книги / Управление метаногенезом на полигонах твердых бытовых отходов

Таблица 6.4

Матрица ранжирования сценариев дегазации

ной зоны и т.д. Эти критерии не могут быть выражены в численной форме. Простое суммирование ранжировок в таких случаях недопустимо, так как эти критерии имеют различную значимость (весовой коэффициент) в суммар­ ном критерии, на основе которого принимается решение. Такая задача относится к разряду слабоструктуризованных и должна решаться с помощью методов экспертных оценок. Значимость локальных критериев для каждого сценария может быть определена методом расстановки приоритетов, который обладает определенными преимуще­ ствами по сравнению с другими методами экспертных оце­ нок, так как не требует непосредственной количественной оценки отношений между объектами, позволяет использо­ вать нетранзитивную информацию [20].

В задачах расстановки приоритетов в качестве метода высказывания суждений экспертами принимается метод парных сравнений, что дает возможность согласования соотношений между объектами с помощью подбора коэф­ фициента а.. [21].

Объектами ранжировки являются частные критерии Х;. Решение многокритериальной задачи с применением ме­ тода расстановки приоритетов осуществляется на основе линейного свертывания критериев, для каждого из кото­ рых должна быть определена весомость (значимость) в сум­ марном критерии.

Матрица для определения значимости критериев пока­ зана в табл. 6.5.

Приоритет i-ro критерия Р ”т" определяется на основе матрицы смежности, полученной методом парных сравне-

Таблица 6.5

Матрица смежности для определения значимости критериев

ний критериев. Значимость i-ro критерия р, определяется путем перемножения матрицы столбца Ха,, на матрицу стро­ ки X Хц.

Суммарный критерий рассчитывается как сумма взве­

где: Р°тн—приоритет i-ro критерия, р°тн —значимость i-ro критерия, п —число частных критериев.

Принятие решения по выбору системы дегазации мо­ жет проводиться на основе экспертных оценок и другими способами. На наш взгляд, наиболее простой является оцен­ ка эффективности альтернатив [21], которая позволяет учесть и сопоставить все указанные критерии, выражен­ ные в численной и стохастической форме. Рассматривае­ мые варианты систем дегазации представляют собой аль­ тернативы А, Б, В, которые оцениваются, например, по стоимости, эффективности системы, экологическому эффек­ ту (табл. 6.6).

Таблица 6.6

Матрица оценки эффективности принимаемых решений

Сопоставление альтернатив производится следующим образом. Каждому преимуществу и недостатку методом шрных сравнений придается вес, и альтернативы сопос­ тавляются по средневзвешенному отклонению. Количе­ ственная оценка эффекта от реализации альтернативы A i внчисляется по формуле:

где Аг —преимущества альтернативы, Dt. —ее недостатки,

Р(А '), P(Dt.) —ожидаемые вероятности осуществления

Ач и D ir

Качественное преимущество той или иной альтернати­ вы учитывается в виде весового коэффициента k количе­ ственной оценки.

Проверка возможности использования предлагаемого метода расчета комплексных ресурсно-эколого-экономичес- ких критериев на примере выбора сценариев дегазации проектируемых, закрытых для приема ТБО, находящихся на стадии рекультивации и в пострекультивационном пе­ риоде полигонов захоронения ТБО в Пермской области показала его практическую применимость. Предлагаемый подход позволяет произвести оценку сценариев дегазации полигонов, находящихся на различных этапах жизненно­ го цикла, различающихся по инженерной инфраструкту­ ре, возрасту и мощности рабочего тела, морфологии отхо­ дов, независимо от изменения нормативов качества окру­ жающей среды, нормативов платы за ее загрязнение, цен на природные и вторичные ресурсы и других изменяющих­ ся во времени показателей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Offermann-Clas С. The new EU-low on the landfills of waste / Environmental impact, aftercare and remediation of landfills. Vol. IV / 7 International waste management and landfill simposium. - Sardinia, 1999. P. 203-217.

2. Рабочие материалы учебных курсов «Проектирование и эк­ сплуатация полигонов захоронения ТБО в странах с переходной экономикой». —М., 2001. 208 с.

4.Deponiegas NiederOsterreich. Deponieuntersuchungen Gashaushalt. Teil 2. - Ajnt der NO Landesregierung, 1991 / Freserick M. Gate, Werner Heller. Deponiegas NiederOsterreich, департамент строительства земли в Нижней Австрии.

5.Гурвич В. И., Лифшиц А. Б. Инженерный консалтинг в области переработки отходов и охраны окружающей среды. - ЗАО «Фирма Геополис*.

6.Абрамов Н. Ф., Проскуряков А. Ф. Сбор и утилизация биогаза на полигонах твердых бытовых отходов: Обзорная ин­ формация. - М.: ЦБНТИ Минжилкомхоза РСФСР, 1989. 40 с.

7.Landfill off-gas collection and treatment systems. U.S. Army Corps of Engineers. - Washington, DC, 1995.

8.Ryser W. Erfahrungen und Methoden zur Zwansentgasung. - TU Berlin, 1979. 15 s.

9.Гурвич В. И., Лифшиц А. Б. Добыча и утилизация свалоч­ ного газа (СГ) - самостоятельная отрасль мировой индустрии. - http://www.ecoline.ru, 2001. 11 с.

10.Brunner Р., Lahner Т. Die Deponie. - TU Wien: Institut fur Wassergute und abfallwirtschaft, 1994-1995.

11.Седогин M. П., Чупшев В. Г. Опыт строительства системы

сбора биогаза на полигоне ТБО. - М.: Вэйсттэк, 2002.

12.Рудакова Л. В. Научно-методическое обоснование сниже­ ния эмиссии загрязняющих веществ полигонов захоронения твер­ дых бытовых отходов (ТБО) биотехнологическими методами / Дисс. на соиск. уч. степ. докт. биол. наук. - Пермь, 2000.

13.СНиП 2.04.08-87. Газоснабжение.

14.СНиП 3.05.02-88. Газоснабжение.

15.ГОСТ 15836-79. Мастика битумно-резиновая изоляцион­

ная. Технические условия.

16.Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекуль­ тивации полигонов для твердых бытовых отходов / Министер­ ство строительства РФ. АКХ им. Памфилова. - М., 1998. 63 стр.

17.Marticorena В., Attai A., Camacho P.t Manem G., Hesnault D., Salmon P. Prediction rules for biogas valorization in municipal solid Waste landfills / Wat. Sci. Tech. V. 27, 1993, №2. P. 235-241.

18.Методика определения предотвращенного экологического ущерба. ГК РФ по охране окружающей среды. - М., 1999.

19.Санитарные правила № 4946-89 по охране атмосферного воздуха населенных мест.

20.Блюмберг В. А., Глущенко В. Ф. Какое решение лучше. Метод расстановки приоритетов. - Л.: Лениздат, 1982. 159 с.

21.Бешелев С. Д., Гурвич Ф. Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. —М.: Статистика, 1980. 271 с.

22.Экология и промышленность России, 2000, сентябрь. С. 42-45.

23.Вайсман Я. И., Петров В. Ю. Полигоны депонирования ТБО. - Пермь: ПГТУ, 1996. 145 с.

Глава 7

УПРАВЛЕНИЕ МЕГАНОГЕНЕЗОМ В ПЕРИОД ЗАКРЫТИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЛИГОНОВ ТБО

Рекультивация закрытых полигонов —комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народ­ нохозяйственной ценности территорий, а также окружаю­ щей среды [1]. Рекультивация территории завершает ком­ плекс работ по экологическому управлению полигонами в целом и управлению метаногенезом в частности.

На рекультивационном этапе жизненного цикла поли­ гона происходит стабилизация биохимических процессов. В этой фазе метаногенеза снижаются скорость и объем эмиссий метана, начинают протекать процессы гумифика­ ции целлюлозосодержащих отходов, формирующие свалоч­ ный грунт. При этом основным источником загрязняющих веществ становятся фильтрационные воды полигона. Кон­ струкция и качество окончательного покрытия, его содер­ жание, выбор метода рекультивации и направление даль­ нейшего развития восстановленной территории позволяют свести к минимуму потенциальные опасности и экологи­ ческие риски, предотвратить чрезвычайные ситуации и незапланированные расходы.

Мероприятия по управлению метаногенезом в период закрытия включают формирование поверхности свалочно­ го тела в соответствии с направлением рекультивации, инвентаризационные наблюдения за состоянием объектов окружающей среды. При рекреационном, сельскохозяй­ ственном и лесотехническом использовании территории закрытого полигона необходимы мероприятия по предуп­ реждению эрозии почвы, наблюдения за просадкой сва­ лочного тела и своевременный ремонт покрытия. Если при этом полигон используется в качестве источника энергии, то необходим технологический мониторинг инженерных сооружений.

1*” плодородный слой; 2 —1?авий, щебень для дренажа воды; 3 —минеральный слабофильт^ующий слой (глины, суглинки); 4 - слой для дренажа биогаза

Р ис* 7.2. С ост ав окон чат ы ъ н ого покры т ия без ги дравли ческого эк р а н а

мер, в анаэробной зоне свалки «Кучино» ежегодно генерируется 4 • 107 м3 СН4 и 2,4 • 107 м3 С62, а в аэробной при­ поверхностной зоне более 50% метана, поступающего из зоны генерации, окисляется. В результате в атмосферу выделяется 1,7 • 107 м3 СН4 и 3,2 • 107 м3 С02. На свалке «Раменки* весь метан окисляется и в атмосферу выделя­ ется лишь С02 [3, 4].

С учетом этих свойств окончательного покрытия, его конструкция должна обеспечивать физический Оярьер между захороненными отходами и объектами окружаю­ щей среды, регулировать эмиссии биогаза из тела полиго­ на, обеспечивать прочное основание для возможного ин­ женерного освоения территории, препятствовать фильтра­ ции атмосферных вод в тело полигона, препятствовать эрозии, в результате которой могут быть обнажены скла­ дированные отходы.

Комплексное перекрытие может состоять из 8 различ­ ных слоев, каждый из которых выполняет определенные функции (рис. 7.1).

В развитых в промышленном отношении странах суще­ ствуют нормативные требования по обязательной изоля­ ции рабочего тела полигона после закрытия его для при­ ема ТБО [5]. Конструкция перекрытия схематически мо­ жет быть представлена в следующем виде (рис. 7.2).

В наружном изоляционном слое должна быть пре­ дусмотрена система вентиляции и выпуска газов, обра­ зующихся в т'еле полигона после сооружения покры­ тия. Механизм вентиляции газа предусматривает уст­ ройство пористого слоя с проницаемостью 10'2 см/с, толщиной не менее 30 см, расположенного как можно ближе к отходам.

Втех случаях, когда необходимо полностью исключить инфильтрацию осадков в тело полигона и неорганизо­ ванный выход биогаза снизу, в конструкцию перекрытия вносится дополнительный элемент - искусственная водо­ непроницаемая пленка толщиной 2,5 мм (полиэтилен вы­ сокого давления, стабилизированный сажей).

По действующим в России нормативам [1] не требуется обязательного устройства изоляционного покрытия. Обычно ограничиваются уплотнением верхнего слоя ТБО и нанесе­ нием подстилающего грунта и почвенного слоя.

Качество материала для подстилающего грунта и его толщина зависят от характера последующего использова­ ния участка полигона.

Вкачестве материала культурного слоя используется плодородная почва, содержащая глины и суглинки, ком­ пост. Подготовленный таким образом изолирующий слой отличается высокой устойчивостью к ветровым воздействи­ ям и размыву водой, содержит достаточный минимум пи­ тательных веществ для растений-пионеров, сохраняет вла­ гу, исключает накопление биогаза в подпочвенном слое, что важно для обеспечения нормальных условий вегета­

ции растений [6].

Правильно подобранная засыпка приводит к образова­ нию метанотрофного слоя почвы, естественного «приспо­ собления» для улавливания свалочных газов, одновремен­ но выполняет санитарную и газорегуляторную функции. Интенсивность окисления метана в покровных почвах сва­ лок может достигать весьма больших величин —до 45 г/м2 в сутки [8, 9, 10].

Проведенные исследования показали, что в почвенных профилях разрезов на участках с нормальным развитием растительности выделяются следующие горизонты: верх­ ний гумусовый, слабодифференцированный переходный («красный слой»), глеевый [11].

Первый густо пронизан корнями и корневищами расте­ ний и имеет черно-коричневый цвет и волокнистую струк­ туру, напоминающую торф. Необычным является прояв­ ление второго слоя, который назвали «красный слой» за его хорошо выраженную, довольно равномерную краснобурую окраску. Его цвет обусловлен характерной специ­ фической пигментацией населяющих его метано- и метилотрофных микроорганизмов. Этот слой не является пре­ пятствием для распространения корней растений.

Далее идет горизонт, где встречается специфическая разновидность глееобразования — свалочное (биогазовое) глееобразование. Корни растений в этом слое не встреча­ ются.

Конструкция и качество окончательного покрытия, на­ личие системы сбора газа по всей площади объекта, со­ гласно современным представлениям, являются главны­ ми факторами, влияющими на процесс эмиссий биогаза в окружающую среду. Полигон ТБО с соответствующей засыпкой и хорошо работающей системой сбора и конт­ роля газа может иметь средние поверхностные эмиссии метана ниже 10 4 мг •м'2 • с 2. У объектов без такой системы поверхностные эмиссии метана на несколько порядков выше.

Далее (табл. 7.1) показаны результаты исследований вли­ яния типа засыпки и системы сбора биогаза (табл. 7.2) на величину поверхностных эмиссий [12].

Для небольших молодых свалок и свалок промежуточ­ ного возраста, построенных без систем сбора газа, целесо­ образно устройство изолирующего покрытия из рыхлого грунта, способствующего активации аэробных процессов в верхнем слое, выполняющего роль окислительного био­ фильтра. В сочетании с такими техническими средствами регулирования движения биогаза, как дренажные кана­ вы, траншеи и т.д., это эффективное средство предотвра­ щения эмиссии биогаза.

Для больших полигонов, имеющих высокий потенциал использования биогаза как источника энергии, целесооб­ разно устройство непроницаемого окончательного покры­ тия. Пострекультивационный период таких полигонов зна­ чительно длиннее. Соответственно затраты на закрытие и рекультивацию такого полигона будут во много раз превы-