ПОЛИГОНЫ ОТХОДОВ

Возвращаясь к статье, ссылка на которую опубликована в предыдущем посте, хотелось бы отдельно выделить историю с ошибкой, которую якобы допустили проектировщики в плане обоснования производительности газогенераторной установки. По расчётам получилось 1500 м3/ч, по факту – всего 400 м3/ч. Понятно, что проектировщиков после проверки затаскают по судам и даже, скорее всего, накажут. Но опять же, тех ли выбрали на роль козла отпущения? Давайте разберёмся, что на сегодняшний день проектировщики имеют в качестве инструментария для принятия проектных решений. Начнём с газогеохимических исследований. С точки зрения понимания процесса репрезентативность замеров в шпуровых скважинах, количество которых диктует нам СП502, недостаточна для понимания характеристики газогенерации, так как в исследованиях не заложено изучение динамического изменения концентрации компонентов биогаза в приземном слое. Проведите два-три раза замеры в одних и тех же точках с интервалом месяц, и вы получите совершенно разные карты концентраций. Часто в отдельных замерах мы ловим залповые выбросы из замкнутых линз, где биогаз скапливался продолжительное время и при превышении порогового значения избыточного давления прорывался на дневную поверхность. Учитывая относительно небольшую плотность шпуровых скважин, даже один такой аномальный замер может завысить биогазовый потенциал свалочного тела на 10-30%. В одном из постов (https://dzen.ru/media/id/6569f94be5a48b4a9be1f27f/soglasno-trebovaniiam-sp-50213258002021-v-raione-shpurovyh-skvajin-trebuetsia-65e94fb2b619811b63fe0d26) я демонстрировал, как на одних и тех же исходных данных, используя различные методы интерполяции можно получить совершенно разную интегральную оценку эмиссии биогаза. Разница между минимальной и максимальной величиной интенсивности выбросов может достигать почти 100%. В публикации я давал рекомендации по обоснованию выбора метода интерполяции, но для действительно эффективных валидационных методов требуется выполнить гораздо больше замеров, нежели требует СП, а деньги на это выделять точно никто не будет. На сегодняшний день существует много методик определения величин эмиссии биогаза, но большинство из них требуют исходные данные, в том числе точную морфологию тела отходов, которую не воспроизвести, особенно на старых полигонах. Наиболее известная методика, разработанная в АКХ им. Памфилова и рекомендуемая к использованию при проведении инвентаризации выбросов биогаза в атмосферу, также предъявляет требования к наличию данных о доле органических (газогенерирующих) отходов, а также содержании жироподобных (Ж), углеводоподобных (У) и белковых (Б) веществ с свалочном теле. На сегодняшний день нет даже официальных справочников, которые бы предоставляли информацию о величине и длительности генерации метана и диоксида углерода для наиболее часто встречаемых на полигонах отходов, я уже не говорю о содержании в них У, Ж и Б. Попробуйте при расчётах по методике поварьировать эти четыре параметра, и вы увидите, насколько сильно можно ошибиться в своих прогнозах. Виноваты ли проектировщики в том, что завысили параметры установки? Думаю вряд ли. Вся ответственность лежит на тех, кто до сих пор не может провести масштабные исследования для модернизации существующих и создания новых методов оценки биогазового потенциала, которые проектировщики примут в качестве надёжного инструмента для проектирования. Кто должен инициировать эти разработки, выбирайте сами – государство или российские олигархи. Одно я знаю точно, что пока это не сделано, то гораздо дешевле будет просто не заказывать проекты, а ходить на рынок к гадалкам и на червовом короле подбирать производительность системы утилизации биогаза. Эффективность такая же.

Наткнулся на одну статью (https://www.pnp.ru/politics/federalnyy-proekt-chistaya-strana-okazalsya-nechistym.html), в которой рассказывается о провале нацпроекта «Чистая страна», а именно в области ликвидации свалок. В качестве причин называют следующие: 1. Ошибки в изысканиях, на которых сформировали проектные решения, не соответствующие условиям нахождения свалок; 2. Некачественные строительно-монтажные работы; 3. Поставка оборудования для утилизации биогаза и геосинтетических материалов с избыточными параметрами и объёмами; 4. Неадекватность стоимости строительных и рекультивационных мероприятий. При этом, в статье однозначно даётся ответ на вопрос «Что делать?», а именно нужно инициировать прокурорскую проверку и всех наказать. Ай как просто! Однако, не кажется ли вам, что все эти причины являются лишь следствием системных ошибок, которые проистекают из следующих базовых недостатков системы: 1. Отсутствие проработанной учёными и инженерами научно-методической и нормативной базы в области строительства, реконструкции, эксплуатации и рекультивации полигонов отходов; 2. Деградация самих НИИ и науки в целом; 3. Формальное отношение к проектам государственных экспертиз, достигших небывалых успехов в бюрократии и формализме, старающихся снять с себя юридическую ответственность, а вовсе не помочь проекту реализоваться; 4. Исчезновение сильной советской инженерной школы и острый кадровый голод в проектировании и строительстве; 5. Назначение на руководящие должности в экологические департаменты регионов юристов и экономистов, вместо людей с профильным образованием и большим опытом работы в данной сфере; 6. Большое количество чиновников, боящихся брать на себя ответственность за внедрение прорывных технологий. Только подумайте о том, что, в Советском Союзе за три года создали ядерную бомбу, защитив нашу страну от гибели, а мы не можем десять лет убрать за собой мусор. А насчёт наказания, то я боюсь, что скорее всего выберут самый незащищённый элемент системы, коими будут вымирающие проектировщики и добьют их полностью, вычеркнув из Красной книги. И будет на «безрыбье» продолжать делать проекты та самая «единственная производящая в стране мембрану компания», о которой упомянуто в статье, продолжая закладывать лишние слои в противофильтрационные экраны.

На основании п.6.7 СП320 на полигонах ТКО необходимо устраивать дренажную систему для отвода фильтрата. В подавляющем большинстве случаев проектировщики закладывают дренаж в основании карт складирования в виде перфорированных труб, уложенных на геомембрану и засыпанных слоем из щебня. Если немного поразмышлять, то можно прийти к выводу о том, что данная система со временем может утратить свою способность отводить фильтрат по нескольким причинам: 1. По мере увеличения толщины свалочного тела поровое пространство нижних слоёв отходов может уменьшиться настолько, что вода, которая его заполняет, будет полностью удерживаться капиллярными силами, для преодоления которых гидростатического давления будет недостаточно, а значит поровые каналы потеряют способность пропускать через себя флюиды. Следовательно, над дренажным слоем может образоваться достаточно массивный пласт отходов с практически нулевой проницаемостью, что сделает систему отвода фильтрата практически бесполезной; 2. В ухудшение проницаемости нижних слоёв отходов также может внести свою лепту и эффект кольматации порового пространства, при котором пустоты заполняются мелкодисперсными фракциями, существенно уменьшая гидропроводность тела отходов; 3. Перфорированные трубы, изготавливаемые из полиэтилена или полипропилена, при увеличении на них давления растущего тела отхода могут деформироваться настолько, что просто перестанут отводить фильтрат наружу; 4. Нельзя исключать ухудшение дренажной способности системы из-за засорения перфорационных отверстий или заиливания полости водоотводных коллекторов. В случае устройства дренажа в глубоких котлованах проведение ревизионных работы по прочистке труб будут крайне затруднены и возможно малоэффективны. В итоге получается, что из-за ухудшения вертикальной проводимости подошвенной части тела отходов и (или) снижения гидродинамических характеристик дренажной системы, фильтрат будет накапливаться не в основании карт, а концентрироваться локально в верхних слоях террикона, выходя неконтролируемо наружу через его откосы. А это значит, что целесообразнее делать не внутреннюю, а внешнюю дренажную систему по периметру террикона в виде траншеи с гидроизоляцией дна, уложенной в неё перфорированной трубой и щебёночной засыпкой. Такая траншея будет перехватывать высачивающийся из откосов и скатывающийся по склонам террикона фильтрат и отводить его в пруд-накопитель. При этом система будет ремонтопригодной и гарантированно не даст попасть фильтрационным стокам в грунты и грунтовые воды. Поскольку на сегодняшний день накоплено довольно мало статистики по количественному изменению эффективности работы дренажа, устроенного в основании карт, то я бы посоветовал выполнять устройство сразу двух видов систем - внешней и внутренней. При этом, для внешней дренажной системы, можно смело использовать анкерную траншею, в которой закреплённая щебёночным слоем геомембрана будет выполнять параллельно роль гидроизоляции дна дренажной канавы.

В продолжении темы предыдущего поста об обосновании выбора величины проницаемости грунта, используемого для изоляции слоёв отходов при формировании рабочих карт, можно выделить условия, которые могут помочь при поиске решения: 1) Мы имеем ограниченное количество типов грунтов, которые используются для пересыпки слоёв отходов. В большинстве регионов, как правило, используют либо песок, либо суглинок, что уже снижает количество вариаций проницаемости до 5-7 значений; 2) При открытых откосах и ненулевой вертикальной проницаемости, фильтрат движется одновременно и по вертикали, и по горизонтали, а значит траектория движения любой из частиц фильтрата совпадает с вектором результирующей скорости, которая определяется через величины проницаемостей и градиента давления в двух направлениях; 3) Количество фильтрата, которое не успевает провалиться по вертикали в пределах одной карты и высачивается через её боковую поверхность, определяется объёмом, отсечённым наклонной поверхностью, на которой располагается траектория движения элементарной частицы фильтрата; Если посмотреть на схему, то видно, что направление движение частиц фильтрата определяется не самой величиной проницаемостей слоёв отходов и грунта, а соотношением их проницаемостей. Исходя из этого, задача по поиску необходимых свойств пересыпного материала сводится к поиску оптимального соотношения или диапазона таких соотношений проницаемостей, при которых траектория потока фильтрата была бы максимально приближена к вертикальной. Как видно из описания условий, добиться идеально вертикальной траектории можно лишь изолировав поверхность откосов, что делается не так часто на действующих полигонах. Поэтому остаётся только минимизировать высачивание фильтрационных вод через боковые стенки террикона, подобрав для конкретного полигона подходящий тип грунта. Таким образом, при открытых откосах исключить 100% выход фильтрата через их поверхность практически невозможно. Однако, зная объём и скорость высачивания фильтрата, можно подобрать необходимые параметры системы водоотводящей системы, которая позволит собрать скатившуюся по откосам к подошве тела отходов загрязнённую жидкость и доставить её в соответствующий пруд-накопитель.

Ещё раз хотелось бы вернуться к пункту 6.8 СП320, на основании которого необходимо проводить устройство слоёв промежуточной изоляции отходов, состоящих из водо- и газопроницаемых грунтов. Зачем нужно пересыпать слои отходов проницаемым грунтом, я уже рассказывал в предыдущей публикации. Однако, в 6.8 СП320 не конкретизируется допустимая величина проницаемости или коэффициента фильтрации инертных материалов. Можно ли пересыпать тяжелыми суглинками, которые хоть и слабо, но всё же водопроницаемые, или же необходимо завозить высокопроницаемый песок средней и повышенной крупности? На самом деле ответ на данный вопрос неоднозначен, а решение задачи – нетривиально. Причём такую задачу придётся решать в следующей постановке: «Какой должна быть водопроницаемость материала, применяемого для изолирующих слоёв, чтобы весь фильтрат переместился по телу отходов до его подошвы и не высочился через боковые откосы?» При данной формулировке возникает необходимость в определении проницаемости самих уплотнённых отходов, так как проницаемость изолирующих слоев не должна в значительной мере быть меньше проницаемости слоёв изолируемых. В противном случае фильтрационная вода, столкнувшись со слабопроницаемым слоем грунта, потечёт туда, куда ей течь проще, а конкретно по более проницаемому слою отходов в сторону откосов. Такое же утверждение справедливо и в обратную сторону, когда проницаемость изолирующего грунта выше проницаемости изолируемых слоёв уплотнённых отходов. В этом случае фильтрат будет продвигаться в латеральном направлении уже по пересыпным слоям. Таким образом получается, что необходимо подобрать такую проницаемость изолирующего материала, чтобы она была не сильно меньше и, в то же самое время, не сильно больше проницаемости изолируемых уплотнённых отходов. При этом решение задачи осложняется несколькими факторами: 1) проницаемость отходов не статична, а меняется со временем в процессе их уплотнения и сбраживания; 2) нет чётких методик определения текущей проницаемости отходов, залегающих на разных глубинах; 3) трудно учесть эффект кольматации порового пространства слоёв. Видится, что поиск ответа будет сопровождаться решением оптимизационной задачи, а полученные результаты могут претендовать на публикацию, а то и на «увековечивание» в нормативно-методической документации. Дерзайте, кто смелый!

В п. 6.8 СП320.. указано, что слои отходов при их складировании необходимо пересыпать инертными ВОДО- и ГАЗОПРОНИЦАЕМЫМИ материалами. Необходимость наличия проницаемости пересыпных слоёв не раскрывается в СП, однако очевидно, что при изоляции слоёв отходов непроницаемыми грунтами будут создаваться барьеры выходу биогаза, что может привести к его залповым концентрированным выбросам. Также устройство непроницаемых пересыпных слоёв может спровоцировать высачивание фильтрата через откосы терриконов и, соответственно, неконтролируемое его попадание в грунты за пределами гидроизоляции. Фильтрат должен обязательно (!) достичь отметок дренажной системы, которая организованно доставит его на очистные сооружения. Однако, если для горизонтальных пересыпных слоёв это требование вполне понятно, то для изоляции внешних откосов пирамиды отходов не всё так однозначно. Прежде всего, изоляция откосов непроницаемыми грунтами может снизить объём образования фильтрата, изолировав часть открытой поверхности свалочного тела от попадания на неё атмосферных осадков. По непроницаемой наклонной поверхности дождевая и талая вода, не загрязняясь вредными химическими соединениями, будет скатываться к подножью террикона в лотки или канаву и далее транспортироваться на очистные сооружения, которые кратно дешевле по стоимости строительства и эксплуатации в сравнении с очистными сооружениями для фильтрата. Как правило непроницаемый грунт характеризуется хорошей связанностью твёрдых частиц и небольшим углом внутреннего трения, что сделает откосы после его укладки более устойчивыми. Что же касается блокировки выхода биогаза, учитывая, что на поверхности откосов работы по складированию проводиться уже не будут, то можно параллельно устройству изоляционного слоя, выполнить установку пассивной системы дегазации, стоимость которой будет относительно невысокой. Кроме того, результаты гидродинамических расчётов показали, что из-за высокой подвижности газовой фазы, для полной дегазации тела отходов вполне достаточно открытой (неизолированной) горизонтальной площадки террикона, что даёт возможность не заниматься его отведением отдельно из порового пространства под поверхностью закрытых (изолированных) от внешней среды откосов. В итоге, если в СП320 появится требование к дифференцированному использованию проницаемых и непроницаемых пересыпных материалов на откосах и горизонтальных слоях, то это даст более широкие возможности по утилизации грунтов со строительных площадок, не нарушая закон.

Вода на полигоне ТКО является транспортным средством для переноса вредных компонентов в окружающую среду. Дождевые и талые стоки, пройдя по поверхности накопленных отходов, впитывают часть химических элементов и переносят их за границы участка складирования, где данные элементы осаждаются в почве и попадают в грунтовые воды. В свою очередь грунтовые воды, в паводковый период, поднимаются до уровня подошвы тела отходов на старых полигонах или несанкционированных свалках, где не производилось устройство гидроизоляции, и также впитывают в себя, а впоследствии транспортируют за пределы полигона, вредные вещества, которые могут попадать в колодцы местных поселений. Если для защиты грунтовых вод под телом отходов обычно устраивают гидроизоляционные слои или вертикальную противофильтрационную завесу, то, открытую поверхность террикона действующего полигона ТКО обычно ничем не изолируют. В подавляющем большинстве случаев организации, осуществляющие складирование мусора, не занимаются своевременной укладкой и регулярным наращиванием слоя геомембраны на откосах ежедневно разрастающейся пирамиды свалочного тела. Однако, на мой взгляд, чтобы минимизировать контакт осадочных стоков с отходами, в процессе эксплуатации просто следует пересыпать откосы терриконов слоем чистого минерального (природного) грунта, а верхнюю горизонтальную площадку делать с небольшим уклоном к её центру. Такой уклон, формирующий подобие впадины, не даст стекать дождевой воде, контактировавшей с отходами, за пределы участка или на очистные сооружения, не рассчитанные на очистку определённых химических элементов. Данная рекомендация довольно простая, но почему то она не описана ни в СП320, ни в Инструкции 1996г, хотя наверное стоило бы...