Захоронение отходов на полигонах и свалках

В Нью-Йорке (США) большую часть городских отходов (90%) направляют на одну из крупнейших свалок мира «Фреш Киллс», расположенную на острове Стейн-Айленд, около 24 тыс. т/сут ТБО доставляют на эту свалку круглосуточно двумя баржами. Властями Нью-Йорка была поставлена задача: закрыть свалку в 1991 г., но до сих пор альтернативы не найдено. Аналогичная ситуация сложилась во многих североамериканских городах: около 2/3 свалок закрыты, а срок эксплуатации остальных истекает в ближайшие 5 лет.

На европейском континенте мусора производится меньше, однако из-за ограниченности площадей проблема его ликвидации стоит не менее остро. В среднем в Европе на свалки удаляют около 55% образующихся ТБО.

В Японии общую фракцию, оставшуюся после выделения перерабатываемых отходов, в обязательном порядке городские власти заставляют разделять на горючую и негорючую части. Горючий мусор (до 72%) направляют на мусоросжигательные заводы, негорючий – сортируют, плавят и направляют на переработку. Только 24–25% ТБО направляют для обезвреживания на один из 2411 полигонов, созданных с учетом всех экологических требований. Закрытые свалки после рекультивации используют под спортивные сооружения. Единственным признаком бывшей свалки являются трубы для отвода метана из толщи свалочного грунта.

В Финляндии практически нет свалок, отходы сортируются и направляются на переработку.

В Республике Беларусь около 200 свалок и полигонов. Самые современные – в Слониме и Ивье. В окрестностях столицы функционирует 3 свалки: Тростенецкая (1957 г., 26,7 га, гидроизоляция грунта не предусмотрена, захоронено более 16 млн. т), Северная (1981 г., 25 га, предусмотрена гидроизоляция основания, захоронено около 30 млн. т, использована система защиты грунта) и Прудище (1968 г., 22 га, без гидроизоляции основания), которая принимает промышленные отходы.

Современный полигон – это комплекс природоохранных сооружений, предназначенных для складирования, изоляции и обезвреживания ТБО, обеспечивающий защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующий распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов.

При выборе способа обезвреживания ТБО путем складирования их на полигонах и свалках принимают во внимание следующие обстоятельства:

1) для достижения минимального загрязнения окружающей среды предусматривают водонепроницаемые защитные экраны, пересыпку ТБО инертными материалами, максимальное уплотнение ТБО, устройство системы удаления и очистки фильтрата, правильную организацию работ по приемке и распределению ТБО на территории полигона;

2) газ, образующийся в процессе эксплуатации, должен проходить специальную очистку, после чего его используют, а территории закрытых полигонов подлежат рекультивации;

3) ценные компоненты ТБО вторично по данной технологии практически не используют;

4) полигоны захоронения отходов устраивают при наличии свободных площадей, предназначенных для этих целей.

Полигоны размещают за пределами городов и населенных пунктов, размер санитарно-защитной зоны должен быть не менее 500 м от жилой застройки до границы полигона. По гидрологическим условиям благоприятными считаются участки с отложениями глины и суглинков и залеганием уровня грунтовых вод на глубине более 2 м.

Нельзя использовать под полигоны участки с выходом грунтовых вод на поверхность в виде ключей, территории, затопляемые водами, участки, расположенные ближе 15 км от аэропортов. Под полигоны отводят отработанные карьеры глин, участки в лесных массивах, овраги.

При отводе участка выдают рекомендации по использованию нарушенной территории после закрытия полигона: создание лесопаркового хозяйства, устройство открытых складов строительных материалов. Капитальное строительство на участках складирования ТБО запрещено из-за выделения ядовитых и взрывоопасных газов в течение длительного времени (свыше 40 лет после закрытия полигона).

На выбранном участке проводят геологические, гидрогеологические и санитарные исследования.

Предусматривают устройство искусственных водонепроницаемых экранов:

– однослойного глиняного, толщиной не менее 0,5 м;

– грунтобитумного, обрабатывая грунт органическими вяжущими материалами или отходами нефтеперерабатывающей промышлености (0,2–0,4 м);

– двухслойного экрана из латекса;

– из полиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей и др.

На свалках и полигонах в условиях постоянно наслаивающихся отходов происходит сложный комплекс превращений: на начальном этапе роль играет аэробная микробиота, далее по мере изоляции и уплотнения создается анаэробная зона, в которой протекают процессы брожения, в том числе метанового, сульфатредукции, деполимеризации, гумификации и др. Вследствие выделения биологического тепла в толще отходов поддерживается температура 30–40°С.

В результате всех этих процессов образуется два продукта, представляющих опасность для окружающей среды: фильтрат и биогаз.

В фильтрующуюся через слой отходов воду переходят органические и минеральные вещества, в том числе токсичные (галогенсодержащие органические соединения, ароматические соединения, тяжелые металлы). Уровень загрязненности фильтрата по ХПК может достигать 35 000 мг О₂/дм³, по БПК – 15 000 мг О₂/дм³.

Уплотнение отходов на свалках снижает их проницаемость, что приводит к уменьшению объема образующегося фильтрата. На современных высоконагружаемых полигонах предусматривают строительство внутренней дренажной системы, а собранный фильтрат направляется на очистку. Наиболее распространенный способ очистки – перекачка в канализационные сети для дальнейшего обезвреживания его вместе с городскими сточными водами. Это допускается, если объем фильтрата не превышает 5% стока, подаваемого на очистку. Широко распространена технология распределения собранного фильтрата по поверхности складируемого материала для увеличения влажности и ускорения процесса стабилизации отходов. При этом объем фильтрата уменьшается из-за испарения, но концентрация загрязнений в конечном стоке будет более высокой.

В последние годы достаточно широкое распространение получили биологические методы очистки фильтрата в аэробных и анаэробных условиях. В Германии, например, производительность установок по аэробной обработке фильтратов составляет около 4000 м³/сут. При биологической очистке содержание металлов в фильтрате снижается на 10–85%.

Биогаз, образующийся в толще свалки, кроме метана и других алканов, содержит ароматические, в том числе галогенированные, углеводороды, хлор, аммиак, сероводород и представляет серьезный источник загрязнения атмосферы. Проникая в подвалы, шахты, колодцы, биогаз создает опасность взрыва. Целесообразно собирать, очищать и использовать биогаз, образующийся на полигонах.