Ликвидация токсичных промышленных отходов на полигоне «Красный Бор»
Специализированный полигон «Красный Бор», предназначенный для размещения и хранения опасных отходов, образующихся на предприятиях Санкт-Петербурга и Ленинградской области, создан в 1969 г. вблизи г. Колпино (Ленинградская область, Тосненский район).
Предполагалось, что это предприятие по хранению и обеззараживанию высокоопасных отходов будет временным, со сроком службы до 5 лет. Однако отсутствие новейших эффективных технологий утилизации и обезвреживания отходов определили в качестве основного способа для утилизации экологически опасных отходов длительное хранение (захоронение).
Полигону «Красный Бор» (далее — полигон) не было создано какого-либо альтернативного сооружения, и он эксплуатировался более 45 лет.
На сегодняшний день полигон занимает территорию площадью 67,4 га, в том числе площадь зоны складирования отходов — около 47 га. За годы эксплуатации вплоть до его закрытия в 2014 г. образовалось 70 карт котлованов. Количество накопленных на полигоне токсичных отходов составляет около 1,7 млн т. Опасные отходы (смешанные, твердые, пастообразные и жидкие) изолировались от природной среды путем их захоронения в котлованах-картах, отрываемых в массиве кембрийской глины. Отходы I класса размещали в герметичные стальные контейнеры, загружали в синие глины на глубину 7 (и более) м, отходы II–IV классов опасности — в карты по типам: кислотные, щелочные, органические. Незначительная часть отходов подвергалась обезвреживанию методом сжигания.
В период эксплуатации полигона 65 карт-котлованов были рекультивированы — засыпаны глиной, плодородным почвенным слоем и засеяны травой. Пять карт — наливные емкостные сооружения — остаются открытыми до сегодняшнего времени, в них накоплено около 700 тыс. т (более 300 тыс. м3) жидких и пастообразных токсичных отходов.
Задачи и организация проектирования
Для предотвращения распространения загрязнений с территории полигона необходимо:
1. Обезвредить и ликвидировать жидкие и пастообразные отходы в открытых картах.
2. Обеспечить надежный разрыв гидравлической связи территории полигона с окружающей территорией.
3. Изолировать возможные пути миграции загрязнителей с поверхности закрытых карт.
4. Исключить распространение загрязненного поверхностного стока за границы полигона.
5. Рекультивировать нарушенные многолетней эксплуатацией земли.
В 2021 г. ООО «ГеоТехПроект» (далее — ООО «ГТП») на основании заключенного контракта с ФГУП «ФЭО» выполнило работы по разработке технических решений для ликвидации накопленного вреда окружающей среде (далее — НВОС) на полигоне «Красный Бор». В связи с тем, что для РФ тема ликвидации жидких отходов I–II классов опасности очень сложная — предприятий, которые могли бы переработать данные отходы, крайне мало, ООО «ГТП» было принято решение о проектировании производственно-технологического комплекса для ликвидации НВОС на территории полигона. При отсутствии нормативной базы по части переработки и обезвреживания опасных отходов под проект ликвидации НВОС на полигоне «Красный Бор» были разработаны специальные технические условия (СТУ), которые были утверждены Минстроем РФ.
Некоторые ключевые технические решения
Противофильтрационная эшелонированная защита (ПФЗ)
ПФЗ — это многофункциональная и многослойная защита, состоит из разных материалов, где слабые стороны одних материалов нивелируются сильными сторонами других. Эффективность всех слоев по отдельности и их общее действие обоснованы и подтверждены Главгосэкспертизой спомощью созданной гидрогеологической модели. Цель создания ПФЗ — не дать загрязнителю дренировать за пределы полигона и защитить от потока грунтовых вод и осадков, чтобы в конечном итоге не допустить барражного эффекта, т. е. переполнения этой площадки.
Конструкция ПФЗ разработана в соответствии с СТУ, в ее структуру входят:
• Железобетонная стенка, со стороны полигона футерована полимерным анкерным листом T-Lock (ТУ 2246-003-56910145-2014) толщиной 2 мм, который устанавливается в опалубку и омоноличивается со стенкой при бетонировании. Таким образом создается абсолютно герметичная защита железобетона, устойчивая к воздействию агрессивных химических веществ.
• Слой из глинисто-полимерного материала «Бентопласт» (СТО 43750591-003-2020) сооружается с внешней
стороны железобетонной стенки как дополнительный слой гидроизоляции.
• Шпунтовое ограждение (ГОСТ Р57942-2017) устроено с внешней стороны слоя из «Бентопласта» и предотвращает его намокание извне через водопроницаемые грунты.
• Контрольная система позволяет отследить появление дренажных вод и определить место нарушения сплошности ПФЗ из железобетона, укрыта изоляционным материалом «Гидрокс 3D» (СТО 56910145-032-2019).
• Контрольно-инъекционная система представляет собой сеть изолированных друг от друга замкнутых пространств (ячеек) с подведенной к ним ремонтно-инъекционной системой, состоящей из инъекционных трубок и редукционных тройников, устроена с внешней стороны железобетонной стенки полимерным анкерным листом V-Lock (ТУ 2246-00356910145-2014) толщиной 4 мм.
• Система сбора фильтрата представляет собой быстровозводимый резервуар из полимерных модульных элементов «БлокТех» (ТУ 22.29.29-014-56910145-2018), обеспечивает сбор фильтрата по всей высоте завесы. По мере наполнения резервуара фильтрат перекачивается на вновь сооружаемые очистные сооружения.
Для возможности проезда по месту расположения ПФЗ сверху по всей ее ширине предусмотрена монолитная железобетонная плита толщиной 240 мм.
Установки обезвреживания жидких и пастообразных отходов, очистка поверхностных сточных вод и установки литификации.
Специалистами компании ООО «Баромембранная технология» (г. Владимир) в составе команды ООО «ГТП» были выполнены НИР, проведены испытания пилотной установки, результатом работы которой служит доказательство получения очищенной от химических загрязнений воды и готового техногрунта, пригодного в качестве строительного материала, в виде рекультивационных смесей для создания грунтовых массивов при обратной засыпке котлованов карт, освобожденных от жидких отходов.
Таким образом, при защите технических решений перед главной государственной экологической экспертизой ООО «ГТП» представило готовую технологию, позволяющую использовать 95% грунтов с полигона для выполнения планировочных работ.
Многофункциональное рекультивационное покрытие (защитный экран) с применением геосинтетических материалов
Такое решение исключает риски миграции загрязняющих веществ и, согласно ИТС 17-2016, значительно оптимизирует строительно-монтажные работы.
В составе многофункционального рекультивационного покрытия:
• Гидроизоляция — для выполнения изоляции отходов от воздействия атмосферных осадков предусмотрено устройство слоя из бентонитового мата «Бентотех» (СТО 30478650-006- 2014).
• Слой песка толщиной 300 мм вы¬полняет функцию дренирующего слоя и пригруза для бентонитового мата.
• Для укоренения дернообразующего слоя и противоэрозионной защиты верхнего слоя из почвенно-растительного грунта на локальных участках предусматривается устройство слоя из геомата противоэрозионного (СТО 56910145-029-2018).
Заключение
Эффективность разработанной ООО «ГТП» технологии обезвреживания жидких отходов подтверждена результатами проведенных химических анализов проб усредненных жидких отходов, взятых до испытаний, и очищенной воды после пилотной установки, выполненных в нескольких аккредитованных лабораториях.
Оригинал статьи: Мордвинов А. В. Ликвидация токсичных промышленных отходов на полигоне «Красный Бор» // Гидротехника. 2022. № 3. С. 62–64.
Предполагалось, что это предприятие по хранению и обеззараживанию высокоопасных отходов будет временным, со сроком службы до 5 лет. Однако отсутствие новейших эффективных технологий утилизации и обезвреживания отходов определили в качестве основного способа для утилизации экологически опасных отходов длительное хранение (захоронение).
Полигону «Красный Бор» (далее — полигон) не было создано какого-либо альтернативного сооружения, и он эксплуатировался более 45 лет.
На сегодняшний день полигон занимает территорию площадью 67,4 га, в том числе площадь зоны складирования отходов — около 47 га. За годы эксплуатации вплоть до его закрытия в 2014 г. образовалось 70 карт котлованов. Количество накопленных на полигоне токсичных отходов составляет около 1,7 млн т. Опасные отходы (смешанные, твердые, пастообразные и жидкие) изолировались от природной среды путем их захоронения в котлованах-картах, отрываемых в массиве кембрийской глины. Отходы I класса размещали в герметичные стальные контейнеры, загружали в синие глины на глубину 7 (и более) м, отходы II–IV классов опасности — в карты по типам: кислотные, щелочные, органические. Незначительная часть отходов подвергалась обезвреживанию методом сжигания.
В период эксплуатации полигона 65 карт-котлованов были рекультивированы — засыпаны глиной, плодородным почвенным слоем и засеяны травой. Пять карт — наливные емкостные сооружения — остаются открытыми до сегодняшнего времени, в них накоплено около 700 тыс. т (более 300 тыс. м3) жидких и пастообразных токсичных отходов.
Задачи и организация проектирования
Для предотвращения распространения загрязнений с территории полигона необходимо:
1. Обезвредить и ликвидировать жидкие и пастообразные отходы в открытых картах.
2. Обеспечить надежный разрыв гидравлической связи территории полигона с окружающей территорией.
3. Изолировать возможные пути миграции загрязнителей с поверхности закрытых карт.
4. Исключить распространение загрязненного поверхностного стока за границы полигона.
5. Рекультивировать нарушенные многолетней эксплуатацией земли.
В 2021 г. ООО «ГеоТехПроект» (далее — ООО «ГТП») на основании заключенного контракта с ФГУП «ФЭО» выполнило работы по разработке технических решений для ликвидации накопленного вреда окружающей среде (далее — НВОС) на полигоне «Красный Бор». В связи с тем, что для РФ тема ликвидации жидких отходов I–II классов опасности очень сложная — предприятий, которые могли бы переработать данные отходы, крайне мало, ООО «ГТП» было принято решение о проектировании производственно-технологического комплекса для ликвидации НВОС на территории полигона. При отсутствии нормативной базы по части переработки и обезвреживания опасных отходов под проект ликвидации НВОС на полигоне «Красный Бор» были разработаны специальные технические условия (СТУ), которые были утверждены Минстроем РФ.
Некоторые ключевые технические решения
Противофильтрационная эшелонированная защита (ПФЗ)
ПФЗ — это многофункциональная и многослойная защита, состоит из разных материалов, где слабые стороны одних материалов нивелируются сильными сторонами других. Эффективность всех слоев по отдельности и их общее действие обоснованы и подтверждены Главгосэкспертизой спомощью созданной гидрогеологической модели. Цель создания ПФЗ — не дать загрязнителю дренировать за пределы полигона и защитить от потока грунтовых вод и осадков, чтобы в конечном итоге не допустить барражного эффекта, т. е. переполнения этой площадки.
Конструкция ПФЗ разработана в соответствии с СТУ, в ее структуру входят:
• Железобетонная стенка, со стороны полигона футерована полимерным анкерным листом T-Lock (ТУ 2246-003-56910145-2014) толщиной 2 мм, который устанавливается в опалубку и омоноличивается со стенкой при бетонировании. Таким образом создается абсолютно герметичная защита железобетона, устойчивая к воздействию агрессивных химических веществ.
• Слой из глинисто-полимерного материала «Бентопласт» (СТО 43750591-003-2020) сооружается с внешней
стороны железобетонной стенки как дополнительный слой гидроизоляции.
• Шпунтовое ограждение (ГОСТ Р57942-2017) устроено с внешней стороны слоя из «Бентопласта» и предотвращает его намокание извне через водопроницаемые грунты.
• Контрольная система позволяет отследить появление дренажных вод и определить место нарушения сплошности ПФЗ из железобетона, укрыта изоляционным материалом «Гидрокс 3D» (СТО 56910145-032-2019).
• Контрольно-инъекционная система представляет собой сеть изолированных друг от друга замкнутых пространств (ячеек) с подведенной к ним ремонтно-инъекционной системой, состоящей из инъекционных трубок и редукционных тройников, устроена с внешней стороны железобетонной стенки полимерным анкерным листом V-Lock (ТУ 2246-00356910145-2014) толщиной 4 мм.
• Система сбора фильтрата представляет собой быстровозводимый резервуар из полимерных модульных элементов «БлокТех» (ТУ 22.29.29-014-56910145-2018), обеспечивает сбор фильтрата по всей высоте завесы. По мере наполнения резервуара фильтрат перекачивается на вновь сооружаемые очистные сооружения.
Для возможности проезда по месту расположения ПФЗ сверху по всей ее ширине предусмотрена монолитная железобетонная плита толщиной 240 мм.
Установки обезвреживания жидких и пастообразных отходов, очистка поверхностных сточных вод и установки литификации.
Специалистами компании ООО «Баромембранная технология» (г. Владимир) в составе команды ООО «ГТП» были выполнены НИР, проведены испытания пилотной установки, результатом работы которой служит доказательство получения очищенной от химических загрязнений воды и готового техногрунта, пригодного в качестве строительного материала, в виде рекультивационных смесей для создания грунтовых массивов при обратной засыпке котлованов карт, освобожденных от жидких отходов.
Таким образом, при защите технических решений перед главной государственной экологической экспертизой ООО «ГТП» представило готовую технологию, позволяющую использовать 95% грунтов с полигона для выполнения планировочных работ.
Многофункциональное рекультивационное покрытие (защитный экран) с применением геосинтетических материалов
Такое решение исключает риски миграции загрязняющих веществ и, согласно ИТС 17-2016, значительно оптимизирует строительно-монтажные работы.
В составе многофункционального рекультивационного покрытия:
• Гидроизоляция — для выполнения изоляции отходов от воздействия атмосферных осадков предусмотрено устройство слоя из бентонитового мата «Бентотех» (СТО 30478650-006- 2014).
• Слой песка толщиной 300 мм вы¬полняет функцию дренирующего слоя и пригруза для бентонитового мата.
• Для укоренения дернообразующего слоя и противоэрозионной защиты верхнего слоя из почвенно-растительного грунта на локальных участках предусматривается устройство слоя из геомата противоэрозионного (СТО 56910145-029-2018).
Заключение
Эффективность разработанной ООО «ГТП» технологии обезвреживания жидких отходов подтверждена результатами проведенных химических анализов проб усредненных жидких отходов, взятых до испытаний, и очищенной воды после пилотной установки, выполненных в нескольких аккредитованных лабораториях.
Оригинал статьи: Мордвинов А. В. Ликвидация токсичных промышленных отходов на полигоне «Красный Бор» // Гидротехника. 2022. № 3. С. 62–64.
Обоснованы технические решения, разработанные в целях ликвидации полигона высокоопасных отходов и направленные на обезвреживание жидких и пастообразных отходов в открытых картах; изоляцию возможных путей миграции загрязнителей с поверхности закрытых карт; исключение распространения загрязненного поверхностного стока за границы полигона; рекультивацию земель.