Технологии предохранения территорий от загрязнения при создании полигонов для захоронения отходов

Сооружения, которые предназначены для захоронения раз­личного рода отходов хозяйственной и производственной деяте­льности человека, являются потенциальным источником загряз­нения окружающей среды, экологические последствия которого могут проявляться через несколько лет или даже несколько де­сятков лет. К таким объектам предъявляют повышенные требо­вания по безопасности, качеству их проектирования, производ­ству работ и эксплуатации, а позднее надежной консервации и закрытию или рекультивации.

Одним из массовых видов отходов являются твердые быто­вые отходы (ТБО). Объем твердых бытовых отходов в России непрерывно возрастает как в абсолютных величинах, так и в пересчете на душу населения. По различным источникам, он составляет 56 млн т в год.
Участки территории, где происходит их складирование и захоронение, носят название полигонов. Они представляют собой сложные инженерные сооружения.

Наряду с полигонами, предназначенными для запланиро­ванного вывоза отходов, в городах и населенных пунктах су­ществуют так называемые несанкционированные свалки, кото­рые занимают большие площади. Под такими свалками понимают стихийно образовавшиеся или возникшие благодаря непродуманной деятельности человека искусственные геологи­ческие образования (площадью не менее 0,5 га при мощности отложений более 1 м).

В процессе образования свалки, формирования и эксплуа­тации полигона, в результате перегнивания биологических остатков и попадания на поверхность отходов атмосферных осадков в свалочном теле образуются инфильтрат (жидкая фракция) и биогаз (газообразная фракция). В связи с этим од­ними из основных конструктивных элементов сооружения яв­ляются защитные экраны основания полигона, а при консервации — защитный экран на его поверхности, выполняющие важнейшую природоохранную функцию.
Требования, предъявляемые к организации полигонов в на­шей стране, допускают изоляцию поверхности полигона инер­тными материалами для охраны атмосферы. Охрана почвы окружающих территорий достигается установкой переносных сетчатых ограждений. Охрана грунтовых вод от фильтрата, об­разующегося во время перегнивания отходов, обеспечивается за счет естественного испарения с поверхности полигона и поглощения влагоемкими компонентами отходов.

Основание полигона рекомендуется устраивать на плотных суглинках и глинах, расстояние от уровня грунтовых вод до дна полигона не должно быть менее 1 м. Наличие этого есте­ственного барьера считается достаточным для защиты грунто­вых вод и грунтового пространства.

В случаях возможности образования фильтрата для обеспе­чения его равномерного распределения основание полигона проектируют строго горизонтальным. Защитные свойства грунтового экрана в основании полигона определяются коэффициен­том фильтрации грунтов основания. В зависимости от коэф­фициента фильтрации рекомендуются следующие решения:
• для глин и тяжелых суглинков с < 10-9 м/с — защит­ный слой не менее 30 см;
• для глин и тяжелых суглинков с = 10-7...10-8 м/с — за­щитный слой не менее 50 см;
• для суглинков с = 1,3 · 10-7... 1,5 · 10-7м/с — защитный слой не менее 50 см, дополнительно уплотненный методом укатки до состояния, при котором < Ю-7 м/с;
• для супесей и песков с = 10-5...10-7 м/с — защитный слой 5... 10 мм, покрытый отходами нефтеперерабатывающей промышленности (создание пленки) с верхним укрытием сло­ем грунта 30 см.

В существующих рекомендациях по организации полигонов твердых бытовых отходов предложены следующие защитные экраны:

• грунтовые (однослойные, двухслойные, грунтобитумные);
• бетонные и железобетонные (из железобетонных плит, полимербетонные, бетонопленочные);
• асфальтобетонные (однослойные с битумным покрытием, двухслойные с дренажной прослойкой, с покрытием битумно-латексной эмульсией);
• асфальтополимербетонные;
• пленочные с однослойной и двухслойной дренажной про­слойкой (из полиэтиленовой пленки, стабилизированной са­жей).

Конструкция защитных экранов представляет собой комби­нацию изоляционных и фильтрующих элементов, позволяю­щих собирать и отводить в систему коллекторов фильтрат, об­разующийся при перегнивании органических веществ, а также обеспечивать изоляцию тела полигона от подпитки грунтовы­ми водами и атмосферными осадками, отводя их в дренажную систему.

Защитные экраны могут быть выполнены из природных минеральных материалов (песок, гравий, щебень, глина, бен­тонит, песчано-бентонитовые смеси) и из геосинтетических материалов (синтетическая рулонная гидроизоляция, геотек­стиль, бентонитовые маты, композиционные дренажные и изоляционные маты — геокомпозиты).

В последние годы в практике строительства полигонов для захоронения твердых бытовых отходов во многих европейских странах большое распространение при устройстве защитных экранов получили геосинтетические материалы.

Основное назначение геосинтетических материалов заклю­чается в обеспечении полной изоляции места захоронения от­ходов и полной гарантии невозможности проникновения загрязняющих веществ в окружающую среду — почву, грунт, грунтовые воды и атмосферу.

При строительстве полигонов геосинтетические материалы несут пять важнейших функций:

1) разделительный слой, выполняемый из нетканых мате­риалов, препятствует перемешиванию грунтов с разным гранулометрическим составом;
2) фильтрационный слой препятствует вымыванию мелких частиц грунта и загрязнению дренажа;
3) дренажный слой поглощает и отводит газ, дождевые и талые воды;
4) защитный слой изоляционного материала предохраняет гидроизоляцию полигона от механических воздействий;
5) армирующий слой обеспечивает устойчивость полигона.

Геосинтетические материалы, применяемые при строитель­стве полигонов захоронения отходов, обладают высокими прочностными характеристиками, устойчивы к гниению и воз­действию любых химических веществ и микроорганизмов, ха­рактерных для грунтов, грунтовых вод и фильтрата, так как основой всех материалов служат искусственные полимеры (по­лиэстер, полиэтилен). Материалы легко монтируются и долго­вечны (100...150 лет).
Выбор схемы защитного экрана основания полигона зави­сит от инженерно-геологических условий строительной площадки, схемы формирования полигона, вида депонируемых отходов, технических требований.

В конструкциях защитных экранов принято не менее двух функционально дублирующих друг друга слоев, обеспечиваю­щих гарантию эксплуатационной надежности. Это функциона­льное дублирование обусловлено тем, что комплекс геотехнических проблем, которые требуется решить при устройстве полигона, весьма велик. Надежность же природных геологиче­ских барьеров нельзя гарантировать. Защита боковых поверх­ностей полигона от проникновения фильтрата в грунт и грун­товые воды осуществляется с помощью устройства защитных экранов, которые выполняются, как правило, по технологии «стена в грунте».