Проектирование полигона

  Для отвода из тела полигона фильтрата устраивается специальная дренажная система водоотвода (рисунок 6).  

  1 - гидроизолирующий  экран; 2 - дренажная перфорированная труба; 3 - дренажная не перфорировании труба; 4 - закрытая дрена-коллектор; 5 - выпуск из коллектора в резервуар-накопитель или на перекачку;6 - нагорная канава; 7 - щебень фракции 2 - 40 мм; 8 - щебень фракции 5 - 20 мм; 9 - песчаная засыпка; 10 - тело полигона.  Рисунок 6 - Система сбора фильтрата высоконагружаемых полигонов   Водонепроницаемое основание рабочего тела полигона выполняется с уклоном так, чтобы поток фильтрата стекал к дренажной траншее откуда самотеком поступал в приемный колодец насосной станции. Из насосной станции фильтрат передается либо на очистку, либо на полив рабочего тела полигона в периоды, когда требуется его увлажнение. Конструкция дренажной  трубы для сбора фильтрата  показана на рисунке 7.   

  1 - дрена d=200 мм, 2/3 с отверстиями; 2 - фильтрующий материал; 3 - фильтрующий  слой крупностью 32 мм; 4 - ТБО; 5 - экран  из глины (мергеля) толщиной 1 м; 6 - слой дробленных строительных  отходов; 7 - песчаная подушка  Рисунок 7 - Дрена для сбора фильтрата на полигоне ТБО   Соединение  дренажных коллекторов и дрен для сбора фильтрата на полигоне ТБО показано на рисунке 8.  

1 - дренажный  коллектор d = 200 мм; 2 - дрена d = 100 мм; 3 - угол примыкания дрены к  коллектору 60°С; 4 - перфорированный  участок коллектора; 5 - сборный колодец, d = 1200 мм. Рисунок 8 - Соединение дренажных коллекторов и дрен для сбора фильтрата на полигоне ТБО   Для исключения заиливания дренажных труб и их повреждения при просадках рабочего тела полигона предусмотрены обсыпка труб фильтрующим материалом большой грязеемкости, подушки из песка, гравия, нетканых синтетических материалов. Фильтраты разных полигонов существенно отличаются по расходам, набору и концентрациям загрязняющих веществ. В связи с этим методы очистки и обезвреживания фильтрата для каждого полигона имеют свои особенности. Очистка фильтрата будет осуществляться методами механической и биологической очистки [1]. Из механических методов будет использоваться отстаивание с коагуляцией и фильтрацией. Методы биологической  очистки (как аэробные, так и анаэробные) будут осуществляться после механических. При аэробной обработке фильтрата необходимо подавать большое количество кислорода в очищаемые стоки, что приводит к большим затратам электроэнергии на аэрацию, образуется большое количество ила, содержащего соли тяжелых металлов, который трудно утилизировать; требуется значительное количество добавок для питания микрофлоры, чтобы обеспечить соотношение БПК₅:N:Р = 100:3,2:1,1; органическое вещество фильтрата переходит в СО₂ и Н₂О, которые не утилизируются; фильтрат не освобождается от патогенной микрофлоры; не устраняются неприятные запахи; требуются флокулянты для лучшего осаждения осадка. Этих недостатков  почти лишены анаэробные методы очистки. Большая часть органики фильтрата  переходит в биогаз, который можно  утилизировать. При термофильных процессах погибает патогенная микрофлора, в меньших объемах образуются осадки. Анаэробные методы эффективны при температурах выше 30 ^оС, что обусловливает необходимость поддержания этих температур. Недостатками анаэробных методов являются более низкая по сравнению с аэробными методами эффективность освобождения фильтрата от солей тяжелых металлов, а также необходимость строгого контроля условий процесса.   1.6.3 Система  сбора биогаза   Биогаз, образующийся в рабочем теле полигона, может оказать неблагоприятное воздействие на окружающую среду и представляет опасность для населения. Основные направления негативного воздействия биогаза следующие: метан (один из основных компонентов биогаза) относится к числу газов, создающих парниковый эффект; способствует разрушению озонового слоя; содержащиеся в биогазе загрязняющие компоненты высокотоксичны и представляют опасность для здоровья населения; биогаз с воздухом создает взрывоопасные смеси, способствует возникновению пожаров и взрывов на полигонах; биогаз является ингибитором для растений, растущих на полигонах или вблизи их. Однако биогаз можно использовать как высококалорийное топливо. Все это свидетельствует об актуальности дегазации полигонов.  Выделяющийся  из рабочего тела полигона биогаз в  первые годы эксплуатации полигона не собирается и не утилизируется. Наиболее сильное выделение биогаза наблюдается только через 7…10 лет и после его закрытия и рекультивации. На проектируемом полигоне предусматривается пассивная система дегазации. Динамика процессов, происходящих в «теле» полигона представлена на рисунке 9.  

  1 - углекислый  газ; 2 - азот; 3 - водород; 4 - метан Рисунок 9 - Динамика выделения газов при анаэробном разложении ТБО в рабочем теле полигона   Важные свойства биогаза: - состав биогаза, образующегося на полигонах ТБО (в %), согласно [1]:  СН₄ = 50 - 55; СО₂ = 43 - 48; N₂ = 1,9; O₂ = 0,06; H₂S=62,3 10^-4 и др.;  - метан легко проникает через рыхлые пористые породы, мало уплотненные ТБО и взрывается при атмосферном давлении в смеси с воздухом при концентрации от 5 до 15 об. %;  - может распространяться под землей на большие расстояния (1800 м и более) от рабочего тела полигона и вызывать там взрывы; - теплотворная способность биогаза составляет величину порядка 3500…6000 ккал/м³ (18...25 МДж/м³). Для оценки газоносного  потенциала полигона ТБО используется следующее уравнение:   G_t = G_e•(1 - exp(k(t-t₀))),                                                                                     (6)   где G_t - количество   образующегося   газа  по   годам, м³;       G_e - общее количество образующегося газа, м³;       k - константа разложения;        t - возраст отходов, лет;       t₀ - начало захоронения отходов, год. G_e определим следующим образом:   G_e=200•М_т,                                                                                                       (7)   где М_т – масса отходов, складируемых на полигон за весь период                 эксплуатации, т;        200 –.количество образующегося биогаза с 1 т ТБО, м³/год.   М_т=0,2•Е_т,                                                                                                           (8)   где 0,2 – средняя  плотность поступающих на полигон  отходов, т/м³;        Е_т – вместимость полигона, м³.   М_т=0,2•3420210=684042 т.   G_e=200•6840421=136808400 м³.   Необходимое количество скважин рассчитывается исходя из того, что на 0,1 га должна приходиться одна скважина. Тогда на полигоне должно быть оборудовано скважин:   N_скв=0,1•S_{ус. факт},                                                                                                  (9)   где S_{ус. факт} – фактическая площадь полигона, га (см. 2.3).   N_скв=0,1•51,84=5,184.   Принимаем необходимое  число скважин N_скв=6. Конструкция скважины должна обеспечивать предотвращение подсоса  воздуха в систему сбора биогаза  и создания взрывоопасной ситуации, а также исключение проникновения внутрь скважины поверхностных вод. На рисунке 10 изображена схема скважины. Скважина состоит  из:

бурового колодца диаметром 700 мм. Глубина колодца должна составлять 75% высоты полигона. Высота Центральной свалки составляет 45 м. Значит, глубина колодца (Н_к) составит: Н_к = 45 ^. 0,75 ? 34 м. перфорированной трубы диаметром 200 мм из поливинилхлорида. Перфорационные отверстия диаметром 1,25 см распределяются по всей поверхности через каждые 15 см по длине трубы; по диаметру трубы отверстия располагаются в шахматном порядке; запорной арматуры; клапана для отбора проб.

Рисунок 10 – Конструкция скважины для извлечения биогаза   Инженерное  обустройство скважины включает несколько  этапов. В пробуренную скважину опускается обсадная труба для укрепления стенок и изоляции скважины. Нижняя часть скважины засыпается щебнем фракции от 40 до 70 мм на глубину 0,5 м. Затем в скважину помещается перфорированная полимерная труба диаметром 100 мм, заглушенная снизу и снабженная фланцевым соединением в приустьевой части. Перфорация производится сверлом 18 мм по окружности через каждые 60^о, отверстия располагаются в шахматном порядке на расстоянии 100 мм друг от друга (рисунок 11). Верхняя часть трубы перфорации не имеет. Для оснащения газовых скважин и транспортирования биогаза, как правило, применяют трубы из полиэтилена низкого давления с маркировкой «газ» типа «С». Соединение труб выполняют сваркой. Трубы должны быть испытаны гидравлическим давлением не ниже 0,6 МПа  

Рисунок 11 – Схема перфорированной трубы   В межтрубное пространство засыпается пористый материал (например, гравий или щебень, фракция от 20 до 40 мм) с послойным уплотнением до отметки минус 3 м от устья скважины, затем – суглинок до отметки минус 2,7 м, затем – уплотнение из бентонита до отметки минус 2,1м, затем - суглинок до отметки минус 0,5 м. На последнем этапе сооружается глиняный замок мощностью 0,5 м для предотвращения попадания в скважину атмосферного воздуха. На поверхность выводится неперфорированная часть трубы, высотой 1,25 м. Площадь вокруг скважины на расстоянии от 1,5 до 2 м изолируют глиной толщиной от 0,3 до 0,4 м для обеспечения крепления скважины, исключения подсоса воздуха и проникновения внутрь скважины поверхностных вод. На поверхности  полигона на расстоянии 1,25 м над минеральным уплотнением монтируется оголовок скважины, который представляет собой металлический цилиндр, снабженный газозапорной арматурой для регулировки дебита скважины и контроля состава биогаза, а также патрубком для присоединения скважины к газопроводу (коллектору). При использовании запорной арматуры необходимо предусмотреть условия эксплуатации по давлению и температуре, а так же наличие агрессивной среды. Вентили, краны, заслонки должны соответствовать стандартам по работе в газовой среде. После установки  скважины прокладывают газопровод представляющий собой трубу из ПВХ диаметром 100 мм, проложенную в траншее на глубине от 1 до 1,5 м для предотвращения промерзания труб в зимнее время. Трубу газопровода необходимо укладывать на металлические либо железобетонные подкладки длиной от 40 до 50 см и с шагом от 2,5 до 3 м. При прокладке газопровода необходимо учитывать, что в результате резкого снижения температуры биогаза в трубе газопровода и его высокой влажности образуется конденсат, для отвода которого труба газопровода укладывается под уклоном не менее 5% в сторону пункта сбора газа. Свалка может оседать на 5-20% ее глубины, поэтому скважины для извлечения свалочного газа соединены с коллектором при помощи гибкого соединения. Газопровод подводит газ к аппарату очистки и осушки газа (адсорбер), который располагается на территории, непосредственно прилегающей к свалке.   

1 – дегазационные  скважины; 2 –газопровод; 3 – конденсатоотводчик; 4 и 7 – компрессор; 5 – факельная  установка; 6 – адсорбер. Рисунок 12 – Схема системы сбора и утилизации биогаза  Система сбора  и утилизации биогаза включает: три  вертикальные скважины, соединенные  между собой и компрессорной  установкой линиями газопроводов, конденсатоотводчик, компрессор, факельную установку и адсорбер (рисунок 12).  Свалочный газ  под действием разрежения создаваемого компрессором поступает из скважин  в коллектор, откуда передается на факел  для сжигания. Перед компрессором монтируется конденсатоотводчик для  удаления конденсата из газа. Конденсатоотводчик представляет собой резервуар для стока конденсата с системой гидрозатвора и автоматическим удалением влаги в тело свалки через перфорацию в верхней части емкости. Он располагается в нижних точках наклона газопровода, ниже уровня промерзания грунта. Компрессор и факельная установка монтируются после создания изоляционного покрытия участка. Расположение на свалке данного оборудования осуществляется в металлическом кожухе представляющем собой контейнер в котором так же размещается измерительное и регулирующее оборудование [1].   1.6.4 Защитные экраны основания и поверхности   Обычно для  защиты от инфильтрации отжимных вод  в подземные водоносные горизонты  устраивают экран из водоупорных  материалов – естественных (глины, суглинки) и искусственных (пленочные покрытия из пластмассы, продуктов и отходов нефтехимической промышленности – битумов, смолистых материалов и т.д.). Искусственные защитные экраны обладают механической прочностью, химической стойкостью по отношению к фильтрату, достаточной  водонепроницаемостью, физической стойкостью к перепадам температур.   Структура глиняного экрана представлена на рисунке 13.

1 – отходы; 2 – дренажный слой (0,3 м); 3 – глиняный  экран, состоящий из двух слоев  (миним.0,5м); 4 – уплотненная подложка Рисунок 13 ? Структура глиняного экрана   Для грунтов, характеризующихся  коэффициентом фильтрации более 10^-5 см/с, необходимо предусматривать устройство искусственных непроницаемых экранов [1]: 1. Глиняный экран  однослойный, толщиной не менее  0,5 м. Исходная глина ненарушенной структуры должна иметь коэффициент фильтрации не ниже 0,001 м/сут. Поверх экрана укладывается защитный слой из местного грунта толщиной от 0,2 до 0,3 м. 2. Грунтобитумный  экран, обработанный органическими  вяжущими веществами или отходами  нефтеперерабатывающей промышленности, толщиной от 0,2 м до 0,4 м с одной стороны или двойной пропиткой битума, в зависимости от состава отходов и климатических условий. 3. Экран двухслойный  из латекса. Экран состоит из  планировочного подстилающего слоя  толщиной 0,3 м, слоя латекса, промежуточного слоя из песчаного грунта 0,4 м, второго слоя латекса и защитного слоя из мелкозернистого грунта толщиной 0,5 м. 4. Экран из  полиэтиленовой пленки, стабилизированной  сажей, двухслойный. Двухслойный  экран состоит из подстилающего  слоя – песчаного грунта толщиной 0,2 м, двух слоев полиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей, толщиной 0,2 мм. Между слоями пленок устраивается дренажный слой из крупнозернистого песка, толщиной 0,4 м. На верхний слой пленки укладывается защитный слой (h = 0,5 м) песчаного грунта с частицами максимальной крупности до 5 мм. Допускается применение однослойных искусственных экранов без дренажа фильтрата при благоприятных гидрогеологических условиях участка складирования: уровень грунтовых вод не менее 6 м от поверхности основания рабочих карт; наличие в основании карт суглинков с коэффициентом фильтрации не более 10…3 см/с и мощностью не менее 6 м.   1.6.5 Участок  для приема токсичных отходов   Основание площадки выполняется бетонным или асфальтовым, опасные отходы транспортируются в специальное здание (модульное или навес), где расположены контейнеры для раздельного накопления медикаментов, ртутных элементов, средств бытовой химии.  Токсичные отходы можно разбить на несколько групп, некоторые из которых представлены ниже: - мышьяксодержащие неорганические твердые отходы и шламы; ртутьсодержащие отходы; циансодержащие сточные воды и шламы; отходы, содержащие свинец, цинк, кадмий, никель, сурьму, висмут, кобальт и их составления; - отходы, содержащие металлоорганические токсичные соединения олова, галогенорганические и кремнийорганические соедине-нчя;отходыщелочныхметаллов,фосфорорганическихсоединений;шламы производства тетраэтилсвинца; использованные органические растворители (в соответствии с номенклатурой продукции, закрепленной за министерством); пестициды, пришедшие в негодность и запрещенные к применению; - фосфорсодержащие и фторсодержащие отходы и шламы; пестициды, пришедшие в негодность и запрещенные к применению; - отходы гальванических производств; - отходы нефтепереработки, нефтехимиии сланцехимической переработки; использованные органические растворители; - хромсодержащие отходы; шламы и сточные воды; отходы карбонилов железа и никеля. Жидкие опасные  отходы: химические реактивы, отработанное масло, средства бытовой химии - помещение, оборудованное вытяжными шкафами и вытяжными зонтами, под которыми вручную осуществляется слив в емкости. Опорожненная безвозвратная тара подается на пресс. Отходы собираются в контейнеры для последующей отправки на переработку и уничтожение. Отработанные  масла накапливаются в специальных  емкостях и далее продаются перерабатывающим предприятиям. Аккумуляторы  накапливаются на стеллажах и  идут на переработку. Ртутные, люминесцентные лампы сортируются по размерам и  на специальных устройствах упаковываются в термоусадочную пленку партиями по 300-500 штук для последующей отправки на перерабатывающее предприятие.   1.6.6 Участок  для размещения цеха по сортировке  отходов   Участок для  размещения производства по сортировке отходов. Участок для  сортировки отходов примыкает к  административно-хозяйственной зоне полигона. На участке располагаются: - производственный  корпус; - навес для  складирования брикетов; - участок подготовки  вторичного сырья; - весовая площадка. Все объекты  на площадке расположены с учетом транспортных развязок с минимальным радиусом разворота транспортных средств и требований по пожарной безопасности (пожарные проезды).     1.6.7 Участок радиационного контроля   С целью исключения несанкционированного складирования отходов, содержащих радионуклиды, при поступлении на полигон отходы проходят радиационный дозиметрический контроль. Контроль осуществляется оператором КПП, для чего используется переносной дозиметр.   1.6.8 Система перехвата, сбора, водоотведение дождевых и талых вод   Эта система  включает: сеть нагорных канав для  перехвата стока ливневых вод  с участков расположенных выше основания  полигона, соединенных открытыми  лотками или закрытыми коллекторами, перепадными колодцами и накопительными резервуарами(отстойниками). Эта система может выполняться раздельно или совместно с отведением фильтрата  и хоз.бытовых сточных вод. По периметру  полигона может быть расположен кольцевой  канал, который выполняет функцию  пруда испарителя. Пруд испаритель оборудуется очистными сооружениями: механическая, биологическая или физико-химическая очистка.   Виды дозиметров: Геологоразведочный  поисковый прибор СРП-68-01 или СРП-88Н УИМ-2-2- более  новый вид дозиметров, которые  сразу сигнализируют о превышении допустимых концентрациях.   2 Расчетная часть   2.1 Расчет  проектируемой вместимости полигона   Вместимость полигона Е_т  и т.д.................