Управление отходами. Захоронение твёрдых бытовых отходов

троль за состоянием свалки и после ее закрытия. Местные власти вправе увеличить этот срок по своему усмотрению.

Правилами предусмотрены также обязательная проверка поступающих отхо­ дов на содержание в их экологически опасных веществ, жесткие ограничения на прием жидких отходов и обязательное ежедневное покрытие складированных от­ ходов изолирующим материалом (малоценным грунтом и т.п.).

В соответствии с этим организована и ведется специальная подготовка работ­ ников по следующим основным направлениям: рациональное использование по­ лезной емкости свалки; методы ведения работ в соответствии с природоохранным законодательством; предотвращение попадания опасных отходов; увеличение сро­ ка эксплуатации оборудования; грамотное и аккуратное ведение отчетности; кон­ такты с общественностью и т.д.

Капитальные и эксплуатационные затраты окупаются возможностью исклю­ чения взрывов и пожаров, возвратом средств при утилизации метана в качестве то­ плива и источника получения тепловой и электрической энергии.

9. Инженерные сооружения на полигонах. Конструктивные решения технологических элементов

9 .1 . И н ж е н е р н ы е с о о р у ж е н и я

К инженерным сооружениям на полигонах ТБО относятся: системы перехва­ та, сбора, отведения и очистки ливневых, отжимных и хозяйственно-бытовых сточных вод; системы орошения рабочего тела полигона, пожаротушения и снаб­ жения хозяйственно-питьевой и технической водой; системы сбора и утилизации биогаза, а при их отсутствии - системы дегазации рабочего тела полигона; системы энергоснабжения, освещения; дороги и проезды; реперы; ограждения площадки.

Системы перехвата, сбора и отведения ливневых вод обычно включают в себя сеть нагорных канав, соединяемых открытыми лотками или закрытыми коллекто­ рами, перепадными колодцами, перепускными трубами, накопительными резер­ вуарами (отстойниками). Система ливневой канализации может выполняться раз­ дельно или совместно с канализацией отжимных и хозяйственно-бытовых сточных вод.

Системы сбора, отведения и очистки отжимных вод, орошения рабочего тела полигона, сбора и утилизации биогаза, рассмотрены в разделах 8.5 и 8.6 учебного пособия. Система пожаротушения обычно включает в себя пожарные резервуары (водоемы) с запасом воды, достаточным для расчетного времени пожаротушения, а также разводку труб, используемых длл орошения рабочего тела полигона. Для внутреннего и нару^бРб пожаротушения в зданиях и сооружениях полигона пре­ дусматривается ёисйм'а хозяйственного противопожарного водопровода с насос­ ной станцией пожаротушения.

Силовое энергоснабжение, внутреннее и внешнее электроосвещение обеспе­ чиваются за счет автономных электрогенераторов или общей сети электроснабже­ ния.

Предельно-допустимые концентрации (ПДКв) основных загрязняющих веществ - компонентов фильтрата

исключающих проникновение фильтрата за пределы полигона, можно не соору­ жать специальные защитные экраны В практике сооружения полигонов естествен­ ные геологические барьеры встречаются достаточно редко, а обычно приходится сооружать в основании полигонов искусственные защитные экраны, которые должны исключать или сводить к минимуму загрязнение водных объектов в зоне влияния полигонов.

Искусственные защитные экраны должны обладать:

-механической прочностью к нагрузкам, которые могут возникнуть при строительстве и эксплуатации полигона;

-химической стойкостью к ингредиентам фильтрата, образующегося из отхо­

дов;

-физической стойкостью к перепадам температур, которые могут быть при строительстве и эксплуатации полигона;

-достаточной водонепроницаемостью для удержания фильтрата на полигоне. Обычно защитные экраны выполняются из глин или суглинков. Необходимо

отметить, что глиняные защитные экраны практически никогда не достигают про­ ницаемости, равной нулю. Проницаемость экрана может быть снижена при уменьшении на него гидравлической нагрузки. С учетом этого необходимо соблю­ дать два основных принципа: коэффициент проницаемости должен быть как мож­ но более низким, гидравлическая нагрузка на экран (уровень фильтрата над эк­ раном) должна быть минимальной для уменьшения давления слоя фильтрата на его поверхность.

Расчет проницаемости фильтрата через однородный экран можно провести, используя известный закон Дарси для насыщенного потока. Упрощенная модель проницаемости фильтрата через защитный экран представлена на рис. 9.1 [67].

где / - градиент проницаемости фильтрата (м/м);

Y- высота слоя фильтрата на поверхности экрана (м).

Теоретически проницаемость (мм/г) через защитный экран является функци­ ей коэффициента проницаемости к и градиента / (рис.9.2) [67].

Рис. 9.2. Теоретическая проницаемость (мм/г) через защитный экран как функция коэффициента проницаемости к и градиента /

Толщина слоя глины (уплотненных суглинков) равна 0,3 - 0,5 м. Высота слоя фильтрата обычно достигает 0,3 - 0,5 м, так как при меньшей высоте трудно обеспечить его сток через слой дренажного материала в дрены. Значение градиента обычно находится в интервале 1 < / < 2 .

При прочих равных условиях глина, применяемая для сооружения экрана, должна содержать не менее 14 % глинистых частиц и иметь высокий индекс пла­ стичности - более 5 %. Уплотнение экрана должно вестись без резких нагрузок, чтобы избежать образования трещин.

Обычно для защиты от инфильтрации отжимных вод в подземные водонос­ ные горизонты устраивают экран из водоупорных материалов - естественных (гли­ ны, суглинки) и искусственных (пленочные покрытия из пластмассы, продуктов и

отходов нефтехимической промышленности - битумов, смолистых материалов и

Т.д.)

В основание полигона укладывают слой глины или тяжелых суглинков (ко­ эффициент фильтрации Яф менее 10'7 см/с) толщиной не менее 0,3 м. При исполь­

зовании глин и суглинков с Яф = 10'5 1O'6 см/с толщина слоя должна быть не менее 0,5 м.

В тех случаях, когда применяются суглинки с /Сф = 1,3 10'5 1,5 10'5 см/с, слой должен иметь толщину не менее 0,5 м, но дополнительно требуется их уплот­ нение методом укатки с доведением Яф до величины менее 1 0 '5 см/с.

Экран из местной глины устраивается путем ее гомогенизации. Спланирован­ ный слой гомогенизируется, пропуски заполняются однородной глиной и уплот­ няются до толщины 0 ,3-0,5 м.

Экраны из привозной глины обычно устраивают из двух гомогенизированных слоев (рис.9.3). Экраны должны иметь низкую пористость. Необходимо, чтобы со­ держание влаги в экране обеспечивало пластичность материала без растрескивания в ходе строительства.

3

Рис. 9.3. Структура глиняного экрана. 1-отходы; 2 - дренажный слой (0,3 м); 3 - глиняный экран, состоящий из двух слоев (миним. 0,5 м); 4 - уплотненная подложка

Поверхность экрана не должна иметь пустых, следует обеспечить ее уклон (не менее 1%) в сторону дренажной системы для сбора и отвода фильтрата. При со­ оружении экрана необходимо учитывать погодные условия при сооружении экра­ на. Работы не должны проводиться в период обильных осадков или высокой испа­ ряемости. Дренажный слой (0,3 м), уложенный поверх экрана, защищает его от из­

менения погодных условий в весенне-осенний периоды. Зимой экран следует ук­ рывать слоем отходов для защиты от разрушения при замерзании.

Сооружение экрана должно находиться под постоянным контролем. Правиль­ ность планировки (плотность слоя) проверяется геофизическими методами на глу­ бине до 2 м. Качество и свойства глины (влагосодержание, гомогенность, состав) определяются путем отбора и анализа образцов (не менее 25 штук на каждые 10000 м2). Кроме того, отбираются 10 образцов с каждых 10000 м2 для определения содержания глины, индекса пластичности, конструкционных свойств; 25 образцов на 10000 м2 для контроля профилей, толщины и ровности поверхности.

Перед устройством экрана отбирается один образец на каждые 100 м3 для ви­

их необходимо укреплять путем создания связанного слоя толщиной 5-10 мм. Для этого разливают 50 Т/га связывающего материала образующего пленку, или уст­ раивают искусственное основание из двух слоев стабилизированной сажей поли­ этиленовой пленки толщиной 0,2 мм по выровненному основанию. Пленка ук­ рывают сверху защитным слоем грунта толщиной 0,3 м.

Пленку сваривают полотнищами по 500 м2, а затем склеивают полотнища ме­ жду собой специальной мастикой с нахлестом не менее 50 см. Днище полигона предусматривают горизонтальным с незначительным уклоном к дренаясной тран­ шее для сбора и удаления фильтрата за пределы рабочего тела.

На полигонах США, Германии, Дании конструкция днища также опреде­ ляется климатическими, геологическими и гидрогеологическими условиями и влажностью ТБО. С целью улучшения сбора фильтрата и удаления его за пределы рабочего тела полигона используется система дренажных труб, уложенных в траншеи, засыпанные фильтрующим материалом. Существует несколько способов укладки труб, их стыковки, устройства сборных коллекторов, колодцев и т.д.

Система из дренажных труб более эффективна, чем дренажная траншея в по­ ниженной части основания полигона, т.к. она исключает скопление'значительных объемов фильтрата в теле полигона, снижает гидростатическое давление на*водонепроницаемый экран, что уменьшает вероятность возможной инфильтрации в подземные горизонты.

Принцип уменьшения гидростатического давления фильтрата путем создания оптимальных условий для его сбора и отведения за пределы рабочего тела полиго­ на применен нами при разработке проекта полигона ТБО для г. Перми [25]. Со­ гласно этому проекту основание полигона разбивается на рабочие карты размера­ ми 150х 150 м. После выемки грунта до заданных отметок котлован уплотняется катком массой 50 т. Выемка грунта проводится таким образом, чтобы от двух про­ тивоположных сторон карты к ее продольной оси чередовались полосы шириной 30 м, при этом обеспечивается внутренний уклон к центру каждой полосы, а также общий уклон площадки с учетом рельефа в пониженную сторону. Величина обще­ гоуклона принимается достаточной для исключения заиливания дренажных труб в результате образования застойных зон отжимной воды и для обеспечения самотека воды.

После выполнения планировочных работ на уплотненный грунт укладывается подушка из слоя песчано-гравийной смеси и песка толщиной 0 ,6 м и 0 , 1 м соответ­

ственно. Подушка уплотняется катком массой 25 т. На уплотненную подушку ук­ ладывается слой глины толщиной 0,75 м с = 1 0 '7 см/с. Затем этот слон уплотня­ ется. В уплотненном слое глины прорезаются траншеи в пониженных участках продольных полос карты вдоль общего уклона площадки для укладки дренажных полиэтиленовых труб, предназначенных для сбора и отведения отжимных вод с карты. Первой прокладывают траншею в центре карты, а затем остальные траншеи на равном удалении друг от друга по всей площадке карты. Вдоль пониженной стороны, перпендикулярно направлениям траншей, устраивается коллектор для сбора и отвода отжимных вод. В местах перекрещивания дренажных труб отвода отжимных вод с коллектором-водосборником устанавливаются колодцы. В конце коллектора-водосборника сооружается водоприемник. Коллектор-водосборник и водоприемник выполняются из сборного железобетона. После изготовления тран­ шей, коллектора-водосборника и соединения труб, траншеи сбора отжимных вод засыпаются равномерно слоем песка толщиной 0,05 м. Сверху песчаной подушки, вдоль траншеи укладывают подложку из синтетических прошивных материалов в виде полосы шириной 4 м. Песок и подложка служат демпфером, препятствующим деформации труб отвода отжимных вод при возможных просадках рабочего тела полигона [25].

Конструкции днища полигонов ТБО в зарубежных странах существенно раз­ личаются в зависимости от действующих нормативных документов, местных гео­ логических, гидрогеологических и климатических условий. Главным критерием надёжности конструкции днища полигона является защита от проникновения фильтрата и биогаза. При этом большое внимание обращается не только на соот­ ветствие проектных решений этой задаче, но и на применение соответствующих материалов и оборудования при сооружении днища и на качество строительных работ (рис.9.4).

Толщина экрана, количество его слоев, конструкция рассчитываются исходя из свойств материалов, используемых для его сооружения, долговечности искусст­ венных материалов (пленок и др.), наличия геологического барьера и многих дру­ гих факторов.

Для расчета толщины экрана, срока его службы применяется ряд апробиро­ ванных методов [64, 65], учитывающих гидравлическое давление слоя фильтрата над экраном, коэффициенты фильтрации, разрушаемость искусственных материа­ лов во времени (долговечность), влияние химических и физических свойств за­ грязняющих компонентов фильтрата на водонепроницаемость экрана и др. Так, время работы экрана (долговечность) можно определить по следующей формуле

£ п

t= ------------ , k (d+h)

где I - время проникновения фильтрата через экран, годы; d - толщина экрана, м;

И- толщина слоя фильтрата над экраном, м; к - проникновение фильтрата через экран, м/год; п - эффективность порозности материала.

Рис. 9.4 Конструкция основания полигона: 1 - ТБО; 2 - фильтрующий слой (щебень крупных фракций); 3 - дренажная труба для фильтрата; 4 - защитный слой (песчаная подушка); 5-пленка из полиэтилена высокого давления; 6 , 7, 8-минеральные водонепроницаемые слои (глина); 9 - спланированная поверхность подстилающих

коренных пород; 10 - коренные породы

Установлено, что противофильтрационные свойства экрана ухудшаются в ре­ зультате разрушающего воздействия ряда химически активных загрязняющих компонентов фильтрата: сильных кислот и оснований, нейтральных неорганиче­ ских жидкостей и др. Особенно агрессивны фторная и фосфорная кислоты, кото­ рые растворяют глины, образуя в них каналы. Разрушающее действуют на глину концентрированные растворы поваренной соли. Установлено [6 6 ], что при воздей-