О проблемах твердых отходов Тульского региона

А.Ф. Симанкин
Тульский государственный университет,
г. Тула


Твердые отходы Тульского региона довольно разнообразны по своему составу. Образование отходов производства и потребления характеризуется величиной 3526 тыс. т., из них использовано и обезврежено 1923 тыс. т., т.е. примерно 55 %. Источником образования бытовых отходов являются жилые, общественные, административные и другие учреждения, а также территории общего пользования (улицы, скверы, парки и т.д.). Деятельность промышленных предприятий также сопровождается образованием отходов как производственного, так и бытового характера.

Твердые бытовые отходы включают разнообразные вещества органического и неорганического происхождения. Морфологический состав ТБО для городов и поселков Тульской области по данным центров Роспотребснадзора является типичным для бытовых отходов Центра России:

Состав и свойства отходов изменяются по сезонам года и с течением ряда лет. Следует обратить внимание на следующие компоненты отходов: бумага, картон, пластмасса. Приводимые обычно значения были характерны в относительно недавний период, когда основным оберточным материалом являлась бумага. Теперь соотношение «бумага-пластмасса» резко изменилось в пользу пластмассы, требуются специальные исследования морфологического состава ТБО. Однако без особого нарушения можно считать комплекс «бумага-картон-пластмасса» величиной постоянной и характеризовать его как легкую фракцию отходов.

Перечисление основных требований, предъявляемых к полигонам ТБО, показывает, что проектировщик сталкивается со значительными трудностями как технического характера, так и недостаточной проработанностью некоторых вопросов. Необходимо периодически, хотя бы через пять лет выполнять исследования состава ТБО и вносить необходимые изменения.

Требования Инструкции по проектированию полигонов ТБО о простой вертикальной планировке нами воспринимается неоднозначно. При выполнении рабочих проектов для гг. Узловой, Венева, Киреевска, Кимовского района, п. Дубны и др. были опробованы, в общем случае, высотные схемы формирования полигона, однако при этом отмечались значительные отличия в реализации этой схемы.

Во всех схемах закладывалось размещение отходов на картах. Рабочие карты периодически должны переслаиваться грунтом для исключения процесса самонагревания отходов и развития пожаров на полигоне. Для нанесения слоя укрытия требуется грунт. Необходимый объем грунта рассчитывался и в проекте закладывался склад грунта для временного хранения. Потребный объем грунта и определял параметры земляной выемки для размещения карт первой очереди.

В проектах предусматривалась следующая схема обработки фильтрата. На первом этапе фильтрат собирается в емкостях - септиках, где находится не менее трех суток. Это позволяет снизить главную составляющую фильтрата – взвешенные вещества.

Следующая ступень очистки чаще всего реализуется через обработку почвенными бактериями в фильтрационных траншеях. Это также снижает количество взвешенных веществ и стабилизирует химический состав. Осветленные воды должны проходить и третью ступень очистки – в биологических прудах.

Предложенная схема хорошо согласуется с рекомендациями ведущих специалистов в области очистки сточных вод полигонов ТБО. Однако специалисты считают, что нужны еще физико-химические методы очистки для повышения надежности и осаждения токсичных примесей.

В нашей схеме роль физико-химической очистки играют заполнители на полях фильтрации.

Предложение схем с использованием траншейной укладки, укладки отходов в широкие траншеи, многослойных высотных схем позволяет создать систему управления отходами даже в условиях низкого финансирования этого сектора экономики. Проект размещения полигона в бывшем карьере позволяет надеяться и на экономию земель в условиях их дефицита.

Одним из компонентов в балансе твердых отходов региона можно считать илы как специальных очистных станций, так и илы, накапливающиеся в долинах и руслах речных систем. В последние годы в соответствии с программой экологического оздоровления Тульской области выполнен ряд мероприятий по очистке малых рек таких, как Воронка и Тулица. На эти работы выделено и уже освоено около 4 млн. руб. Очистка рек сводилась к вырубке старых больных деревьев, кустарников, в удалении промышленного и бытового мусора с берегов и со дна водотоков. В ближайшем будущем по той же схеме планируется очистка и других рек Тульской области, в том числе и реки Упы. Несомненно, что данные мероприятия способствуют улучшению экологического состояния рек. Известно, что в большей мере чистота рек зависит от состояния донных отложений и, особенно в промышленных районах. Именно донные отложения (илы) аккумулируют в себя наиболее вредные вещества, накапливая их в огромных количествах, а во время половодий переносят вниз по течению, способствуя загрязнению обширных территорий.

При исследовании донных отложений р. Упы получена обширная информация о характере современного осадконакопления по 1548 скважинам и 276 геологическим разрезам.

Отмечено наличие двух существенно отличающихся слоев руслового аллювия. Верхний слой ила наименее стабильный (текучей и текучепластичной консистенции) и наиболее загрязненный соответствует этапу сильного техногенного воздействия. Нижний слой ила более уплотненный (преимущественно тугопластичный или полутвердый, местами мягкопластичный), более однородный и чистый. Он сформировался также в современную эпоху, но, несомненно, на более раннем этапе в условиях недеформированного естественного режима реки. Благодаря большой детальности и совершенствованию методики наблюдений установлены и новые факты в отношении закономерностей состава ила и его распределениях (рис. 1).


Рис. 1. Распределение тяжелых металлов в верхнем слое ила

Ил верхнего слоя обычно темно-серый или серый с синеватым оттенком довольно тонкий (пылеватый) с небольшой примесью тонкопесчаного материала. Как установлено по результатам лабораторных определений гранулометрического состава ил верхнего слоя соответствует суглинистым грунтам. Пылеватая фракция (0,05-0,005 мм) составляет от 32 до 67 % при содержании глинистых частиц от 20 до 37%. Примесь песчаных частиц (в основном тонкозернистой фракции) довольно изменчива (от 4 до 42%). Также по лабораторным определениям объемная масса ила верхнего слоя не превышает 1,5 г/см3. Объемная влажность и пористость изменяется от 57 до 83,5 % и обычно составляет 60-70 %.

Верхний слой ила загрязнен техногенными примесями. На всем протяжении изученного интервала реки в слое присутствует зольный шлам. Он отмечен и по берегам реки на высоту подъема воды в период весеннего снеготаяния.

Источником зольного шлама, присутствующего в донных осадках являются, прежде всего, Щекинская ГРЭС, расположенная на значительном удалении выше по р. Упе, и Новомосковская ГРЭС, расположенная на Шатском водохранилище (р. Шат – правый приток Упы). Такой вывод сделан нами на том основании, что в русловых осадках этих рек в нескольких километрах выше территории «Тулачермет» также были обнаружены типичные золошламовые скопления. Перенос больших масс зольного шлама на десятки километров происходит, несомненно, в период половодья. Это подтверждается наличием зольного шлама на поверхности средней поймы (высота 2,5-3,0 м) в целом ряде пунктов, включая самый первый профиль.

Другой тип примесей в донных осадках собственно в зоне влияния крупного производственного комплекса связан непосредственно с металлургическим процессом. Здесь сильная заиленность русла была обусловлена сбросом большого объема мелкодисперсного коричневато-бурого шлама (отходы аглодоменного производства), накопители которого расположены по левобережью Упы между промышленной зоной и рекой.

Коричневато-бурый и серый с красновато-коричневым оттенком илы образуют огромные скопления, особенно вдоль левого берега на протяжении около 2 км. Местами илы представляют почти чистый шлам. При взмучивании такого ила вода окрашивается в красновато-коричневый цвет. Но он также обладает хорошей способностью быстрого осаждения.

Рис. 2. Распределение тяжелых металлов в слое коричневато-серого ила

Примеси коричневатого шлама отмечаются на расстоянии не более 1 км ниже по реке от зоны шламонакопителей, что является свидетельством относительной механической стабильности этого осадка.

Из других примесей довольно часто отмечаются нефтепродукты. Нами они визуально установлены по образованию пленки на поверхности воды при подъеме бура. Наиболее характерны признаки нефтепродуктов на участках зарослей тростника у берегов. При этом они замечены спорадически на всем протяжении реки. Наиболее вероятным основным источником загрязнения реки нефтепродуктами являются стоки с территории железнодорожной станции Присады, стоки с территории автопредприятий, расположенных в верховьях притоков Упы.

Распределение неуплотненного (текучепластичного и текучего) ила верхнего слоя современных русловых отложений неравномерное. Обычно мощность этого слоя больше у берегов, но местами есть и обратные соотношения – непосредственно у берегов дно представлено нижним слоем тугопластичного ила, а ближе к середине реки имеются существенные скопления текучего ила.

Усредненные по профилям значения мощности верхнего слоя ила находятся в пределах до 1м (максимальная 0,85 м). Для многих участков русла характерны волнообразные увеличения мощности слоя ила. Волнообразые колебания мощности слоя ила, приуроченность наиболее зольного шлама к его основанию являются признаком пульсирующего движения и длительности сортировки взвешенного материала.

Рис. 3. Распределение основных металлов в нижнем слое ила

В районах впадения малых рек отмечаются большие накопления осадков, образующих конус выноса, где глубина вблизи берега не превышает 0,5м. На глубине обнаружены примеси нефтепродуктов.

Содержание меди в илах верхнего слоя колеблется от 0,001 до 0,008 %, никеля – от 0,002 до 0,007 %, цинка – в среднем 0,1 %, ванадия – 0,03-0,04 %, марганца – 0,6 %, свинца – 0,007-, 016 % (максимальное равно 0,02 %), хрома – не более 0,02% (среднее 0,006-0,008 %). Указанные концентрации тяжелых металлов (кроме хрома) намного превышают кларковые значения и ПДК для почв. В уплотненном нижнем слое ила содержания тяжелых металлов существенно ниже.

Специальные исследования распределения солей тяжелых металлов в районе промышленной зоны центра города выявили скопления металлов в районе старой Демидовской плотины (рис. 4). Некоторым отличием соотношения между металлами является превышение содержания марганца.

Рис. 4. Распределение металлов в илах в районе плотины

Суммарная масса ингредиентов тяжелых металлов по участкам приведена в таблице.

Массовое содержание основных металлов в донных отложениях р. Упы на участках влияния промышленного комплекса

Участок

Масса ила, т

Цинк, кг

Медь, кг

Никель, кг

Маганец, кг

Железо, кг

Ванадий, кг

1

17582

15284

1407

1231

17582

527460

5275

2

27636

41454

1658

1658

55272

2763600

22109

3

124646

249292

4985

2493

249292

2492920

124646

4

29241

43862

1754

1169

14205

2924100

23393

5

50194

95369

4016

3011

50194

4015520

20078

6

54257

103088

4340

3255

54257

4340560

21703

7

31284

46926

2502

1877

31284

1564200

9385

8

44900

40410

3592

3143

44900

1347000

13470

Как видно из данных таблицы, в илах содержится достаточно большое количество железа, цинка, что ставит задачу разработки технологии не только извлечения, но и промышленного использования илов.

В заключение следует отметить, что проведенные нами исследования позволяют сделать вывод – для улучшения экологического состояния русла реки и ее поймы первоочередной задачей является удаление верхнего наиболее загрязненного слоя ила (хотя бы при помощи простейшего земснаряда). Для снижения негативного воздействия на природную среду процесс подсушивания извлеченных илов и длительного хранения илов до момента их последующего использования требует решения как технических, так и природоохранных задач. Создание полигона промышленных отходов, одной (несколькими) из карт на котором должна стать карта илов донных отложений, является актуальной задачей.

Список литературы

1. Чекулаев В.В. Анализ качества и количества донных илов в продольном профиле реки Упа в пределах производства ОАО «Тулачермет»: Вестник ТулГУ. Серия. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 1 / В.В. Чекулаев, О.М. Пискунов, А.Ф. Симанкин.- Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - 269-277 с.


Назад к списку