Накопители промышленных отходов
1.1. Общие сведения
Твердые и жидкие отходы образуются на всех промышленных предприятиях. При обогащении руд черных и цветных металлов образуется значительное количество мелкоизмельченной пустой породы – хвостов. В процессе мокрого обогащения угля, при отстаивании сточных жидкостей металлообрабатывающих и химических заводов образуется мелкий илистый осадок, именуемый шламом. На предприятиях химической промышленности, в машиностроении и цветной металлургии (переработка цинковых, свинцовых, никелевых руд) образуются токсичные сточные воды, содержащие соли, щелочи, кислоты, тяжелые металлы (медь, свинец, хром, мышьяк и др.). На предприятиях пищевой промышленности (сахарные, крахмальные, спирто-водочные, пивоваренные, дрожжевые заводы) образуются сточные воды, содержащие органические вещества. Сточные воды и шламы химических производств (нефтеперерабатывающих, нефтехимических, коксохимических и др.) содержат в своем составе токсичные соединения (фенолы, спирты, нефтепродукты, и др.)
С целью предотвращения загрязнения окружающей природной среды, а также для отстаивания, осветления, испарения, доочистки и накопления при повторном использовании в системе водооборота или перед сбросом в водоемы сточные воды аккумулируют в специально подготовленных емкостях – накопителях.
Твердые отходы (хвосты, золошлаки, шламы), содержащие сопутствующие им химические загрязнения, складируют в накопителях, в том числе с целью последующего извлечения оставшихся в них полезных компонентов.
В зависимости от вида отходов и назначения накопителей различают хвостохранилища, шламохранилища, накопители сточных вод, пруды-отстойники, пруды-испарители, золоотвалы.
Основные типы накопителей
По условиям складирования отходов накопители подразделяют на гидроотвалы (намывные и наливные хранилища) и насыпные накопители. К намывным относятся такие накопители, емкость которых создается путем непрерывного намыва пляжей, а иногда и ограждающих дамб из крупных фракций складируемых отходов. К наливным относят такие накопители, емкость которых создается путем предварительного ограждения участка территорий дамбами, возводимыми из грунтов насыпным способом на полную высоту.
В зависимости от рельефа площадки, на которой сооружают накопители, их подразделяют на следующие типы: балочно-овражные; косогорные; равнинные; пойменные и карьерные (котлованные).
В ряде случаев устраивают также накопители смешанного типа.
Накопитель балочно-овражного типа (рис. 1.1 а) создают путем перегораживания оврага в низовой его части дамбой и возведения на бортах емкости сплошных или прерывистых дамб. Эти накопители отличаются относительно высокой экономичностью. В зависимости от размеров, формы в плане, уклона дна оврага устраивают одноступенчатые и многоступенчатые (каскадные) накопители. Одноступенчатый накопитель устраивают перегораживанием оврага в нижней его части одной дамбой. Этот тип накопителя целесообразен при малом уклоне дна.
Многоступенчатые накопители (рис. 1.2) создают в оврагах сложной конфигурации и большой протяженности при значительных уклонах дна. Для этого овраг разделяют на отдельные секции.
Число секций и местоположение дамб определяют на основе технико-экономического обоснования, исходя из условий эксплуатации, объема складируемых отходов, инженерно-геологических и топографических условий, местоположения карьеров строительных материалов и других факторов. При устройстве накопителя этого типа полнее используется объем оврага, упрощаются мероприятия по защите окружающей природной среды. Например, если борта и дно оврага сложены малопроницаемыми породами, такие мероприятия необходимо предусматривать только для последней секции, расположенной в конце каскада.
Накопитель косогорного типа (рис. 1.1 б) устраивают на пологих склонах путем ограждения участка территории дамбами с трех сторон.
Накопитель равнинного типа (рис. 1.1 г) устраивают ограждением участка равнины дамбами по всему периметру емкости. В ряде случаев целесообразно строительство накопителя равнинного типа очередями путем сооружения дамб вокруг секций, примыкающих к ранее построенным и заполненным секциям.
Пойменный накопитель (рис. 1.1 д) устраивают путем ограждения дамбами части поймы реки. При наличии высокой береговой террасы ограждающие дамбы строят с трех сторон.
Карьерный (котлованный) накопитель (рис. 1.3) располагают в выработанном пространстве карьеров или в естественных котлованах без возведения дамбы или же с дамбой малой высоты.
В соответствии со сроком службы накопители подразделяются на постоянные и временные, со сроком службы до пяти лет.
Накопители делят на классы в зависимости от высоты дамбы и степени ответственности сооружений [14, 16, 35].
Рис. 1.1 Схемы основных типов намывных и наливных накопителей
а – овражно-балочный; б – косогорный; в – разрез по А–А для схем «а» и «б»; г – равнинный; д – пойменный; е – разрез по А–А для «г» и «д»; 1 – ограждающая дамба; 2 – чаша; 3 – отложения отходов; 4 – пруд; i – уклон поверхности ложа
Рис. 1.2 Схема каскадного (многоступенчатого) накопителя (план и продольный разрез по тальвегу)
1 – дамба; 2 – отложения отходов; 3 – нагорная канава; 4 – поверхностный сток
Рис. 1.3 Схема карьерного накопителя
1 – борта карьера; 2 – отложения отходов; 3 – пруд