Научно-методические подходы к определению объема и режима образования фильтрата на объектах складирования отходов

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Национальный университет водного хозяйства и природопользования, г. Ровно

Научно-методические подходы к определению объема и режима образования фильтрата на объектах складирования отходов

С.Ю. Громаченко - аспирант;

А.Н. Рокочинский - д-р техн. наук, профессор

Рассмотрены теоретические подходы к прогнозированию объема и режима образования фильтрата на основе водобалансовых расчетов в комплексе инженерно-мелиоративных природоохранных мероприятий при утилизации отходов.

The theoretical approaches to the filtrate generationvolume and regime forecasting, based on water-balancecalculations in the complex of engineering land reclamation measuresin waste disposal have been considered.

В развитие наших исследований [2…4] по обеспечению достаточного уровня надежности и эколого-экономической эффективности применения комплекса инженерно-мелиоративных природоохранных мероприятий для создания и поддержания экологически безопасного состояния земельных и водных объектов в зоне расположения свалок мусора и полигонов ТБО необходимо установить объем и режим образования фильтрата.

По аналогии с [1,5,6] свалки мусора и полигоны твердых бытовых отходов (ТБО) могут быть отнесены к сложными природно-техническими системам (ПТС) и являются факторами продолжительного негативного воздействия на окружающую среду.

Основным и наиболее опасным загрязнителем в зоне расположения полигонов, а особенно свалок ТБО, является фильтрат, формируемый в отвалах отходов при их взаимодействии с инфильтрующимися атмосферными осадками. Если фильтрат не обезвреживается в пределах объекта складирования отходов и вследствие процессов механической и физико-химической миграции инфильтрируется и попадает в грунтовые воды, то происходит загрязнения почвогрунта, водных объектов, близлежащей к свалке мусора (реже полигона ТБО) территории, то есть окружающей природной среды [2…6].

Традиционно вопросы определения объема фильтрата в мелиоративных исследованиях решаются на основе водного баланса. Этот метод является теоретически обоснованным и апробированным на практике и, согласно В.Ф. Шебеко [7], универсальным инструментом для оценки и прогноза водного режима любой территории или объекта.

Водный баланс в зоне расположения свалки мусора или полигона ТБО должен определяться и проектироваться на основании детальных расчетов по совокупности соответствующих режимных характеристик приходных и расходных элементов водного баланса через их изменение в течение расчетного периода, который, в данном случае, составляет 1 год, (м3/га) [1]

, (1)

где ±?W- изменение общих запасов влаги на исследуемой территории за расчетный период; П, Р - соответственно, общие приходные и расходные составляющие водного баланса.

В общем случае приходную часть водного баланса свалки мусора, как сложной ПТС, составляют: атмосферные осадки Р, поступление поверхностных ПП, грунтовых ПГи напорных вод ПН, поступление почвенной влаги ПП.В, конденсация К влаги (роса, иней и др.), состоящая из конденсации на поверхности КПи в зоне аэрации КА (К = КП + КА), влага, поступившая с отходами ВП.О..

Расходную часть баланса формируют: суммарное испарение Е, включающее испарение ЕП на поверхности ТБО и водной поверхности ЕВ при ее наличии на объекте, поверхностный сток СП, сток почвенной влаги СП.В., сток грунтовых и напорных водСГВ (СГВ = ПГ + ПН) за пределы балансового участка.

Расчетная схема водного баланса свалки мусора

Следует отметить, что для проведения водобалансового расчета полигона ТБО или свалки мусора, по аналогии с [8], отвалы складируемых на них отходов необходимо рассматривать как сложную систему, содержащую зоны с разными водно-физическими и физико-химическими свойствами. Такими зонами являются аэробная, переходная и анаэробная (см. рис.).

Таким образом, уравнение водного баланса для свалки мусора будет иметь такой вид, (м3/га)

фильтрат водный свалка природоохранный отходы

, (2)

где , , , - изменение влагозапасов, соответственно, в отвалах ТБО, верхнем слое почвогрунта (зоне аэрации), зоне грунтовых вод, рекультивационном слое; - общее изменение влагозапасов по расчетному профилю свалки мусора за расчетный период; і - количество расчетных слоев по профилю объекта складирования отходов, .

Изменение влагозапасов в отвалах ТБО будет определяться как

, (3)

где , , - изменение влагозапасов, соответственно, в аэробной, переходной, анаэробной зонах отвалов ТБО;j - количество расчетных зон отвалов ТБО, .

Для рекультивационного слоя будет определяться как

, (4)

где , - изменение влагозапасов, соответственно, плодородного и минерального слоя рекультивационногопочвогрунта;k - количество слоев рекультивации, .

Изменение влагозапасов, ; , та , - могут принимать положительные и отрицательные значения.

В дальнейшем, в зависимости от природных и антропогенных условий, типа реального объекта, стадии и направления его использования как количество элементов схемы свалки мусора, так и структура расчетов водного баланса по ней могут уточняться.

Что касается режима образования фильтрата, то он должен определяться и проектироваться на основании детальных расчетов по совокупности соответствующих режимных характеристик приходных и расходных элементов водного баланса в соответствии с их изменением в течение расчетного периода (1 года), который, в свою очередь, целесообразно рассматривать как совокупность «холодного» для (1…10 и 26…36 декады) и «теплого» (11…25 декады) периодов [1].

Водный режим свалки мусора через его основные характеристики - влагозапасы массива отходов , зоны верхнего слоя почвогрунта (аэрации) , зоны грунтоых вод и рекультивационного слоя - при фиксированных водно-физических свойствах среды и конечных отрезков времени , в пределах расчетного (р-го по условиям влагообеспеченности) периода года в общем виде схематично можно представить как

, (5)

где - начальные условия;- осадки;- суммарное испарение; - функция влагообмена массива отходов с зоной верхнего слоя почвогрунта (аэрации);- функция влагообмена зоны верхнего слоя почвогрунта (аэрации) с зоной УГВ; - функция влагообменарекультивационного слоя с массивом отходов; - показатель водного баланса относительно объема фильтрата - для рассматриваемого периода времени , изменяющегося от начала к его окончанию .

Таким образом, на основе применения метода водного баланса и с использованием математических моделей прогноза водного режима на долгосрочной основе представляется возможным определять интегральную величину объема инфильтрата, образуемого в пределах проектного срока функционирования объекта складирования отходов, для дальнейшей разработки комплекса инженерно-мелиоративных природоохранных мероприятий по их утилизации.

Библиографический список

Рокочинський А.М, Громаченко С.Ю. Защита почв и водных объектов от техногенных загрязнений на основе комплекса инженерно-мелиоративных мероприятий. /Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России: Сб. материалов международной научн.-практ. конф. - М.:ФГОУ ВПО МГУП, 2009. Ч. 1. С.124-128.

Голованов А.И., Пестов Л.Ф., Максимов С.А. Геохимия техноприродных ландшафтов. - М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2006, 203с.

Попов М.А. Инженерная защита окружающей среды на территории города. - М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2005. 231с.

Шебеко В.Ф., Закржевский П.И., Брагилевская Э.А. Гидрологические расчёты при проектировании осушительных и осушительно-увлажнительных систем. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 312с.

Михайлов Е.В. Совершенствование технологии совместного размещения осадков сточных вод и твердых бытовых отходов: Автореф. дис….канд.техн.наук. - Уфа, 2008. 24с.

Размещено на Allbest.ru