Geopier_Рекультивация

Рекультивация промзоны БЦБК и прилегающей территории побережья Байкала. Концепция. ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Введение Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат (БЦБК) был построен в 1966 г. В декабре 2013 года по решению правительства РФ из-за экологических проблем в регионе комбинат был полностью остановлен. В постановлении правительства предусматривалось демонтировать большую часть зданий и сооружений Ком- бината и ликвидировать все свалки и места хранения отходов производства. В 2017 г. был заключен госконтракт на ликвидацию, исполнитель – Росгеология. Планируется выполнить рекультивацию промзоны и прилегающей территории побережья Байкала с целью использования в дальнейшем под размещение объ- ектов туристического кластера. В настоящей Концепции предлагаются мероприятия для решения масштабной задачи федерального значения с учетом региональных возможностей и клима- тических особенностей региона.

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Общая ситуация Одним из проявлений нанесенного вреда окружающей среде от хозяйственной деятельности БЦБК являются полигоны по захоронению промышленных отхо- дов комбината, а также золы действующей ТЭЦ. Для хранения накопленных за период эксплуатации БЦБК отходов были задей- ствованы два полигона (площадки) «Солзанский» (площадью 138,09 га) и «Баб- хинский» (площадью 42,08га) (Рис. 1). Суммарная масса накопленных отходов превышает 6,2 млн. тонн [1]. Рис. 1. Схема расположения БЦБК и полигонов с отходами. Солзанский полигон БЦБК расположен по обоим берегам р. Большая Осиновка, в 0,35-0,75 км от оз. Байкал, к югу и востоку от п. Солзан, к югу от автотрассы Иркутск-Улан-Удэ. На полигоне производилось складирование в жидком виде шлама-лигнина (технический лигнин), образующегося в процессе целлюлозного производства. За период с 1966 по 1976 год было сооружено 10 карт (на левом берегу р. Большая Осиновка карты NoNo 1-7 и на правом берегу карты No8-10). Заполнение карт шлам-лигнином было закончено в 1975-1979 годах. Подземные воды участка расположения полигона характеризуются высокой жесткостью, повышенными значениями ХПК и железа.

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Бабхинский полигон БЦБК располо- производства и потребления БЦБК. жен между реками Бабха и Утулик, в Помимо шлам-лигнина на полигоны 1,35-2,0 км от оз. Байкал. На полиго- сбрасывались: золошлаки от сжигания не производится захоронение зо- углей, коросодержащие отходы, твер- лошлаков от сжигания углей на ТЭЦ дые бытовые и строительные отходы. БЦБК. На полигоне расположены В состав шлам-лигнина входят хлорор- карты NoNo 12,13 и 14. Подземные ганические,полиароматические соеди- воды участка расположения поли- нения и другие токсиканты. гона характеризуются высокими Сейчас шлам-лигнин, как основной значениями жесткости, перманга- компонент отходов, накопленных натной окисляемости и ХПК. БЦБК, представляет собой много- Карта No11 является промежуточ- компонентную коллоидную систему, ным золошлакоотвалом и распо- содержащую большое количество ложена на промплощадке БЦБК. На токсичных веществ, находящихся как нее отходы по пульпопроводу по- в твердом, так и в растворенном со- ступали в зимний период, а в летний стоянии. период они отводились земснаря- дом на карты No4 и 5 Солзанского полигона. В настоящее время 12 карт из 14 выведено из эксплуата- ции (Карты No1-10 и Карта No13). На полигонах «Солзанский» и «Баб- хинский» долгие годы накапли- вались различные типы отходов Рис. 2. Характерный геологический разрез Солзанского полигона.

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Жидкая и твердая фазы плохо раз- Наибольшую угрозу зданиям делены между собой. Наибольшее и сооружениям представляют вредное воздействие отходы Бай- сели. Разрушительные селе- кальского ЦБК оказывают на состо- вые потоки проходили здесь в яние подземных вод, с которыми прошлом веке несколько раз с загрязняющие вещества попадают периодичностью 11-40 лет. возеро Байкал. Золошламоотвалы Рыхлый материал скапливает- БЦБК, помимо воздействия на под- ся в виде языков и валов вдоль земные воды, в результате пыления русел рек. Свеженакопленный оказывают вредное воздействие на материал прослеживается на атмосферный воздух, почвенный несколько сотен метров по покров, растительность прилегаю- долине, не доходя 0,3-0,4 км до щих участков. русла р. Солзан. При аномально На берегах Байкала наблюдается большом количестве осадков ряд террас, связанных с опусканием эти факторы могут стать причи- уровня озера в результате прорыва ной образования крупных селей р. Ангары и эпейрогенических дви- в долинах рек Слюдянка, Без- жений земной коры в районе озера. ымянка, Утулик и Солзан. Молодые разломы в земной коре, По данным мониторинга, прово- а также колебательные движения димого экологической службой береговой линии озера Байкала, ОАО «БЦБК», устойчивое загряз- свидетельствуют о высокой текто- нение подземных вод под кар- нической активности района. тами не прослеживается. Тем На карте сейсмического райониро- не менее, отмечается периоди- вания восточной Сибири, исследуе- ческое появление различных мая территория относится к сейсми- ингредиентов, характерных для ческому району с возможной силой утилизируемых отходов. Оче- землетрясения 10 баллов (рис.3). видно, это связано с условиями питания грунтового горизонта. Вблизи расположен постоян- ный источник питания р. Малая Осиновка. Объем потери ее стока, по всей видимости, значительно превы- шает объем утечек из карт. Водоносная зона трещинова- тости архейских метаморфиче- ских образований (AR) распро- странена южнее Солзанского полигона. Глубина залегания уровня зависит от рельефа.

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Рис. 3. Карта эпицентров землетрясений, произошедших на Байкальской природной территории в 2012 г. На склонах она может достигать от 60 до 120 м. Эти объекты относят- 10-15 м, в долинах до 1-5 м. Водо- ся к гидротехническим сооружениям. вмещающими являются грани- Конструктивно они представляют си- то-гнейсы. Фильтрационные свой- стему емкостей-карт, каждый уровень ства водовмещающих пород зоны которой ограничен дамбами. Внеш- характеризуются коэффициентами няя сторона дамб обращена к Байка- фильтрации от 0,4 до 9,8 м/сут, во- лу. Внутренняя сторона и само ложе допроводимости от 10 до 200 м2/ карт-шламонакопителей выполнено в сут. Удельный дебит изменяется виде глиняного замка. Предусмотрена 0,3-1,5 л/с. Наименьшие фильтра- система для отведения избыточной ционные показатели характерны воды, сброс которой происходит по для эндогенной трещиноватости, мере ее накопления. наибольшие для экзогенной. В настоящее время золой углей запол- Карты-шламонакопители разме- нены 12-й,13-й и 14-й золоотстойники и щены на склоне со средним укло- частично 11-й. ном 1,5-2°. Они имеют вытянутую форму длиной до 1000 м, шириной

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Анализ предлагаемых решений Правительство РФ неоднократно объявляло конкурсы на комплекс работ «по утилизации отходов БЦБК». Комиссии разных уровней рассматривали предлага- емые решения ведущих научных и проектных организаций, составлялись меро- приятия, выделялись крупные инвестиции, однако ничего значительного в нуж- ном направлении так и не состоялось. Сложности в реализации действительно большие. Прежде всего это суровый климат, отсутствие надежной логистики, разрушенные очистные сооружения, и т.д., но главное – огромный объем работ, накопившийся за много лет эксплуатации Комбината. Анализ предложенных вариантов рекультивации [2-4, прил 2] позволяет сде- лать следующие выводы: ⊲⊲ Ряд предложенных решений ⊲⊲ Наиболее эффективным предло- предусматривают различные жением представляется один из технологии переработки отхо- проектов Лимнологического инсти- дов путем транспортировки в тута СО РАН, Иркутск, 2013 [прил.2]. отдаленные районы. Это требует Проектом предусматривается огромных логистических затрат. нейтрализация лигнина золой ТЭЦ, путем их послойного смешивания ⊲⊲ Предложения по переработке непосредственно в накопителях. отходов на месте залегания Исследования показали, что смесь достаточно высокотехнологич- состава 1:1 снижает влажность ны, содержат ряд эффективных лигнина, обладает повышенными оригинальных подходов, одна- механическими и биологическими ко, в целом, не соответствуют свойствами. Основные недостатки огромному масштабу решаемой проекта: высокая трудоемкость, проблемы. зависимость работ от погодных ус- ловий, низкие строительные харак- ⊲⊲ Все предложенные варианты теристики получаемого продукта. подразумевают освобождение карт от надшламовой воды с по- ⊲⊲ Объем работ предопределяет вы- следующей очисткой. При этом, бор технологий. В данном случае, стоимость очистки воды (даже конкретное мероприятие – рекуль- без учета постоянно пополня- тивация карт, должно решаться с емого объема атмосферными учетом других региональных про- осадками) экспертно оценивает- блем. Таких проблем на этой части ся более 4,5 млрд руб. прибайкальской территории – до- статочно.

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Содержание Концепции В рассматриваемой Концепции, кроме рекультивация отходов в отстойниках шлама, предусматривается решение нескольких региональных проблем, раз- личной важности, но также, требующих принятия срочных мер. В частности, следующие: 1 Разборка и утилизация конструкций бывшего БЦБК. Ранее принятые пра- вительственные постановления подразумевали снос части капитальных сооружений БЦБК. В основном, это железобетонные конструкции. После их переработки образуется инертный материал: щебень, песок, крупноо- бломочные фрагменты. 2 Утилизация золы в отвалах ТЭЦ. В отвалах скопилось более двух млн. куб.м. золы. 3 Утилизация отходов бетонного производства ЗЖБК. Вокруг действующего завода ЖБК образовалось большое количество бракованных и неликвид- ных бетонных и железобетонных изделий, подлежащих утилизации, пере- работки в щебень и песок. 4 Утилизация кородревесных отходов вне карт. В зоне карт скопилось боль- шое количество, более полумиллиона тонн кородревесных отходов. 5 Восстановление очистных сооружений БЦБК. 6 Проведение технических мероприятий по повышению сейсмостойкости существующих зданий, сооружений и, прежде всего, грунтовых откосов ограждающих отстойники дамб. 7 Выполнение мероприятий по снижению селевой опасности местности. 8 Выполнение мелиоративных мероприятий по подготовке площадок для лесопосадок и мало- и среднеэтажной застройки сейсмостойкими здани- ями планируемого туристического кластера. 9 В непосредственной близости от карт имеются места выхода на поверх- ность скальных и полускальных пород, представляющие естественные карьеры инертных материалов. Все указанные материалы могут быть использованы для решения основ- ной задачи.

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Рекультивация промзоны БЦБК и прилегающей территории побережья Байкала Постановка задачи Общая оценка ситуации с отстойниками принята из справки [1] и приведена в табл. 1 «Имеющиеся накопления экологически грязных материалов и свалки отходов и мусора БЦБК». Основной объем в содержимом всех карт составляет вода, приблизительно 3.6 млн куб м, в том числе свободная (надшламовая) – 2.1 млн куб м и связанная (в составе лигнина) – 1.5 млн куб м. Лигнин в водонасыщенном состоянии занимает объем 2.0 млн куб м, при влаж- ности уменьшенной до 25-30% -- 0.5-0.6 млн куб м. Таким образом, основной (по объему!) задачей является удаление и очистка воды. Очистка свободной воды хорошо известная операция, решается при усло- вии восстановления очистных сооружений БЦБК или строительства новых, необ- ходимых для эксплуатации зданий будущего туристического кластера. В любом случае, очистка огромного объема воды представляется достаточно дорогой операцией. В данной «Концепции» предусматривается переработку воды произ- водить по временной схеме в первом из освободившихся отстойников. Причем, очистку большей части объема воды производить до уровня приемлемого для лесотехнического использования на месте нахождения в качестве наполнителя инертного материала засыпки отстойников.

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Выбор методов рекультивации Учитывая, что состав и количество содержимого всех отстойников – различны, единого метода рекуль- тивации и ремедиации реализовать практически невозможно. В данной Концепции рассматриваются мето- ды без конкретной привязки к ре- альному отстойнику, которую сле- дует выполнить в рабочем проекте. Все отстойники, в зависимости от содержимого, можно разделить на две группы: золы ТЭЦ и лигнин ЦБК. В соответствие с этим, предлагают- ся два подхода к рекультивации. Содержание предлагаемой концепции сводится к следующему: ⊲⊲ Содержимое обоих типов, в большей части, не вывозится из отстойников, а «разбавляется» до безопасных пределов инертным и/или активным запол- нителем. В основном, отходами бетонных конструкций, древесными отхо- дами, золой, природными местными материалами: скальными обломками, щебнем, песком. ⊲⊲ В процессе «разбавления» содержимое отстойников уплотняется, упрочня- ется, обезвоживается, дегазируется и доводится до состояния, допустимого для использования в качестве основания жилых и общественных зданий и лесопарковых насаждений. ⊲⊲ Отличительной особенностью предлагаемой концепции является использо- вание геотехнических методов, используемых в строительной практике для улучшения свойств грунтов и возведения грунтовых сооружений. ⊲⊲ В качестве основных вариантов приняты следующие методы: - Каменнонабросные сооружения (плотины, ряжи, молы, набережные); - Щебеночные армирующие элементы (другие названия - песчаные сваи, сваи-дрены, stone-columns), см. рис. 4.

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Первая технология – Камненабросные сооружения, планируется для создания оснований для работы технологического (временного или постоянного) обору- дования, для укрепления (или замены) бортов отстойников, усиления дамб в составе антисейсмических мероприятий. Материалом служат продукты перера- ботки бетонных конструкций, отходов бетонного производства, скальные грун- ты местных карьеров. Отсыпку выполняют автотранспортом от края к середине (Рис.5). Отсыпку можно производить без удаления надшламовой воды. Вторая технология была разработана для инженерной подготовки территорий, сложенных слабыми сильносжимаемыми грунтами с целью последующего ис- пользования для мало- и среднеэтажной застройки (Рис. 4). Рис. 4. Технологическая схема устройства камен- ных столбов. I – устройство скважины погружением трамбовочного оборудования; II, III – подача инертного материала (щебень, песок, вторично переработанный бе- тон и т.д.) в скважину и постепенное поднятие трамбовочного оборудования; IV – уплотнение подошвы каменного столба; V – формирование тела каменного столба путем послойного уплотнения инертно- го материала. 1 – трамбовочное оборудование; 2 – вибропогружатель; 3 – инертный материал; 4 – трамбующий наконечник; 5 – уплотненная порция инертного материала; 6 – каменный столб.

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Содержание технологии применительно к рассматриваемому объекту заключа- ется в следующем: ⊲⊲ отстойник освобождается от ⊲⊲ слой лигнина покрывается слоем слоя надшламовой воды, работы золы толщиной 1,5-2,0 м; начинаются от края к середине карты; ⊲⊲ в процессе втрамбовывания малов- лажного инертного или активного ⊲⊲ слой лигнина толщиной до 5 м [3] материала в неоднородную смесь препарируется «столбами» из лигнина и золы происходит сжатие местного активного (зола) или за счет выдавливания на поверх- инертного материала (гравия, ность дренируемой воды, дегазация щебня, песка, валунов, дробле- смеси, разбавление (уменьшения ных отходов бетона и пр.) Диа- доли проблемных веществ), повыше- метр «столбов» до 1.0 м; ние строительных свойств массива; ⊲⊲ материал втрамбовывается (ви- ⊲⊲ технология позволяет бережно от- бро, ударно или квазистатичеки) носится к существующим конструк- в усиливаемый массив, уплотняя циям, в частности гарантированно и армируя его; сохранить целостность бортов и глиняного замка отстойников; ⊲⊲ шаг «столбов» в плане прини- мается в зависимости от проек- ⊲⊲ производительность одной установ- тируемой проектной нагрузки, ки при данной длине «столба» 4-5 м зависящей от высотности за- близка к максимальной (30-40 стол- стройки и может составлять 2-3 бов в сутки), что значительно снижа- диаметров; ет стоимость работ; ⊲⊲ технологическая геотехническая ⊲⊲ для начала работ не требуется установка готова к производству специальная подготовка площадки, работ через сутки после доставки т.к. установка двигается по упроч- на объект (Рис.5); ненному ею основанию.

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Рис. 5. Технологическая схема рекультивации кар- ты-шламонакопителя. Специальные мероприятия для Кородревесные отходы в смеси с лиг- дезактивации и дегазации лигнина нином при взаимодействии с гриб- логично вписываются в геотехниче- ковыми бактериями превращаются в скую технологию. До начала работ прекрасный органический материал, по дну карт протаскиваются (вре- пригодный для лесопосадок. менные или постоянные) трубы для Для рекультивации не требуются це- сбора и откачки газов. В тело стол- мент, арматура и другие специальные бов при их возведении могут встра- строительные материалы. иваться пластиковые трубки или бумажные дрены для убыстрения консолидации лигнина. В материал столбов добавляется активный ма- териал [2,3, прил.2], для нейтрализа- ции токсичных примесей. Рекультивация отстойников с золой состоит из армирования «каменны- ми столбами» и устройства ковра из почвенного слоя для посева трав и деревьев.

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Результат работ ⊲⊲ Создание на месте отстойников армогрунтового массива с заданными меха- ническими свойствами, в том числе для восприятия нагрузок от сооружений, сейсмических и других технологических нагрузок от будущей застройки ⊲⊲ Уменьшение (за счет консолидации) объема шлам-лигнина в 2-3 раза, умень- шение концентрации оставшейся массы до приемлемых размеров и вовле- чение ее в строительный и лесотехнический оборот. ⊲⊲ Отметка планировки над захороненными отстойниками повысится на 2-3 метра. Территория должна быть залесена и застроена легкими зданиями.

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Литература 1. Технический отчет Гипробум-Пеуру «Оценка воздействия на окружающую среду. Пояснительная записка». ОАО «Байкальский целлюлозно-бумажный ком- бинат». 2. Дамбинов Ю.А. Изучение состава шлам-лигнина БЦБК для разработки мето- дов ремидиации полигонов промотходов. Лимнологический Институт СО РАН, Иркутск. 3. Патент #2526 983. Способ рекультивации карт-шламонакопителей предпри- ятий по производству беленой сульфатной целлюлозы. Лимнологический ин-т. Сутурин А.Н., Гончаров А.И. и др. 4. Парадина Л.Ф., Павлова Л.А. Особенности состава зол углей ТЭЦ БЦБК. Лимно- логический институт СО РАН, Иркутск, 2013.

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Приложение 1 Площадь Проектная Фактический объем заполнения, Общий объем % карты, вместимость, тыс м3 заполнения Заполнения м2 Табл. 1. Заполнение карт отходами по состоянию на 1.01.2017 тыс .м3 Надшламовая Золошлаковые Шлам карт 107,436 вода, отходы, Лигнин, тыс. тыс.м3 88,862 тыс.м3 тыс.м3 91,477 м3 123,976 1 106,045 350 64,462 261,038 325,5 93 2 104,759 3 143,732 240 1,777 233,423 235,2 98 4 145,560 5 152,988 240 2,744 232,456 235,2 98 6 85,355 7 79,939 392 4,959 91,122 288,079 384,16 98 8 9 115,965 488 3,181 77,943 397,116 478,24 98 10 115,052 11 1.461.146 328 31,428 76,998 213,014 321,44 98 12 13 542 172,478 105,643 253,039 531,16 98 14 Ито- 662 648,76 44,2 692,96 104,68 го 546 535,08 59.76 594,84 108,9 276 270,48 60,48 330,96 119,91 500 87,933 402,067 490 98 750 23,193 711,807 2042,605 735 98 750 241,069 478,391 720 96 6064 2088,084 1943,971 6074,66 100,2 *- Объем кородревестных отходов вне карт 550 000 тн.

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Приложение 2 Предложения Лимнологического Института РАН по рекультивации, принятые в Концепции в качестве прототипа

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Этот способ позволяет устра- ской очисток, представляют собой нить негативное воздействие шлам-лигнин - желеобразный про- отходов предприятия на при- дукт с высоким содержанием воды родную территорию, снизить (до 95%). стоимость обезвреживания Основными негативными характе- и расширить возможности и ристиками этого отхода являются качество дальнейшей перера- высокая влажность (более 90%), об- ботки обезвоженных и обезза- разование в процессе его хранения в раженных осадков. картах большого количества токсич- Шлам-лигнин образуется ных и дурнопахнущих газов: серово- при работе сооружений для дорода и метилмеркаптана, наличие очистки сточных вод предпри- хлорорганических соединений. ятий, производящих беленую Проблема рекультивации карт-шла- целлюлозу по сульфатному монакопителей БЦБК не решается методу. Технология очистки, уже более 30 лет. За эти годы были применяемая на указанных предложены различные техноло- сооружениях, включает хи- гии устранения этого источника мическую очистку, при ко- загрязнения, но ни одна из них не торой осаждают примеси решила существующую проблему. путем добавления гидрооки- Проекты предлагали засыпку карт со си алюминия и веществ, спо- шлам-лигнином строительным мусо- собствующих коагуляции, и ром, заполнение карт искусственным биологическую очистку, осу- почвогрунтом, предлагались сушка ществляемую путем контакта и сжигание шлам-лигнина в печах, сточных вод с микроорганиз- использование треххлористого же- мами с последующим отстаи- леза для дезодорации выделяемых ванием в прудах-отстойниках. газов, заполнение карт зольной пуль- Нерастворимые вещества, пой, а также самозарастание. Обе- образующиеся на стадиях звоживание находящегося в картах химической и биологиче- шлам-лигнина пытались решить спо- собом вымораживания. В шестидеся- тые годы предполагалось, что скла- дированный в картах шлам-лигнин в зимнее время будет замерзать, обе- звоживаться весной и уплотняться. Без специальных процедур зимнего распыления шлам-лигнина дегидра- тации его в картах не происходит.

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Предлагалась рекультивация карт Уже на стадии подготовки к сжи- со шлам-лигнином заполнением их ганию шлам-лигнин из карт-от- опилками. Этот способ не обеспечи- стойников выделяет такое ко- вает дегидратацию шлам-лигнина личество сероводорода, что его и его дезодорацию. Не реализован концентрация в рабочей зоне способ также из-за отсутствия со- превышает ПДК в 5-6 раз. размерного количества опилок. Предложение по сжиганию Одним из распространенных ме- шлам-лигнина из карт в плаз- тодов рекультивации является мотронах, специальных печах не оставление карт-шламонакопи- реализуется из-за избыточной телей на «самозарастание». Такие влажности отхода, значитель- искусственные болота сохраняют ной стоимости, необходимости шлам-лигнин практически в такой предварительной осушки и сжи- же степени влажности, без како- гательных установок, предпо- го-либо уплотнения шлам-лигнина лагаемой длительности полного по вертикали, с образованием серо- сжигания шламов. водорода, метилмеркаптана и мета- Продукт сгорания шлам-лигни- на. Весь материал карт при паводках на предлагают использовать в и селях может быть снесен в водое- стройматериалах и в качестве мы. коагулянта при очистке сточных Использование зольной пульпы ТЭЦ вод. для покрытия карт недопустимо, так Стоимостные характеристики как щелочной характер водно-зо- предполагаемого сырья для бе- льной пульпы только способствует тонов и коагулянтов делают эти переходу шлам-лигнина в коллоид- предложения нерентабельными. ное состояние, а хлорорганики - в Продолжительность реализации раствор. проекта исчисляется десятиле- Предлагалось естественное обезво- тиями. живание шлам-лигнина в картах без зеркала надшламовых вод. В этом случае высыхал только верхний 30-сантиметровый пласт шлам-лиг- нина, а засохшая и потрескавшаяся поверхность карт становилась по- жароопасной. Предлагался вывоз шлам-лигни- на из карт, сушка в центрифугах и в фильтр-прессах с последующим сжиганием в специальных печах с добавлением нефтепродуктов.

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Различные проекты по утили- компонента, например торфа, или зации шлам-лигнина в строй- создания специального термическо- материалах способны исполь- го режима. Производство требует зовать лишь незначительную длительного времени и не примени- часть промышленных отходов. мо для обезвреживания карт-шла- Предлагавшиеся способы ре- монакопителей. культивации карт и утилизации Известен способ получения органо- шлам-лигнина не обеспечивают минерального удобрения, при кото- утилизацию всех отходов ЦБП. ром проводят смешивание твердых Известен способ компостиро- отходов производства целлюлозы вания осадков сточных вод, и картона, навоза крупного рогато- загрязненных тяжелыми метал- го скота или помета с добавлением лами. Способ включает переме- золы от сжигания бурых углей для шивание осадков с добавками, получением компостных смесей [Па- формирование компостной тент #2086521 РФ, МПК C05F 11/00. кучи с использованием сло- Способ получения органоминераль- ев добавок, для локализации ного удобрения / Сутурин А.Н. и др. металлоносных соединений Лимнологический институт СО РАН - [Патент #2159756 РФ, МПК C05F Опубл. 10.08.1997] [5]. 7/00. Способ компостирования осадков сточных вод / Гришин В.Х. - Опубл. 27.11.2000] [4]. Известные способы утилизации осадков сточных вод компости- рованием предполагают разо- гревание исходной смеси путем применения дополнительного

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Известный способ для стабилизации полученной смеси растительными желеобразного шлам-лигнина и отходами, повторное перемешивание дальнейшей ремедиации карт-шла- и дальнейшую переработку [Патент мохранилищ не подходит. #2421289 РФ, МПК В09В 3/00, C02F Известен способ подготовки шла- 11/00, В09С 1/00. Способ подготовки мов с извлечением его из мест скла- шламов.. дирования, включающий выдержи- Известная технология не решает про- вание его до замораживания для блемы обезвреживания и утилизации обезвоживания, укрытие поверхно- такого многотоннажного и сложного сти шлама слоем растительных от- отхода, как шлам-лигнин предпри- ходов, выдерживание до изменения ятий по производству беленой суль- структуры шлама, внесение слоя фатной целлюлозы, является трудо- растительных отходов, перемеши- затратной, длительной по времени и вание и затем повторное укрытие неэффективной. В результате проведенных исследований в Лимнологическоминституте РАН было установлено, что при перемешивании золы углей и шлам-лигнина в рав- ных объемах происходит дегидратация отходов, при этом выделившуюся воду отводят на очистные сооружения. Техническим результатом изобре- качестве которого используют золу от тения является устранение негатив- сжигания углей, перемешивание золы ного воздействия отходов предпри- и шлам-лигнина, удаление высво- ятия, производящего целлюлозу по божденной воды, отличающийся тем, сульфатному методу на природную что вначале с поверхности карты уда- территорию, снижение стоимости ляют надшламовую воду, используют обезвреживания шлам-лигнина, золу, нейтрализованную в результате снижение дальнейшего загрязнения хранения в золоотстойниках до состо- экологически ранимой территории яния показателя кислотности водной и воздуха, расширение возможно- вытяжки золы pH 7.0-8.0, при этом сти и качества дальнейшей перера- объемное соотношение шлама и золы ботки обезвоженных и обеззара- выбирают в пределах 1:1-2:1. Проводят женных осадков. послойное перемешивание указанных Технический результат обеспечива- материалов и после удаления выде- ет способ, включающий нанесение лившейся в результате их взаимодей- на поверхность карты-накопителя ствия воды получают консолидирован- шлам-лигнина слоя материала, в ный золо-шламлигнинный субстрат.

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Перед нанесением золы прово- зированные участки покрывают сло- дят осушение карты-шламона- ем из смеси древесной коры и золы копителя от надшламовых вод, с добавкой препарата, содержащего образующихся от сезонных почвенную микрофлору с формиро- осадков. Нанесение золы про- ванием на подготовленной поверхно- водят на поверхность карты сти растительного покрова. по участкам послойно. Сталки- Состав золы от сжигания бурого угля вают ее на участок с одновре- и влияние золы на химический состав менным перемешиванием с почвы, растений и почвенную биоту нижним слоем шлам-лигнина и достаточно известен. Богатый макро- перемещением образующейся и микроэлементный состав зол углей смеси, с удалением образую- позволяет использовать их в качестве щейся при этом воды. Пере- мелиоранта кислых почв [Влияние мешанную массу сдвигают за золы Ирша-Бородинских углей на пределы участка и снова на химический состав почвы, растений нижний слой шлам-лигнина и почвенную биоту / Бойко С.М. и др. наносят слой зольного матери- // Агрохимия. - 1996 - #5. - С.73-82. ала с перемешиванием слоев [7]; Использование низкокальциевой и его сдвигом до полной вы- золы бурого угля Азейского место- работки шлам-лигнина. Выра- рождения в качестве комплексного ботанный участок карты-шла- мелиоранта серых лесных почв / Ку- монакопителя заполняют ликова Н.Н. и др. // Агрохимия. - 1999. образованной золо-шламлиг- - #6. - С.21-27. [8]. нинной смесью с уплотнением поверхностного слоя. Стабилизованный состав за- полненной золо-шламлиг- нинной смесью карты обе- спечивает ее устойчивость к воздействию ливней, оползней и селей. Полученная смесь по- жаробезопасна. Рекультивированные таким образом участки возможно в дальнейшем использовать как основу для объектов разного назначения. Возможна дальнейшая био- логическая ремедиация этих площадей. Для этого стабили-

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ В результате проведения научно-исследовательских работ по рекультива- ции карт-шламонакопителей БЦБК было выявлено, что зола углей ТЭЦ может служить главным комплексным агентом для дегидратации, дезодорации и адсорбции шлам-лигнина. В ней содержится свыше 30% глинонозема (агент дегидратации). В золе до 9% микрочастиц Fe3O4 (трехвалентное железо яв- ляется лучшим дезодорирующим агентом). Зола имеет влажность 10-20% и после перемешивания со шлам-лигнином в определенном соотношении по объему образует прочный консолидированный субстрат. Несгоревшие остатки угля в золах аналогичны активированному углю и сорбируют хлорорганику из шлам-лигнина. Карты-шламонакопители Байкальского ЦБК расположены в 7 км от г. Байкаль- ска вблизи р. Солзан. Работы по созданию шламонакопителей выполнены в середине 60-х годов прошлого века. Карты-шламонакопители размещены на склоне со средним уклоном 1,5-2°. Они имеют вытянутую форму длиной до 1000 м, шириной от 60 до 120 м. Эти объекты относятся к гидротехническим соору- жениям. Конструктивно они представляют систему емкостей - карт, каждый уровень которой ограничен дамбами. Внешняя сторона дамб обращена к Бай- калу. Внутренняя сторона и само ложе карт-шламонакопителей выполнено в виде глиняного замка. Предусмотрена система для отведения избыточной воды, сброс которой происходит по мере ее накопления.

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Приложение 3 ВЭБ Инжиниринг. Справка Сведения о накопленном вреде окружающей среде. Золошлаковые отходы.

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Микрозондовый анализ зол и шлаков из отстойников БЦБК показал, что золо- шлаковые отходы в своем составе отражают особенности технологии сжигания, наличие отбелки целлюлозы. Состав минеральной части отражает состав исход- ного азейского угля. Золы и шлаки азейских углей не нию сероводорода. Пористые глино- содержат ощутимых количеств земистые частицы могут выступать тяжелых металлов, что позволяет в роли коагулянта для соосаждения применять их при дорожном строи- лигнина. Отсутствие в образцах золы тельстве, домостроении, в сельском значимых значений кальция и магния хозяйстве. Шлаки в отходах ТЭЦ определяет среду, создаваемую золой представлены Si-Al стеклом, содер- из отстойников, как слабощелочную жащим натрий и железо. Стекло или нейтральную. При перемешивании шлака не является сорбентом. Шлак золы со шлам-лигнином повышения является инертным компонентом pH не будет, поэтому не будет наблю- золошлаковой смеси. Зола-унос из даться переход лигнина в раствор. азейских углей представляет актив- Исходя из состава золы азейских углей ную часть промотходов. Как пока- БЦБК не имеют ограничений для при- зывают многочисленные анализы, менения в качестве наполнителя для железо в зольных частицах образу- дорожных покрытий, в строительстве, ет собственную фазу примерного изготовлении бетона, утеплителей, состава FeO-Fe₂ O₃ . Трехвалентное аглопоритового гравия. железо лучший агент по связыва- Образец золы из карт 13 представляет собой летучую золу кремнисто- глинозе- мистого состава с микровкраплениями кальциевых минералов. В золе встреча- ются шарики магнетита в золе из карты 14 встречаются участки с пустотелыми глиноземистыми шариками. Зола от сжигания шлам-лигнина контрастно отли- чается от золы углей ТЭЦ. это остроугольные частицы глиноземистого состава с участками, содержащими хлор и серу. Железо и кальций формируют микроча- стицы неправильной формы. Современная зола углей ТЭЦ по облику такая же, как и зола, складированная на золоотстойнике. В золе ТЭЦ кремний – глиноземистые и железистые шарики и остроугольные шлаковые стекла смешанного состава. В карте # 13 преимущественно кремни- сто- глиноземистые округлые пористые частицы в карте # 14 полые глиноземи- стые шарики преобладают. 0,327 Примечание. ЗУА-1 - стандартный образец состава золы бурого угля Азея. Значения в скобках даны как ориентировочные В золе хлор и натрий присут- ствуют в виде хлористого натрия. Основной состав образца: кремнистые и фер- ритовые микрочастицы. Калий фиксируется в краевых участках Ca-Al соедине- ний.

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Фосфор обнаруживается в виде миний и кальций входят в состав сте- отдельных мелких частиц. Круп- кловидной фазы шлака. Стекловидные ные частицы шлака преоблада- частицы шлака имеют усредненный ют над шариками летучей золы. состав, соответствующий химическому Шлак образует почти мономи- составу минеральной части азейского неральные кварцевые стекла. угля. Шарики - это преимущественно Алюминий концентрируется частицы магнетита с «нашлепками» в алюминатах, калий в обосо- кальциевых и глиноземных образо- бленных участках стекла, каль- ваний. Кремний, алюминий и кальций ций в виде маленьких шариков в отличие от шлака формирует соб- среди глиноземистых частиц. ственные минеральные образования в В связи с хрупкостью частиц отличие от стекол, шлака с равномер- размер их различается в 50-100 ным, усредненным составом в летучей раз. Среди шлака отмечаются золе формируются частицы, близкие к остроугольные частицы несго- мономинеральным техногенным об- ревшего угля. Среди кремни- разованиям. В мелких частицах золы стых частиц отмечаются участ- БЦБК встречаются неправильной фор- ки ферритов. В стекловидных мы образования кальция, автономные частицах шлака присутствует от находящихся здесь минеральных калий и алюминий. Характерно ассоциаций типа ферритов и алюмина- для летучих зол БЦБК сочета- тов. В участках шламонакопителя, где ние разноразмерных округлых зольная пульпа намывалась на шлам- частиц. Более мелкие частицы лигнин, в электронном микроскопе объединены скорлупоподобной наблюдалась смесь волокон лигнина фазой. Фаза эта имеет преи- с частицами шлака и крупными шари- мущественно глиноземистый ками магнетита. Последний на своей состав. Марганец, калий, каль- поверхности содержал мелкие ново- ций образуют в золе собствен- образования. Чаще всего это NaCl. В ные микрофазы. Железо в виде мелких частицах золы БЦБК встреча- разноразмерных округлых ются неправильной формы образова- частиц формирует магнетито- ния кальция, автономные от находя- вую минеральную фазу. На фоне щихся здесь минеральных ассоциаций равномерных по составу сте- типа ферритов и алюминатов. кол отмечены мелкие округлые ООО «ВЭБ Инжиниринг», ул. Маши частицы железа. В отличие от Порываевой, д.7, стр.2, Москва, 107078, стекол, шлака с равномерным, Россия, +7 (495) 258 84 20 / Факс: +7 усредненным составом в лету- (495) 258 60 64, [email protected] / чей золе формируются частицы, www.vebeng.ru. близкие к мономинеральным техногенным образованиям. Калий образует собственную фазу, в виде мелких частиц кремнистых соединений, алю-

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Приложение 4 Проект решения рекультивации отстойника золы ТЭЦ (на примере отстойника 14).

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Проект основан на следующих результатах исследований /1-5/, выполненных ранее на реальных материалах Прибайкальского региона и территории БЦБК. 1 Зола является практически инертным материалом и не содержит опас- ных веществ. 2 Смесь золы и лигнина в соотношении 1:1 является субстратом для исполь- зования в различных технологиях, в том числе лесотехнических. 3 Отстойник золы с сухой поверхностью является источником пыли. 4 Отстойник заполнен золой, находящейся в рыхлом водонасыщенном состоянии. В нынешнем состоянии содержимое отстойника не пригодно для использования в строительных или лесотехнических целях. 5 Золу ТЭЦ из отстойников экономически не выгодно использовать в стро- ительных проектах. 6 Дамба отстойника не соответствует действующим нормам сейсмостой- кости земляных гидротехнических сооружений. Очередность работ по рекультивации. ⊲⊲ Надшламовая вода (частично слой глины в основании отстойника. или полностью) спускается в По мере понижения уровня воды в нижерасположенный отстой- золе за счет фильтрации в гравий- ник 13. но-галечниковые отложения, мас- сив золы уплотняется (армируется) ⊲⊲ Высокий борт дамбы усилива- грунтовыми сваями. Материал свай ется отсыпкой скальных пород выбирается с учетом назначения и/или боем бетона и кирпича, участка в дальнейшем. Для зале- для последующего использова- сения участка используют органи- ния в качестве основания для ческие смеси, для строительства работы геотехнического обору- – инертные материалы. дования. ⊲⊲ Поверхность золомассива засыпа- ется слоем плодородной смеси л ⊲⊲ Массив золы препарируется щебенистыми (песчаными) сва- ями-дренами, прорезающими

ГЕОПИР 7 (499) 798-03-94 www.geopier-msk.ru ИНЖИНИРИНГ Объем работ на одном золоотстойнике размером 1000*80 м глубиной 5 м (ус- ловно). 1 Перепуск или перекачка надшламовой воды 50 тыс куб м. 2 Изготовление щебенистых свай и свай-дрен с шагом 2 м – 100 тыс пог м. 3 Отсыпка плодородной смеси - 100 тыс куб м.

www.geopier-msk.ru 7 (499) 798-03-94 ГЕОПИР ИНЖИНИРИНГ Контакты 129344, г. Москва, ул. Искры 31 к.1 +7 (499) 798-03-94 +7 (499) 798-03-92 Email: [email protected] www.geopier-msk.ru