Лекція №11

ПОЛІГОНИ ТПВ

Найпростішими і найбільш розповсюдженими спорудженнями по знешкодженню ТПВ є полігони. Відходи складуються на ґрунт із дотриманням умов, що забезпечують захист від забруднення атмосфери, ґрунту прилягаючих ділянок, поверхневих і ґрунтових вод, що перешкоджають поширенню мікроорганізмів. На полігонах роблять ущільнення ТПВ, що дозволяє збільшити навантаження відходів на одиницю площі споруджень і забезпечує ощадливе використання земельних ділянок. Після закриття полігонів поверхню землі рекультивують для наступного використання.

Полігони ТПВ повинні забезпечувати охорону навколишнього середовища по шести показниках шкідливості: органолептичному, загально санітарному, фітоакумуляційному (транслокаційному), міграційно-водному, міграційно-повітряному і санітарно-токсикологічному.

Вибір ділянки під полігон

Основні вимоги до розміщення ділянки під полігон: видалення від житлової забудови не менш чим на 500 м (санітарно-захисна зона), від аеродрому не менш 10 км, від автомобільної дороги не більш 500 м; ґрунтами для підстави полігона повинні служити глина і важкі суглинки, ґрунтові води на глибині більш 2 м, виходи ґрунтових вод у виді ключів повинні бути відсутніми; можливість складування ТПВ на висоту (глибину) не менш 10 м (для високо навантажених полігонів не менш 20 м).

Площу земельної ділянки, що відводиться під полігон ТПВ, вибирають з умови терміну його експлуатації 15...20 років, а якщо місцеві умови дозволяють, те на більш тривалий період.

Необхідна площа ділянок для високонавантажених полігонів Ф, га, на стадії попередніх розрахунків може бути визначена по емпіричній формулі

Ф=( √Н+0,0Н) (Т/15),

де Н - середня чисельність населення міст за розрахунковий термін, тис. чол. (при Н>1);

Т - розрахунковий термін експлуатації полігонів, років (10< Т < 25).

Для обґрунтування необхідної площі ділянки полігона розраховують кількість ТПВ, що буде доставлене на нього за розрахунковий час (теоретична місткість).

Теоретичну місткість полігона Ет на розрахунковий термін визначають по формулі

Ет = К₂ /4К₁·Т(У₁ +У₂ ) (Н₁ +Н₂ ),

де К₁ - коефіцієнт, що враховує ущільнення ТПВ в процесі експлуатації полігона за весь термін Т;

К₂ - коефіцієнт, що враховує обсяг проміжних і остаточних зовнішніх ізолюючих шарів ґрунту;

У₁ и У₂ - питомі річні норми накопичення ТПВ по обсягу на 1-й (фактичні дані) і останній роки експлуатації, м³ /(чол. рік);

Н₁ і Н₂ - кількість населення, що обслуговується полігоном, на 1-й і останній роки експлуатації, чол.

Проектування полігона ТПВ ведуть на основі топографічної зйомки й інженерно-геологічних вишукувань відведеної земельної ділянки. Фактичну місткість полігонів визначають на основі технологічних планів і розрізів. При відводі ділянки погоджують висоту складування ТПВ (перевищення над рівнем навколишньої місцевості).

Полігони ТПВ, що мають висоту (для полігонів у котлованах і ярах) чи глибину більш 20 м і навантаження на використовувану площу більш 10 т/м³ чи більш 100 тис. т/ га, відносяться до категорії високонавантажених.

Схема ділянок складування

Основним спорудженням полігона є ділянка складування ТПВ. Схема спорудження залежить від рельєфу ділянки. Розрізняють основні типи ділянок: плоскі, яружні, на відпрацьованих кар'єрах (кар'єрні).

Плоскі ділянки. На плоских ділянках полігонів, що приймають більш 120 тис. м³ ТПВ в рік, застосовують висотну схему. Висоту полігона над рівнем землі ділянки Н визначають з умови закладення зовнішніх укосів 1:4 і необхідності мати розміри верхньої площадки, що забезпечують безпечну роботу сміттєвозів і техніки, що ущільнює:

Н= (Ш – Ш_в )/ 8,

де Ш - ширина ділянки складування в підстави, м;

Ш_в - ширина верхньої площадки, м.

Мінімальну ширину верхньої площадки Ш_в визначають подвоєним радіусом розвороту сміттєвозів, який дорівнює, як правило, 9×2=18 м² і дотриманням правила розміщення сміттєвозів не ближче 10 м від укосу. Мінімальна ширина складає 18+10×2=38 м. При використанні великовантажних транспортних сміттєвозів Ш_в приймають не менш 45 м.

Фактичну місткість полігона Е_ф с обліком ущільнення розраховують по формулі усіченої піраміди

Е_ф = 1/3 (С₁ +С₂ ) + √(С₁ С₂)Н + 1/3 (С₁ +С₃ +√(С₁ С₃)Н_к ,

де С₁, С₂ і С₃ - площі полігона на рівні землі, верхньої площадки і днища котловану, м ;

Н _к - глибина котловану в основі полігона, м.

Потреба в ізолюючому матеріалі У _г визначають по формулі

В_г = Е _ф (1 – 1/К₂ ).

Оптимальним рішенням по забезпеченню полігона ізолюючим матеріалом є відриття котловану в основі полігона. У розглянутих умовах В_г - місткість котловану.

Середню проектовану глибину котловану в основі полігона визначають по формулі:

Н_к = 1.1В_г /С₁ ,

де 1.1 - коефіцієнт, що враховує укоси і схему експлуатації котловану.

Обсяг ТПВ на полігоні в ущільненому стані В _у складає:

В_у = Е_ф – В_г.

Обсяг ТПВ, що може прийняти полігон за весь період експлуатації Т в неущільненому стані, складає:

В _н =В_у –К₁.

У табл. «Довідника» дані приклади розрахунку місткості полігона для варіанта без котловану в основі, щільності ТПВ до ущільнення 200 кг/м³ , терміну експлуатації полігона Т не менш 15 років і застосуванні для ущільнення бульдозерів масою 12...14т. При пристрої в основі котлованів на всю потребу в ізолюючому матеріалі В_н збільшується на обсяг В_г К₁.

Ділянку складування розбивають на черги будівництва й експлуатації з урахуванням забезпечення в кожну чергу протягом 3...5 років прийому ТПВ. У складі першої черги виділяють пусковий комплекс на перші 1...2 р. У першу, другу і, якщо дозволяє площа ділянки, у третю чергу складування відходів ведуть на висоту 4...5...6.75 м. Наступна черга експлуатації полягає в збільшенні насипу ТПВ до проектної відмітки. Розбивку ділянки складування на черзі виконують з урахуванням рельєфу місцевості.

Розміщення ґрунту з котловану першої черги проектують у кавальєрах по периметру полігона (для використання в якості зовнішньої, остаточної ізоляції при закритті полігона). З котловану другої черги ґрунт подають на ізоляцію ТПВ на картах першої черги.

З огляду на рельєф місцевості і черговість складування ТПВ, ділянку розбивають на ряд котлованів. На ділянках з ухилом більш 0.5% проектують каскад котлованів.

Перепад висот верхнього і наступних проміжних валів котлованів, а також різниця оцінок основ двох суміжних котлованів повинні бути (без спеціального розрахунку на стійкість) не більш 1 м. По верху проміжних валів можна розташовувати тимчасову дорогу для проїзду сміттєвозів. Основа під складування ТПВ повинна мати водотривкий екран.

Конструкція полігона повинна запобігти чи понизити міграцію токсичних речовин із ТПВ в ґрунтові води і відкриті водойми до концентрацій, що не перевищують ПДК для води водоймів, що забезпечують органолептичний і міграційно-водний показники.

Ізоляція по контурі полігона. Для полігонів, що мають розповсюджену геологічну будівлю: поверхневий шар товщиною 2-3 м з піску чи легких суглинків, нижче – водопідпор із глин. Застосовують ізоляцію по контурі полігона шаром 0.5...1.5 м. Метод полягає в створенні по контурі полігона водотривкої стінки, що стуляється з водотривкою основою. По периметрі ділянки складування відривають траншею шириною не менш 1 м до водопідпора, що входить у нього на глибину 0.3...0.5 м Траншею заповнюють водотривким матеріалом (глиною), що добувається з котловану, що влаштовується на прикордонній ділянці полігона. Передбачають заходи, що забезпечують попереднє зниження рівня води в траншеї.

На плоских ділянках полігонів, що приймають менш 120 тис. м³ ТПВ в рік, використовують траншейну схему. Траншеї для складування ТПВ проектують перпендикулярно напрямку пануючих вітрів глибиною 3...6 м і шириною поверху 6...12 м. Ґрунт, отриманий від розробки траншеї застосовують для засипання після заповнення ТПВ. Основа (днище) траншеї повинне бути не менш чим на 0.5 м заглиблене в глинисті ґрунти в тих кліматичних районах, де утворюється фільтрат.

Довжину однієї траншеї приймають з урахуванням забезпечення прийому ТПВ: при температурі вище 0 ⁰С - протягом 1...2 мес.; при температурі нижче 0 ⁰С - на весь період промерзання ґрунтів.

Розмір площі ділянки траншеї повинний забезпечувати прийом ТПВ з розміщенням їх в одному ярусі за період не менш 5 років (як виключення 3 роки). Рекомендується проектування висотної схеми з пристроєм траншеї в 2...3 ярусу по висоті.

Яружні ділянки. Відвід земельної ділянки під складування ТПВ на території яру повинний включати його верхів'я, що спрощує збір і видалення поталих і зливових вод. Поглиблення дна яру і зрізання ґрунту з укосів (із пристроєм більш положистих укосів) проектують для забезпечення полігона ізолюючим матеріалом. Дно яру (основа полігона) розробляють уступами зі зворотним ухилом, що забезпечує зчеплення ТПВ з ґрунтом, що перешкоджає ковзанню ТПВ по ухилі.

Ділянку складування ТПВ в яру по довжині розбивають починаючи з верхів'я на черзі будівництва. Кожну чергу будівництва зі зниженої сторони захищають від зсувів ТПВ земляною греблею. Кожну греблю розраховують на екстремальні умови з урахуванням статичної стійкості утримуваних ТПВ, насичених водою. Найбільш складні умови експлуатації створюються в перший рік, коли накопичення ТПВ, що усмоктують частину атмосферних опадів, невелике. Укоси яру також усмоктують незначну кількість вологи. Основна маса зливових і паводкових вод накопичується в греблі. Перепад висот у межах одного каскаду не більш 10 м.

Кількість ТПВ, що може прийняти полігон, розташовуваний у яру, розраховують у два етапи. На першому етапі визначають місткість при заповненні до брівки яру з урахуванням зрізання ґрунту з укосів, на другому - місткість полігона вище брівки з урахуванням закладення укосів 1:4.

Пристрій полігонів у середній чи низовій частині яру сполучено з необхідністю прокладки по його тальвегу, під шаром ТПВ, колектора для пропуску зливових і поталих вод з верхів'їв яру. По довжині колектора з інтервалами 50...100 м влаштовують оглядові колодязі на усю висоту складування ТПВ.

Вироблені кар'єри. Використання вироблених кар'єрів під полігони ТПВ є найбільш економічним методом їхньої рекультивації. Складування ТПВ в кар'єрах здійснюють по двох схемах: за схемою вирівнювання (до рівня брівки кар'єру), за висотною схемою (зі значним перевищенням рівня брівки кар'єру).

Проект складування ТПВ у вироблених кар'єрах (глибоких котлованах) повинний забезпечувати з'їзд і розвантаження сміттєвозів на нижній оцінці з пошаровим заповненням кар'єру по висоті. Якщо відведена під полігон частина кар'єру не має існуючого з'їзду, то земельна ділянка під складування ТПВ у вироблених кар'єрах (глибоких котлованах) повинна включати площадку для пристрою з'їзду (пандуса) у виїмці поза котлованом з ухилом 5%. Частина пандуса безпосередньо в границях кар'єру проектується в одному з варіантів: із пристроєм насипу з чи ґрунту відходів будівництва, у напівнасипі –напіввиїмці в укосі котловану. Земельна ділянка повинна також передбачати можливість розробки частини укосу з метою одержання ґрунту для проміжної й остаточної ізоляції. Ґрунт для ізоляції складують у кавальєрах на брівці кар'єру. Якщо дозволяють гідрогеологічні умови, частина ґрунту може бути отримана за рахунок поглиблення кар'єру.