СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ, ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ, ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Научная статья

Челядинова Е.Ю.^1, *, Курбатова А.И.²

¹ ORCID: 0000-0001-9634-7591,

² ORCID: 0000-0002-8375-5323,

^{1, 2} Российский Университет Дружбы Народов, Москва, Россия

* Корреспондирующий автор (katarrinache[at]gmail.com)

Аннотация

В статье выделены основные принципы осуществления проектирования, эксплуатации и рекультивации полигонов твердых коммунальных отходов. Выявлены основные пункты реализации системы управления полигонами твердых коммунальных отходов. Приведены результаты сравнительного анализа основных действующих документов по реализации захоронения твердых коммунальных отходов. На основе полученных данных разработаны предложения по модификации существующих подходов в области управления полигонами твердых коммунальных отходов.

Ключевые слова: обращение с отходами, полигоны твердых коммунальных отходов, НДТ, захоронение отходов.

MODERN APPROACHES TO DESIGNING, OPERATION, AND RECONSTRUCTION OF SOLID MUNICIPAL WASTE LANDFILLS

Research article

Chelyadinova E.Yu.^1, *, Kurbatova A.I.²

¹ ORCID: 0000-0001-9634-7591,

² ORCID: 0000-0002-8375-5323,

^{1, 2} Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russia

* Corresponding author (katarrinache[at]gmail.com)

Abstract

The article describes the main principles for the design, operation, and reclamation of solid municipal waste landfills. The main points of implementation of the management system for solid municipal waste landfills have been identified. The results of a comparative analysis of the main current documents on the disposal of solid municipal waste are presented in the paper. Based on the data obtained, proposals have been developed to modify existing approaches in the management of solid municipal waste landfills.

Keywords: waste management, solid municipal waste landfills, BAT, waste disposal.

Сегодня существует много споров, связанных с системой управления полигонами твердых коммунальных отходов (ТКО). Существующие законодательная база и технические регламенты не являются достаточными механизмами для грамотного управления полигоном ТКО, что приводит к многочисленным разногласиям между властью, общественностью и собственником полигона [2]. Подобное приводит лишь к большему ухудшению экологической обстановки, в результате неприменения в нужное время тех или иных мер. Учитывая вышесказанное, необходимо проанализировать и пересмотреть существующие методологические подходы к проектированию и эксплуатации полигонов ТКО.

Полигоны ТКО являются телами, сложенными техногенными образованиями, где отличные друг от друга по генезису и составу вещества, которые претерпевают глубокие и длительные биохимические и химические изменения при хранении, находятся в аномальных концентрациях. На полигонах обеспечивают статистическую устойчивость ТКО, посредством газовыделения, динамики уплотнения, максимальной нагрузки на единицу площади, возможности дальнейшего рационального использования участка после закрытия полигона [9], [10].

Двумя основополагающими документами в данной области являются «Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации для полигонов твердых бытовых отходов», выполненная отделом санитарной очистки городов и утилизации отходов Академии коммунального хозяйства в 1996 году, и Свод правил 320.1325800.2017 «Полигоны твердых коммунальных отходов. Проектирование, эксплуатация и рекультивация», разработанный Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации. Данные документы являются действующими, в связи с этим, необходимо выявить какой документ является наилучшим для использования в системе управления полигоном ТКО.

«Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигона твердых бытовых отходов» 1996 года включает в себя 4 основных раздела: проектирование; эксплуатация; рекультивация; охрана труда, техника безопасности и противопожарные мероприятия. В каждом разделе включен подраздел [6].

Так, в разделе проектирования 7 подразделов, рассматривающие такие вопросы, как выбор участка под полигона и изыскательные работы - геологические, гидрологические и иные работы; расчет вместимости полигона; разработка схемы полигона, включающей подъездную дорогу, здания и сооружения; проектирование тела полигона, с учетом обустройства днища котлована, экрана и прочего; обустройство хозяйственной зоны и инженерных сооружений; установление санитарно-защитной зоны и системы мониторинга; выбор средств механизации.

В разделе эксплуатация 5 подразделов. В них описаны способы разгрузки машин, доставляющих отходы, способы складирования отходов на рабочей карте – методом «сталкивания» или методом «надвига», схема изоляции отходов, укладка последующих ярусов. Отдельно описаны сдвигание, уплотнение и изоляция отходов при траншейной схеме. Также включены подразделы по контролю соблюдения требований охраны окружающей среды и закрытию полигона [6].

Разделы рекультивация и охрана труда описывают различные технологии по рекультивации как биологической, так и технической, а также меры и средства по противодействию возгораниям на полигоне и средствам защиты рабочего персонала [3], [4].

Свод правил «Полигоны твердых коммунальных отходов. Проектирование, эксплуатация и рекультивация» рекомендуется к использованию при проектировании, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых коммунальных отходов. В Своде вкратце описаны основные подходы к устройству полигона, его территории, зданий и механизмов; к обеспечению правильной работы полигона и прочего. Всего в Своде правил 9 разделов, кратко отражающих основные правила проектирования и эксплуатации [5].

В ходе исследования был проведен сравнительный анализ Инструкции 1996 года и Свода правил «Полигоны ТКО» (табл. 1). Анализ был проведен последовательно и включал в себя 3 раздела: проектирование, эксплуатация и рекультивация. Раздел проектирование был разделен на 2 стадии: предпроектная и проектная. В проектной стадии рассматривались такие параметры, как размещение полигона, организация СЗЗ, выбор площади участка под полигон и прочее. В проектной стадии рассматривалась проектная вместимость полигона, зонирование полигона, его устройство, применяемые оборудование и аппараты, а также средства защиты.

В разделе эксплуатации рассматривались способы складирования и уплотнения отходов, мониторинг и контроль за состоянием окружающей среды, воздействие полигона на здоровье персонала и населения, предупредительные меры при пожароопасных ситуациях.

В разделе рекультивации анализировались подходы к закрытию и рекультивации полигонов ТКО, в частности, способы отсыпки, озеленения. Сравнивались методы биологической и технологической этапов рекультивации, а также сроки их проведения.

 

Таблица 1 – Результаты сравнительного анализа Инструкции 1996 г. и Свода правил «Полигоны ТКО» [5], [6]

№ п/п	Требование	Инструкция 1996 г.	Свод правил «Полигоны ТКО»
1	Административные и хозяйственные сооружения	+	-
2	Допущение хранения промышленных отходов III-IV классов опасности	+	-
3	Сортировка отходов	-	+
4	Сбор и утилизация «свалочного» газа	-	-
5	Проектирование участка складирования	+	+
6	Обустройство дренажной системы	-	+
7	Технологии по сбору фильтрата	-	+
8	Схемы захоронения отходов	+	-
9	Противопожарные меры	+	-
10	Методы рекультивации	+	-

 

В результате анализа были сделаны следующие выводы:

• В инструкции границы СЗЗ не четко установлены, когда в СП установлены конкретные нормы [1].
• Срок эксплуатации полигона в СП 25 лет в том время, как в инструкции не более 20.
• Гидрогеологические условия выбора участка под полигон в инструкции более конкретизированы.
• В инструкции вопрос о розе ветров учитывается только при выкапывании траншеи и мониторинге атмосферного воздуха, но не обосновании выбора участка размещения полигона.
• Оборудование и эксплуатация дренажной системы полигона не описаны в Инструкции.
• В инструкции присутствуют несколько типов схем захоронения отходов. В СП об этом не упоминается.
• В обоих документов нет четкой инструкции по закрытию полигона.
• В СП по рекультивации фактически нет требований. В инструкции предлагаются устаревшие технологии рекультивации полигона.

Таким образом, ни свод правил, ни инструкция не решают существующие проблемы полигонов ТКО, так и не устанавливают жестких требований к исполнению и фактически не вводит адекватное наказание за неисполнение установленных правил.

Ввиду существования на законодательном уровне двух действующих документов с совершенно различными походами и требованиями к полигонам ТКО, происходит путаница на уровне нормативно-правовой базе. Следовательно, актуальным является разработка единого документа с требованиями ко всем типам объектов захоронения отходов. Наилучшим решением данной проблемы является модификация существующей инструкции, с учетом требований Свода правил, а также ужесточение реализации ее требований.

Для реализации подобных действий рекомендуется интеграция зарубежного опыта, и применение наилучших доступных технологий. Во-первых, необходимо подразделение полигонов ТКО на несколько типов таких, как полигоны для коммунальных отходов, для строительных отходов, органических отходов. Применение НДТ возможно в части утилизации фильтрата и биогаза полигона.

В Российской Федерации преимущественно пользуются физико-химическими методами очистки [8]. В то же время следует применять биологические методы, например, капельные биофильтры и системы с активным илом. Кроме того, добавление фосфата способствует осаждению тяжелых металлов в составе фосфорорганических соединений [7].

Допускается обустройство системы сбора фильтрата, которая удаляет его с полигона, когда он собирается на подкладке. При этом используется перфорированная коллекторная труба, расположенная в дренажном слое (например, гравии). Отходы помещаются непосредственно над системой сбора фильтрата слоями. Собранный фильтрат может обрабатываться на месте или транспортироваться за пределы площадки.

Выбросы на полигонах могут контролироваться путем установки систем сбора газа либо его сжигания, либо возможно его использование как источника энергии на собственные нужды. Сбор «свалочного» газа должен начинаться после того, как часть полигона будет закрыта. Для сбора газа устанавливаются газовые вентиляционные отверстия. Газовые вентиляционные отверстия могут быть сконфигурированы как вертикальные скважины или горизонтальные траншеи, а некоторые системы могут быть комбинированными. Вертикальные скважины являются наиболее распространенным методом сбора «свалочного» газа и предусматривают бурение скважин вертикально в отходах для сбора газа.

Большинство энергетических проектов по утилизации «свалочного» газа, которые генерируют электроэнергию, делают это путем сжигания газа в двигателях внутреннего сгорания. К преимуществам этой технологии относятся: низкая капитальная стоимость, высокая эффективность и адаптируемость к изменениям в газовой продуктивности полигонов. Двигатели внутреннего сгорания хорошо подходят для проектов с 800 киловатт (кВт) до 3 мегаватт (МВт). Двигатели внутреннего сгорания относительно эффективны при преобразовании «свалочного» газа в электричество.

После того, как площадь полигона достигнет его допустимой высоты, он должен быть закрыт, и покрыт слоем с низкой проницаемостью из уплотненной глины или синтетического материала, который укладывается для предотвращения инфильтрации осадков. Чтобы отвести воду от верхней части полигона, необходим гравийный дренажный слой, помещенный поверх барьерного слоя с низкой проницаемостью. Защитный чехол помещается поверх защитного фильтрационного слоя, а верхний слой почвы помещается в качестве конечного слоя для дальнейшей рекультивации. Конечное покрытие препятствует эрозии почвы и минимизирует возникновение неприятного запаха. Необходимо не менее чем в течение 30 лет с момента закрытия полигона продолжать мероприятия по рекультивации. Решение должны принимать государственные регулирующие органы.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Федеральный закон от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды».
2. Федеральный закон от 24 июня 1998 г. № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления».
3. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
4. Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
5. Свод правил 320.1325800.2017. Полигоны твердых коммунальных отходов. Проектирование, эксплуатация и рекультивация. // Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации. – М., 2017. – С. 4-11.
6. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов. // Министерство жил.-коммун. хоз-ва РСФСР, АКХ им. К.Д. Памфилова. – М.: Стройиздат, 1983. – С. 4-39.
7. Биотехнология: принципы и применение: пер. с англ. // под ред. И. Хиггинса. – М.: Мир, 1988. – 479 с.
8. Сметанин В.И. Восстановление и очистка водных объектов: учеб. пособие / В.И. Сметанин. – М.: КолосС, 2003. – 157 с.
9. Шешеня Н.Л. Прогноз загрязнения среды продуктами разложения твердых бытовых отходов / Шешеня Н.Л., Аревкин Ю.А. // Сергеевские чтения. Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. Вып. 3. – Москва, 2001. – С. 331-334.
10. Щербина Е.В. Научно-методические основы геоэкологического проектирования полигонов твердых бытовых отходов // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. –М., 2005. – 39 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Federal Law of 10 January 2002 No. 7-FZ Ob okhrane okruzhayushchey sredy» [On Environmental Protection.] [in Russian]
2. Federal Law of June 24, 1998, No. 89-FZ Ob otkhodakh proizvodstva i potrebleniya [On production and consumption wastes.] [in Russian]
3. Federal Law of July 22, 2008, No. 123-FZ Tekhnicheskiy reglament o trebovaniyakh pozharnoy bezopasnosti [Technical Regulations on Fire Safety Requirements.] [in Russian]
4. Federal Law of December 30, 2009, No. 384-FZ Tekhnicheskiy reglament o bezopasnosti zdaniy i sooruzheniy [Technical Regulations on the Safety of Buildings and Structures.] [in Russian]
5. Code of Practice 320.1325800.2017. Poligony tverdykh kommunal'nykh otkhodov. Proyektirovaniye, ekspluatatsiya i rekul'tivatsiya [Solid municipal waste landfills. Design, operation and reclamation] // Ministry of Construction and Housing and Communal Services of the Russian Federation. – M., 2017. – P. 4-11. [in Russian]
6. Instruktsiya po proyektirovaniyu, ekspluatatsii i rekul'tivatsii poligonov dlya tverdykh bytovykh otkhodov [Instructions for Design, Operation and Reclamation of Landfills for Solid Domestic Waste] // Ministry of living communes of the RSFSR, ACF named after K.D. Pamfilov. – Moscow: Stroiizdat, 1983. – P. 4-39. [in Russian]
7. Biotekhnologiya: printsipy i primeneniye: [Biotechnology: Principles and Application]: Translated from English // Ed. by I. Higgins. – Moscow: Mir, 1988. – 479 p. [in Russian]
8. Smetanin V.I. Vosstanovleniye i ochistka vodnykh ob"yektov: ucheb. posobiye  [Restoration and Cleaning of Water Bodies: Textbook] / V.I. Smetanin. – Moscow: Koloss, 2003. – 157 p. [in Russian]
9. Sheshenya N.L. Prognoz zagryazneniya sredy produktami razlozheniya tverdykh bytovykh otkhodov  [Forecast of Environmental Pollution by Products of Decomposition of Solid Domestic Waste] / Sheshenya N.L., Arevkin Yu.A. // Sergeyevskiye chteniya. Materialy godichnoy sessii Nauchnogo soveta RAN po problemam geoekologii, inzhenernoy geologii i gidrogeologii. [Sergeev reading. Materials of the annual session of the Scientific Council of the Russian Academy of Sciences on the problems of geoecology, engineering geology and hydrogeology]. Issue. 3. – Moscow, 2001. – P. 331-334. [in Russian]
10. Shcherbina E.V. Nauchno-metodicheskiye osnovy geoekologicheskogo proyektirovaniya poligonov tverdykh bytovykh otkhodov [Scientifically-Methodical Bases of Geoecological Designing of Ranges of Firm Household Waste Materials] // Abstract of diss. of PhD in Engineering. – M., 2005. – 39 p. [in Russian]