РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ "ЕЭС РОССИИ"
ДЕПАРТАМЕНТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОСИСТЕМ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕКУЛЬТИВАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ ЗОЛОШЛАКООТВАЛОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
РД 34.02.202-95
УДК 621.311
Разработано: АО "Фирма ОРГРЭС"
Исполнители: А.В. ОРЛОВ, Ю.Б. ПОВОЛОЦКИЙ, Л.В. ВЕРЕЩАК
Утверждено: Департаментом эксплуатации энергосистем и электрических станций РАО "ЕЭС России" 25.12.95 г. Заместитель начальника В.Г. ШАБЛИЙ.
Для электростанций, сжигающих твердое топливо, характерным является наличие значительных площадей земли, занятой золошлакоотвалами. В Российской Федерации на конец 1994 г. площади действующих отвалов составляли 16,4 тыс.га.
В связи с заменой твердого топлива на газ или заполнением золошлакоотвалов до предельной емкости возникает проблема их рекультивации, поскольку утилизировать все количество золы, находящейся в отработанных, но нерекультивированных золошлакоотвалах ТЭС, не представляется возможным. Их площадь на конец 1994 г. составляла 3,7 тыс.га.
Нерекультивированный отработанный золошлакоотвал является источником поступления в атмосферу золы вследствие ветровой эрозии его поверхности, причем количество золы, выносимое с одного гектара золошлакоотвала, может достигать нескольких сотен тонн в год, а пылевое облако распространяться на несколько километров.
С биологической точки зрения золошлаки — это "стерильные" материалы, лишенные органических веществ, имеющие лишь следы азота; количество подвижных форм фосфора и калия в них недостаточно для питания растений, поэтому самозарастание золошлакоотвалов процесс очень медленный: покрытие их поверхности растениями до прекращения пыления длится от 10 до 15 лет.
В связи с изложенным рекультивация отработанных золошлакоотвалов является необходимым мероприятием по предотвращению их негативного воздействия на природу и человека.
Настоящие Рекомендации предназначены для персонала электростанций, занимающегося вопросами рекультивации обработанных золошлакоотвалов.
Основными направлениями рекультивации являются [1]:
1.1. Санитарно-гигиеническое — проведение биологической или технической консервации нарушенных земель, оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, рекультивация которых для использования в народном хозяйстве экономически невыгодна.
1.2. Строительное — приведение нарушенных земель в состояние, пригодное для гражданского и промышленного строительства.
1.3. Сельскохозяйственное — создание на нарушенных землях сельскохозяйственных угодий.
1.4. Рекультивация проводится в один (технический) или два (технический и биологический) этапа.
1.4.1. Технический этап рекультивации включает:
планировку отвала с уплотнением и выравниванием его поверхности; рельеф спланированной поверхности должен быть ровным и иметь уклон 2-3 градуса для стока атмосферных осадков;
устройство въездов и подъездных путей для автотракторной и сельскохозяйственной техники;
покрытие поверхности отвала плодородным или потенциально плодородным грунтом;
организацию оросительных и мелиоративных систем.
Проект технического этапа рекультивации выполняет головная проектная организация электростанции, а в случае ее ликвидации или перепрофилирования другая специализированная организация, занимающаяся проектированием электростанций.
1.4.2. Биологический этап рекультивации включает комплекс агротехнических и/или лесохозяйственных мероприятий, направленных на возобновление флоры на нарушенных землях.
Проект биологического этапа разрабатывается специализированными агротехническими и/или лесохозяйственными организациями.
1.5. Образец технического задания на проведение рекультивации отработанного золошлакоотвала дан в приложении 1.
Санитарно-гигиеническая рекультивация (консервация) является основным видом рекультивации отработанных золошлакоотвалов и проводится в один (технический) или в два (технический и биологический) этапа.
2.1. Технический этап рекультивации должен включать в себя планирование (выравнивание) поверхности, покрытие ее грунтом (сплошным слоем или полосами) и другие работы, указанные в п. 1.4.1.
2.1.1. Сплошной слой плодородного материала (плодородной почвы, сапропеля и т.п.) наносится на поверхность золошлакоотвала толщиной 15-20 см, а потенциально плодородный грунт (четвертичные суглинки) — толщиной 25-30 см.
Полосное нанесение плодородного или потенциально плодородного материала осуществляется полосами шириной до 10 м, расположенными перпендикулярно направлению господствующих ветров, с оставлением между ними открытых полос такой же ширины; толщина материала — как при покрытии поверхности сплошным слоем.
Наиболее рациональным способом транспортировки и распределения органического материала по поверхности золошлакоотвала является гидравлический с использованием золошлакопроводов или самотечных лотков, имеющихся на золошлакоотвале.
Могут также использоваться автомашины, оборудованные центробежными навесными разбрасывателями, бульдозеры и скреперы.
2.1.2. При покрытии золошлакоотвала сплошным слоем плодородного грунта проведение биологического этапа рекультивации необязательно, поскольку в плодородном грунте всегда находится некоторое количество семян растений, что в дальнейшем приведет к самозарастанию золошлакоотвала [2].
2.2. Биологический этап рекультивации включает в себя:
внесение в покрывающую золошлакоотвал почву или в золу минеральных и органических удобрений;
посев многолетних злаковых и бобовых либо местных неприхотливых наиболее устойчивых видов трав;
посадка саженцев деревьев и кустарников;
уход за посевами и саженцами.
2.2.1. Внесение органических и минеральных удобрений может производиться одновременно с посевом семян трав с заделкой их легкой бороной и последующим прикатыванием.
Нормы внесения удобрении зависят от плодородности покрывающего слоя, вида высеваемых трав, а при посеве непосредственно в золу и от ее химического состава. Консультаций по этому вопросу можно получить у местных сельскохозяйственных организаций.
2.2.2. В слой плодородного материала или потенциально плодородного грунта следует высевать растения, способные формировать густую дернину, препятствующую ветровой эрозии поверхности золошлакоотвала: пырей, мятлик луговой, костер безостый, эспарцет, донник желтый и белый и др.
Нормы высева и виды многолетних трав, рекомендуемых для выращивания на золошлакоотвалах, приведены в приложении 2.
2.2.3. Для удешевления работ (уменьшения расхода семян и удобрений, объема посевных работ) посев семян при сплошном покрытии поверхности отвала грунтом (плодородным материалом) может производиться полосами шириной 8-10 м с оставлением незасеянных полос такой же ширины. При полосном покрытии поверхности золошлакоотвала грунтом семена высеваются только в грунт (плодородный материал).
2.2.4. Посев семян трав (донника белого и желтого, мятлика лугового и костра безостого) непосредственно в золу с внесением в нее повышенных доз минеральных удобрений может производиться лишь в тех случаях, когда возможен систематический полив всей поверхности золошлакоотвала для предотвращения ее ветровой эрозии. Полив должен производиться в течение нескольких лет до укрепления растений в золошлаковом материале.
Без регулярного полива в сухую ветреную погоду семена растений легко выносятся из золы; всходы растений засыпаются золой, что приводит к их гибели; сильным ветром выносятся даже растения второго года жизни [2].
Схема водоснабжения золошлакоотвала выполняется во время технического этапа рекультивации.
2.2.5. Уход за посевами заключается в ежегодной подкормке трав в течение первых трех-четырех лет (весной вносятся азотные, а осенью фосфорно-калийные удобрения), а также в скашивании травы третьего года жизни с обязательной ее уборкой. Трава (сено) не может быть использована на корм скоту, поскольку трава может содержать повышенную концентрацию микроэлементов [3].
Примечание. Примером санитарно-гигиенической консервации золошлакоотвала может служить ее проведение на золошлакоотвале Новомосковской ГРЭС Тулэнерго: поверхность отработанных полей отвала была покрыта слоем плодородного и потенциально плодородного (глина) грунта толщиной 20-30 см с высевом различных видов трав. Минеральные удобрения не вносились. Грунт транспортировался скреперами и автомашинами из специально разрабатываемого карьера.
На второй год после консервации поверхность золошлакоотвала покрылась густым травостоем, пыления золошлакоотвала не наблюдается.
2.3. Одним из видов санитарно-гигиенической рекультивации является посадка деревьев на отработанном золошлакоотвале.
2.3.1. Основным способом облесения поверхности отработанного золошлакоотвала является высадка трех-четырехлетних деревьев и кустарников в посадочные ямы, заполненные плодородным грунтом. Диаметр и глубина посадочных ям должны быть равны 0,5-0,6 м. Каждый саженец после высадки поливают 10 л воды [4,5].
Саженцы могут размещаться равномерно по всей площади золошлакоотвала с расстоянием между ними 1 м и 1,2-1,5 м между рядами. При этом на 1 га требуется до 8 тыс. саженцев.
Возможны и более редкие посадки полосами шириной 20-25 м с таким же расстоянием между полосами. В этом случае для облесения 1 га требуется 3,5-4 тыс. саженцев.
2.3.2. При выборе пород деревьев и кустарников следует руководствоваться рекомендациями местных лесохозяйственных организаций, предоставив им сведения о химическом составе золошлакового материала и о его водородном показателе.
2.4. С целью уменьшения поступления в атмосферу золы с золошлакоотвала до проведения рекультивации возможна посадка пылезащитных полос (поясов).
Для этого на дамбах за 3-5 лет до вывода золошлакоотвала из эксплуатации (при условии, что дамбы не будут наращиваться) высаживаются лиственные деревья и кустарники с хорошей пылепоглощающей способностью.
Предпочтение следует отдавать быстрорастущим породам, таким как тополь и осина. Деревья высаживают с расстоянием между ними 2-3 м. Если позволяет ширина дамбы, то посадку производят в два-три ряда в шахматном порядке при том же расстоянии между деревьями с шириной междурядий, равной 2 м.
2.4.1. После вывода золошлакоотвала из эксплуатации пылезащитные полосы расширяют по его поверхности до 15-20 м с наветренной и подветренной сторон господствующих ветров, высаживая саженцы деревьев и кустарников по схеме 3x3 м. Кроме уменьшения пыления посадка саженцев, особенно с наветренной стороны, будет способствовать впоследствии попаданию семян на золошлакоотвал и самозарастанию его поверхности.
2.4.2. При незначительном возвышении золошлакоотвала над прилегающей поверхностью земли или расположении его в котловине уменьшение поступления пыли на прилегающую территорию достигается также высадкой деревьев в санитарно-защитной зоне.
Санитарно-защитная зона действующего золошлакоотвала может быть использована в качестве питомника для деревьев и кустарников, часть из которых впоследствии переносится на отработанный золошлакоотвал.
3.1. Территории отработанных золошлакоотвалов, расположенные в городской черте либо вблизи населенного пункта, целесообразно передавать органам местного самоуправления или отдельным организациям под возведение зданий и сооружении.
3.2. Проектирование и возведение строительных объектов выполняется в соответствии с требованиями действующих строительных норм и правил. Проектирование и осуществление мероприятий по созданию рекреационных зон, окружающих здания и сооружения, производится в соответствии с положениями разд. 2 настоящих Рекомендаций.
Примечание. На отработанной карте золошлакоотвала Владимирской ТЭЦ построен завод по производству панелей с использованием золы этой карты.
4.1. Сельскохозяйственную рекультивацию следует проводить только при остром недостатке земель, пригодных для выращивания растениеводческой продукции.
Поскольку содержание в золе микроэлементов значительно превышает предельно допустимые концентрации в почве (приложение 3), она непригодна для выращивания сельскохозяйственной продукции.
Растения, произрастающие на золошлакоотвале, поверхность которого не докрыта или покрыта недостаточно мощным слоем почвы, не предотвращающим проникновение корней растений в золу, накапливают в биомассе повышенное количество микроэлементов, концентрация которых может достигать потенциально опасного уровня для животных на подножном корму и для человека.
4.2. Перед проведением сельскохозяйственной рекультивации необходимо создание опытного полигона, где специализированные организации могут проводить опыты с целью определения условий выращивания растениеводческой продукции, соответствия ее качества Санитарным правилам и нормам 42-123-4089-86 "ПДК тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах" (приложение 4) и выдачи рекомендаций по проведению рекультивации. Полигон должен создаваться за 3-4 года до вывода золошлакоотвала из эксплуатации.
Следует учитывать, что при проведении сельскохозяйственной рекультивации потребуется значительный объем плодородного или потенциально плодородного грунта (от 5 до 20 тыс.м3 на гектар золошлакоотвала), большое количество минеральных удобрений (до 5 ц/га).
Например, в проекте рекультивации 215 га золошлакоотвала Щекинской ГРЭС предусматривалось пескование золы на глубину 40 см, покрытие поверхности золошлакоотвала сапропелем слоем 60 см, внесение в почву 1190 т минеральных удобрений [6].
В некоторых материалах по рекультивации золошлакоотвалов рекомендуется определять толщину наносимого слоя грунта по формуле
м
где — высота капилярного поднятия воды,
— глубина активности корневой системы растений.
Рассчитанная по этой формуле толщина слоя грунта при посадке картофеля составит 1,55 м.
5.1. Рекультивированный (законсервированный) золошлакоотвал не может быть использован для произвольного сенокошения и выпаса скота, поскольку скот может нанести значительный урон посевам и нарушить плодородный слой, а трава — содержать повышенную концентрацию микроэлементов.
5.2. Прокладка по золошлакоотвалу пешеходных троп и автодорог не допускается.
5.3. Рекультивированный золошлакоотвал должен быть обнесен по периметру ограждением, препятствующим доступу туда людей, транспортных средств и скота. На ограждении следует вывешивать запретительные плакаты: "Выпас скота запрещен", "Проход и проезд запрещен" и т.п.
(Образец)
1. Наименование электростанции ___________________________________________________
2. Месторасположение золошлакоотвала
2.1. Населенный пункт _________________________________________________________
2.2. Район____________________________________________________________________
2.3. Область (край) ____________________________________________________________
2.4. Республика _______________________________________________________________
3. Основание для проектирования
Решение областного комитета по охране окружающей среды от ________№________
4. Вид работы
Проведение биологической рекультивации золошлакоотвала ______________________ ГРЭС
5. Основные проектные решения
Рекультивация золошлакоотвала проводится в два этапа: технический и биологический.
При разработке технического этапа предусмотреть:
планировку поверхности золошлакоотвала;
устройство въездов для автотранспорта и сельскохозяйственной техники;
покрытие поверхности золошлакоотвала потенциально плодородным грунтом.
При разработке биологического этапа предусмотреть:
высадку саженцев деревьев на дамбе золошлакоотвала;
внесение минеральных удобрений в потенциально плодородный грунт;
посев многолетних трав.
6. Механизация процесса рекультивации
Предусмотреть необходимое количество автотракторной и сельскохозяйственной техники для проведения технического и биологического этапов рекультивации.
7. Основные технико-экономические показатели
Сметная стоимость технического этапа ______________________________________________
Сметная стоимость биологического этапа ____________________________________________
Общая сметная стоимость рекультивации ____________________________________________
8. Стадийность проектирования
Проектирование выполнить в два этапа — технический и биологический.
9. Варианты проекта
Разработать два варианта проекта рекультивации — сельскохозяйственный и санитарно-гигиенический.
10. Организации, выполняющие рекультивационные работы
Технический этап выполняют________________(перечень организации)__________________
Биологический этап выполняют ______________(перечень организаций)__________________
11. Заказчик _______________________________________________________________ ГРЭС.
12. Проектные организации
______________________________(перечень организаций)______________________________
13. Срок выполнения проекта
Проект технического этапа:
начало _________ квартал (месяц) ___________ год;
окончание _______ квартал (месяц) ___________год.
Проект биологического этапа:
начало __________ квартал (месяц) __________ год;
окончание ________ квартал (месяц) _________ год.
14. Исходные данные, выдаваемые заказчиком
14.1. Карта-схема расположения золошлакоотвала с указанием его площади, конфигурации, расстояний от электростанции, промышленных, сельскохозяйственных объектов и населенных пунктов, подъездных путей и дренажных сетей.
14.2. Тип золошлакоотвала (равнинный, овражный).
14.3. Вертикальные разрезы золошлакоотвала с указанием глубины залегания золошлакового материала.
14.4. Химический состав золошлакового материала.
14.5. Месторасположение грунта для покрытия поверхности золошлакоотвала, его объем в м3.
Вид растения |
Климатическая зона |
Норма высева, кг/га |
||
Лесная, лесостепная |
Степная |
При внесении полного минерального удобрения в золу |
при покрытии органическим материалом |
|
Злаковые: |
|
|
|
|
Ежа сборная |
+ |
— |
— |
30 |
Мятлик луговой |
+ |
— |
40 |
20 |
Полевица белая |
+ |
— |
40 |
20 |
Овсяница луговая |
+ |
— |
— |
30 |
Овсяница красная |
+ |
— |
60 |
30 |
Костер безостый |
+ |
+ |
100 |
50 |
Регнерия волокнистая |
+ |
+ |
— |
30 |
Пырей бескорневищный |
+ |
+ |
— |
50 |
Житняк широкополосный |
+ |
+ |
— |
24 |
Бобовые: |
|
|
|
|
Донник белый |
+ |
— |
80 |
40 |
Донник желтый |
+ |
+ |
80 |
40 |
Люцерна синегибридная |
+ |
+ |
— |
30 |
Люцерна желтая |
+ |
+ |
— |
24 |
Эспарцет песчаный |
+ |
+ |
— |
160 |
Примечания: 1. Знаком "+" обозначены виды растений, рекомендуемые для данной зоны.
2. В зависимости от наличия семян растений целесообразно производить посев, чередуя участки злаковых и бобовых трав.
Наименование месторождения и бассейна |
Среднее содержание микроэлементов в золе углей, мг/кг |
||||
Кадмий |
Медь |
Ртуть |
Свинец |
Цинк |
|
Канско-Ачинский бассейн |
1,3 |
5,4 |
0,04 |
18,5 |
26,2 |
Кузнецкий бассейн |
2,8 |
5,0 |
0,05 |
3,6 |
26,9 |
Подмосковный бассейн |
5,8 |
19,9 |
0,01 |
88,7 |
162,5 |
Печорский бассейн |
8,3 |
19,3 |
0,4 |
32,6 |
78,1 |
Экибастузский бассейн |
4,8 |
12,3 |
0,02 |
30,0 |
43,8 |
Предельно допустимые концентрации в почве с учетом фона, мг/кг: |
|
|
|
|
|
валовая форма |
1-5* |
— |
— |
20+1** |
— |
подвижная форма |
— |
3,0 |
— |
6,0 |
23,0 |
*По зарубежным данным.
**Свинец + ртуть.
Пищевые продукты |
Элементы, мг/кг |
||||||
Свинец |
Кадмии |
Мышьяк |
Ртуть |
Медь |
Цинк |
Железо |
|
Зерновые |
0,5 |
0,1 |
0,2 |
0,03 |
10,0 |
50,0 |
— |
Гречиха |
0,5 |
0,04 |
0,2 |
0,03 |
15,0 |
50,0 |
— |
Зернобобовые |
0,5 |
0,1 |
0,3 |
0,02 |
10,0 |
50,0 |
— |
Овощи и картофель |
0,5 |
0,03 |
0,2 |
0,02 |
5,0 |
10,0 |
— |
Фрукты и виноград |
0,4 |
0,03 |
0,2 |
0,02 |
5,0 |
10,0 |
— |
Молоко |
0,1 |
0,03 |
0,065 |
0,005 |
1,0 |
5,0 |
— |
Коровье масло, животные жиры |
0,1 |
0,03 |
0,1 |
0,03 |
0,5 |
5,0 |
5,0 |
Продукты, не вошедшие в перечень |
1,0 |
0,05 |
1,0 |
0,02 |
25,0 |
50,0 |
— |
1. ГОСТ 1751.01-78. Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения.
2. Тарчевский В.В. Взаимоотношения растений как основа формирования фитоценозов на промышленных отвалах. В сб.: Растения и промышленная среда. Вып. 2.— Свердловск, Уральский государственный университет, 1970.
3. Махонина Г.И., Ахметьянова Л.Г. Минеральный состав растений, выросших на золоотвалах тепловых электростанций Урала. В сб.: Растения и промышленная среда. Вып. 6.— Свердловск, Уральский государственный университет, 1979.
4. Моторина Л.В., Овчинникова В.А. Промышленность и рекультивация земель.— М: "Мысль", 1975.
5. Методические рекомендации по рекультивации отвалов литейного производства.— Свердловск, Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда, 1988.
6. Информационное письмо № 25-90 "Опыт рекультивации отработанных золошлакоотвалов".— М.: СПО ОРГРЭС, 1992.
7. Информационное письмо № 1-79 "Постоянное закрепление поверхностей золошлакоотвалов тепловых электростанций".— М.: СПО Союзтехэнерго, 1979.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Направления рекультивации отработанных золошлакоотвалов
2. Санитарно-гигиеническая рекультивация
3. Строительная рекультивация
4. Сельскохозяйственная рекультивация
5. Меры предосторожности
Приложение 1 ЗАДАНИЕ НА РАЗРАБОТКУ РАБОЧЕГО ПРОЕКТА РЕКУЛЬТИВАЦИИ (КОНСЕРВАЦИИ) ЗОЛОШЛАКООТВАЛА
Приложение 2 ВИДЫ И НОРМЫ ВЫСЕВА МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ, РЕКОМЕНДУЕМЫХ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ НА ЗОЛОШЛАКООТВАЛАХ В РАЗНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ЗОНАХ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ |7|
Приложение 3 СОДЕРЖАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ЗОЛЕ УГЛЕЙ (ДАННЫЕ ВТИ) И ПДК ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ (ПЕРЕЧЕНЬ МИНЗДРАВА СССР ОТ 19.11.91 г. № 6229-91)
Приложение 4 САНИТАРНЫЕ ПРАВИЛА И НОРМЫ 42-123-4089-86 "ПДК ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МЫШЬЯКА В ПРОДОВОЛЬСТВЕННОМ СЫРЬЕ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ"
Список использованной литературы