Проектирование полигона твердых бытовых отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В решении природоохранных задач одним из основных способов утилизации твердых бытовых и промышленных отходов является складирование их на специально оборудованных полигонах, которые предназначены для изоляции и обезвреживания отходов при обеспечении высокой степени экологической безопасности для окружающей среды и здоровья населения. Возможный ущерб окружающей природной среде от функционирования полигонов обусловлен следующими факторами:

- выделением мусорного газа, образующегося в результате биологических процессов разложения массы мусора, в атмосферу, что приводит к опасности возникновения взрывов, пожаров, наличия неприятного запаха;

- пожарами при горении мусора;

- загрязнением грунтовых вод при их контакте с дренажными водами полигона;

- выносом мусора ветром за пределы территории полигона;

- размножение крыс, мышей, мух и других паразитов, а также болезнетворных микроорганизмов и простейших.

Меры по уменьшению или нейтрализации вредного действия этих факторов предпринимаются при проектировании, строительстве и эксплуатации полигонов. Кроме того, полигоны должны обеспечивать статистическую устойчивость складируемых отходов с учетом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, а также возможности последующего использования участка после его закрытия и рекультивации.

В данной дипломной работе приведены основные принципы проектирования и строительства полигонов твердых отходов на основе действующих документов в области строительства и охраны окружающей среды.

1. Характеристика мест захоронения отходов

Полигоны являются природоохранными сооружениями и предназначены для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения токсичных отходов промышленных предприятий, научно-исследовательских организаций и учреждений.

Полигон ТБО - представляет собой земляное сооружение, которое проектируется для охраны окружающей среды с учетом возможности максимального использования самих свойств отходов и преимуществ отведённого участка. Складирование на полигоне сегодня является самым распространённым методом захоронения твёрдых бытовых отходов в мире, что доказывает проведенный недавно учеными в 20 странах мира анализ обращения с ТБО.

В зависимости от состава отходов полигоны подразделяются на два класса.

На полигоны ТБО 1 класса принимаются:

- бытовые отходы и отходы потребления жилых зданий, учреждений и предприятий общественного назначения, объектов оптово-розничной торговли промышленными и продовольственными товарами, уличный, садово-парковый смет;

- отходы лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ) в соответствии с СанПиН 2.01.7.728. Суммарное содержание органических веществ в отходах не должно превышать 25 %, а образуемые выбросы в пределах ПДК.

На полигоны ТБО 2 класса принимаются отходы, перечисленные в п. 4.2, а также:

- строительные отходы, образующиеся при сносе, реконструкции, новом строительстве зданий и сооружений, древесно-строительные отходы;

- твердые промышленные отходы IV-V класса опасности по согласованию со специально уполномоченными органами в области охраны окружающей среды, санитарно-эпидемиологического надзора и учреждениями коммунальной службы;

- грунты и почвы, твердые строительные и промышленные IV класса опасности отходы, содержащие радионуклиды в количествах, не превышающих установленные для радиоактивных отходов пределы.

Количество и мощность полигонов определяются технико-экономическими обоснованиями на строительство полигонов.

Жидкие токсичные промышленные отходы перед вывозом на полигон должны быть обезвожены на предприятиях. Допускается прием на полигон жидких токсичных отходов только от промышленных предприятий, на которых при соответствующем технико-экономическом обосновании нерационально их обезвоживание.

Приему на полигон не подлежат следующие виды отходов:

а) отходы, для которых разработаны эффективные методы извлечения металлов или других веществ (отсутствие методов утилизации и переработки отходов в каждом конкретном случае должно быть подтверждено соответствующими министерствами или ведомствами);

б) радиоактивные отходы;

в) нефтепродукты, подлежащие регенерации.

Массив отходов полигона ограничен системами инженерных сооружений: верхним окончательным покрытием и противофильтрационным экраном для управления эмиссией полигона - сокращения неблагоприятного воздействия на окружающую среду.

Каждый полигон имеет свои собственные особенности проектирования, которые напрямую зависят от специфики местных условий. Сегодня в мире не существует типовых проектов полигонов, поскольку каждый из них является уникальным, а можно типизировать только лишь решение отдельных конструкционных узлов и технологических приёмов.

Поэтому совершенно различны и площадки, используемые для складирования ТБО - полигон твердых бытовых отходов может быть расположен в овраге, на плоском рельефе, либо в выработанном карьере.

Само собой, в виду необходимости индивидуального подхода к каждому полигону, созданием практика полигона ТБО должны заниматься только специализированные организации.

Основной целью проектирования полигона ТБО является защита окружающей среды от загрязнения продуктами разложения мусора при максимально экономном использовании отведённых для складирования площадей. Эта цель достигается следующими методами:

изоляцией отходов, обеспечивающей полную санитарно-эпидемиологическую безопасность населения, которое проживает за пределами санитарно-защитной зоны, и безопасность обслуживающего полигон отходов персонала.

обеспечением статической устойчивости складируемых на полигоне отходов с учётом динамики газовыделения, гидрологических условий и уплотнения мусора.

возможностью дальнейшего использования земельного участка после того, как полигон будет закрыт.

Полигон строительных и бытовых отходов, как комплекс сооружений, предназначенных для размещения и обезвреживания бытового мусора, на ограниченной территории концентрирует значительное количество загрязняющих веществ. И с этой точки зрения данный объект создаёт высокую опасность для окружающей среды, как объект её потенциального загрязнения большой мощности.

Для нейтрализации данной опасности, в проекте полигона предусматриваются защитные устройства, которые препятствуют проникновению в окружающую среду загрязняющих веществ. Их наличие является определяющим для появления у полигона природоохранных функций, что принципиально отличает полигон ТБО от традиционной мусорной свалки.

Преимущества полигона ТБО:

Относительно высокая безопасность для экологии

Простота создания

Невысокие затраты на обслуживание

Возможность организации предприятия по переработке мусора

Основными природоохранными функциями полигона ТБО являются:

предотвращение проникновения загрязняющих веществ вместе со стоками полигона в грунтовые и поверхностные воды.

Защита от загрязнения атмосферного воздуха пылегазовыми выбросами и различными продуктами горения ТБО.

защита местности окружающей полигон от неприятных запахов и от разноса ветром лёгких фракций мусора.

предотвращение распространения насекомых, болезнетворных микроорганизмов и грызунов.

Одной из самых серьезных проблем для любого крупного города в нашей стране является процесс утилизации и вторичной переработки различных бытовых отходов. Как правило, в перечень твердых бытовых отходов, образующихся в населенных пунктах, входят:

Отходы от приготовления пищи (пищевые отходы)

Отходы от уборки помещений

Пришедшие в негодность крупные предметы домашнего хозяйства

Отходы, образующиеся в процессе ремонта (строительные отходы)

Упаковка от продуктов

Уличный мусор (скошенная трава, листва деревьев)

На увеличение объемов бытовых отходов влияет множество самых разнообразных факторов, среди которых основными являются повышение уровня жизни и численности популяции населения, увеличение темпов роста экономики. И вполне логично, что для сохранения экологической обстановки в населенном пункте требуется своевременное избавление от накопившихся отходов.

Наша страна за один год генерирует более 130 миллионов кубометров твердых бытовых отходов. Каждый метр кубический весит приблизительно 200 килограмм. К тому же, сегодня в России на переработку отправляется только 3% от всей мусорной массы, а остальные отходы вывозят для захоронения на полигоны и свалки, которые обычно располагаются в пригородной зоне.

Такие морально устаревшие полигоны ТБО являются непосредственным источником распространения вредных веществ, ведущих к загрязнению почв и грунтовых вод. Кроме того, часто твердые бытовые отходы и вовсе попадают на свалки, существование которых никогда никем не было санкционировано.

Такое обращение с отходами просто недопустимо, поскольку самый обычный мусор содержит в себе множество ценных компонентов, которые можно переработать в ценное сырье, тепло и электроэнергию. Поэтому на сегодняшний день наиболее распространенным и верным решением проблемы утилизации отходов является применение специальных полигонов ТБО, на которых достаточно часто устанавливаются мусороперерабатывающие заводы.

полигон отходы термохимический твердый

2.Требования к выбору участка полигона

Выбор участка для полигона ТБО осуществляется на основании функционального зонирования территории и градостроительных решений; последние выполняются в соответствии со СНиП. Полигоны размещаются за пределами жилой зоны и на обособленных территориях с обеспечением размеров санитарно-защитной зоны.

Размещение полигонов должно осуществляться по территориальному принципу и предусматриваться при разработке схем и проектов районной планировки.

При размещении полигонов учитывается опыт функционирования объектов-аналогов, которые устанавливаются, исходя из природных условий размещения полигонов (в том числе геологическое строение, гидрогеологические условия, свойства грунтов, развитие опасных геологических процессов) и технологических особенностей складирования ТБО (площадь полигона, мощность складированных ТБО, схема складирования).

Размер участка размещения полигона устанавливается, исходя из условия срока его эксплуатации не менее 20 лет.

Полигоны следует размещать:

-на площадках, на которых возможно осуществление мероприятий и инженерных решений, исключающих загрязнение окружающей среды;

-с подветренной стороны (для ветров преобладающего направления) по отношению к населенным пунктам и зонам отдыха;

-ниже мест водозаборов питьевой воды, рыбоводных хозяйств, мест нереста, массового нагула и зимовальных ям рыбы;

-на землях несельскохозяйственного назначения или непригодных для сельского хозяйства либо на сельскохозяйственных землях худшего качества;

В соответствии с гидрогеологическими условиями, как правило, на участках со слабофильтрующими грунтами (глиной, суглинками, сланцами), с залеганием грунтовых вод при их наибольшем подъеме, с учетом подъема воды при эксплуатации полигона не менее 2 м от нижнего уровня захороняемых отходов.

При неблагоприятных гидрогеологических условиях на выбранной площадке необходимо предусматривать инженерные мероприятия, обеспечивающие требуемое снижение уровня грунтовых вод.

Размещение полигонов исключается:

- на территории природно-заповедного фонда Российской Федерации (государственные природные заповедники, памятники природы) и его охранной зоны;

- в пределах округов санитарной охраны курортных и лечебно-оздоровительных зон;

- на территории зеленых зон населенных пунктов;

- на землях, занятых или предназначенных под занятие лесами, лесопарками и другими зелеными насаждениями, выполняющими средозащитные, санитарно-гигиенические и рекреационные функции;

- на сельскохозяйственных угодьях с кадастровой оценкой выше среднерайонного уровня;

- на землях историко-культурного назначения;

- в пределах водоохранных зон водных объектов;

- в пределах I и II поясов зон санитарной охраны водных объектов, использующихся для хозяйственно-питьевого водоснабжения (СП 2.1.7.1038-01);

- в пределах границы населенного пункта;

- непосредственно на участках неорганизованного складирования ТБО (неорганизованных свалках), без соответствующих мероприятий по их специальной подготовке или предварительной рекультивации;

- в охранных зонах магистральных продуктопроводов;

- на территориях со сложными геологическими и гидрогеологическими условиями (развитых склоновых процессов, суффозионно-неустойчивых грунтов; заболоченных участках и зонах подтопления и т.п.).

По гидрологическим параметрам наиболее благоприятными условиями для возведения полигона ТБО являются минимальная площадь водосбора и максимальная водность водотока (реки), являющейся потенциальным приёмником стоков полигона в случае возникновения непредвиденных ситуаций. Еще одним положительным фактором является отсутствие на данной реке водозаборов.

По геологическому строению наиболее благоприятным является залегание на поверхности слоя земли четвертичных отложений мощностью не менее 4 метра.

По гидрогеологическим условиям наиболее приемлемыми являются те варианты размещения площадки полигона ТБО, по которым:

-уровень первого слоя подземных вод от поверхности горизонта залегает ниже чем подошва глинистого слоя;

-в основании (ниже, чем дно котлованов) имеется слой глинистых грунтов с толщиной более 2 метров;

-вся площадка находится по одну сторону от расположенного под землей водораздела;

-поток основного горизонта подземных вод является направленным к водотоку с более легкими экологическими требованиями;

-вниз по потоку нет водозаборов подземных и поверхностных вод.

Таким образом, при определении места для размещения полигона ТБО и создания его проекта существует много нюансов, которые способен учесть только профессионал. Поэтому создание проекта и строительство полигона ТБО это то, чем должны заниматься только специализированные организации.

Не допускается размещение полигонов на заболачиваемых и подтопляемых территориях. Перспективными для размещения полигонов являются участки, где в основании выявлены глины или тяжелые суглинки, а грунтовые воды залегают на глубине не менее 2 м. При этом грунты основания должны иметь коэффициент фильтрации не более 10 см/с (0,0086 м/сут.).

Выбранный участок для устройства полигона должен иметь санитарно-эпидемиологическое заключение о соответствии его санитарным правилам.

Главная угроза для окружающей среды от строящегося полигона - возможность загрязнения подземных вод.

Поэтому основное условие обеспечения экологически безопасного существования полигона в дальнейшем - сохранение водонепроницаемости противофильтрационного экрана. Длительность угрозы загрязнения от действия полигона пока предсказать невозможно, ибо нет никаких исследований по изменению свойств ТБО.

Для предотвращения загрязнения подземного пространства, в связи с несоответствием технических параметров грунта (коэффициента фильтрации) требуемым, поверх подготовленного уплотненного основания укладывается дополнительный слой гидроизоляционного материала (геомембраны) толщиной 1,5 мм. Противофильтрационный экран представляет собой собственно противофильтрационный элемент, обеспечивающий водонепроницаемость сооружения, подстилающий и защитный грунтовые слои.

Таким образом, по всей территории участка складирования ТБО устраивается противофильтрационный экран.

3. Строение полигона ТБО

Основными элементами полигона являются: подъездная дорога, участок складирования ТБО, хозяйственная зона, инженерные сооружения и коммуникации.

Подъездная дорога соединяет существующую транспортную магистраль с участком складирования ТБО. Подъездная дорога рассчитывается на двустороннее движение. Категория и основные параметры подъездной автодороги определяются в соответствии с расчетной интенсивностью движения (автомобилей / сутки).

Основное сооружение полигона - участок складирования ТБО. Он занимает основную (до 95%) площадь полигона, в зависимости от объема принимаемых ТБО. Земельный участок под складирование выбран геометрически правильной формы (близким к прямоугольнику). Подобная форма достаточно экономична и обеспечивает необходимый объем складирования ТБО при заданной высоте складирования. Высота складирования - 30 м, заложение внешних откосов 1:4.

Участок складирования разбивается на очереди эксплуатации с учетом обеспечения приема отходов в течение 3 - 5 лет, в составе первой очереди выделяется пусковой комплекс на первые 1 - 2 года. В первую, вторую и, если позволяет площадь участка, в третью очередь складирование отходов ведется на высоту в 2 - 3 яруса (высота яруса принимается равной 2,0 - 2,5 м).

Последующая очередь эксплуатации заключается в увеличении насыпи ТБО до проектируемой отметки. Разбивка участка складирования на очереди выполняется с учетом рельефа местности.

Участки складирования должны быть защищены от стоков поверхностных вод с вышерасположенных земельных массивов. Для перехвата дождевых и паводковых вод по границе участка проектируется водоотводная канава.

На расстоянии 1 - 2 м от водоотводной канавы размещается ограждение вокруг полигона. По периметру на полосе шириной 5 - 8 м проектируется посадка деревьев, прокладываются инженерные коммуникации (водопровод, канализация), устанавливаются мачты электроосвещения. При отсутствии инженерных сооружении на этой полосе отсыпаются кавальеры грунта для использования его на изоляцию ТБО.

Участок захоронения токсичных промышленных отходов представляет собой территорию, предназначенную для размещения специально оборудованных карт (котлованов), в которые складируются токсичные твердые отходы различных классов опасности, а также вспомогательных зданий и сооружений.

Промышленные токсичные отходы, поступающие на полигон, по своим физико-химическим свойствам и методам переработки подразделяются на группы, в зависимости от которых применяется тот или иной метод обезвреживания. Мощность полигона определяется количеством токсичных отходов (тыс. т), которое может быть принято на полигон в течение одного года, включая поступающие на завод по обезвреживанию токсичных промышленных отходов и на участок захоронения отходов. Количество отходов, подлежащих захоронению в контейнерах, определяется с учетом массы контейнеров.

При определении требуемой вместимости карт на участке захоронения отходов кроме отходов, поступающих непосредственно на захоронение от промышленных предприятий, необходимо также учитывать твердые токсичные отходы, образующиеся на заводе по обезвреживанию отходов.

В хозяйственно-бытовой зоне расположены:

Административно-бытовой корпус; контрольно-пропускной пункт; весовая; навес для хранения техники; мастерская; дезинфицирующая ванна; трансформаторная подстанция; пожарные резервуары ; площадка разворота для пожарной техники; очистные сооружения поверхностного стока; очистные сооружения хоз-бытовых стоков; гостевая стоянка для автотранспорта; склад горюче-смазочных материалов; склады для хранения энергоресурсов, строительных материалов, спецодежды, хозяйственного инвентаря и др.; мойка мусоровозов; очистные сооружения мойки мусоровозов; канализационная насосная станция.

Все объекты размещены на площадках с твердым покрытием, что улучшает условия эксплуатации и обслуживания.

Плотность застройки завода по обезвреживанию токсичных промышленных отходов следует принимать не менее 30%.

Участок захоронения отходов по периметру должен иметь ограждение из колючей проволоки высотой 2,4 м с устройством автоматической охранной сигнализации.

На участке захоронения токсичных промышленных отходов по его периметру, начиная от ограждения, должны последовательно размещаться:

-кольцевой канал;

-кольцевое обвалование высотой 1,5 м и шириной поверху 3 м;

-кольцевая автодорога с усовершенствованным капитальным покрытием и въездами на карты;

-ливнеотводные лотки вдоль дороги или кюветы с облицовкой бетонными плитами.

В проекте следует предусматривать разделение участка захоронения токсичных промышленных отходов на производственную и вспомогательную зоны. Расстояние между зданиями и сооружениями зон должно быть не менее 25 м.

В производственной зоне участка размещаются карты с учетом раздельного захоронения отходов различных классов опасности, контрольно- регулирующие пруды дождевых и дренажных вод, а при необходимости и пруды-испарители.

Карты следует выполнять вытянутой формы при соотношении сторон от 1:1,5 до 1:4 с целью сокращения открытой поверхности отходов при захоронении.

Дно карт следует проектировать с уклоном по длине. Закладку отходов необходимо начинать с торца, с наиболее высокой отметки дна.

В карте, где производится прием отходов, дно целесообразно разделить на два или три отсека дамбочками из глины или суглинка высотой 1,0 м, позволяющими разделить дождевые воды на чистые и загрязненные.

На выезде с полигона должна быть контрольно-дезинфицирующая зона с устройством железобетонной ванны длиной 8 м, глубиной 0,3 м и шириной 3 м для дезинфекции колес мусоровозов. Ванна заполняется трехпроцентным раствором лизола и опилками.

Расход воды на наружное пожаротушение составляет 10 л/с. Сборный железобетонный резервуар или пруд для пожаротушения проектируется емкостью не менее 50 куб. м и определяется местными условиями.

По периметру всей территории полигона ТБО проектируется ограждение. Ограждение могут заменять: осушительная траншея глубиной более 2 м, вал высотой более 3 м. В ограде полигона у здания АБК проектируются ворота или шлагбаум.

Водоотводные (нагорные) канавы рассчитываются на отвод стока с участков, расположенных выше полигона.

Наружное освещение по постоянной схеме предусматривается только для хозяйственной зоны, суточные карты освещаются по временной схеме.

Минимальная освещенность рабочих (суточных) карт принимается 5 лк.

При расположении завода по обезвреживанию токсичных промышленных отходов и участка захоронения отходов на одной площадке административно-бытовые помещения, лаборатории, площадка с навесом для стоянки спецмашин и механизмов, автовесы, сооружения для чистки, мойки и обезвреживания спецмашин и контейнеров, склад топливно-смазочных материалов, как правило, должны быть общими.

Отвод внутренних дождевых и талых вод следует предусматривать в контрольно-регулирующие пруды, состоящие из двух секций. Вместимость каждой секции пруда следует рассчитывать на объем максимального суточного дождя повторяемостью раз в 10 лет.

Осветленные воды после контроля следует направлять: чистые - на производственные нужды, при отсутствии потребителя - в кольцевой канал; загрязненные - в пруд-испаритель, при невозможности его устройства - на завод по обезвреживанию токсичных промышленных отходов.

Площадь пруда-испарителя определяется исходя из возможного загрязнения 10% среднегодового расчетного стока дождевых и талых вод с территории участка захоронения.

Если по климатическим условиям устройство естественного испарителя невозможно, то в проекте должен предусматриваться регулирующий водоем для обеспечения равномерной подачи стоков на завод по обезвреживанию токсичных промышленных отходов.

Захоронению на участке подлежат твердые токсичные отходы. Способ захоронения отходов зависит от их токсичности (класса опасности) и водорастворимости. Пастообразные отходы, содержащие водорастворимые вещества I класса опасности, должны поступать на захоронение в металлических контейнерах.

Захоронение отходов различного класса опасности осуществляется раздельно в специальные карты, расположенные на участке.

Размеры карт и их количество определяются в зависимости от количества поступающих отходов и расчетного срока действия участка. Захоронение в одной карте разноименных отходов допускается, если при совместном захоронении они не образуют более токсичных, взрывопожароопасных веществ, а также в том случае, если при этом не происходит газообразование.

Размеры карт для захоронения отходов не регламентируются. Глубина карт рассчитывается из условия баланса земляных работ с учетом требований п.2.2. Объем карты должен обеспечивать прием отходов на захоронение в течение не более 2 лет.

При размещении карт для захоронения отходов IV класса опасности в грунте, характеризующемся коэффициентом фильтрации не более 10 см/с, никаких специальных мероприятий по устройству противофильтрационных экранов не требуется. На более проницаемых грунтах необходимо предусматривать изоляцию дна и откосов уплотненным слоем глины толщиной не менее 0,5 м. Коэффициент фильтрации слоя глины при этом должен быть не более 10 см/с.

При размещении карт для захоронения нерастворимых в воде отходов II и III классов опасности в грунте, характеризующемся коэффициентом фильтрации не более 10 см/с, никаких специальных мероприятий по устройству противофильтрационных экранов не требуется. На более проницаемых грунтах необходимо предусматривать экран из уплотненной глины с коэффициентом фильтрации не более 10 см/с по дну и откосам слоем не менее 1 м.

При размещении карт для захоронения нерастворимых в воде отходов I класса опасности и растворимых в воде отходов II и III классов опасности в грунте, характеризующемся коэффициентом фильтрации не более 10 см/с, никаких специальных мероприятий по устройству противофильтрационных экранов не требуется. На более проницаемых грунтах необходимо предусматривать экран из мятой глины с коэффициентом фильтрации не более 10 см/с по дну и откосам слоем не менее 1 м. Коэффициенты фильтрации грунтов, в которых следует осуществлять захоронение токсичных отходов различных классов опасности без специальных мероприятий по устройству противофильтрационных экранов, приведены в табл.1

Степень токсичности отходов	Коэффициент фильтрации грунта, не более
	см/с	м/сут
1. Нерастворимые вещества I класса и растворимые II и III классов опасности	10	0,0000086 (0,00001)
2. Нерастворимые вещества II и III классов опасности	10	0,000086 (0,0001)
3. IV класс опасности	10	0,0086 (0,01)

Размеры СЗЗ устанавливаются от границы территории промплощадки с неорганизованными источниками и технологическими процессами на открытых площадках.

Достаточность нормативного размера СЗЗ должна быть подтверждена расчетами ожидаемого уровня загрязнения атмосферы от всей совокупности действующих источников с учетом одновременности их функционирования. Если в результате проведенных расчетов (включающих корректировку границ нормативной СЗЗ с учетом розы ветров) за пределами нормативной СЗЗ отмечаются приземные концентрации, превышающие допустимые для населенных мест, необходимо предусмотреть мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. В случае отсутствия технических возможностей обеспечения требуемого качества атмосферного воздуха за пределами нормативной СЗЗ, ее размеры корректируются в сторону увеличения в соответствии с результатами расчета загрязнения атмосферы.

Размеры нормативной СЗЗ по согласованию с органами Роспотребнадзора могут быть уменьшены, если в результате проведенных расчетов ожидаемого уровня загрязнения атмосферы и проведения многолетних (не менее чем годовых) натурных замеров будет установлено, что выбросы от проектируемых источников не создают превышений допустимого уровня загрязнения атмосферы для населенных мест за пределами уменьшенной СЗЗ.

Размер СЗЗ составляет 1 км.

4. Обустройство дренажного слоя

Дренажная система предназначается для сбора и отвода фильтрата. Одна из конструкций дренажной системы представляет собой следующее. На слой нетканого текстиля над полимерным полотном наносится материал с небольшим содержанием извести размером частиц 16... 32 мм и коэффициентом фильтрации более 10 м/с, выполняющий роль обратного фильтра. Толщина слоя составляет не менее 50 см.

В зоне расположения труб для отвода фильтрата толщина слоя увеличивается до 105 см (три диаметра трубы для отвода фильтрата). Этим гарантируется достаточная защита трубы.

Обратный фильтр насыпается у начала и с помощью легкого оборудования распределяется по защитному полотну. Трубы прокладываются прямолинейно с упорным углом в 120°.

Для обеспечения отвода фильтрата со всей площади обратный фильтр имеет уклон более 3% в направлении труб для сбора фильтрата. Максимальная длина стекания фильтрата с поверхностного фильтра составляет 15 м. Из этого следует, что максимальное расстояние между сборниками фильтрата составляет 30 м.

Сбор фильтрата происходит в самой низкой точке полигона с помощью PEHD труб (по российской классификации - из полиэтиленовых труб ПЭ 80 SDR технических по ГОСТ 18599-2001).

Дренажные трубы выполняются с перфорацией (прорезями) поперек оси трубы на 2/3 периметра трубы. Площадь прорезей должна составлять минимум 5% внешней поверхности дренажных труб.

Ширина прорези составляет 12 мм, длина прорези 60 мм, что защищает их от забивания при использовании обратного фильтра с размером частиц 16... 32 мм. Концы труб при прохождении труб через ограждающую насыпь не перфорируются.

В направлении течения фильтрата дренажные трубы проходят через ограждающую насыпь полигона и защитный слой на откосе и входят в канализационные колодцы, расположенные вне поля полигона. На противоположном откосе дренажные трубы выводятся по полимерному слою вверх из участка складирования для контроля и мойки. На краю откоса дренажные трубы заканчиваются. Они закрываются воздухонепроницаемым колпаком, демонтируемым для проведения технической ревизии. С помощью такой конструкции возможен проход к сборникам фильтрата с двух сторон, а также имеется возможность промывки и использования мобильной камеры.

В районе прокладки дренажных труб через ограждающую насыпь должны быть использованы контролируемые трубы .

Опора трубы в месте прохождения через насыпь должна быть выполнена таким образом, чтобы в этом месте не возникал натек воды. После выведения дренажных труб с участка складирования в канализационных колодцах они объединяются в общую (канализационную) трубу с отводом в сборник фильтрата.

При необходимости (по высотным условиям местности) может быть устроена насосная станция, в которую собирается фильтрат. Из насосной станции фильтрат закачивается в сборник.

Собранный канализационной системой фильтрат может быть удален с помощью насосной станции на районные очистные сооружения. Часть фильтрата с помощью насосной станции может быть подана на участок складирования для увлажнения ТБО в пожароопасный период.

При грунтах основания с коэффициентом фильтрации более 10 см/с необходимо предусматривать следующие противофильтрационные экраны:

Защитные экраны основания и поверхности карт складирования отходов - это основные конструктивные элементы, обеспечивающие природоохранную функцию - защиту грунта, грунтовых и поверхностных вод от проникновения фильтрата, а также атмосферы от выделяющего газа, пыли, запахов, распространения болезнетворных микробов. Конструкции защитных экранов, расположенных на бортах котлованов и на откосах насыпей ТБО должны удовлетворять требованиям расчета геокомпозиционных систем по I предельному состоянию с коэффициентом запаса устойчивости K_st 1,2.

Охрана грунта, грунтовых и поверхностных вод во время эксплуатации достигается благодаря сочетанию геологического барьера и основной системы гидроизоляции полигона. В период пассивной фазы, после закрытия полигона и вывода его из эксплуатации охрана грунта, грунтовых и поверхностных вод, воздушного пространства обеспечивается сочетанием системы верхней гидроизоляции (защитный экран поверхности полигона) с защитным экраном основания полигона.

Геологические барьеры.

Геологическим барьером называется естественное грунтовое основание, расположенное ниже планировочной отметки карты, которое обладает свойствами и размерами, достаточными для препятствия распространения вредных веществ в грунтовой среде.

Геологический барьер состоит из тонкодисперсных грунтов, обладающих низким коэффициентом фильтрации, менее 1*10-7 м/с, и низкой адсорбционной способностью по отношению к загрязнителям и токсикантам.

Геологический барьер должен быть распространен за границы полигона на расстояние, обеспечивающее невозможность расположения (внешнего или преднамеренного) тела полигона вне его предела, а также с расчетом удлинения пути фильтрации фильтрата, соответствующего коэффициенту фильтрации не менее 1*10-7 м/с. Минимальная мощность геологического барьера должна быть не менее 1 м, если это условие не выполняется, то необходима укладка однородного глинистого экрана толщиной не менее 0,5 м, с коэффициентом фильтрации Кf 1*10-7 м/с.

Наличие геологического барьера является необходимым условием при выборе места строительства полигона. Если это условие невыполнимо, то необходимо использование дополнительных инженерных мероприятий.

В случае необходимости, возможно применение технологической мелиорации грунтов основания полигона, решение о которой принимается по результатам инженерных изысканий, после чего разрабатывается соответствующий раздел проекта.

Деформации основания полигона, обусловленные нагрузкой от полигона и влиянием изменения режима подземных вод, не должны влиять на функциональную пригодность защитных экранов. Осадки и деформации основания полигона необходимо рассчитывать на стадии проектирования и контролировать наблюдениями во время эксплуатации за установленными глубинными реперами либо по специальным датчикам перемещений, заложенным в процессе подготовки основания полигона.

Дренажная система, обеспечивающая сбор и удаление фильтрата, должна быть запроектирована таким образом, чтобы обеспечить возможность ее контроля и промывки во время эксплуатации.

Коэффициент фильтрации определяется на основе лабораторных испытаний проб, взятых непосредственно из конструкции защитного экрана.

Для дренажного слоя применяются гравий и щебень изверженных пород фракций 16 - 32 мм, обеспечивающих коэффициент фильтрации K_f = 1*10^-3 м/сек.

Геосинтетики широко применяются при проектировании как подстилающих, так и покровных защитных систем полигонов. Они включают в себя:

георешетки, которые могут быть использованы как для армирования откосов под массивом отходов, так и защитных слоев грунта;

геосетки, которые могут использоваться для дренажных систем;

геомембраны, представляющие собой относительно непроницаемые полимерные листы, которые могут использоваться в качестве барьера для жидкостей, газов и/или паров;

геокомпозиты, состоящие из двух или более геосинтетиков, которые могут применяться для разделения, фильтрации или дренажа;

бентонитовые маты, представляющие из себя композитные материалы из бентонита и геосинтетиков, которые могут быть использованы в качестве инфильтрационных / гидравлических барьеров;

геотрубы, которые могут быть использованы на полигонах для обеспечения сбора и быстрого дренажа фильтрата к системам сбора и удаления;

геотекстили, которые могут быть использованы для фильтрации или в качестве прокладок для защиты геомембран от прокола.

Подстилающая защитная система является сдвоенной композитной. В ее состав входят композит геомембрана / бентонитовый мат в качестве первичной изолирующей системы и композит геомембрана / слой уплотненной глины в качестве вторичной изолирующей системы. Система обнаружения протечек, размещенная между первичной и вторичной изолирующими системами выполнена из композита геотекстиль / геосетка. Система сбора фильтрата поверх первичного экрана состоит из сети перфорированных геотруб в слое гравия. Защитная прокладка из геотекстиля под слоем гравия обеспечивает защиту первичной геомембраны от повреждения камнями (частицами гравийного слоя). Система сбора фильтрата, уложенная поверх первичной геомембраны на откосных частях хранилища, представляет собой геокомпозитные листовые дрены (композит геотекстиль / геосетка), заделанные в дренажный слой гравия в основании полигона. Геотекстильный фильтр покрывает всю площадь основания полигона, предохраня систему сбора и удаления фильтрата от засорения.

В процессе заполнения полигона отходами должны обеспечиваться проходимость мусоровозов и строительной техники, а также общая устойчивость возводимого сооружения из свалочных грунтов.

Для этого в дипломной работе рассматривается поэтапный ввод мощностей без остановки приема отходов на полигон. Технологическая схема эксплуатации включает пять очередей. Первая очередь представляет собой пусковой комплекс. В пусковой комплекс входят состав сооружений и виды работ, необходимые для обеспечения производственной деятельности предприятия.

Состав работ пускового комплекса включает следующие работы:

-строительство автодороги до полигона;

- ограждение территории полигона и установка ворот;

-возведение хозяйственно-административной зоны с полным набором сооружений;

-разработка грунта в котловане 1-й очереди и складирование его во временные кавальеры;

-строительство кольцевой автодороги от хозяйственной зоны до полигона;

- строительство нагорного канала и пожарного пруда;

- прокладка сети электроснабжения.

Далее ведут подготовку котлована 1-й очереди под эксплуатацию.

Состав работ подготовки котлована 1-й очереди включает:

-планировку основания до проектных отметок с разуклонкой под дренажную сеть;

-устройство противофильтрационного экрана по дну и откосам котлована;

-укладку дренажных труб с устройством устьевого колодца.

После этого производят заполнение котлована 1-й очереди до уровня дневной поверхности земли. В процессе заполнения полигона отходами ведут прием отходов, их складирование и перекрытие уплотненных отходов минеральным грунтом. Для обеспечения общей устойчивости полигона как насыпного сооружения после заполнения котлована 1-й очереди по его периметру осыпают дамбы обвалования из минерального грунта и ведут заполнение 1-й очереди отходами по высотной схеме до верхней проектной отметки 1-го яруса. Аналогично ведутся работы по заполнению 2-й, 3-й и 4-й очередей эксплуатации полигона.

Проезд к участкам захоронения отходов осуществляется по кольцевой автодороге. Для съезда в котлованы предусматривается устройство пандусов-съездов, при заполнении полигона по высотной схеме - пандусов-въездов.

После заполнения 1,2,3 и 4 очередей полигона до проектной отметки 1-го яруса верхнее основание выравнивают минеральным грунтом под единый уровень и по высотной схеме приступают к заполнению 5-й очереди эксплуатации полигона (2-го яруса).

Заполнение полигона отходами ведут картовым методом. Прибывающие на полигон мусоровозы разгружаются возле рабочих карт. Для этих целей вблизи каждой рабочей карты организуют площадку разгрузки, которую условно разбивают на две части: на одной разгружаются мусоровозы, на другой работают бульдозеры. Выгруженные из мусоровозов отходы накапливают на площадке и затем бульдозерами перемещают в рабочие карты. Заполнение рабочих карт ведут по методу «надвиг» при работе на нижних отметках, либо по методу «сталкивание» - на верхних отметках.

При работе по методу «надвиг» отходы перемещают с площадок разгрузки бульдозерами в пределы рабочей карты, расположенной в основании формируемого яруса, создавая на ней вал с пологим откосом (m=7) и толщиной укладываемого слоя отходов до 0,5 м.

Складирование ТБО методом «сталкивания» выполняют сверху вниз. При методе «сталкивания» мусоровозы разгружаются также на площадках разгрузки, устраиваемых возле рабочей карты, но расположенных на верхней заизолированной поверхности заполняемого яруса, сформированного в предыдущие дни.

5. Образование стоков на полигоне

Для обеспечения требования по охране окружающей среды на полигоне должна быть предусмотрена раздельная система сбора фильтрата и поверхностных вод.

Пруды-испарители, контрольно-регулирующие пруды и регулирующие водоемы должны иметь противофильтрационные экраны или завесы в соответствии с классом опасности стоков. При проектировании полигона следует предусматривать мероприятия, направленные на уменьшение количества фильтрата: временные противофильтрационные завесы, дамбы, а также предусматривать такие схемы складирования ТБО, при которых обеспечивается минимальное поступление воды с незаполненной площади карт к ТБО.

Количество образующегося фильтрата зависит от количества атмосферных осадков; условий испарения их с поверхности; влажности ТБО; притока воды с окружающей территории.

Потенциальное количество фильтрата может быть определено из уравнения водного баланса полигона.

Основное уравнение водного баланса полигона ТБО имеет вид:

ФВ=АО + К± БХ - И - БГ - ПС - О,

где:

ФВ - накопление фильтрационных вод;

АО - атмосферные осадки;

К - рециркуляция воды;

БХ - разница между биохимически образуемой и потребляемой водой;

И - испарение с поверхности;

БГ - вынос воды биогазом;

ПС - поверхностный сток;

О - вода, скапливаемая в отходах.

Отдельные компоненты данного уравнения могут быть определены в соответствии с СТП ВНИИГ 210.01.НТ-05.

Для сбора и отвода фильтрата с площадок складирования отходов проектируется дренажная система, состоящая из пластового дренажа и дренажных труб.

Материалы, применяемые для устройства пластового дренажа и дренажных труб, должны быть химически и биологически устойчивы и подбираются таким образом, чтобы химико-физические свойства фильтрата и механические воздействия от ТБО не привели бы к отказам в работе системы.

Для водоотводящего слоя должны применяться промытые материалы. Предпочтение отдается материалам с частицами круглой формы.

Содержание карбоната кальция в водоотводящем слое не должно превышать 20 % от общего веса.

Размеры частиц материала, применяемого для водоотводящего слоя, должны находиться в пределах 16/32 мм. Если гранулометрический состав не соответствует данному требованию, то грунт необходимо подбирать по количеству пор, характерному для грунта 16/32, например, при размере частиц 8/16 мм.

Для отведения фильтрата используются трубы, 2/3 которых перфорированы или прорезаны. Наименьший диаметр дренажных труб должен быть 300 мм. Трубы должны быть уложены таким образом на поверхности синтетической гидроизоляции, чтобы фильтрат отводился со всей поверхности полигона. Прочность труб на сжатие должна быть определена расчетом.

Устройство в теле полигона водоотводящих колодцев (шахт) избегается. Если устройство их необходимо, то они должны быть рассчитаны по несущей способности и устойчивости. Осадки водоотводящих шахт не должны отличаться от осадок защитного экрана основания полигона.

Расчет дренажной системы (уклоны и частота расположения дренажных труб) проводится на основании проекта дренажной системы полигона, исходя из геологической, гидрогеологической, гидрологической обстановки.

Собираемый и отводимый с полигона фильтрат собирается в контрольные пруды и затем подвергается очистке.

Метод или способ очистки и обезвреживания фильтрата определяется на основе предварительного анализа его свойств по следующим параметрам: расходу фильтрата, кислотности рН, электропроводности, ХПК, БПК5, концентрации аммиака, нитритов, нитратов, фенола, хлоридов, сульфатов, цианидов, в том числе легко высвобождающихся, содержанию общего азота, фосфата и хрома, концентрации тяжелых металлов, содержанию углеводородов в том числе хлорсодержащих; наличию галогенированных органических соединений.

До стадии очистки должны быть предусмотрены: грубая сепарация, седиментация, распределение фаз.

Спуск в городскую водоотводящую сеть допускается только в случае, когда объем и состав фильтрата отвечает правилам приема производственных сточных вод в системы канализации населенных мест.

Фильтрат, образующийся на полигонах ТБО, содержит продукты выщелачивания водорастворимых соединений и продукты разложения отходов. В среднем годовой объем образующегося фильтрата составляет 2-3 тыс. м3/га.

Состав фильтрата зависит от срока эксплуатации полигона (от стадии разложения отходов), характера складируемых отходов и объема поступления поверхностных и грунтовых вод.

Фильтрат из ТБО характеризуется преимущественно по интегральным показателям:

- биохимической потребности в кислороде (ВПК);

-химической потребности в кислороде (ХПК);

-по содержанию тяжелых металлов, аммонийного азота и некоторых других веществ.

После короткой аэробной стадии разложения ТБО (продолжительность - несколько недель) можно выделить две анаэробные стадии.

Первая стадия распада органических веществ в анаэробных условиях (включая фазу неустойчивого образования метана) протекает от нескольких месяцев до нескольких лет после депонирования. Фильтрат, образующийся на этой стадии разложения ТБО, характеризуется средним значением рН 6, высоким значением ВПК (13000 мг/л О2), высоким отношением БПК/ХПК (0,6), высоким содержанием аммонийного азота и железа (в среднем по 750 мг/л).

Вторая стадия (активное образование метана), характерная для старых полигонов, может продолжаться в течение нескольких десятилетий. Фильтрат старых полигонов имеет рН 8, характеризуется низким значением ВПК (180 мг/л О2), низким отношением БПК/ХПК (0,06), высоким содержанием аммонийного азота (750 мг/л) и низким содержанием железа (15 мг/л). Содержание меди и свинца в фильтрате незначительно зависит от возраста полигона и колеблется в широких пределах, составляя в среднем около 100 мг/л; среднее содержание кадмия 6 мг/л.

Как следует из состава фильтрата, полигонное захоронение ТБО может оказать негативное влияние на грунтовые воды, в связи с чем в России регламентируется контроль за состоянием грунтовых вод выше и ниже полигона (на расстоянии 50-100 м). Если содержание загрязняющих веществ превысит ПДК грунтовых вод, должны быть приняты меры по ограничению поступления этих веществ в грунтовые воды (до уровня ПДК).

Для предотвращения утечки фильтрата в окружающую среду основание полигона должно иметь противофильтрационный экран (с коэффициентом фильтрации, по европейским нормам, не более 10-9 м/сек), а для облегчения его сбора поверхность полигона должна быть спланирована с уклоном (по европейским нормам, уклон должен быть не менее 2%).

В систему сбора фильтрата входят:

-перфорированные дренажные трубы, размещенные под складируемыми отходами на противофильтрационном экране и обкладываемые щебенкой (фильтрат по трубам отводится на участок его обезвреживания);

-насосная станция;

-водосборный накопительный пруд (для снятия пиков потоков).

Все новые европейские полигоны запроектированы с донным дренажем. На старых полигонах фильтрат собирается с помощью окружающих дренажных канав или путем откачки из трубных скважин, которые размещают в теле полигона или вокруг него.

Обезвреживание фильтрата можно производить либо в месте его образования, либо на муниципальных очистных сооружениях. К очистным сооружениям фильтрат транспортируется по герметичному трубопроводу, стоимость которого в ряде случаев может быть сопоставима с затратами на строительство самого полигона.

Практически применяют два метода обезвреживания фильтрата (дренажных сточных вод):

-биологическая очистка (в присутствии активных бактериальных культур, которые разрушают и используют органические вещества для синтеза своих клеток, например, в установках с активным илом, в аэрационных прудах и др.);

-физико-химическая очистка (чаще всего реагентная - для очистки от тяжелых металлов)

Следует отметить, что количество образующегося фильтрата зависит, при прочих равных условиях, от технологии захоронения - степени уплотнения ТБО и высоты их складирования.

Высокий полигон является более предпочтительным с точки зрения защиты окружающей среды (уменьшается удельный объем фильтрата). В соответствии с европейской практикой, полигоны высотой менее 10 м проектируют редко.

6. Способы очистки сточных вод

Сточные воды, которые поступают на очистные сооружения, проходят очистку: механическую, трехступенчатую биологическую с использованием прикрепленной микрофлоры обработки.

Способ очистки сточных вод заключается в предварительной очистке сточных вод , их обеззараживании ультразвуком , попеременной подаче в, по меньшей мере, три аккумулирующих резервуара и направлении на биологическую очистку с последующей сорбционной доочисткой. Подачу сточных вод в аккумулирующие резервуары осуществляют циклично по схеме. Согласно схеме каждый цикл разделен на подциклы, которые включают равные по времени операции наполнения, отстаивания и отвода. Во время отстаивания сточных вод в резервуаре осуществляют отбор проб воды и их анализ, на основании которого производят подготовку к отведению воды из резервуара на биологическую очистку. Каждый подцикл отстает на одну операцию от предыдущего подцикла и опережает на одну операцию последующий подцикл.

1.Механическую очистку сточные воды проходят на решетке в приемном резервуаре насосной станции, где происходит задержание крупных плавающих предметов и взвесей.

2. Биологическую очистку сточные воды проходят в установке очистки сточных вод ЭКО-Р-3 в следующем порядке:

Сточные воды поступают в денитрификатор, в который эрлифтом подается также иловая смесь из аэротенка, содержащая нитраты. Нитраты образуются при окислении аммонийного азота, присутствующего в сточных водах.

В денитрификаторе ил и сточные воды перемешиваются за счет барботажа воздухом, поступающим из открытых нижних концов воздушных стояков. В виду крупности пузырей практически исключается растворение воздуха в воде и поступление в нее кислорода. В условиях дефицита кислорода денитрифицирующие бактерии ила используют кислород нитратов из иловой смеси для окисления органических загрязнений сточных вод, поступающих на очистку. В результате выделяется свободный азот, улетучивающийся в атмосферу.

После денитрификатора сточные воды поступают в аэротенк, в котором смешиваются с циркуляционным активным илом, который подается эрлифтом из вторичного отстойника. В нижнюю часть аэротенка через загрузку из керамзита дырчатыми аэраторами подается воздух. На загрузке образуется биопленка из микроорганизмов, которая совместно с активным илом сорбируется и окисляет органические загрязнения сточных вод. Аэротенк работает в режиме полного окисления, при котором за счет низкой нагрузки на активный ил происходит его стабилизация непосредственно в аэротенке. Режим полного окисления обеспечивает устойчивость процесса биологической очистки к негативным воздействиям (перебоям в подаче электроэнергии, колебаниям нагрузки, поступлению со сточными водами веществ, угнетающих процесс биологической очистки), уменьшению количества осадка и значительно упрощает обслуживание установки.

Иловая смесь из аэротенка поступает во вторичный отстойник, в котором происходит ее разделение: циркуляционный ил возвращается в аэротенк, а сточные воды, прошедшие полную биологическую очистку, отводятся в аэробный биореактор.

В аэробном биореакторе сточные воды дополнительно очищаются биопленкой, образующейся в аэробной среде на насадке (глубокая очистка). Наружный слой биопленки на насадке сорбирует и окисляет органические загрязнения, оставшиеся в сточных водах после биологической очистки. Во внутреннем слое биопленки создается дефицит кислорода, что благоприятствует протеканию процесса глубокой денитрификации.

После аэробного биореактора сточные воды поступают в третичный отстойник, в котором задерживается отмершая биопленка.

...