ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ УКЛАДКИ ТБО НА ОБРАЗОВАНИЕ ФИЛЬТРАТА

Вострецов С. П., ОАО «Галургия», Пермь, Россия

В обеспечении экологической безопасности полигонов ТБО наиболее сложной является проблема фильтрата. Существуют два основных источника его образования:
1) внутренний — выделение влаги из толщи отходов при анаэробном разложении их органической составляющей;
2) внешний — инфильтрация атмосферных осадков с поверхности массива отходов.

Первая составляющая — «отжимная влага отходов» — определяется составом складируемых отходов, плотностью их укладки и временем от начала размещения на данной площадке. Поступление влаги извне зависит от климатических условий, размеров площадей, занятых отходами, — открытой (площади рабочих карт) и закрытой (площади заполненных секций, имеющих водозащитное покрытие).

Выделение фильтрата из массива отходов происходит, если суммарное поступление «отжимной влаги» и инфильтрата атмосферных осадков превосходит предельную полевую влагоемкость отходов (ППВО), которая, по A. Bagchi (1989), определяется как максимальное влагосодержание, сохраняющееся в отходах под действием силы тяжести без образования направленного вниз стока жидкости.

В первые годы после начала эксплуатации нового полигона ТБО выделение фильтрата на нем отсутствует или отмечается в незначительных количествах. Объясняется это тем, что свежеуложенные отходы имеют большую аккумулирующую емкость до достижения ППВО, а ежегодное размещение на полигоне новых порций отходов с наращиванием высоты массива отходов создает мощную буферную зону, в которой происходит поглощение значительной части инфильтрата атмосферных осадков без отдачи влаги в виде фильтрата. По мере самоуплотнения массива отходов и развития активной фазы метаногенеза количество влаги в порах отходов начинает превосходить величину ППВО; с этого времени фильтрат выделяется сначала эпизодически (в паводковые периоды), затем регулярно с колебаниями расходов по сезонам.

Наступление критического момента и интенсивность выделения фильтрата зависят от многих факторов, из которых особое значение имеет плотность укладки отходов. Чем ниже плотность укладки, тем более пористую структуру и тем большую аккумулирующую емкость имеют отходы в теле полигона, что способствует более позднему началу выделения фильтрата. Однако при малой плотности укладки быстрее заполняется полезная емкость полигона (очереди), растет площадь поверхности отходов и объем инфильтрата атмосферных осадков, вследствие чего при заполнении второй и последующих очередей полигона выход фильтрата может оказаться больше, чем при высокой плотности укладки.

Для оценки влияния плотности укладки отходов просчитан водный баланс и определен выход фильтрата по очередям полигона и годам его эксплуатации на этапе предпроектной проработки полигона ТБО для города с населением 600 тыс. чел. при следующих исходных данных (для начального периода эксплуатации):
– количество размещаемых на полигоне отходов 214 тыс. т/год;
– морфологический состав отходов — массовая доля компонентов в пересчете на сухое вещество, %: пищевые отходы 5,77; бумага, картон 24,05; дерево 4,04; металлы 1,25; текстиль 2,58; кости 2,45; стекло 11,31; кожа, резина 2,18; строительные отходы 21,96; пластмасса 3,41; отсев 19,58; прочие 1,41;
– плотность влажных отходов 267 кг/м³, по сухому веществу 158,6 кг/м³; влажность на рабочую массу 40,6 %.

Рассмотрены варианты укладки ТБО на рабочих картах с плотностью: а) 1 000 кг/м³ и б) 600 кг/м³.

Общая площадь участка захоронения отходов 34,5 га, в том числе 1-я очередь 10,5 га, 2–4-я очереди по 8 га. По климатическим условиям района слой инфильтрации атмосферных осадков в тело полигона составляет при открытой поверхности рабочих карт 150 мм/год, на участках с грунтовым водозащитным покрытием — 60 мм/год. Технологическими решениями предусматривается устройство водозащитного покрытия параллельно с размещением отходов (со смещением по срокам на 3–4 года) в среднем по 0,75 га в год.

По технологическим расчетам полезная емкость и продолжительность заполнения полигона по варианту (а) составляет 7,7 млн т и 34 года, по варианту (б) — 4,6 млн т и 21 год.

Основные результаты расчета водного баланса и выхода фильтрата по вариантам с плотностью укладки 1 000 и 600 кг/м³ представлены в виде графиков на рис. 1–4. Отрицательные значения внутреннего водного баланса (дефицит влажности) означают, что насыщение влагой порового пространства за счет уплотнения и биохимической деструкции отходов не достигает значений ППВО, поэтому при отсутствии дополнительного поступления влаги с инфильтратом атмосферных осадков выделение фильтрата отсутствует на протяжении практически всего периода размещения отходов на данном участке полигона.

Рис. 1. Годовой внутренний водный баланс отходов:

Рис. 2. Годовые объемы инфильтрата атмосферных осадков:

Рис. 3. Годовые объемы фильтрата:

Рис. 4. Годовые объемы фильтрата по варианту 1 000 кг/м³ относительно варианта 600 кг/м³

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

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.

Сравнение результатов расчета по вариантам плотности укладки отходов показывает, что в период заполнения отходами емкости первой очереди при одинаковой действующей площади участка складирования по обоим вариантам выход фильтрата при более плотной укладке больше, чем при менее плотной, — в данном примере максимум на 2–3 тыс. м³/год. В дальнейшем, благодаря менее быстрому увеличению площади размещения отходов, выход фильтрата в варианте с большей плотностью укладки становится меньше, чем при менее плотной, — максимум на 12–13 тыс. м³/год. Увеличение выхода фильтрата на заключительном этапе объясняется большей массой отходов, накопленных на полигоне в варианте с большей плотностью укладки отходов (в данном примере — на 3,1 млн т). В варианте с меньшей плотностью укладки в этот период потребуется освоение новых площадей с соответствующим дополнительным образованием фильтрата.

THE IMPACT OF WASTE COMPACTION RATE ON THE LEACHATE GENERATION POTENTIAL AT A WASTE LANDFILL SITE

Vostretsov S. P., OJSC «Hallurgy», Perm, Russia

The paper assesses the impact of MSW compaction rate on the annual amount and dynamics of leachate generation from year to year during the operational life of an MSW landfill. The case study featuring an MSW landfill for a town with the population of 600,000 people shows that:
— leachate release within the first 2–3 years of operating a MSW landfill or any its new landfilling phase is negligible or none;
— considering the total period of landfill void filling, the maintenance of MSW compaction rate of 1,000 kg/m³ at the work cells would ensure a significant reduction in the annual leachate generation potential as compared to the compaction rate of 600 kg/m³, though a slight increase in leachate quantities can be expected during the filling of the first landfill phase.

Главная страница

Сведения об авторах

Вострецов Сергей Павлович, нач. отдела гидротехнических сооружений, ОАО «Галургия», ул. Сибирская, 94, каб. 604, Пермь, 614002, Россия. Тел.: (342) 210-08-75, 210-08-31, факс: (342) 216-01-09, 216-53-35. E-mail

Последние изменения внесены 24.08.08