Анализ и оценка экологической опасности полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) Московской области

4.2.1.3 Мониторинг свалочного газа

На полигонах ТБО быстро формируются анаэробные условия, в которых протекает биоконверсия органического вещества (ОВ) с участием метаногенного сообщества микроорганизмов. В результате этого процесса образуется биогаз или, так называемый, свалочный газ (СГ), макрокомпонентами которого являются метан (СН4) и диоксид углерода (СО2). В среднем газогенерация продолжается в свалочном теле в течение 10-50 лет, при этом удельный выход газа составляет 120-200 куб. м на тонну ТБО. Наиболее интенсивно процесс протекает в первые 5 лет, за которые выделяется около 50% полного запаса СГ [36 ].

Мониторинг газа в профиле участка захоронения отходов производится с помощью газовых скважин. При наблюдении газа используются отверстия для скважин, т.к. на его миграцию отрицательно воздействует непроницаемый слой.

Оборудование для измерения содержания углекислого газа и метана довольно портативно и его анализ можно проводить на полигоне. Также для выявления присутствия метана используются взрыводатчики. Но для детального анализа состава газа необходима лабораторная обработка.

Результаты анализа щелочности, кислотности и жесткости подземных вод дают представление об образовании газа. Это связано с тем, что эти параметры влияют на образование и миграцию углекислого газа, который хорошо растворим, и если он имеется в достаточном количестве, то он, в свою очередь, изменяет эти качественные характеристики воды.

Частота мониторинга биогаза зависит от:

• предпосылок скорости образования биогаза

• профиля насыпи

• близости строений

• от величины потока газа [19].

Измерения состава, температуры, поток и статического давления биогаза следует проводить в скважинах и горизонтальных еженедельно для получения репрезентативной картины метанообразования по всей толще отходов. Если на полигоне идет добыча биогаза, то следует раз в месяц проводить его анализ в коллекторных коммуникациях и изучать конденсат, образующийся при добыче на стенках коллекторов. В период рекультивации полигона предполагается его оснащение отводными трубками, в которых следует ежемесячно мерить состав газа, также пробы следует брать и в дренажных колодцах. Помимо этого надо измерять концентрацию биогаза в подвалах ближайших к полигону домов и строений на территории полигона, т.к. его накопление может привести к взрыву. Также на наличие биогаза следует проверять почву и породы с легким механическим составом.

4.2.2 Мониторинг окружающих полигон сред

4.2.2.1 Мониторинг грунтовых вод

Грунтовые воды являются наиболее подверженным загрязнению полигонами ТБО компонентом окружающей среды. Как правило, происходит загрязнение первого и второго от поверхности водоносных горизонтов, разделенных более или менее выдержанным водоупором. Обычно эти комплексы используются для местного водоснабжения. Загрязнение первого от поверхности водоносного комплекса происходит вследствие вертикальной и горизонтальной фильтрации.

Основными параметрами, характеризующими загрязнение подземных вод, являются: направление распространения загрязнения, максимальное удаление фронта загрязнения, площадь ореола загрязнения и их минерализация. Для определения направления и скорости загрязнения следует определять глубину залегания уровня грунтовых вод, скорость и направление его течения, и величину его распространения по площади.

Для наблюдения за региональными водоносными горизонтами вокруг полигона на расстоянии не менее 50 м должно быть расположено не менее 3 глубоких мониторинговых скважины для анализа состояния первого от поверхности эксплуатируемого водоносного горизонта. Отбор проб из этих скважин и их анализ на предмет соответствия общегосударственным требованиям к качеству питьевой воды должен производится 1-2 раза в год [25]. На крупных полигонах, принимающих свыше 360 тыс. м3/год ТБО, рассчитанных на срок эксплуатации более 15 лет, водоснабжение обеспечивается из артезианских скважин [19], эти скважины также могут использоваться для наблюдения за состоянием регионального водоносного горизонта.

Для мониторинга загрязнения грунтовых вод следует вести наблюдения с помощью 3-12 скважин. Скважины должны располагаться в створах на различных геоморфологических уровнях, в направлении от полигона к поверхностным водотокам (рекам) протекающим вблизи полигона. Первая скважина створа должна располагаться как можно ближе к полигону (на расстоянии 10-20 м), вторая - на склоне водораздела, третья - на пойме реки. Если расстояние между первой и второй скважиной достигает 2 км, то вторую скважину следует перенести на границу санитарно-защитной зоны (500 м от полигона). Количество створов зависит от расположения изогипс грунтовых вод, если полигон ими «закольцован», то створов должно быть 4, и располагаться они должны по 4 румбам.

Если сток грунтовых вод происходит в одном направлении, то можно довольствоваться одним створом. Однако, при малой эффективности или отсутствии противофильтрационного экрана, даже при однонаправленном течении грунтовых вод, возможен отток фильтрата из высоконагруженного полигона во всех направлениях. В таком случае загрязнение грунтовых вод может распространиться на расстояние до 50 м и для его выявление необходимо установка скважин по периметру полигона [19]. Кроме того, движение загрязненных вод происходит в сторону близлежащих участков крупного отбора подземных вод (водозаборные сооружения для водоснабжения, осушения, шахтного водоотлива и др.). Поэтому разведочные скважины следует располагать по направлению естественного потока грунтовых вод и в сторону участков интенсивного отбора подземных вод [25].

При выборе места бурения скважин учитываются три задачи: измерение колебаний уровня воды (чтобы определить направление течения), изучение гидравлических параметров гидрогеологических образований (для определения проницаемости) и сбор проб (для определения наличия загрязнения). [36]. Для сравнительной оценки загрязнения, выше полигона по потоку грунтовых вод следует заложить фоновую скважину.

Программа мониторинга включает большое количество измеряемых параметров. Как правило, набор обязательных параметров везде одинаков, и к нему в зависимости от каждого конкретного случая добавляются какие-либо дополнительные измерения. Количественными критериями, относительно которых характеризуется изменение качества воды, являются показатели её фонового качества и показатели качества хозяйственного использования.

Основной набор наблюдаемых параметров включает в себя [44]:

· Колебания уровня грунтовых вод, измеряются в каждой скважине с целью установления скорости и направления их горизонтального и вертикального движения. Направление движения показывает направление распространения загрязнений

· Определяются: общее количество растворенных веществ, содержание органического углерода, ХПК, жесткость, температура, электрическая проводимость. Электрическая проводимость является показателем способности вещества проводить электричество, ее высокие значения выявляют присутствие неорганических веществ, растворенных в воде.

Дополнительными параметрами являются:

· Неорганические вещества (металлы, щелочи, ионы)

· Органические вещества (летучие)

· Местные специфические вещества (фенолы)

· При мониторинге производится измерение многих параметров, наличие каждого из которых свидетельствует о каком-либо явлении:

· Хлориды присутствуют в избытке в бытовых и промышленных отходах и не аккумулируются почвой. Они быстро растворяются и индицируют распространение загрязненных вод.

· Аммиак и другие формы азота, особенно нитраты всегда являются индикаторами загрязнения сточными водами, удобрениями, азотсодержащими аэрозолями, пластиками и лекарствами.

· Нитрат очень подвижен и всегда тщательно изучается. Содержание аммиака может также свидетельствовать о наступлении анаэробной фазы. В ее течение происходит активное анаэробное разложение, которому сопутствует преобладание образования аммиака над нитратом нитритом. Нитрит является индикатором активной биологической активности.

· Натрий, основной щелочной металл, он остается в растворенном состоянии и не подлежит рассеиванию. Натрий попадает в свалочную жидкость в виде солей, источниками которых являются промышленные и бытовые отходы (бумага, мыло, остатки пищи).

· Сульфаты являются наиболее распространенными соединениями серы на полигонах. Они довольно подвижны и полезны при анализе движения фильтрата. Они превращаются в сульфиды, которые хорошо реагируют с металлами.

· Калий исследуется поскольку он важен для жизнедеятельности растений и животных. Также его содержание коррелирует с потреблением кислорода органическими веществами во время разложения отходов, т.к. он является компонентом органических веществ растений.

· Магний появляется на полигонах при наличие в отходах косметики, цемента и текстиля

· Медь иногда измеряется в санитарных целях, но она не очень подвижна в почве и ей уделяется не много внимания при мониторинге.

· Свинец выделяется из батареек, фотографий, старых рисунков и свинцовых труб. Он токсичен и проверяется с санитарной целью. Кислый фильтрат приводит к выделению свинца из отходов.

· Цинк выделяется из батареек, припоев и люминесцентных ламп

· Железо выделяющееся в результате коррозии может присутствовать и в верхних слоях. Нормативы, ограничивающие содержание железа в воде, учитывают его воздействие на вкус и цвет воды

· Биологически потребление кислорода (БПК) показывает содержание кислорода, необходимое для окисления органических веществ при аэробном микробиологическом разложении, для стабилизации неорганических форм

· Химическое потребление кислорода (ХПК) показывает содержание кислорода, необходимое для химического окисления органических веществ (ХПК > БПК)

· Взвешенные вещества в фильтрате вымываются из отходов. Они меняют физические и химические характеристики воды

· Жесткость воды зависит от содержания кальция и магния, она выражается в эквиваленте карбоната кальция

· При значениях рН менее 2 и более 11 вода считается едкой. Токсичности и формы содержания металлов зависят от рН. Нормальные значения рН колеблются от 6,5 до 8,5.

· Проводимость связана с содержанием растворенных твердых частиц, с которым она находится в прямой математической зависимости, и минеральным составом. Оба эти показателя увеличиваются при похождении фильтрата через отходы. Насыщенность фильтрата часто выражается величиной проводимости, чем она выше, тем насыщеннее фильтрат. Мутность зависит от количества взвешенных частиц.

· Металлы, пестициды, летучая органика и другие органические вещества, связанные с наличием опасных отходов. Иногда на ранних стадиях мониторинга обнаруживается, что на свалку бытовых отходов свозились и опасные отходы, для выявления этого необходимо производить измерение этих параметров раз в год. Если опасные отходы не будут обнаружены, то на более поздних стадиях мониторинга измерение этих параметров можно прекратить.

Важным показателем является скорость перемещения границы области загрязнения, она находится по данным режимных наблюдений и оценивается отношением расстояния, на которое сместилась граница области загрязнения, и времени смещения границы [38]. При определении распространения границы области загрязнения особое внимание следует уделить хлор-иону, т.к. он является самым консервативным мигрантом, сохраняющим свою подвижность при любых окислительно-восстановительных условиях. Тогда как прочие элементы могут оседать на геохимических барьерах и вступать в соединения с изменением их свойств.

Техника взятия проб должна гарантировать, что состав пробы будет в точности соответствовать составу грунтовых вод. Чтобы минимизировать физические изменения и химическое загрязнение образцов необходима очистка оборудования и использование выверенных приборов. Также при взятии проб следует учитывать, что при загрязнении грунтовых вод высококонцентрированными растворами с удельным весом, значительно превышающим удельный вес воды, растворы будут оседать к подошве водоносного горизонта и перемещаться по ней [38].

4.2.2.2 Мониторинг поверхностных вод

Загрязнение поверхностных вод происходит за счет разгрузки загрязненных грунтовых вод и поверхностного стока. Основными параметрами, характеризующими состояние поверхностных вод, являются: причина загрязнения (разгрузка подземных вод или поверхностный сток), загрязняемые водотоки, состав загрязнения.

На расположенных вблизи полигона постоянных или временных водотоках следует размещать по два пункта отбора проб: выше и ниже полигона по течению, проба выше по течению является фоновой. В водотоках на изучаемой территории следует брать анализ на содержание сульфатов, хлора, жесткость, рН, аммоний, нитриты, нитраты, нефтепродукты и фенол посезонно. Помимо всего прочего пробы поверхностных вод исследуются на гельминтологические и бактериологические показатели [52].

После ливней и посезонно следует брать пробы воды из болотистых понижений вблизи полигона на микро и макро компонентный анализ, а также жесткость и рН. Аналогично следует анализировать и воду, скапливающуюся на дне карьера. В ложбинки временных водотоков должны быть установлены шурфы для сбора сточных вод и после ливней они должны браться на анализ. Особое внимание следует уделять временным водотокам, стекающим с тела полигона.

В водоемах помимо проб воды должны раз в пол года браться пробы донных отложений по генетическим горизонтам на анализ валового элементного состава. При анализе надо учитывать, что донные отложения аккумулируют тяжелые металлы, радионуклиды и высокотоксичные органические вещества, с одной стороны, они способствуют самоочищению водных сред, а с другой - представляют собой постоянный источник вторичного загрязнения водоемов. Донные отложения отражают многолетнюю картину загрязнения (особенно - в малопроточных водоемах). При выклинивании водотоков из тела полигона, отбор проб должен проводится в них и ниже места их впадения в более крупный водоток.

4.2.2.3 Мониторинг климатических параметров

Мониторинг климатических параметров нужен для анализа и предсказания функционирования полигона и интенсивности и распространения загрязнения от него.

Одним из наиболее важных параметров является преобладающие направления ветра и его скорость. По итогам годовых наблюдений строится роза ветров, с помощью которой возможно определение преобладающих направлений загрязнения воздуха и почв. Также при анализе загрязнения воздуха следует учитывать скорость ветра и определять опасную скорость ветра - скорость ветра на установленной высоте, при которой приземная концентрация от источника примеси достигает максимального значения [52].

Количество осадков на территории полигона и величина испарения (рассчитанная по температуре и влажности воздуха) дают информацию о количестве влаги, просочившейся в тело полигона, и т.о. помогают предсказать объем образующейся свалочной жидкости. Также важным показателем для расчета весенней инфильтрации в тело полигона является запас воды в снеге. Основные запасы воды в снеге формируются в первую половину холодного периода (ноябрь -январь). Отношение осадков первой и второй половины составляет 1,35-1,7 [44]. Прямой метод определения влагозапасов основан на измерении толщины слоя снега рейкой и на взвешивании проб снега, отобранного с помощью пробоотборника [44].

Метеопункт, где будут вестись постоянные наблюдения должен быть расположен в условиях сходных с полигоном, а поскольку полигон представляет собой возвышение, то и метеопункт рекомендуется располагать на высоком открытом месте, возможно на некотором удалении от полигона [36].

При отборе маршрутных проб воздуха также следует определять ряд климатических характеристик (температуру, влажность, направление и скорость ветра и т.д.).

4.2.2.4 Мониторинг состава атмосферного воздуха

Для мониторинга состояния атмосферы рядом с полигоном следует установить один стационарный пункт отбора проб воздуха, он должен быть расположен с подветренной стороны по направлению господствующего ветра от полигона, в нем следует установить автоматические непрерывно действующие газоанализаторы для определения в атмосфере основных вредных примесей (диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, озон, суммарный СН, хлор) [44], а также примесей характерных для воздуха полигонов ТБО (метан, сероводород, кислород, водород, пыли). Также за качеством воздуха необходимо наблюдать с помощью маршрутных постов, ежеквартально следует производить анализы проб атмосферного воздуха над отработанными участками полигона и на границе санитарно-защитной зоны на содержание соединений, характеризующих процесс биохимического разложения ТБО. Обычно при анализе проб атмосферного воздуха определяют метан, сероводород, аммиак, окись углерода, бензол, трихлорметан, четыреххлористый углерод, хлорбензол, пыль нетоксичную, окись азота, ртуть металлическую [44]. Маршрутные посты размещаются на открытой площадке с не пылящим покрытием (асфальт, твердый грунт, газон). Пробы воздуха следует отбирать в приземном слое на высоте 1,5-2,5 м [71].

4.2.2.5 Мониторинг почв и растительности

Прилегающие к полигону почвы загрязняются вследствие атмосферного переноса и последующего выпадения элементов загрязнителей и поверхностными водотоками, взаимодействующими с полигоном. Ореол загрязнения почв, как правило, сходен с ореолом загрязнения грунтовых вод. Параметрами оценки загрязнения почв являются: площадь ореола загрязнения, максимальное удаление фронта загрязнения, состав загрязнения.

Контрольные площадки для выявления загрязнения почв следует заложить по 4 румбам (по преобладающим направлениям ветра) на расстоянии 50 м от полигона и на границе санитарно-защитной зоны, а также на всех прилегающих к территории полигона сельскохозяйственных угодьях [71]. Выбор точек производится с учетом геохимической миграции элементов, на автономной позиции, на пологих склонах водораздела, на высокой пойме и на низкой пойме в супераквальных ландшафтах. В результате анализа этих проб можно будет выявить геохимические барьеры и распространение поллютантов в почве. Пробы следует отбирать в верхних и нижних горизонтах почв. В почвенном покрове следует брать пробы гумусового горизонта почв на валовое содержание тяжелых металлов, микроэлементов, редких и редкоземельных элементов и рассчитывать отношение их содержания в пробах к среднему содержанию в почвах данной природной зоны. Также необходимо брать пробы почвенного воздуха на содержание в нем биогаза.

На основании анализа проб рассчитываются средние коэффициенты накопления тяжелых металлов (ртуть, олово, серебро, цинк, свинец, медь, хром) в почвах периферийной части участка и центральной части участка [44].

4.3 Безопасность жизнедеятельности человека

4.3.1 Мониторинг здоровья населения

Мониторинг здоровья населения, проживающего вблизи полигонов ТБО должен включать следующие действия:

· В местной поликлинике следует ежегодно брать данные о заболеваемости населения и сравнивать их со среднестатистическими региональными на предмет отклонений. Наиболее показательной является детская заболеваемость, особенно кожные, легочные и желудочные заболевания [26] и инфекционная заболеваемость.

· В местной поликлинике следует ежегодно брать данные о смертности населения и проводить половозрастной анализ причин смертности по приоритетным заболеваниям [30]

· Рекомендуется проводить ежегодное анкетирование или опрос населения о: наличие запахов в атмосферном воздухе, их характере и интенсивности, имеется ли ухудшение здоровья, какие при этом выявляются симптомы, жалобы (головная боль, головокружение, слабость, першение в горле, кашель, тошнота ит.д.) [30]. При этом следует обращать внимание на психологическое состояние людей (является ли полигон для них раздражающим фактором).

4.4. Концепция санитарного захоронения ТБО

Альтернативой современной практике сброса ТБО на открытые свалки является санитарное, контролируемое захоронение отходов на полигонах, что очевидно уменьшит экологическую опасность полигонов ТБО.

Концепция санитарного захоронения ТБО нацелена на создание полигонов как экологически нейтральных производственных объектов. Она включает в себя следующие принципы [34]:

- максимальное использование рабочего объема полигона;

- контроль состава отходов, поступающих на захоронение;

- учет реальной массы отходов, поступающих на захоронение;

- минимизация негативного влияния свалочного тела на окружающую среду;

- мониторинг воздействия свалочного тела на окружающую среду;

- непрерывность действия природоохранных элементов полигона.

Каждый из представленных принципов требует пояснения.

4.4.1 Максимальное использование рабочего объема полигона

Современные российские свалки характеризуются невысокой плотностью отходов. Для ее оценки принята усредненная величина данного параметра, равная 0,7 т/м3. Насколько она достоверна, каким образом измерена или рассчитана, ответить довольно трудно. На большинстве свалок реальная плотность отходов существенно ниже, что обусловлено отсутствием техники, позволяющей уплотнять ТБО, а также четкой технологии их укладки. Отличительной чертой многих свалок является отсутствие схем высотного складирования.

Все это приводит к неэффективному использованию территорий свалок, неоправданно быстрому росту площадей, занятых отходами, необходимости отчуждения новых участков под складирование ТБО. Еще одним нежелательным результатом такой практики является усиление потока водных и газовых эмиссий от свалочного тела. Свалки с низкой плотностью ТБО характеризуются повышенной пожароопасностью и вызывают загрязнение фракциями ТБО прилежащих территорий.

Принцип максимального использования рабочего пространства предполагает реальное доведение плотности ТБО в свалочном теле, по крайней мере, до 0,8 т/м3 и реализацию высотной схемы складирования.

4.4.2 Контроль состава отходов, поступающих на захоронение

Конструкция санитарного полигона зависит от вида складируемых отходов. Если построенное сооружение предназначено для приема ТБО и приравненных к ним отходов, то никакие другие материалы не должны приниматься. Нарушение этого принципа может привести к негативным экологическим последствиям и к разрушению некоторых природоохранных элементов полигона. Так пленочный экран, достаточный для защиты геологической среды от проникновения фильтрата при складировании ТБО, может быть разрушен при попадании в свалочную массу химически агрессивных веществ.

В связи с этим, контроль состава отходов, поступающих на захоронение, является одной из наиважнейших функций персонала полигона. Непосредственно контроль может проводиться путем визуального осмотра отходов, а также -выборочного химического анализа с помощью портативных средств или в стационарной лаборатории.

4.4.3 Минимизация негативного влияния свалочного тела на

окружающую среду

Полигон для захоронения отходов должен быть обустроен природоохранными техническими средствами (Рис. 4.2.), обеспечивающими перехват водных и газовых эмиссий, формируемых свалочным телом. К этим средствам относятся:

противофильтрационный экран в основании полигона;

система дренажа для сбора фильтрата в основании полигона;

система дренажа для отвода поверхностного стока с прилегающих территорий;

система откачки и очистки свалочного фильтрата;

газо-дренажная система;

система откачки и обезвреживания (утилизации) газовых эмиссий;

- непроницаемый поверхностный рекультивационный экран.

Технологический процесс захоронения отходов проводится, как правило, картовым методом, что позволяет быстро и поэтапно вводить в действие природоохранные элементы, не дожидаясь завершения эксплуатации полигона в целом.

Это приводит к существенному сокращению срока бесконтрольного действия негативных экологических факторов.

Жизненный цикл полигона включает четыре основных этапа:

строительство;

загрузка отходов;

рекультивация;

пострекультивационный период.

Рис. 4.2 Основные элементы санитарного полигона ТБО

В зависимости от размеров полигона длительность цикла может быть существенно различной. Однако время пострекультивационного периода определяется, в основном, составом и свойствами захороненных отходов. Фактически цикл считается законченным, когда завершены все основные процессы стабилизации отходов, и свалочное тело из инородного переходит в состояние элемента природной среды, существенно адаптированного к ней. Для обычных ТБО, не прошедших специальной предобработки перед захоронением, этот период составляет 10-20 лет. Мониторинг влияния полигона на природную среду на всех этапах его функционирования является одним из наиболее важных принципов санитарного захоронения. Подробно процедура мониторинга полигонов ТБО была описана в разделе 4.2.

Таким образом, свалки не являются абсолютным злом. При повсеместном и систематическом внедрении природоохранной технологии санитарного захоронения ТБО полигоны могут стать органичными элементами природных ландшафтов.

Глава 5. Организация и экономика производства

5.1 Учет реальной массы отходов, поступающих на захоронение

Масса свалочного тела является важным параметром, величина которого используется для адекватной оценки негативного экологического потенциала. С другой стороны, в условиях рыночной экономики плата за реальную массу принятых ТБО является единственным источником доходов полигона. Таким образом, учет массы отходов необходим с экологической и экономической точек зрения одновременно.

Взвешивание отходов должно осуществляться при въезде на полигон на стандартных мостовых весах, данные о массе поступивших отходов должны накапливаться и храниться в продолжение всего жизненного цикла полигона.

5.1.1 Повышение эффективности управления обращением ТБО

Одной из острых экономических проблем властей Москвы является неэффективное управление жилищно-коммунальным хозяйством (ЖКХ), в частности обращением твердыми бытовыми отходами (ТБО). Набирающая обороты реформа ЖКХ отстаёт от реальных потребностей граждан, так как пока сводится только к регулярному повышению тарифов без реального улучшения качества услуг. Следовательно, система управления обращением ТБО нуждается в совершенствовании.

Комплексный и объективный анализ системы управления обращением ТБО в Москве и сравнение ее с мировыми аналогами позволит найти экономически эффективные способы управления обращением ТБО.

На основании того, что удельный вес расходов на жилищно-коммунальные услуги в семейных расходах москвичей в 1999 году составил не более 12,5 %, а также более высокого уровня их доходов (на 57% выше среднероссийского) - ввести прогрессивный налог на переработку ТБО. Такой налог может составить от 17,9 до 35,8 рублей в месяц, дополнительно к действующему тарифу на вывоз мусора, который с 1 апреля 2001 года составляет 6,2 рубля. Эти цифры получены следующим образом. Существует норматив, принятый в большинстве развитых стран, по которому налог на удаление ТБО не должен превышать 0,5 - 1,0% от среднего дохода на душу населения. Средняя величина душевого дохода в Москве в 2000 году составила 3579 рублей в месяц. Помимо этого, доля москвичей получающих в месяц меньше 100 долларов составляет менее трети населения. Следовательно, величина налога может составить для москвичей 17,9 - 35,8 рублей в месяц. Высокая цена за удаление и переработку ТБО создает дополнительный рычаг в управлении отходами: например, во многих странах население и учреждения платят за утилизацию в зависимости от количества отходов, которое они выбрасывают. Это создает мощный стимул к сокращению количества отходов, отправляемых на свалку, и задача властей состоит в том, чтобы предоставить реальные альтернативы свалке, например организовать сбор вторсырья. Население будет гораздо охотнее собирать вторсырье, если в противном случае за выбрасывание отходов нужно будет платить. Однако надо признать, что слишком высокая цена за удаление и переработку ТБО может привести к проблеме незаконных свалок.

Для широкого участия населения в программах раздельного сбора отходов требуются значительные пропагандистские усилия и определенные стимулы (воспитание экологического сознания, широкие рекламные акции, лотереи). К сожалению, экологическое мышление слабо развито у жителей российских мегаполисов. Согласно социологическому опросу, проведенному в Москве в декабре 2000 года, на вопрос: «кто должен решать экологические проблемы в г. Москве» 58% москвичей ответило -- «московские власти», 25% - «федеральные власти» и только 17% респондентов полагают, что москвичи сами должны справиться с этой проблемой!

5.2 Расчет отходов производства и потребления автотранспортного

предприятия

5.2.1 Воздействие отходов промышленного предприятия (ПП) на

окружающую природную среду (ОПС) и их использование

5.2.1.1 Общие положения

Структура природно-промышленной системы, которой является ПП, включает неоценоз, биоценоз и экотоп, элементы которых находятся во взаимосвязи. Следствием воздействия производства на природную среду являются нарушения в природной среде, как-то:

геомеханические в литосфере;

гидродинамические в гидросфере;

аэродинамические в атмосфере;

биоморфологические в биоценозе (фитоценотические, зооценотические, микро-биоценотические).

Сложнейшей задачей является фиксирование нарушений в ОПС, определение форм загрязнения ОПС. Одним из важнейших факторов загрязнения ОПС являются отходы, производства. Комплексным мероприятием защиты ОЙС от отходов служит проектирование размещения отходов. Отходы -- это непригодные для производства данной продукции виды сырья, его остатки в ходе технологического проекта, энергия, неутилизируемая в производстве.

Отходы подразделяются на:

отходы производства -- это остатки сырья, образовавшиеся при производстве продукции, а также образующиеся попутные вещества, не находящие применения;

отходы потребления -- изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства, а также твердые бытовые отходы.

Под размещением отходов понимается любая операция по хранению и захоронению отходов. Хранением называется изоляция с учетом временной нейтрализации отходов для снижения опасности для ОПС. При захоронении осуществляется изоляция отходов, исключающая попадание загрязнений в ОПС и возможность использования отходов.

Важным направлением является использование (утилизация) отходов, вовлечение их в хозяйственный оборот для получения продукции. Отходы, которые могут быть повторно использованы, называются вторичными материальными ресурсами.

При размещении отходов на объектах устанавливается предельное количество, которое в течение установленного срока не нарушает экологического равновесия в ОПС. Отходы, которые не могут быть использованы в настоящее время, именуются неиспользуемыми отходами. Токсичные отходы, представляющие потенциальную опасность для ОПС, являются опасными отходами.

Объекты для размещения отходов подразделяются на:

полигоны для обезвреживания и захоронения отходов, обустроенные в соответствии с проектами и СНиПами;

санкционированные свалки для временного размещения отходов.

Каждое предприятие, организация, связанные с природопользованием, получают у органов по охране ОПС разрешение на размещение отходов.

5.2.1.2 Характеристика предприятия как источника образования

отходов и порядок их размещения

Общие сведения о предприятии, которое является источником образования отходов, включают: наименование объекта, адрес, ведомственная принадлежность, расположение подплощадок, а также граничащих с ними объектов (жилые массивы, леса, транспортные магистрали, городские полигоны отходов и т.д.). Приведенные характеристики подкрепляются ситуационной схемой расположения предприятия с размещением структурных подразделений предприятия, как это показано на рис. 6.1.

 Y(М) санитарно-защитная зона граница территории ПП

X (М)

Рис. 5.1. Схема предприятия 6-площадки размещения отходов

В сведениях указывается перечень подразделений предприятия, основных и вспомогательных производств, места хранения отходов, отвалов, принадлежащих предприятию.

Каждому производству и технологическому оборудованию, на которых образуются отходы дается характеристика: технологическая схема производства, вид исходного сырья, промежуточные продукты, объем выпускаемой продукции, участки, где выделяются загрязняющие вещества или образуются отходы.

Общая структура работ по размещению отходов приведена на рис. 6.2. При характеристике отходов, образующихся в процессе производства, используются следующие сведения:

- точное наименование отходов в соответствии с классификатором и его код;

указывается технологический процесс или производство, где образуются отходы;

приводятся описания условий образования, сбора и временного хранения (накопления) отходов в производственных помещениях;



Рис. 5.2 Общая структура работ по размещению отходов

правила сбора и транспортировки отходов из производственных помещений в места временного накопления и хранения на территории предприятия;

данные о существующем селективном сборе и отдельном хранении отходов;

сведения об опасных свойствах отходов (пожаро-взрывоопасности, реакционных свойствах);

данные о переработке отходов на собственном предприятии (использованных для проведения работ по отсыпке дорог, при выпуске продукции).

Нормативы образования отходов на предприятии определяются расчетом на основании утвержденных документов:

технологический регламент производственного процесса;

нормативы расхода сырья на производство продукции;

удельные нормативы образования отходов, утвержденные по отрасли;

результаты натурных измерений образования отходов;

материально-сырьевой баланс ресурсов, необходимых производству, а также материальный баланс каждого технологического процесса;

- характеристика очистных сооружений и образующихся в них осадков.

На основании проведенных расчетов составляется перечень и характеристики отходов предприятия, которые подлежат размещению в расчетном году Одновременно определяются удельные нормативы образования отходов на единицу продукции.

Важным моментом анализа образования отходов на предприятии является расчет класса опасности отходов. Расчет класса опасности выполняется в соответствии с классификатором токсичных промышленных отходов и методическими рекомендациями по определению класса токсичности промышленных отходов. Приоритетным методом является определение класса на основе ПДК химических веществ в почве.

Обоснование временного накопления отходов на территории промплощадок предприятия включает решение следующих задач:

расчет предельного количества отходов на территории предприятия;

наличие промплощадок на территории предприятия для временного хранения отходов (их площадь, оборудование, покрытие);

расчет периодичности вывоза отходов;

наличие транспорта для перевозки отходов и санитарных паспортов на него. Способ и место мойки транспорта;

наличие лицензии транспортной организации на перевозку отходов;

наличие инструкции по хранению отходов, включающей аварийные ситуации;

наличие правил экологической безопасности и техники безопасности при сборе, транспортировке и хранении отходов.

Размещение отходов производства и потребления согласно их перечню осуществляется с учетом:

наличия промплощадок (собственных и арендованных) для постоянного размещения отходов;

характеристик площадок (их мощности, способов размещения отходов);

наименования и классификации отходов, класса их опасности, физико-химических характеристик;

фактически имеющегося количества отходов на объекте для размещения;

максимально возможного количества единовременного накопления отходов на территории предприятия. Каждое предприятие при разработке проектов размещения отходов составляет мероприятия, направленные на снижение количества образующихся отходов и снижение их опасности. В качестве таких мероприятий включаются:

предложения по организации селективного сбора и хранения отходов на территории предприятия;

предложения по переработке отходов предприятия (снижение влажности отходов очистных сооружений гальванических цехов, их гранулирование);

предложения по снижению степени опасности отходов;

обоснование невозможности переработки некоторых отходов.

Решение проблемы размещения отходов обязательно включает оценку воздействия отходов на окружающую среду:

наличие выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от отходов и мест их хранения в соответствии с нормативами ПДВ;

влияние на подземные и поверхностные воды в соответствии с нормативами ПДС;

влияние на почву;

-обоснование сети и программы контроля окружающей среды на территории предприятия.

Для организации контроля за безопасным обращением отходов разрабатываются графики, в которых определяются источники и места размещения отходов, их виды, опасность, контролируемая среда (атмосфера, гидросфера или почва), периодичность контроля и исполнитель.

5.2.1.3 Характеристики и массы отходов машиностроительного

предприятия

Машиностроительное предприятие с полным циклом производства обычно включает следующие основные виды производств:

литейное производство;

кузнечно-прессовое производство;

термическое производство;

гальваническое производство;

сварочное производство;

механическая обработка;

деревообработка;

сборочное производство;

окрасочное производство.

Каждое производство имеет свой специфический набор отходов. Так, отходы литейного производства: формовочная земля, стержневые смеси, шламы и шлаки, пыль газоочисток, шамотный кирпич, графитовые электроды. При механической обработке образуются отходы черного и цветного металлов, абразивная пыль, обтирочная ветошь, сож, шлам, отработанные шлифовальные круги. Гальваническое производство дает в отходы шлам от ванны, травильные и обезжиривающие растворы. Отходами окрасочного производства являются отработанные растворители, красящий пигмент. При термическом производстве образуются нефтешлам закалочных ванн, моющие растворы, бой шамотных кирпичей. Цеха деревообработки дают отходы древесины, опилки. Транспортные подразделения сдают в отходы изношенные покрышки, камеры, бандажи колес, лом свинца, отработанное масло.

Наибольшую массу отходов составляет горелая земля, стержневая смесь, активный ил, осадки очистных сооружений, лом черных металлов, битый кирпич. Большая часть отходов ПП -- твердые отходы, меньше порошкообразных и жидких отходов. Причем основная часть отходов -- вещества нерастворимые и нелетучие. Непроизводственные отходы ПП включают пыль (песок, абразив), осадки очистных сооружений, макулатуру, ветошь, отходы асбестовых материалов, стеклобой, полиэтиленовую пленку, ртутные лампы, отходы паранита, второпласта, поролона, термопласта, отработанного масла и т.д. Как это видно из рис. 6.3., только ртутные лампы относятся к отходам I класса опасности.

Рис. 5.3 Процентное соотношение разных видов отходов машиностроительного предприятия

Основная масса отходов -- это отходы 4 класса опасности. Примерное соотношение масс отходов в процентах приведено на рис. 6.4., а на рис. 6.5 дано соотношение годовых платежей за размещение отходов. В зависимости от характеристик отходов осуществляется их размещение, как это представлено на рис. 6.4. На рис. 6.6. приведена классификация отходов и схема обращения с ними.

Рис.5.4 Соотношение годовых платежей за размещение отходов на территории предприятия

5.2.2 Расчет характеристик отходов для проекта размещения

отходов

5.2.2.1 Методика определения класса опасности отходов

Класс опасности отходов определяют согласно методическим рекомендациям Министерства охраны окружающей среды (ООС) РФ и Госсанэпидемнадзора РФ. При определении класса опасности используют термины:

компонент отхода -- составная часть отхода;

индекс опасности компонента отхода -- это отношение концентрации компонента в отходе (мг/кг отхода) к ПДК этого компонента в почве; (ПДКп мг/кг почвы)

- индекс опасности отхода -- показатель, равный сумме индексов опасности компонентов отхода либо отношению концентрации отхода (мг/кг отхода) к ПДКп отхода, выраженный в мг/кг почвы);

класс опасности отхода -- характеристика опасности отхода для окружающей среды;

-«условный» нормативный показатель компонента отхода» (УНПi) -- расчетный параметр, эквивалентный ПДКп этого компонента (мг/кг отхода).

Рис. 5.5 Соотношение использования и размещения отходов предприятия

При определении класса опасности отхода используются экспериментальные и расчетные способы. Главный способ -- экспериментальный, основанный на выявлении взаимодействия отхода с окружающей средой. В процессе эксперимента анализируются производственные процессы, источники сырья, примеси в отходах, агрегатное состояние, объем отходов (т/год), методика отбора пробы.

Исследование проб ведется в соответствии с методическими рекомендациями по установлению ПКД химических веществ.

Класс опасности отходов можно определять двумя расчетными способами:

а)при известных значениях ПДКп компонентов;

б)при отсутствии данных о ПДКп компонентов.

Последовательность определения класса опасности в случае (а):

Установить качественный и количественный состав отхода (содержание каждого компонента).

На основе известных величин ПДКП для компонентов определить индекс опасности отхода:

k=k1+k2+…+kn=i+1nki, где ki=сi/ПДКпi,

где ki-- индекс опасности отдельных компонентов отхода;i -- порядковый номер компоненты отхода; ci; -- cсодержание i-го компонента в отходе

(мг/кг отхода); ПДКпi, - предельно допустимая концентрация i-й компоненты отхода в почве (мг/кгпочвы).

Определение класса опасности отхода по таблице 6.1. на основании величины индекса опасности отхода (k).

Рис. 5.6. Классификация отходов и обращение с ними

Таблица 5.1.

Класс опасности	I	II	III	IV	Неопасные
Индекс опасности (k)	>200000	5000-200000	10-5000	1.0-10	<1

Последовательность определения класса опасности в случае (б);

Установить качественный и количественный состав отхода (содержание каждого компонента).

На основании нормативно-справочной литературы определить токсико-гигиенические и физико-химические показатели каждого компонента отхода.

С помощью таблицы 2 определить в баллах оценку всех показателей каждого компонента отхода и занести в графы таблицы 2 "компоненты отхода"

Рассчитать среднеарифметический балл (xi) для каждого компонента отхода.

С помощью таблицы 3 и графика рис. 7 определяется lg(УНПi) -- условный нормативный показатель i-го компонента отхода по величине xi а затем величина УНПi

Индекс класса опасности отхода определяется по формуле

k=k1+k2+…+kn=i+1nki, где ki=сi/ПДКпi,

с заменой ПДКпi на УНПi, который эквивалентен ПДКпi.

7.Определить класс опасности отхода по индексу класса.

5.2.2.2 Определение класса опасности отхода

Отход содержит окись алюминия (А12О3) и окись железа (Fe2O3). Для указанных компонентов не установлены ПДКп. Известно, что содержание каждого компонента в общей массе отхода составляет 100 мг/кг отхода. На основе анализа токсико-гигиенических и физико-химических показателей компонентов получены их оценки в баллах, приведенные в таблице 6.2. Требуется определить класс опасности отхода.

Таблица 6.2

№	Показатель	Количество баллов	Компоненты отходов
п/п		1	2	3	4	ок. А1	ок. Fe	кр. Са	го. Са	ац.
1.	ПДКв[мг/л](ОДУ)	<0.01	0.01-0.1	0.09-1	>1	3	3			4
2.	ПДКр.3.[мг/м3](ОБУВ)	<0.1	0.1-1	1.1-10	>10	3	3	3		4
3.	ПДК(с.с.;м.р.)[мг/м3]	(ОБУВ)	<0.01	0.01-0.1	0.11-1	>1	2	2			3
4.	Класс опасности в воде водоемов	1	2	3	4	2	3			3
5.	Класс опасности в атмосферном воздухе	1	2	3	4		3			4
6.	Класс опасности в рабочей зоне	1	2	3	4	4	4	4		4
7.	DL50 [мг/кг]	<15	15-150	151-5000	>5000				4	3
8.	CL50 [мг/м3]		<500	500-5000	5001-50000	>50000
9.	lgS[мг/л/ПДКвмг/л	>5	5-2	1.9-1	<1	4	4			1
10.	Снас[мг/м3/	>5	5-2	1.9-1	<1	4	4	4		2
	ПДКр.з.мг/м3
11.	Канцерогенность	канцер док-на д/чело-века (неизвестен)	2	3	4	4	4	4	4	4
12.	logKow,	>4	4-2	1.9-0	<0					4
13.	Показатель опасности по информационному фактору, (n/N)	<0.5	0.5-0.7	0.71-0.9	>0.9	3	3	2	1	4

Решение

Поскольку состав отхода и показатель каждого компонента известны, то расчет начинается с пункта 4

1.Определение среднеарифметического балла (xi) для каждого компонента с использованием данных таблицы 2:

- для окиси алюминия x1=3.2;

Таблица 6.3

Значение xi<	1	2	3
УНПi (мг/кг)	0.5	10	315
18(УНПi)	0.3	1	2.5

-для окиси железа x2 = 3.3

2.Определение значений lg(УНП<) по номограмме рис. 7 с помощью известных x1 и x2

для окиси алюминия lg(УНП1) = 2.84;

для окиси железа lg(УНП2) = 3.0.

3.Определение условных нормативных показателей компонентов (с помощью антилогарифмов):

-УНП1= 692;

-УНП2 =1000.

4. Расчет индекса класса опасности отхода:

k=k1+k2=100/692+100/1000=0.14+0.1=0.24

5. По таблице 6.1. определяем класс опасности отхода -- не опасный.

5.2.2.3 Задание на определение класса опасности отхода

Известно, что отход содержит:

вариант №1: Карбонат кальция (СаСО3), гидроокись кальция (Ca(OH)2) и ацетон;

вариант №2: Окись алюминия (Al2O3), окись железа (Fe2O3), карбонат кальция, гидроокись кальция и ацетон.

Для указанных компонентов не установлены ПДК. В таблице 2 приведены оценки показателей компонентов, полученные на основе их токсико-гигиенических и физико-химических показателей. Содержание компонентов в массе отхода в мг/кг:

	Компонент отхода	Вариант №1	Вариант №2
1	Окись алюминия	--	6920
2	Окись железа	--	50000
3	Карбонат кальция	100	3170
4	Гидроокись кальция	100	945
5	Ацетон	100	9000

5.2.2.3 Расчет отходов промышленного предприятия ПП 2.3.1

Методика расчета отходов ПП

Образование, сбор и последующая обработка отходов являются составной частью технологического процесса на ПП. Природопользователь представляет ежегодный отчет об образовании и удалении отходов в органы Минприроды РФ. Каждому природе-пользователю устанавливаются предельные нормы на образование и размещение отходов. Природопользователь обязан разрабатывать и представлять для утверждения органам Минприроды РФ проекты нормативов образования и размещения отходов. На основании действующих нормативов, технологических регламентов, стандартов, ТУ и других нормативных документов Природопользователь рассчитывает проекты лимитов образования и размещения отходов. Определение фактической массы образования отходов является основой разработки проекта размещения отходов. Исходными данными для определения массы отходов служат:

материальный баланс на единицу продукции;

действующие нормативы образования отходов;

данные о временном режиме работы оборудования.

Госкомитетом РФ по ООС (постановление от 28.01.97 № 03-11/29-251) с учетом указанных данных рекомендован "Справочный материал по удельным показателям важнейших видов отходов производства и потребления.

Производственные отходы

Машиностроение

- Металлоотходы черного металла (куски, брак) -- 180-195 кг1/т (в автомобилестроении 263 кг/т).

-Металлическая стружка:

§ 15% от веса заготовок проката;

§ 35% от веса чугунных отливок;

§ 20% от веса поковок;

§ 60% от веса отливок из цветного металла.

Отходы формовочного материала в литейном производстве 1 т/т литья (в основном песок).

Образование стружки при механической обработке:

§ расточный станок -- 12-=-24 кг/за смену;

§ токарно-револьверный станок -- 20 кг/за смену;

§ строгальный станок -- 48 кг/за смену;

§ фрезерный станок -- 48-f-72 кг/за смену.

1 кг/т-- вес продукции в кг на 1 тонну металла.

- Образование шлама гальванического производства -- 310% от объема стока.

Образование шлама при очистке стоков электрокоагуляционным способом. 612% от объема стока.

Отходы от деревообрабатывающего производства (строганый шпон):

§ обрезки 0.5-4% от сырья;

§ опилки 3-5% от сырья.

Металлургия

- При производстве чугуна -- доменный шлак: 471-478 кг/т-- чугуна.

- При производстве стали:

§ сталеплавильный шлак -- 168-170 кг/т стали;

§ окалина стального производства -- 40-42 кг/т стали.

-Металлоотходы черных металлов (обрезки, концы, брак):

§ чугун -- 4 кг/т продукции;

§ сталь --- 34 кг/т продукции;

§ стальное литье -- 551 кг/т продукции;

§ чугунное литье -- 225 кг/т продукции;

§ поковки, штамповки -- 178 кг/т продукции;

§ метизы -- 65 кг/т продукции.

-Шламы газоочистных сооружений:

§ калашниковая пыль производства чугуна -- 33-36 кг/т чугуна;

§ шлам доменных печей -- 25.4-128.3 кг/т чугуна;

§ шлам мартеновских печей -- 6.7-13.9 кг/т чугуна.

Отходы потребления

На машиностроительном предприятии образуются отходы, расчет количества которых производится по формулам, приведенным ниже.

Люминесцентные лампы (ртутные, штук):

Орл=	КрлЧрлС
	Нрл ,

где Крл -- количество установленных ламп; Чрл -- среднее время работы 1 лампы в сутки (4.57 ч для 1 смены); С --* число рабочих суток в году; Нрл -- нормативный срок службы 1 лампы (15000 ч).

Шины изношенные (тонн):

Ош=Куni=0	ПсрiАiКiМj
	Нj ,

где Ку -- коэффициент утилизации шин (Ку = 0.85); Пcрi - среднегодовой пробег автомашины i-й марки; Аi -- количество автомашин i-й марки; Мj- -- вес шины j-й марки; Hj -- нормативный пробег j-й марки шины; n -- количество марок автомобилей.

Аккумуляторы отработанные (кг/год):

Об=ni=0	КабiМабi
	Набi ,

где Кабi,- -- количество аккумуляторных батарей на предприятии; Мабi,- -- средний вес 1-й аккумуляторной батареи i-й марки; Набi; -- средний срок службы аккумулятора (лет); n -- число марок аккумуляторов.

Промасленная ветошь от эксплуатации автомобилей (кг):

Ответ=	МЛ
	1000 ,

где М/1000-- удельный расход ветоши на 10000 км пробега в кг/км; Л -- планируемый пробег в км;

Промасленная ветошь от эксплуатации станков (т):

Овет =М3ФК0.001,

где М -- удельный расход ветоши на 1 ремонтную единицу в течение 8 часов работы (М = 68 кг/ч); 3 -- количество ремонтных единиц на единицу установленного оборудования; Ф -- годовой фонд рабочего времени Ф=201б ч; К -- коэффициент чистого времени работы оборудования (К=0.3);