Лабораторная работа №4 Основные природоохранные элементы полигона санитарного захоронения тбо

Цель работы: изучить основные природоохранные элементы полигона санитарного захоронения ТБО, минимизирующие негативное экологическое воздействие.

4.1. Пояснения к работе

4.1.1. Инженерные решения защиты окружающей природной среды

Места захоронения ТБО являются источником распространения загрязняющих веществ в компоненты природной среды, оказывая вредное воздействие на них в течение длительного периода времени.

Основные мероприятия по минимизации экологического риска и предотвращению необратимых последствий для окружающей среды основаны на следующих принципах: правильного выбора места для размещения полигонов; создания технологического и технического оформления полигонов, предотвращающих проникновение загрязняющих веществ в компоненты окружающей среды; проведения контроля качества складируемых отходов и мониторинга за окружающей средой.

Возможный ущерб окружающей среде от функционирования полигонов ТБО обусловлен образованием фильтрата и биогаза в толще свалочного тела. Фильтрат, проникая в породы зоны аэрации и грунтовые воды, загрязняет их. Стекающие поверхностные воды полигона на рельеф местности загрязняют почвы.

В результате биохимических процессов в свалочных грунтах образуется биогаз, который при выходе на поверхность загрязняет атмосферный воздух, и что нередко приводит к возгоранию отходов на свалках и полигонах. Пожары на свалках и полигонах отравляют атмосферный воздух.

4.1.2. Защитные экраны полигонов

В роли противофильтрационного экрана могут выступать природные геохимические барьеры и искусственные барьеры, выполняемые в виде глиняного замка или экрана из геосинтетических материалов.

Основное функциональное назначение противофильтрационной защиты основания полигона – создание искусственного барьера, препятствующего проникновению фильтрата в породы зоны аэрации и ГВ. В целях обеспечения экологической безопасности барьер должен включать противофильтрационные и дренажные элементы, позволяющие собрать и отвести фильтрат.

К онструкция противофильтрационного экрана, устраиваемого по основанию и внутренним откосам котлована, выполняется из геосинтетических материалов и конструктивно выглядит следующим образом: спланированное основание дна и внутренних откосов котлована; слой бентофикса (7мм); слой карбофола (2,5мм); слой секутекса. По их верху отсыпают укрывающий слой из крупнозернистого песка (0,3 м). Конструкция противофильтрационного защитного экрана в основании полигона, выполняемого из геосинтетических материалов, приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Конструкция противофильтрационного защитного экрана, выполняемого из геосинтетического материала в основании полигона: 1 – слой ТБО; 2 – переходный слой из песчаного грунта 0,2 м; 3 – укрывающий слой из крупнозернистого песка 0,3 м; 4 – дренажная труба d=0,1 м; 5 – геосинтетики; 6 – выравнивающий слой песка 0,15 м; 7 – грунты основания полигона.

Система сбора фильтрата предусматривает его отведение по дну котлована в изолированные водоприемные емкости, расположенные за пределами насыпи отходов, рассчитанные на периодическую их откачку и вывоз на ближайшие очистные сооружения.

Дренажная сеть состоит из следующих элементов:

• системы дрен, уложенных поверху водонепроницаемого экрана, и обсыпанных гравийно-песчаной смесью по методу обратного фильтра;

• дренирующего слоя, отсыпанного между дренажными трубами по их верху.

Фильтрат образуется на участке захоронения отходов в течение теплого и холодного времен года. В теплый период – осадки в виде дождя. Образование фильтрата в холодное время года связано с таянием снега на поверхности уложенных отходов за счет тепла, выделяемого при разложении органического вещества в толще свалочного тела, а также захоронением значительной части выпавшего снега совместно с укладываемыми отходами. Количество фильтрата, образующегося на полигонах, определяется разницей между величиной выпавших осадков и объемов влаги, расходуемой на испарение, достижение отходами полной влагоемкости и на поверхностный сток.

О – атмосферные осадки, мм; Е – испарение с поверхности полигона, мм; q_р расчетное значение инфильтрационного питания мм; q_дв – дефицит влаги расходуемой на насыщение отходов до достижения ими состояния полной влагоемкости, мм; ПС – поверхностный сток, мм.

Объем образующегося на полигонах фильтрата Q_ф (м³/год) можно определить по формуле:

Q_ф = ( q_зв*Т_зв+q_ло*Т_ло)*F_оч – ΔW*Р_сут*(Т_зв+Т_ло)/ɣ_ф = (0,00056667 *180+0,00006005 *185)*45264 – 0,2*272,3*(180+185)/1 = -14758,1 м³/год

где q_зв – расчетное значение инфильтрационного питания за зимне-весенний расчетный период, м/сут;

Т_зв – продолжительность зимне-весеннего периода (180 суток);

q_ло – значение инфильтрационного питания за летне-осенний период, м/сут;

Т_ло – продолжительность летне-осеннего периода (185 суток);

F_оч – площадь участка складирования каждой из четырех очередей эксплуатации в пределах первого яруса, м²;

ΔW – дефицит влажности отходов (0,15 – 0,2);

Р_сут – суточная величина накопления ТБО, т/сут;

ɣ_ф – плотность фильтрата, т/м³ (1).

Инфильтрат не образуется.

Значение инфильтрационного питания за зимне-весенний расчетный период определяется по формуле:

q_зв = (α*О_зв – Е_зв)/ Т_зв = (0,6*0,273-0,0618)/180 = 0,00056667 м/сут.

где α – коэффициент, учитывающий долю осадков, впитывающихся в почву в зимне-весенний период (α=0,6);

О_зв – осадки за зимне-весенний расчетный период, приведенные к 10%-ной обеспеченности (м), определяются по следующей зависимости:

О_зв = О*Р₁ = 0,737*0,37 = 0,273 м

где О – среднемноголетнее значение осадков при 50%-ной степени обеспеченности, м;

Р₁ – процентное распределение элементов водного баланса для осадков зимне-весеннего периода, Р₁=0,37 (37%);

Е_зв – испарение с поверхности полигона за зимне-весенний расчетный период (м), определяется по формуле:

Е_зв = Е_о*Р₂ = 0,515*0,12 = 0,0618 м

где Е_о – величина испарения влаги с водной поверхности при 50%-ной степени обеспеченности, м;

Р₂ – процентное распределение водного баланса для испарения с водной поверхности за зимне-весенний расчетный период ( Р₂=0,12).

Значение инфильтрационного питания за летне-осенний период рассчитываются по формуле:

q_ло = (α*О_ло – Е_ло)/ Т_ло = (1*0, 46431 –0,4532) /185 = 0,00006005 м/сут

где α – коэффициент, учитывающий долю осадков, впитывающихся в почву в летне-осенний период (α=1);

О_ло – осадки за летне-осенний расчетный период, приведенные к 10%-ной обеспеченности (м), рассчитываются по следующей зависимости:

О_ло = О*Р₁^’ = 0,737*0,63 = 0,46431 м

Р₁^’ – процентное распределение элементов водного баланса для осадков в летне-осенним периоде (Р₁^’=1-0,37=0,63)

Е_ло – испарение с поверхности полигона за летне-осенний расчетный период (м), определяется по формуле:

Е_ло = Е_о*Р₂^’ = 0,515*0,88 = 0,4532 м

где Р₂^’ – процентное распределение водного баланса для испарения с водной поверхности за летне-осенний расчетный период (Р₂^’=1-0,12=0,88).