Проектирование полигона ТБО для города Хабаровска

Слой плодородного поверхностного грунта поддерживает растительный покров из выносливых многолетних трав. Плодородный слой должен стать аналогом органоминерального гумусового горизонта природных окультуренных почв.

Под поверхностным плодородным слоем находится защитный дренажный слой сооружаемый из песчаных, песчано-гравийных, гравийных грунтов и синтетических дренажных материалов. Дренажный слой необходим для защиты противофильтрационного экрана от проникновения корневых систем растений, для обеспечения запаса влаги в плодородном слое (перехвата нисходящего потока инфильтрации и распределение его в горизонтальном направлении), для отвода атмосферных осадков, для сглаживания просадочных явлений.

Минеральный гидроизоляционный  слой препятствует инфильтрации воды из поверхностного слоя. Противофильтрационный экран является основным слоем финального перекрытия поверхности полигона. Экран сооружается из уплотненных глинистых грунтов.

Выравнивающий слой, сооружаемый  из песчано-гравийных и гравийных грунтов, кроме своего прямого назначения, выполняет функции сглаживающего слоя при просадочных явлениях и пластового дренажа для отведения биогаза.

Разрез УЗО полигона представлен на рис. 5.

Рис. 5. Разрез УЗО полигона: 1 - геологический барьер, 2 - минеральный изоляционный слой (суглинок – 50 см), 3 - синтетическая гидроизоляция, 4 - защитный слой, 5 - дренажная труба, 6 - дренажный слой, 7 - отходы, 8 – промежуточный изолирующий слой грунта, 9 - минеральный гидроизоляционный слой, 10 - дренажный защитный слой, 11 - рекультивационный слой.

6. Уравнение водного баланса полигона ТБО. Годовой объем фильтрата.

В процессе захоронения в результате уплотнения ТБО, их разложения и слеживаемости  из отходов выделяется отжимная вода – фильтрат. Расход фильтрата зависит от исходной влажности ТБО, их пористости, плотности, количества атмосферных осадков, выпадающих над рабочим телом полигона, их проникновения вглубь отходов, испаряемости и многих других факторов. Основными факторами, влияющими на расход фильтрата, является влажность ТБО и приток воды извне – осадки (дожди, талые воды).

При оценке количества образующегося  фильтрата необходимо учитывать  все входящие (поступление воды) и выходящие (потери) потоки воды с  полигона, их общее количество, которое можно определить на основе водных потоков или водного баланса полигона.

Внешними факторами  формирования водного баланса полигона являются: атмосферные осадки (их вид и количество); процессы снегонакопления и снеготаяния; испарение воды и снега с поверхности полигона; транспирация растительностью в вегетационные периоды; масса и временной режим (интенсивность) завоза отходов для захоронения, их морфология и физико-химические свойства, исходная влажность и плотность отходов.

Внутренними факторами, формирующими водный баланс полигона являются: попадание воды в рабочее тело полигона, содержащейся в захораниваемых отходах; потери или выделение воды при биодеструкции отходов; вынос воды с удаляемым за пределы рабочего тела фильтратом; вынос воды с биогазом. К внутренним факторам формирования водного баланса полигона также относятся следующие технологические параметры:

1) геометрические размеры полигона (площадь и высота полигона, внутренний уклон откоса);

2) тип промежуточных и окончательного  покрытий (вид грунта, наличие и вид растительного покрова);

3) коэффициент фильтрации и толщина  основания;

4) количество отходов,  размещенных на полигоне;

5) плотность захороненных  отходов.

К внутренним специфическим  параметрам, которые влияют на формирование водного баланса, относятся: возраст и влажность захороненных отходов; удельный выход биогаза; температура в массиве отходов. [2]

Основное уравнение водного  баланса полигона ТБО можно представить  в виде:

АО + ОВ⁺ + ПС⁺ + Р + У + Интр = ПС^- + БГ + БД + ИС + ОВ^- + ДР + ПР +ПВ

Где входящие потоки:

АО – атмосферные  осадки, выпадающие на поверхность  полигона;

ОВ⁺ - отжимная влага, выделяющаяся из ТБО при складировании;

ПС⁺ - поверхностный сток воды с прилегающих территорий, расположенных выше по рельефу;

Р – подача на поверхность отходов фильтрата для увлажнения, рециркуляция фильтрата;

У – технологические  подачи воды на поверхность отходов  для их увлажнения в пожароопасный  период;

Интр – интрузия, поступления  в массив отходов воды из подземных  горизонтов;

Исходящие потоки:

ПС^- - поверхностный сток с полигона;

БГ – потери влаги с биогазом;

БД – потребление воды при  протекании реакций биохимического разложения;

ИС – испарение влаги с  поверхности и транспирация растений;

ОВ^- - впитывание влаги заскладированными отходами;

ДР – отвод фильтрата дренажной системой;

ПР – просачивание в подземные  горизонты;

ПВ - изменение влагозапаса окончательного покрытия.

Принципиальная схема водного  баланса полигона представлена на рис.7

Рис. 7. Схема водного баланса полигона захоронения ТБО: 1 - рабочее тело полигона; АО - атмосферные осадки; ИС - испарение с поверхности полигона; ВО - содержание влаги в захораниваемых отходах; ПБ - потери влаги (вынос) с биогазом; ПТ - потеря влаги при транспирации растениями; ПС - поверхностный сток; ОВ - отжимная влага отходов; ПБ - поглощение влаги при биодеструкции отходов; ВБ - выделение влаги при биодеструкции отходов; ОФ - образование фильтрата; УФ - удаление фильтрата за пределы рабочего тела полигона

В общем виде при недостаточном количестве и качестве информации по всей совокупности параметров системы водного баланса можно получить ориентировочные данные расчетным путем по формуле:

ФВ = (АО+ОВ) – (ПС+ИС+БГ+БД)

Количество фильтрата можно  также определить по формуле:

V_Ф = (АО - И – ПС^- - О_п- Ф_п)×F×10^-3,

где V_Ф – годовой объем фильтрата, м³/год; АО – атмосферные осадки, мм/год; И- испаряемость, мм/год; ПС- поверхностный сток, мм/год; О_п- поглощение воды отходами, мм/год; Ф_п – утечка через защитный экран, мм/год; F- площадь рабочего тела полигона, м².

Для г. Хабаровск имеем следующие данные [6]: АО = 556(лето)+116(зима) = 672 мм/год, И = 336 мм/год (50%), ПС = 0, О_п =150 мм/год; Ф_п =0; F= 680 × 640  = 435200 м².

Годовой объем фильтрата:

V_Ф = (АО – И)×F×10^-3,

V_Ф = (672 – 336) × 435200×10^-3 = 146227 м³/год

7 Характеристика системы сбора и обезвреживания фильтрата

Для отвода из тела полигона фильтрата  поверх экрана устраивается специальная дренажная система водоотвода (рис. 6). Вдоль пониженной части основания, перпендикулярно к траншеям, нарезается поперечная траншея. В продольные траншеи укладываются перфорированные дренажные трубы (d=200мм, 2/3 с отверстиями) для сбора отжимных вод, а в поперечную траншею - труба-коллектор для приема вод из дренажных труб. Дренажные трубы соединяются с коллектором напрямую или через перепадные колодцы. Водонепроницаемое основание рабочего тела полигона выполняется из мытой глины под общим уклоном так, чтобы поток фильтрата стекал к дренажной траншее. Для исключения заиливания дренажных труб и их повреждения при просадках рабочего тела полигона предусмотрена обсыпка труб фильтрующим материалом большой грязеемкости, подушки из песка. Из сборного коллектора фильтрат поступает в контрольно-регулирующий пруд, далее с помощью канализационной насосной станции подается либо на очистку, либо на полив рабочего тел полигона в периоды, когда требуется его увлажнение.

 

 

 

 

 

Рис. 6. Система сбора  фильтрата: 1- гидроизолирующий экран; 2- дренажная перфорированная труба; 3- дренажная не перфорированная  труба; 4- закрытая дрена-коллектор; 5- нагорная канава; 6- тело полигона.

Контрольно-регулирующий пруд имеет  противофильтрационную защиту и служит для накопления, усреднения и первичной очистки сточных вод. Конструкция противофильтрационного экрана пруда аналогична конструкции противофильтрационной защиты основания полигона ТБО. Из контрольно-регулирующего пруда с помощью насосных станций фильтрат перекачивается на городские очистные сооружения.

Проблема отвода ливневых вод с поверхности полигона решается с помощью нагорных канав. Вода отводится в ближайший водоток. Для исключения поступления ливневых вод в рабочее тело необходимо устройство перекрытий полигона. Функции перекрытий: исключать проникновение биогаза за пределы рабочего тела полигона; обеспечить отвод ливневых вод и осадков, выпадающих над рабочим телом, за его пределы; регулировать поступление влаги в тело полигона.

Схема городских очистных сооружений г. Хабаровска представлена на рис. 7.

Рис. 7 Принципиальная схема  работы очистных сооружений г. Хабаровска

8. Расчет потребностей  в механизмах и машинах

8.1 Расчет потребности в мусоровозах

Дневная норма образования ТБО  – 4300 м³/сутки. ТБО доставляются мусоровозами, вмещающими 24 м³.

Каждому мусоровозу для разгрузки требуется площадка 75 м².

Объем ТБО, разгружаемых одновременно:

О_с = 0,125 × Q_р.д.,

где 0,125 – коэффициент, определяющий минимальную площадь площадки разгрузки  мусоровозов.

О_с = 0,125 × 4300 = 537,5 м^3.

На участке площадки одновременно будут разгружаться:

537,5/24 = 22,4 мусоровозов.

Площадь участка разгрузки составит:

75×22=1650 м²

Принимаем, что перевозка отходов  ТБО к полигону захоронения осуществляется мусоровозами сторонних организаций, с которыми заключаются договора (таким образом, техника на балансе состоять не будет).

8.2 Расчет потребности в бульдозерах

При сдвигании разгруженных мусоровозами ТБО на рабочую карту работает бульдозер ДЗ-171 на базе трактора мощностью 100 л.с.

Перемещение ТБО с учетом дополнительных маневров тракторов принимаем 50 м. Производительность бульдозеров по сдвиганию ТБО на рабочую карту соответствует показателям грунта I группы ЕНИР сб.2.

Норма времени на 1000 м³ ТБО согласно ЕНиР, сб. 2, §2-1-15 будет:

0,53+0,46×2=1,45 ч

Производительность бульдозера составит:

100 / 1,45 = 69 м³/час

На сдвигание доставленных за сутки  ТБО потребуется рабочее время в количестве:

4300/69 = 62,32 час

При фактическом времени  работы за сутки Т_с=11,5 ч потребность в бульдозерах составит 62,32/11,5=5,42. Принимаем 5 бульдозеров

На технологической  операции по уплотнению ТБО на рабочей  карте работает бульдозер массой 16 т, эксплуатационной скоростью С=2700 м/ч, шириной гусениц 0,7 м. Уплотнение осуществляется 4-кратным проездом: У₁=(0,5+0,5):4=0,25 м. Длина рабочей карты Д=30 м, ширина Ш_р=5 м, ширина откоса ш_р=4 м, толщина слоя формируемого уплотнения а=0,25 м. Фактически продолжительность работы бульдозеров на уплотнении Т_с=11,5 ч, коэффициент, учитывающий потери рабочего времени за смену, равен 0,65.

Плотность поступающих на полигон  ТБО р=200кг/м³, плотность ТБО после уплотнения бульдозерами р^н=670 кг/м³.

Потребность в бульдозерах на технологической операции уплотнения определяется по формуле:

,

 шт

Общее количество бульдозеров, учитывая работы на технологической  операции по промежуточной изоляции рабочей карты грунтом слоем 0,25 м, принимаем 7 шт.

8.3 Расчет потребности в экскаваторах

При устройстве в основании полигона котлована работает экскаватор емкостью ковша 0,65 м³.

Применяем 1 экскаватор (табл. 4).

Таблица 4

Годовой объем отходов, поступающих на полигон, тыс. м3	Емкость ковша, м3
	0.25	0.5	0.63-0.65	1
180	1	-	-	-
240	1	-	-	-
360	1	-	-	-
800	-	1	-	-
1000	-	1	-	-
1500	-	-	1	-
2000	-	-	2	-
3000	-	-	-	2

8.4 Микроавтобус

Для доставки обслуживающего персонала  полигона применяется автобус марки ПАЗ.

Применяем 1 автобус.

8.5 Оборудование, применяемое при рекультивации

Автосамосвал

Транспортировку плодородного и потенциально плодородного слоя почв на закрытый полигон  осуществляет автосамосвал марки КАМАЗ – 5511 (табл. 5).

Таблица 5

Годовой объем отходов поступающих на полигон, тыс м3	Грузоподъемность самосвала, т	0.25 м3			0.5м3			0.6 м3				1 м3
		5 км	10 км	15 км	5 км	10 км	15 км		5 км	10 км	15 км	5 км	10 км	15 км
180	5.25-5.8 7-8	1	1	2	-	-	-		-	-	-	-	-	-
240	5.25-5.8 7-8	1	2	2	-	-	-		-	-	-	-	-	-
360	5.25-5.8 7-8	1	2	3	-	-	-		-	-	-	-	-	-
800	5.25-5.8	3	3	4	-	-	-		-	-	-	-	-	-
	7-8	2	2	4	2	4	5		-	-	-	-	-	-
	10	-	-	3-4	-	3	-		-	-	-	-	-	-
1000	5.25-5.8	3	6	8	-	-	-		-	-	-	-	-	-
	7-8	3	5	6	3	4	6		-	-	-	-	-	-
	10	2	3	5	2	3	4		-	-	-	-	-	-
1500	7-8	-	-	-	4	6	9		4	6	9	-	-	-
	10	-	-	-	3	4	б		3	4	6	-	-	-
2000	7-8	-	-	-	5	8	11		5	8	11	-	-	-
	10	-	-	-	4	6	8		4	6	8	-	-	-
3000	7-8	-	-	-	-	-	-		7	12	17	7	12	17
	10	-	-	-	-	-	-		5	8	13	5	8	12