Рекультивации полигона ТПБО «Саларьево»: проект «Института МосводоканалНИИпроект»

Краткая характеристика объекта

• Полигон ТПБО «Саларьево» расположен на территории поселения Московский Троицкого и Новомосковского административных округов г.Москвы в промышленной зоне вблизи д. Саларьево
• На полигоне ТПБО «Саларьево» был организован прием твердых промышленных отходов 3÷5 классов опасности и твердых бытовых отходов Ленинского района Московской области
• Площадь земельного участка занимаемого полигоном ТПБО – 59 га
• Высота полигона – 70 м от уровня земли
• Объем захороненных отходов на полигоне – 15 млн. тонн
• Прием отходов прекращен с 30.06.2009 г.

---

Цели и задачи работы

Цели работы:

• Обеспечение экологической безопасности закрытого полигона ТПБО «Саларьево»
• Восстановление нарушенного рельефа и создание упорядоченного ландшафта при проведении рекультивации деградированных земель

Задачи работы:

• Проведение комплекса инженерных изысканий:
• Инженерно-геологические изыскания
• Инженерно-гидрогеологические изыскания
• Инженерно-экологические изыскания
• Обследование строительных конструкций и сооружений

Разработка концепции по рекультивации полигона:

• технико-экономический анализ различных вариантов долговременных природоохранных  мероприятий с выбором наиболее оптимального
• технико-экономический анализ направлений дальнейшего использования территории полигона с
  выбором наиболее оптимального

---

Анализ технологических методов рекультивации

Технологические методы рекультивации полигонов принципиально подразделяются на три группы:

1. Извлечение, удаление и надежное захоронение;
2. Уничтожение на месте;
3. Фиксация загрязнителей на месте.

Учитывая:

• жесткие санитарно-гигиенические и экологические требования;
• объем захороненных отходов (~15 млн. тонн);
• площадь полигона (59 га);
• расположение в непосредственной близости жилой застройки (~ 50 м),

Для рекультивации полигона ТПБО «Саларьево» принимается метод «Фиксация загрязнителей на месте». Основным преимуществом использования этого метода является обеспечение экологической безопасности воздействия захороненных отходов за счет выполнения долговременных природоохранных мероприятий, а также создание упорядоченного ландшафта.

---

Анализ направлений рекультивации

Направление рекультивации определяет последующее целевое использование территории. Возможно четыре основных направления дальнейшего использования территории полигона:
1. Сельскохозяйственное направление;
2. Лесохозяйственное направление;
3. Рекреационное направление;
4. Строительное направление.

Применение сельскохозяйственного направления для рекультивации полигона ТПБО «Саларьево» является нецелесообразным, так как участок не расположен в зоне сельскохозяйственных угодий и естественные углы откосов полигона превышают нормативный угол, допускаемый для возделывания сельскохозяйственных культур.

Гражданское строительство на территории закрытого полигона без вывоза свалочного грунта не допускается. Капитальное строительство на территории полигона также является нецелесообразным, так как происходящий на данный момент процесс дифференцированной просадки тела полигона может вызвать структурные нарушения построек.

В соответствии с проведенным анализом направлений рекультивации полигона ТПБО  «Саларьево»принимается использование территории полигона в следующих целях:

Рекреационное направление (создание лесопарковой зоны, зон отдыха, спортивных площадок, парка экстремальных видов спорта, и т.д.).

---

Комплекс инженерных изысканий

Инженерно-геологические изыскания

В результате проведенных инженерно-геологических изысканий были выявлены следующие неблагоприятные явления:

• система сбора фильтрата частично разрушена в юго-западной и северо-западной частях территории полигона, что приводит к поступлению фильтрата в поверхностную гидрографическую сеть
• отсутствие противофильтрационного экрана в основании полигона в зоне проведения инженерных изысканий, что приводит к заражению техногенными водами надморенного водоносного горизонта

---

Геофильтрационное моделирование

Проведенные инженерно-гидрогеологические изыскания показали:

• повсеместное распространение техногенного горизонта, питание которого осуществляется за счет инфильтрации в грунт атмосферных осадков
• образование техногенным и надморенным горизонтами подземных вод единого водоносного комплекса в местах гидрогеологических окон в водоупоре между ними (покровные глины и тугопластичные озерно-ледниковые суглинки)
• гидрогеологические окна в следующем водоупоре (слабопроницаемые отложения днепровского оледенения) не зафиксированы Геофильтрационное моделирование показало необходимость сокращения ореола загрязнения подземных вод фильтратом методом устройства «стены в грунте» и применения водопонизительных мероприятий методом «пластового кольцевого дренажа»

Инженерно-экологические изыскания выявили:

• уровень загрязнения атмосферного воздуха на обследованной территории оценивается как
  «повышенный» по сероводороду;
• в естественных подстилающих грунтах содержание валовых форм тяжелых металлов и мышьяка не
  превышает ОДК (ПДК);
• по уровню химического загрязнения тяжелыми металлами, мышьяком, бенз(а)пиреном и нефтепродуктами исследуемые почвы и грунты относятся к «допустимой» категории загрязнения;
• по степени эпидемической опасности исследуемые почвы оцениваются как «чистые»;
• обследованный участок соответствует нормам радиационной безопасности;
• по результатам опробования трех водоносных горизонтов (техногенного, надморенного и межморенного) установлено, что подземные воды не соответствуют требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5. 1315-03 для вод хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водоснабжения.

---

Газогеохимические исследования

Газогеохимические исследования выявили:

• устойчивый восходящий поток биогаза к дневной поверхности, что объясняется высокой газогенерационной способностью насыпных грунтов и высокой газоотдачей насыпной толщи (дебит скважины составляет 0,016 ÷ 0,083 м3/час);
• активный процесс анаэробного разложения органических отходов на стадии стабильного метаногенеза с образованием значительного объема биогаза;
• наличие высоких концентраций метана по всей глубине опробования свалочных грунтов (15,5 – 68,9 %);
• наличие работоспособного защитного экрана поверхности полигона за исключением нарушенных склонов (~73%);
• работоспособность существующей газодренажной системы.

---

Обследование строительных конструкций и сооружений

Обследование строительных конструкций и сооружений полигона выявило:

• часть склонов подвержена оползням;
• на значительной территории (~15,76 га) выявлены нарушения защитного экрана;
• на отдельных участках полигона система сбора и отвода фильтрата неработоспособна, что приводит к образованию в отдельных пониженных зонах участков, заполненных фильтратом, что помимо загрязнения, увеличивает и опасность образования оползней;
• значительная часть дорог не соответствует нормативным требованиям;
• часть лотков ливнестока не выполняет функцию по отведению атмосферных осадков.

---

Технический этап рекультивации полигона

Мероприятия по укреплению аварийных откосов полигона

Результаты обследования склонов полигона ТПБО «Саларьево» показали, что значительная часть склонов имеет угол откоса значительно больше, чем 15º и были отнесены к оползнеопасным – В, Г, Д, Е

В настоящее время существуют различные методы укрепления аварийных склонов, в том числе:

• террасирование и выполаживание аварийных откосов до нормативных углов, обеспечивающих устойчивость склона (не более 15º);
• устройство подпорных стен из железобетона, подпорных стен на вибросваях, террасирование при помощи железобетонных стен;
• армирование склонов при помощи традиционных и геосинтетических материалов (искусственные
  конструкции в виде биоматов, газонные решетки, геосетки, геотекстиль, габионные конструкции).

Выводы

По результатам анализа различных технических решений по укреплению аварийных откосов, их достоинств и ограничения применения на полигоне ТПБО «Саларьево», принимается комбинированный вариант:

• по склонам В, Г – устройство террас с помощью железобетонных стен;
• по склону Е – устройство подпорной стенки из железобетона;
• по склону Д – устройство модульной системы армирования грунта типа Террамеш.

Данный вариант обеспечивает устойчивость всех аварийных склонов полигона к оползнеобразованию, а конструкции будут гармонично вписываться в ландшафт парка.

---

Система дегазации для полигона

Технический анализ систем дегазации полигона ТБО “Саларьево”

Выбор метода дегазации определяется направлением дальнейшей рекультивации полигона с учетом таких факторов, как количество образующегося биогаза, возраст полигона, содержание органических веществ в захороненных отходах, состояние поверхности полигона. На практике применяются пассивные и активные системы дегазации.

τ1-τ3 – время эксплуатации полигона как источника энергии
τ2 – год закрытия полигона
τ3-τ4 – период пассивной дегазации

Ориентировочные граничные условия выбора системы дегазации

Результаты моделирования образования биогаза на полигоне ТПБО «Саларьево» показали, что на сегодняшний день свалочные грунты обладают высокой газогенерационной способностью – величина потока биогаза по метану ориентировочно составляет 373 нм3/час.

При создании системы дегазации полигона ТПБО «Саларьево» будут по возможности использованы существующие работоспособные элементы системы дегазации полигона.

Рассматриваемая система активной дегазации полигона ТПБО «Саларьево» основана на технологии активной системы сбора и утилизации биогаза, включающей в себя газоизвлекающие скважины, систему горизонтальных труб-коллекторов, систему охлаждения, очистки и осушения воздуха, компрессоры для накачивания газа. Очищенный и осушенный биогаз в дальнейшем направляется на утилизацию в проектируемую котельную жилого квартала.

Рассматриваемая система пассивной дегазации полигона ТПБО «Саларьево» основана на устройстве биофильтра на существующих скважинах дегазации и восстановление защитного экрана на нарушенных склонах полигонах с использованием загрузочных материалов для биофильтра (отходы деревообрабатывающей промышленности: кора – 0,1 м, скоп – 0,2 м, опил – 0,1 м, щепа – 0,1 м). Работа биофильтра основана на способности метанотрофных микроорганизмов использовать метан в качестве источника энергии и углерода и полностью разлагать метан на оксид углерода и воду.

Выводы

По результатам анализа рассмотренных методов дегазации полигона, их достоинств и ограничения применения на полигоне ТПБО «Саларьево», принимается система активной дегазации с последующей утилизацией биогаза.

Преимуществами метода являются:

• обеспечение пожаро- и взрывобезопасности на полигоне,
• минимизация эмиссии биогаза в атмосферу,
• предупреждение неконтролируемого перемещения и накопления биогаза в теле полигона.

---

Конструкция защитного экрана в системе финального перекрытия поверхности

Технический анализ конструкций защитного экрана

При проведении обследований инженерных систем полигона ТПБО «Саларьево»было установлено, что защитный экран из синтетических материалов на большей части территории полигона выполняет свои функции, за исключением участков на склонах, поврежденных оползнями, что подтверждается результатами газогеохимических исследований. Необходимо предусмотреть мероприятия по восстановлению защитного экрана поверхности полигона ТПБО «Саларьево».

При сооружении защитного экрана возможно использование как минеральных, так и синтетических  материалов. Рассматриваются различные конструкции защитного экрана применительно к перекрытию поверхности полигона ТПБО «Саларьево» с учетом технических решений по укреплению аварийных откосов полигона.

Выводы

По результатам анализа различных вариантов конструкций защитных экранов, принимается конструкция
комбинированного защитного экрана поверхности полигона с применением синтетических материалов  (Вариант№1). Сооружение данного защитного экрана обеспечивает более надежную защиту от проникновения осадков в тело полигона и от неорганизованного выхода биогаза при минимальном увеличении высоты полигона и относительно невысокой стоимости экрана по сравнению с другими рассмотренными конструкциями.

---

Система сбора и отведения фильтрата полигона

Технический анализ вариантов устройства системы сбора и отведения фильтрата

Результаты обследования строительных инженерных систем полигона и инженерно-экологических  изысканий выявили неработоспособность системы сбора и отвода фильтрата на отдельных участках полигона. На момент проведения изысканий существующие на полигоне очистные сооружения фильтрата были в нерабочем состоянии. Емкости пруда-накопителя фильтрата недостаточно для объема образующихся сточных вод.

Выбор схемы организации отведения и обезвреживания фильтрата полигона определяется направлением последующего использования территории полигона, а также инфраструктурой окружающих районов (с точки зрения возможности передачи фильтрата на очистные сооружения, получения технических условий, и т.п.).

Рассматриваемые схемы организации отведения и обезвреживания фильтрата:

• демонтаж старых очистных сооружений и строительство новых очистных сооружений со сбросом очищенной воды в проектируемую точку водостока;
• откачивание фильтрата вакуумными машинами из резервуара-накопителя и сброс на снегосплавной пункт;
• прокладка напорного трубопровода для слива фильтрата в канализационный колодец;
• сброс фильтрата в канализацию проектируемого микрорайона.

Выводы

По результатам анализа различных вариантов организации системы сбора и отведения фильтрата на полигоне ТПБО «Саларьево», принимается организация системы сбора и отведения фильтрата с последующим сбросом в канализацию проектируемого микрорайона.

Преимуществами данного варианта является минимальная стоимость реализации технических решений по сравнению с другими рассмотренными вариантами при соблюдении природоохранных требований, а также минимальные эксплуатационные затраты.

---

Система сбора и отведения поверхностных стоков полигона

Технический анализ вариантов устройства системы сбора и отведения поверхностных стоков

Для обеспечения требований по охране окружающей среды на полигоне предусматривается раздельная система сбора фильтрата и поверхностных вод.

Результаты обследования строительных инженерных систем полигона и инженерно-экологических  изысканий выявили неудовлетворительное состояние системы сбора поверхностных стоков полигона. Из-за неработоспособности системы сбора и отвода фильтрата происходит смешивание фильтрата и  незагрязненного поверхностного стока, что является основной причиной загрязнения поверхностных и грунтовых вод, расположенных вблизи полигона.

Существуют различные схемы организации сбора и отведения поверхностных стоков полигонов.  Рассматриваемые схемы организации сбора и отведения поверхностных стоков полигонов:

• строительство локальных очистных сооружений;
• прокладка напорного трубопровода для слива поверхностно-ливневого стока в канализационный  колодец;
• сброс поверхностно-ливневого стока в канализацию проектируемого микрорайона.

Выводы

По результатам анализа различных вариантов организации системы сбора и отведения поверхностных  сточных вод с территории полигона ТПБО «Саларьево», принимается организация системы сбора и отведения поверхностных стоков с последующим сбросом в канализацию проектируемого микрорайона.

Преимуществами данного варианта является минимальная стоимость реализации технических решений по сравнению с другими рассмотренными вариантами при соблюдении природоохранных требований, а также минимальные эксплуатационные затраты.

---

Защита грунтовых вод от фильтрата полигона

Технический анализ вариантов устройства защиты грунтовых вод от фильтрата

Одной из серьезных опасностей, связанных с воздействием полигона на окружающую среду, является загрязнение подземных вод фильтрационными водами. Обоснованный выбор метода рекультивации и направления дальнейшего развития территории полигона ТПБО «Саларьево» позволит свести к минимуму подтопление окружающей территории и процесс распространения загрязнения, что может вызвать расширение санитарно-защитной зоны объекта.

Методы защиты грунтовых вод от фильтрата полигона:

• противофильтрационная завеса из грунтоцементных колонн;
• противофильтрационная завеса из металлического шпунта;
• противофильтрационная завеса методом «стена в грунте»;
• противофильтрационная завеса из шпунта ПВХ.

Выводы

По результатам анализа различных вариантов защиты грунтовых вод от фильтрата полигона ТПБО «Саларьево», принимается метод устройства противофильтрационной завесы из грунтоцементных колонн, обеспечивающий максимальную гидроустойчивость.

---

Комплекс инженерных мероприятий по рекультивации полигона. Выводы

Принятый комплекс инженерных мероприятий по рекультивации полигона ТПБО «Саларьево» в случае его реализации позволит в значительной степени оздоровить экологическую и санитарно-эпидемиологическую обстановку в районе размещения полигона.

Предусмотренные мероприятия по укреплению аварийных откосов полигона обеспечат устойчивость склонов к оползнеобразованию. Система активной дегазации полигона с последующей утилизацией биогаза позволит минимизировать количество биогаза, выделяющегося в атмосферный воздух. Защитный экран полигона ограничит приток атмосферных осадков в тело полигона, что приведет к снижению образования фильтрата и биогаза, и предотвратит развитие эрозионных процессов. За счет организации новых систем сбора фильтрата и поверхностных сточных вод минимизируется загрязнение поверхностных и
подземных вод района расположения объекта. Устройство противофильтрационной завесы из грунтоцементных колонн обеспечит защиту грунтовых вод от фильтрата.

Принятые технические решения позволяют купировать негативное воздействие. При рационально построенной и научно обоснованной программе экологического мониторинга и контроля за состоянием различных сред природной экосистемы района расположения полигона, рекультивированная территория может использоваться для отдыха и спорта.

В случае принятия решения по «нулевому варианту» (отказ от проектных намерений по рекультивации), природная экосистема территории будет иметь в своем составе антропогенно искаженный элемент, компонентные среды которого будут загрязнены токсичными веществами

---

Допустимое использования территории полигона по окончании рекультивации

В рамках концепции рассматриваются 3 варианта дальнейшего использования территории:

• парк отдыха «Саларьево» – представляет собой многофункциональный парк, на территории которого размещаются искусственные водоемы, площадки для отдыха, детские и спортивные площадки. Озеленение территории включает в себя устройство газонов, посадку деревьев лиственных и хвойных пород, групповую и рядовую посадку кустарников, разбивку клумб и цветников, установку фонтана, установку освещения на всей территории парка.
• Саларьевский лесопарк – закрытый лесопарк; доступ населения на территорию ограничен. Озеленение территории включает в себя устройство газонов, посадку деревьев лиственных пород.
• парк экстремальных видов спорта «Саларьево» – представляет собой Байк-парк, на территории которого размещаются ВМХ-трасса, Дёрт-трасса, Кросс-кантри трасса, а также велодорожки; устанавливаются трибуны для зрителей; располагаются площадки для стоянки велосипедов, пункт проката велосипедов. Озеленение территории включает в себя устройство газонов, посадку деревьев лиственных и хвойных пород, групповую и рядовую посадку кустарника, разбивку клумб и цветников, установку освещения на всей территории парка.

По результатам проведенного анализа различных направлений экстремального спорта, выбор направления, связанного со спуском по склону либо строительством капитальных сооружений (горные лыжи, картинг. и т.п.), является потенциально опасным в связи с тем, что постоянное движение по склону может спровоцировать активное развитие оползневых и эрозионных
процессов. Возведение каких-либо высотных сооружений на теле полигона, в том числе опор подъемного устройства для организации горнолыжного спуска, запрещено из-за расположения объекта в зоне влияния аэропорта Внуково.

Во второй части статьи подробный проект парка “Саларьево”, продолжение будет опубликовано завтра.

Источник: Департамент городского имущества города Москвы, Департамент жилищно-коммунального хозяйства города Москвы, АО «МОСВОДОКАНАЛНИИПРОЕКТ», АО «Институт МосводоканалНИИпроект» техническая документация.