Проект сооружений захоронения твердых бытовых отходов

 

2.3.2 Определение проектной вместимости полигона

 

Проектную вместимость полигона (Ет) определяют на расчетный период эксплуатации полигона

,

где Т – принимаемый срок эксплуатации полигона (определяется по табл. 1 исходных данных), Т=20 лет; У* и У**– удельные годовые нормы накопления ТБО на 1-й и последний годы эксплуатации полигона, м3/чел х год; У*- удельная норма накопления ТБО по объему на 1-й год эксплуатации полигона определяется как удельная обобщенная годовая норма накопления ТБО на одного жителя, (включая ТБО из учреждений и организаций), табл. 4.2; У** - удельная норма накопления ТБО по объему на последний год эксплуатации полигона, определяется из условия ежегодного прироста ее по объему на 3%, У**=У*(1,03)Т-1 = 1,7*(1,03)19 = 3,1 м3/чел год; Н* и Н** – соответственно количество обслуживаемого полигоном населения на 1-й и последний годы эксплуатации полигона, чел.; к1 – коэффициент, учитывающий уплотнение ТБО в процессе эксплуатации полигона за срок Т, определятся по табл. 2.3.2.

Количество обслуживаемого полигоном населения на 1-й (Н*) определяется согласно исходным данным, как Н*=SН. Количество обслуживаемого полигоном населения на последний год эксплуатации полигона (Н**) определяется согласно генеральному плану развития района застройки. Исходя из этого, ожидается ежегодный рост населения на 2%, тогда:

Н**=Н*(1,02)Т-1=170000(1,02)19=252600 чел;

Проектная высота полигона определяется по графику, в задании на проектирование, на последний год его эксплуатации. При численности населения 252600 человек высота полигона составит  Нпл=22,0 м.

Согласно табл. 4.3 при Нпл=22,0 м > к1= 4;

к2 - коэффициент, учитывающий объем изолирующих слоев грунта (промежуточных и окончательного),  к2=1,2.

Проектная вместимость полигона ЕТ составит:

Еm= =3000000 м3.

Таблица 2.3.2

Зависимость коэффициента уплотнения ТБО (к1) от высоты полигона (Нпл).

Полная проектная высота полигона (Нпл), м	к1
до 10 от 11 до 20 от 21 до 50 от 51 и более	3 3,7 4 4,5

 

2.3.3 Расчет требуемой площади земельного участка для размещения полигона

 

Элементами полигона являются: подъездная дорога, участок складирования  ТБО, административно- хозяйственная  зона.

Подъездная дорога соединяет  существующую транспортную магистраль с полигоном и рассчитывается на двухстороннее движение шириной  не менее 6,5 м.

На пересечении дороги с участком полигона размещают пост контроля въезда и выезда мусоровозов  и административно- хозяйственную  зону.

Участок складирования –  основное сооружение полигона. Он занимает около 85-95%  площади полигона ТБО. Участок складирования обычно разбивают  на очереди эксплуатации с учетом обеспечения производства работ  по приему ТБО в течение 3-5 лет  на каждой очереди.

Участки складирования должны быть защищены от вышерасположенных  земельных массивов. Для перехвата  ливневых и паводковых вод по верхней  границе участка проектируют  нагорные каналы.

На расстоянии  1…2 м  от нагорных каналов по периметру  полигона размещают ограждение. На расстоянии 2 м от ограждения полигона размещают посадки деревьев.

На расстоянии 2-3 м от внешнего откоса котлована устраивают кольцевую  дорогу с односторонним движением  шириной не менее 3,5 м.

Между кольцевой дорогой  и лесопосадками располагают  кавальеры с плодородным и  минеральным грунтом, которые в  процессе эксплуатации полигона используют для изоляции отходов.

Требуемая площадь полигона (Ф) определяется по формуле

Ф= кЗ?Фус + Фдоп,

где к3 – коэффициент, учитывающий  полосу вокруг участка складирования, к3=1,1; Фус - площадь участка складирования, га; Фдоп – площадь участка административно-хозяйственной зоны.

Площадь участка складирования  находят из формулы определения  объема пирамиды:

Фус= = (3к4*ЕТ)/Нпл,

где к4 – коэффициент, учитывающий снижение высоты пирамиды до заданной Нпл; к4=0,5.

Тогда Фус=(0,5?3?3000000)/22 =204545,5 м2= 20,5 га.

Принимая размер участка  админстративно-хозяйственной зоны Фдоп=0,1Фус, получим требуемую площадь полигона: Ф=1,1?20,5+0,1? 20,5=24,6 га.

Полигон размещают на плоском  рельефе. Фактическая отведенная площадь  участка составит: Фотв = Ф+Д,

где Д - отвод земли для размещения подъездной дороги от автомагистрали до полигона, для дороги длиной Lдор=4000 м и шириной Вдор=6,5 м. 

Д = (Lдор ? Вдор) = (4000 ? 6,5)=26000 м2= 2,6 га.

Фотв=24,6 + 2,6=27,2 га.

 

2.4 Проектирование участка складирования.

 

На участке  складирования предусматривается  создание котлована или траншеи. Глубина котлована, который роют в основании полигона ТБО, зависит от уровня грунтовых вод. Основание днища котлована должно быть на 2 м выше прогнозируемого уровня грунтовых вод.

Грунт, извлекаемый  при строительстве из котлована, используется для промежуточной  и окончательной изоляции ТБО.

Размещение грунта из котлованов первой очереди проектируется  в кавальерах по периметру 
полигона ТБО, из котлованов второй очереди грунт поступает на изоляцию ТБО на картах первой очереди.

Днище котлована  проектируется, как правило, горизонтальным, что обеспечивает распределение  фильтрата по всей площади основания полигона ТБО, однако при необходимости оно может быть с не большим уклоном для стока фильтрата к месту его сбора. В зависимости от рельефа местности и очередности складирования ТБО участок разбивается на несколько котлованов. На участках с уклоном свыше 0,5 % проектируется каскад котлованов (рис. 2.4.1).

Рисунок 2.4.1 - Рекомендуемое размещение котлованов в основании полигона ТБО

1 - кавальер грунта; 2 - поверхность участка для разработки  котлована; 3 - основание участка  складирования; 4 - дорога, УГВ - уровень  грунтовых вод

Перепад верхнего и следующих  промежуточных котлованов, а также  разность отметок оснований двух смежных котлованов не должны превышать 1 м (при большей разности необходим расчет на устойчивость дамб). При необходимости устройства на поверхности промежуточных дамб проектируется временная дорога для проезда мусоровозов. На участках, размещаемых в оврагах, каскад котлованов 
разделяется дамбами.

При проектировании высотных полигонов ТБО наиболее экономичными являются земельные участки, близкие по форме к квадрату, и предполагающие максимальную высоту складирования ТБО. Заложение откосов высотного полигона определяется расчетами надежности в зависимости от физико-механических характеристик ТБО и грунтов карьеров, из которых будут отсыпаться ограждающие сооружения. По контуру подошвы склонов высотного полигона ТБО следует предусмотреть лотки для сбора и отвода фильтрата.

Схематически  разрез высотного полигона ТБО представлен на рис. 2.4.2.

Дно и откосы котлована  должны иметь противофильтрационные  экраны из природных материалов с коэффициентом фильтрации воды не более 10^-9 м/с и толщиной не менее 1,0 м.

Если противофильтрационный  экран из минерального грунта не отвечает требованиям 3.22, применяется искусственный противофильтрационный экран, имеющий коэффициент фильтрации води не более 10^-9 м/с, срок службы более 75 лет, стойкий к возможным нагрузкам, ультрафиолетовому излучению и повреждению грызунами. Для защиты искусственной гидроизоляции от механических повреждений на ее поверхность насыпают слой мелкого песка, измельченного суглинка или мелкозернистых промышленных отходов (IV класса опасности) с размером зерна не более 0,5 мм, мощностью не менее 0,5 м. Материал искусственной гидроизоляции должен быть химически стойким к длительному воздействию фильтрата.

Рисунок 2.4.2 - Рекомендуемая схема высотного полигона ТБО

1 - лесная полоса; 2 - боковой внешний изолирующий  слой; 3 - промежуточный изолирующий  слой; 4 - ТБО, укладываемые на рабочей карте; 5 - временная тупиковая дорога; 6 - временный проезд с твердым покрытием; 7 - твердые бытовые отходы; 8 - естественное или искусственное водонепроницаемое основание; 9 - насыщенные фильтратом отходы; УФ - уровень фильтрата, УГВ - уровень грунтовых вод; 10 - лоток для сбора и отвода фильтрата дождевых и талых вод со склонов; 11 - обваловка фильтратосборного лотка; 12 - нагорная канава для сбора и отвода незагрязненного поверхностного стока (дождевых и талых вод)

Использование других материалов для укладки противофильтрационного экранов допускается при условии, если они имеют коэффициент фильтрации воды не более 10^-9 м/с.

Отвод земельного участка под складирование ТБО  на территории оврага должен включать его верховья, что гарантирует сбор и удаление стока талых и дождевых вод самыми простыми методами.

Участок оврага по длине разбивается, начиная с  верховья, на очереди строительства. Каждая очередь строительства с пониженной стороны защищается от оползней земляной дамбой. На рис. 2.4.3 показано многокаскадную схему складирования ТБО в овраге.

Рисунок 2.4.3 Рекомендуемая схема многокаскадного высоконагруженного полигона ТБО

а - план; б, в - разрезы; г - уступы с обратным уклоном. 1 - нагорная канава; 2 - дорога; 3 - земляная дамба; 4 - самосплавная  канализация фильтрата; 5 - сборно-разборный фильтратопровод; 6 - напорный фильтратопровод; 7 - насосная станция фильтрата; 8 - противо-фильтрационный экран; 9 - хозяйственная зона; 10 - мачта электроосвещения, 11 – ограждение. А - первый каскад  первой очереди;   Б - второй каскад первой очереди; В - вторая очередь; Г - участок на перспективу

Каждая дамба  рассчитывается на экстремальные условия  с учетом статической стойкости  удерживаемых ТБО, насыщенных водой.

Проект организации  складирования ТБО в выработанных карьерах (глубоких котлованах) должен обеспечивать устройство противофильтрационного экрана, съезд и разгрузку мусоровозов на нижней отметке с послойным заполнением карьера по высоте. Если на отведенной под полигон ТБО части карьера съезда нет, то земельный участок под складирование ТБО в выработанных карьерах (глубоких котлованах) должен включать площадку для устройства съезда (пандуса) в выемке за котлованом с уклоном 5 %. Конструкция площадки должна также предусматривать возможность разработки грунта для изоляции.

Часть пандуса  непосредственно в пределах карьера  проектируется по одному из вариантов: с устройством насыпи из грунта или отходов строительства, в полунасыпи - полувыемке в откосе котлована.

Траншейная схема  складирования ТБО применяется  для полигонов, принимающих не более 120 тыс м³/год ТБО. Траншейная схема складирования ТБО предусматривает проектирование на участке складирования траншей глубиной 3...6 м и шириной в верхней части 6...12 м. Траншеи проектируются перпендикулярно к направлению господствующих ветров.

Грунт из траншей  используется для изоляции ТБО. В  климатических зонах, где возможно образование фильтрата, основание траншеи должно быть не менее чем на 0,5 м углублено в глинистые грунты, а дно и откос иметь надежный противофильтрационный экран (согласно требованиям 3.22 - 3.24).

Длина одной траншеи  должна проектироваться так, чтобы  был обеспечен прием ТБО как в период плюсовых температур, так и в период минусовых температур, когда промерзают грунты.

Заложение откосов траншеи  должно быть обосновано с учетом физико-механических характеристик грунтов и устройства на откосах экрана.

Размер участка  складирования должен обеспечивать прием ТБО с размещением их в одном ярусе в течение не менее 5 лет. Высотная траншейная схема проектируется с устройством траншей в 2-3 яруса по высоте. Отметка основания траншей 2-го яруса выполняется на 2,5 м выше отметки основания 1-го яруса.

 

2.4.1 Расчет вместимости полигона

 

Согласно заданию на проектирование, грунт в основании полигона представлен  суглинком легким. Грунтовые воды расположены на глубине 4,8 м.

Принимаем решение - полностью  удовлетворить потребность в  грунте для промежуточной и окончательной  изоляции за счет сооружения котлована  в основании полигона.

Реальный участок складирования  ТБО площадью Фус=204545,5 м2 в плане имеет форму квадрата, со стороной:

Lус= Bус= = =452 м,

где Lус= Bус – соответственно, длина и ширина участка складирования, м

После заполнения полигона отходами до проектных отметок участок  складирования будет иметь форму  усеченной пирамиды, а в поперечном  сечении - трапеции

Определим размеры верхней  площадки полигона захоронения отходов:

Вп = Lп = Вус-2mНпл=452-2*3*22=320 м,

Где Вп и Lп- соответственно ширина и длина верхней площадки участка складирования, м.

Площадь верхней площадки участка складирования:

Фп=В2п=3202= 102400 м2=10,2 га.

Максимальная допустимая высота полигона Нплmax определяется из условия заложения внешних откосов не менее чем m=3 и необходимости создания верхней площадки размером обеспечивающей безаварийную работу мусоровозов и бульдозера.