До середины 1970 г. ввиду отсутствия эффективных средств обработки и утилизации большого числа ПО были широко распространены методы их складирования на городских свалках вместе с ТБО или на специализированных свалках ПО, в большинстве случаев имевших примитивное устройство. Так, вблизи одного из городов долгое время функционировала свалка преимущественно для жидких органических отходов местных предприятий. Отходы в спецмашинах — илососах и контейнерах привозились и сливались в отрытые в лесу котлованы. По мере накопления в них горючих веществ содержимое поджигалось и долго горело с выделением черного дыма. Из-за загрязнения атмосферы и почвы в радиусе сотен метров все деревья погибли.
В настоящее время такой метод складирования и обезвреживания отходов запрещен. Примитивные мусорные свалки заменяются на организованные полигоны ТБО.
Отходы складируют на грунт с соблюдением условий, обеспечивающих защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующих распространению болезнетворных микроорганизмов. На полигонах производится уплотнение ТБО, позволяющее увеличить нагрузку отходов на единицу площади, обеспечивая тем самым экономное использование земельных участков. После закрытия полигонов поверхность земли рекультивируется для последующего использования земельного участка. Все работы на полигонах по складированию, уплотнению, изоляции ТБО и последующей рекультивации участка полностью механизированы.
Предельное количество токсичных ПО, допускаемое для складирования на полигонах ТБО, нормируется документом, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России. Основное условие приема ПО на полигоны ТБО – соблюдение санитарно-гигиенических требований по охране атмосферного воздуха, почвы, грунтовых и поверхностных вод. Главными критериями приема токсичных ПО на полигоны ТБО являются состав фильтрата при рН = 5…10, температуре 10…40 °С, способность к самовозгоранию, выделению ядовитых газов, интенсивному пылению.
Промышленные отходы, допускаемые для совместного складирования с ТБО, должны отвечать технологическим условиям: иметь влажность не более 85 %, не быть взрывоопасными, самовоспламеняющимися, самовозгорающимися. Не допускаются для совместного складирования ПО, температура самовоспламенения которых менее 120 °С, а также все отходы, способные к самовозгоранию за счет химических реакций в толще складируемой массы. Промышленные отходы, допускаемые на полигон, не должны выделять пары и газы, дающие взрывоопасные или ядовитые смеси с воздухом и газами полигонов.
Промышленные отходы IV-V классов опасности принимаются на полигоны ТБО без ограничений в количественном и качественном отношениях. Куски крупнее 250 мм укладывают в толщу рабочего слоя ТБО, а отходы, имеющие фракционный состав 0,15…250 мм, содержащие вредные вещества в допустимых пределах, используются в качестве изолирующего слоя. Эти отходы характеризуются содержанием токсичных веществ в водной вытяжке (1 л воды на 1 кг отходов) на уровне фильтрата из ТБО, а интегрирующие показатели БПК20 (биологическая потребность в кислороде) и ХПК (химическая потребность в кислороде) составляют не более 300 мг/л О2.
Промышленные отходы IV-III классов опасности, принимаемые в ограниченном количестве (не более 30 % массы ТБО) и складируемые совместно с бытовыми, характеризуются содержанием в водной вытяжке токсичных веществ на уровне фильтрата из ТБО и значениями БПК20 и ХПК – 4 000…5 000 мг/л О2 (близки по показателям к фильтрату из ТБО).
Слой захораниваемых на свалках ТБО и ПО достигает обычно большой толщины. После исчерпания возможности складирования свалки засыпают землей, но в толще отходов в течение десятков лет идут биологические процессы анаэробного сбраживания органической части отходов с выделением биогаза [5, 24]. На местах бывших крупных свалок в ряде случаев считается экономичным наладить промышленную добычу биогаза.
Так, в окрестностях Лос-Анджелеса расположен рекреационный комплекс площадью 243 га. Около 62 га этой территории в период с 1951 по 1969 г. использовались в качестве санитарной засыпной свалки ТБО и ПО. В настоящее время на этом месте размещены спортивные сооружения, выставочный центр и конференц-зал, ипподром, гостиница и другие коммерческие и бытовые постройки. В генеральный план развития комплекса включен пункт утилизации биогаза, генерируемого на месте размещения бывшей свалки. С 1981 г. на этом месте эксплуатируются 30 газодобывающих скважин, обеспечивающих подачу газа в бойлерные установки систем отопления и горячего водоснабжения зданий и спортивных сооружений комплекса.
Шламонакопители – основной тип промышленных хранилищ, которые строят по одно- и многокаскадному принципу с созданием плотины, берегов и чаши шламохранилища. Для того чтобы сливаемые промышленные стоки не фильтровались через стенки и дно прудов-отстойников, применяются экраны из различных материалов. Экраны из суглинка являются наиболее распространенными. Однако этот способ защиты имеет ряд существенных недостатков – при экранировании больших площадей он трудоемок: послойная укладка, смачивание, укатка дорог требуют сотен тысяч кубических метров грунта. Кроме того, он недостаточно эффективен, так как не исключает полностью фильтрации и с течением времени подвергается разуплотнению.
Экраны из полиэтиленовой пленки являются более эффективными, так как практически полностью исключают фильтрацию. При этом способе не требуется разработки карьеров экранирующего грунта. Такой экран дешевле, чем суглинистый экран. Однако этот способ имеет и недостатки: необходимы тщательная планировка поверхности, удаление растительных остатков и крупных включений из грунта. Кроме того, соединение швов пленки является трудоемким процессом. Для стоков химической промышленности требуется предварительное изучение влияния химических компонентов на пленку; после пуска в эксплуатацию пруда-накопителя экран из пленки практически недоступен ремонту и трудно восстановим.
Экран из битумно-латексных покрытий делают так: по выровненному и уплотненному гладкими катками основанию укладывают слой крупнозернистого асфальтобетона толщиной 5 см, который покрывают битумно-латексной эмульсией в 3 слоя по 2 мм. Поверх битумно-латексной эмульсии укладывают рулонную металлическую сетку из проволоки диаметром 3 мм с ячейками 100 х 100 мм. Сетку покрывают слоем мелкозернистого асфальта толщиной 3 см. Перед укладкой первого слоя асфальтобетона, всю поверхность обрабатывают гербицидами, для предупреждения прорастания семян растений, способных нарушить целостность экрана.
Для экранирования применяют противофильтрационные стенки из заглинизированных грунтов с применением высокодисперсных глин. Недостатком этого способа является сезонность работ при возведении стенки. При существующей технологии, создание стенки в зимнее время затруднено в связи с нарушением процессов глинизации и диспергирования частиц в растворах, и невозможностью их отложения на грунтах, подлежащих экранированию.
На рис. 3.3 показана схема захоронения отходов в шламонакопителе, предложенная компанией «Юнион Карбайд» (США). Годовое количество отходов предприятий указанной компании в штате Вирджиния превышает 12 000 м3 твердых и полужидких веществ. Эти отходы в зависимости от физико-химического состава перед захоронением подвергают предварительной обработке.
Горючие материалы (около 70 м3/сут.) сжигают до получения твердого остатка в специальных печах, инертные материалы (около 110 м3/сут.) подвергают дроблению, металлы (около 7 м3/сут.) – сепарации. Полученные в итоге отходы уплотняют и ими заполняют специально созданную ступенчатую выемку. Конструкция выемки и ее размещение создают условия для стока грунтовых и подземных вод в специальный бассейн-сборник, из которого они подаются на биологическую очистку, а шлам возвращается на захоронение.
Свалка не влияет на окружающую среду, что подтверждается данными контрольных постов вокруг нее. Однако при расчетной продолжительности эксплуатации 20 лет общие затраты составят примерно 3,8 млн. долл., что в 5,7 раза превышает стоимость захоронения на обычных коммунальных свалках. Таким образом, несмотря на возможность безопасного захоронения отходов, рекомендовать данный способ для более широкого распространения с экономической точки зрения нецелесообразно.