тела полигона атмосферных осадков образуется фильтрат с высоким содержанием растворимых азото- и фосфорсодержащих соединений аэробного разложения отходов (табл.1) и тяжелых металлов (табл.2). Фильтрат представляет собой коричнево-бурую жидкость, имеющую смешанный запах ароматических углеводородов, аммиака, гнилостных соединений и др. Состав фильтрата исключает его сброс, а его накопление ограничено значительным объемом, а также химической и биологической активностью примесей. Для крупного полигона в среднем количество фильтрата составляет от 300 до 800 куб.м/сут.

На протяжении жизненного цикла полигона ТОП фильтрат является постоянным источником загрязнения подземных вод, то есть, источником постоянной потенциальной опасности для здоровья населения близлежащего района.

№

Вещества

Количество мг/л

1

Азот аммонийный

5250

2

Аммоний-ион

6760

3

Азот общий

5250

4

Кальций

412

5

Магний

521

6

Фосфат-ион

204

 

 

                           

        

          

 

Табл.1 Основные компоненты фильтрата

№

Вещества

Количество, мг/л

1

Ванадий

173,4

2

Железо

17,4

3

Кадмий

3,77

4

Кобальт

29,2

5

Марганец

405,5

6

Медь

35,9

7

Мышьяк

38,4

8

Свинец

51,0

9

Сурьма

18,9

10

Хром

69,3

11

Цинк

415,0

12

Стронций

172,8

13

Олово

4,3

14

Селен

1,1

 

Табл.2 Содержание тяжелых металлов в фильтрате

Общий водный баланс полигона представляет собой объем избыточной влаги, который может выделиться из тела полигона в виде фильтрата, и определяется как сумма внутреннего водного баланса и объемов инфильтрации атмосферных осадков в тело полигона. При отрицательных значениях суммарного водного баланса (первые 2–3 года эксплуатации) фильтрат не выделяется (рисунок).

Максимальный выход фильтрата с площади очередной секции полигона следует ожидать в период от окончания приема отходов на данной секции до устройства на ее поверхности водозащитного покрытия, поскольку буферная зона в виде свежеуложенных слоев отходов здесь больше не существует, а инфильтрация атмосферных осадков достигает максимальных значений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. Годовые объемы фильтрата

В связи с многообразием факторов, влияющих на концентрацию и состав неорганических и органических примесей в фильтрате, прогнозирование химического состава фильтрационных вод является достаточно сложной задачей и в настоящее время не существует единого подхода к прогнозным оценкам состава фильтрата, многие модели находятся на стадии разработки.

Фильтрат с поверхностными и грунтовыми стоками проникает в породы зоны аэрации и поступает в водные объекты, загрязняя их. Для решения проблемы очистки и обезвреживания фильтрата полигонов ТОП важно знать его расход. На расход образующегося фильтрата, отводимого через дренажную систему(Qф), влияют такие факторы, как количество атмосферных осадков (Qa), влажность ТОП (Qв), капиллярное поднятие подземных вод (Qп) и боковой приток воды из водоносных горизонтов в тело свалки (Qб), количество испарений (Qи), транспирация влаги растениями (Qт), поверхностный (Qc), подземный (фильтрационные поступления из тела свалки не прошедшие через дренаж) (Qy) стоки и боковой отток (Qо) фильтрата, конденсация водяных паров (Qк).

Используя уравнение водного баланса, количество образующегося фильтрата составит:

                                                                                                              

где: Qф - расход образующегося фильтрата, отводимого через дренажную систему, м3; Qa - количество атмосферных осадков, м3;  Qк- конденсация водяных паров, м3;  Qб - боковой приток воды из водоносных горизонтов в тело свалки, м3;  Qп - капиллярное поднятие подземных вод, м3;  Qи- количество испарений, м3; Qт - транспирация влаги растениями, м3; Qc – поверхностный сток фильтрата, м3; Qy - фильтрационные поступления из тела свалки не прошедшие через дренаж (подземный сток), м3; Qо – боковой отток фильтрата, м3; Qв - влажность ТОП, м3.

В результате анализа установлено, что потоки фильтрата образуются с того момента, когда отходы достигают уровня полной полевой влагоемкости, хотя полная полевая влагоемкость может быть достигнута только в отдельных зонах насыпи отходов. Полная полевая влагоемкость достигается обычно в течение первых двух лет загрузки полигона отходами, когда преобладает боковая пригрузка отходов, и более двух лет, когда преобладает вертикальная загрузка. Как только полевая влагоемкость достигнута, возникают сезонные потоки фильтрата, то есть объемы образования фильтрата почти сравниваются с объемами поступления воды на поверхность.

Таким образом, количество образованного фильтрата на полигоне, на котором отходы не контактируют с поверхностными и подземными водами, определяется параметрами климата (а именно интенсивностью испарения и количеством осадком), площадью полигона, то есть площадью сбора атмосферных осадков, и технологией эксплуатации и рекультивации полигона, обеспечивающей задержку проникновения осадков в толщу отходов путем их изоляции сверху и путем увеличения транспирации при озеленении.

 

Литература

1.- Беспалов В.И., Адамяна Р. Г. Задачи выбора территории для полигонов по захоронению ТБО в условиях г. Еревана Республики Армения, Журнал «Научное обозрение»; №2, Москва; 2013; С. 158-161, , ISSN 1815-8991

2.- Адамяна Р. Г. Анализ экологических особенностей воздействия полигонов твердых отходов потребления на окружающую среду, XVI Международная межвузовская научно-практическая конференция «Строительство-формирование среды жизнедеятельности», МГСУ, Москва