Электронный учебно-методический комплекс по учебной дисциплине «Основы экологии» для студентов специальности 1-70 02 01 «Промышленное и гражданское строительство»

2.3.Сточные воды полигона

Врезультате протекания процесса анаэробного разложения ТБО и проникновения внутрь тела полигона воды и влаги образуется фильтрат, представляющий собой темную, дурно пахнущую жидкость. Основными источниками образования сточных вод полигона являются:

–атмосферные осадки;

–избыточная влага складируемых отходов, удаляемая из них при укладке с уплотнением (отжимаемая жидкость);

–потребление воды на хозяйственно-бытовые нужды.

( nм =160).

2.3.2. Содержание веществ в фильтрате по видам для проектируемого полигона за сутки Qc , кг и за год Qг ,Т , при хранении отходов

где cф – содержание вещества, принимаемое по данным таблицы 4.

122

3. Мероприятия по защите окружающей среды от воздействия полигона ТБО

3.1.Мониторинг выбросов

Впроцессе образования выбросов загрязняющих веществ полигоном ТБО осуществляют контроль за:

–работой технологического оборудования;

–соблюдением регламентов технологического процесса;

–составом атмосферного воздуха и химизмом грунтовых вод по внешнему периметру границы СЗЗ.

3.2. Отвод биогаза

Для исключения скопления биогаза в теле полигона предусматривается его отвод через сеть дегазационных колодцев. За основу конструкции приняты сборные железобетонные колодцы диаметром 1 500 мм.

На поверхности защитного экрана устанавливается плита днища диаметром 2 м, на ней монтируются ж/б кольца. Монтаж колец производится без заделки стыков, с засыпкой внутренней полости щебнем (гравием). С

123

наружной стороны выполняется фильтрующая обсыпка кольцевым слоем толщиной 0,15-0,35 м. Перед укладкой изолирующего слоя в массе отходов укладывают радиальные газопроводы из полиэтиленовых труб диаметром 300 мм с выводом их в дегазационные вертикальные колодцы. Законченный колодец сверху перекрывают шатровой крышкой с газовыпуском.

Разогретый внутри массива отходов до 40-50ºС биогаз легче воздуха. Из толщи отходов по газопроводам, фильтрующую обсыпку и неплотности ж/б колец он проникает во внутреннюю полость колодцев и поднимается вверх. Отвод его в атмосферу осуществляется через дефлекторы.

3.3. Сбор и обезвреживание фильтрата

Жидкий сток с участка захоронения отходов собирается специальной дренажной системой из перфорированных пластмассовых труб. Далее по сборному магистральному коллектору он самотеком сбрасывается в колодцы

–отстойники за пределы карты складирования.

Вкачестве первой ступени обезвреживания фильтрата используется подача его на поверхность свалки (как одна из самых дешевых и ускоряющих процесс стабилизации свалки технологий). В колодце-отстойнике монтируется насос. В летний период стоки перекачиваются в сборноразборную систему трубопроводов. Из перфорированных труб диаметром 76 мм обеспечивается разлив по поверхности карт складирования полигона. Распределение стока допускается из расчета до 30 м3/сут на участок площадью 1 га в течение 6 месяцев в году.

Излишки стоков фильтрата удаляются из колодцев сбора ассенизационной машиной и вывозятся на городские очистные сооружения.

Для отвода потока незагрязненных атмосферных и талых вод с участка и предотвращения подтопления полигона по его периметру устраиваются бетонные лотки сечением 0,5х0,5 м со сбором вод в понижения рельефа.

3.4. Рекультивация полигонов

Процесс рекультивации захороненных отходов начинается после завершения складирования и перехода свалочного материала в стабилизированное состояние и состоит из двух этапов – технического и биологического.

На первом этапе выполняются геологические, гидрогеологические, геофизические, ландшафтно-геохимические исследования. Этот этап включает также планировку, формирование откосов, строительство дорог, гидротехнических и др. сооружений. На биологическом этапе осуществляются работы по восстановлению нарушенных земель.

Территории полигонов используют в сельском и лесном хозяйстве, в строительстве. Жилищное строительство может быть допущено на

124

территории полигона только после проведения соответствующих санитарнобактериологических исследований.

4.Задание студенту

4.1.Принять согласно приложению I исходные данные варианта

(значения величин , с, , , m1 , h и N ).

4.2.Выполнить расчет по определению вместимости полигона, объемов отходов и грунта изоляционных слоев.

4.3.Определить объемы биогаза, выделяющегося при деструкции органики в складируемой массе.

4.4.Рассчитать объемы фильтратных стоков и массы содержащихся в них загрязняющих веществ.

4.5.Оценить влияние полигона ТБО на ОС.

125

ПРИЛОЖЕНИЕ I

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОЛИГОНА ТБО

126

2.2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

С целью формирования у будущих инженеров навыков оценки состояния окружающей среды и понимания значений антропогенных нагрузок, которые возникают в процессе строительства и эксплуатации зданий, сооружений, автомобильных дорог, мостов и тоннелей предлагаемые лабораторные работы предусматривают исследование конкретных экологических факторов и причин их возникновения.

Впервой работе студенты определяют тип агрессивности подземных вод, рассматривают их влияние на подземные бетонные сооружения, уточняют площади распространения. Вторая тема посвящена вопросу регулирования концентрации вредных веществ в грунтах и почвах путем локализации их глинистыми экранами. Степень засоления почв и грунтов химическими элементами и соединениями исследуется в третьей работе. Выполняя четвертую лабораторную работу, студенты определяют предельную концентрацию вредных веществ и зон их распространения от одиночного источника.

Вбольших городах основными источниками шумового и химического загрязнения являются автотранспортные магистрали. В пятой и шестой лабораторных работах определяется уровень шума и величины выбросов загрязняющих веществ автотранспортными патоками.

Лабораторная работа № 1 Локализация загрязняющих веществ глинистыми экранами

Цель работы: научиться определять скорость движения воды и загрязнителей в грунтах.

Оборудование: стеклянные трубки длиной 90см, песчаный пылеватоглинистый грунт, бюксы, аналитические весы, штативы, колбы и банки стеклянные, секундомер.

Введение

Перемещение в грунтах растворенных в подземных водах соединений, находящихся в виде ионов, ионных пар, ассоциаций и комплексов осуществляется в результате действия двух взаимосвязанных процессов – конвекции и диффузии.

Конвекция – это перенос частиц растворенного в жидкости вещества при ее движении. Конвективный поток вещества пропорционален

127

действительной скорости движения жидкости, а также концентрации вещества.

Молекулярная диффузия в подземных водах обусловлена тепловым движением частиц (под действием концентрации вещества в разных точках).

Процесс фильтрации воды и миграция влаги с растворенными в ней загрязняющими веществами зависит от содержания грунтовых фракций (песчаных, пылеватых, глинистых) и пористости. Пористость - отношение объема пор грунта к общему его объему. Поверхностные стоки, просачивающиеся в грунтовую толщу, перемещаются по направлению движения подземных вод. Доминирующим фактором миграции загрязнителей в водопроницаемых породах (крупнообломочные и песчаные) является конвективный перенос – передвижение вместе с подземным потоком. В толщах пылевато-глинистых грунтов определяющим является молекулярно-диффузный перенос в различных точках пласта. Например, при устройстве в основании шламохранилищ и различного рода накопителей защитных экранов из пылевато-глинистых грунтов молекулярно-диффузный перенос загрязняющих веществ через пласт толщиною δ=1…3 м может

привести к появлению относительных концентраций через 5…25 лет (рис. 1).

Чтобы обезопасить экологические системы, защитить железобетонные фундаменты и другие конструкции от воздействия потока загрязняющих веществ, содержащихся в грунтовых водах, вблизи техногенных объектов необходимо на пути их миграции устраивать барьеры. Выделяют три основных типа барьеров: геохимические, физико-механические, механические.

С целью локализации (ограничения) областей загрязнения на практике устраивают горизонтальные и наклонные экраны или вертикальные экраны из пылевато-глинистых грунтов. Скорость распространения загрязнения в толще грунта зависит от его гранулометрического состава и пористости и регулируется многим рядом факторов, а именно:

1Минералогическим составом частиц (кварц, каолинит, кальцит и др.);

2Наличием ионов;

3Способностью поверхности минеральных частиц к адсорбции;

4Образованием солей вследствие химических реакций;

5Диффузным (в экране) и конвекционным (в песчаной толще) переносом.

128

В качестве материалов для устройства экрана используются такие типы глин, которые обладают способностью к набуханию (бентонит, каолинит и др.), спосбствующей к малой проницаемости экрана. Общий положительный заряд минералов глин приводит к притяжению отрицтельных ионов. Благодаря адсорбции и ионному обмену тяжелые металлы быстро осаждаются в глиняном экране. Они продвигаются в нем в 100 раз медленнее, чем вода. В процессе продвижения загрязненных вод через экран первоначальный состав ионов уменьшается.

Характер передвижения некоторых видов загрязнителей в глинистой среде, установленный экспериментально, представлен на рис. 2.

Способность проникать в глинистую толщу конкретного загрязнителя можно выразить через коэффициент распределения вещества в экране Kd. Так, по данным специальных экспериментов, для органических веществ значение Kd=0,65, для тяжелых металлов (Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Mg, Fe, Mu) Kd<0,65, а для хлоридов Kd>0,65.

129

Рис. 2. Проникновение в глубину тяжелых металлов (1), органических веществ (2) и хлоридов (3).

В пылевато-глинистых грунтах скорости фильтрации воды по сравнению с песчаными небольшие. Процесс фильтрации воды в толще с глинистым экраном исследуется с помощью стеклянной трубки, в которую помещают слои грунтов в воздушно сухом состоянии. После определения скорости нисходящей фильтрации воды в каждом из слоев рассчитывают скорость продвижения загрязняющего вещества в экране по формуле

где Vs – скорость миграции вещества в экране, см/c; Vw – скорость движения воды, см/c;

ρ – плотность пылевато-глинистого грунта, г/см3; Kd – коэффициент распределения вещества в экране; e – коэффициент пористости

e s dd ,

ρs – плотность глинистых минералов, ρs=2,73 г/см3;

W – гигроскопическая влажность пылевато-глинистого грунта,

W=0,07…0,17.

Ход работы:

1.Определение плотности испытуемых песчаного и пылеватоглинистого грунтов

2.В градуированную стеклянную трубку длиной 90 см и с внутренним диаметром 1,5 см через воронку засыпать грунты в последовательности:

На высоту 20 см – песчаный, затем на высоту 10 см – пылеватоглинистый, сверху пылевато-глинистого грунта на высоту 50 см засыпать песчаный грунт.

Для определения плотности грунт взвесить и результаты занести в таблицу

130