Проект сооружений захоронения твердых бытовых отходов

В процессе разработки грунта в котлованах поверхности оснований  выполняют наклонными, сходящимися  в одной точке с минимальной  отметкой в каждом котловане. Уклон  принимают не более 0,005. Далее на спланируемой поверхности основания устраивают нижний противофильтрационный экран и по его верху укладывают дренажные трубы. Диаметр коллекторных труб принимают равным 150 мм, а дренажных труб - 100 мм. Уклоны дрен и коллекторов принимают конструктивно в соответствии со спланированным основанием. Монтаж перфорированных труб ведут вручную параллельно с их щебеночной обсыпкой. Для выполнения щебеночной обсыпки можно использовать легкий одноковшовый погрузчик. Для щебеночной обсыпки следует использовать щебень округлой формы диаметром 40…70 мм.

Дренажные трубы, уложенные  по верху противофильтрационного экрана, обсыпают гравийно-песчаной смесью по методу обратного фильтра. Толщина  обсыпки должна быть в 2 раза больше диаметра трубы.

Далее формируют дренажный  слой путем отсыпки крупнозернистого песка между коллекторными и  дренажными трубами. По верху дренажного слоя  формируют переходный слой из песка. После этого укладывают отходы. Дренажный слой предназначен для быстрого отведения фильтрата  к дренажным трубам. Поверхность  дренажного слоя параллельна спланированной поверхности дна котлована.

Фильтрат, образующийся в  свалочном теле, по дренам поступает  в коллекторы,  один из которых  соединен с колодцем - приемником фильтрата. Проходка коллектором противофильтрационного экрана показана на рис. 3 (Приложение3). Приемные колодцы устанавливают  вне котлованов и соединяют с  коллектором, рис 4 (Приложение 4). Они  состоят из типовых железобетонных элементов и чугунных смотровых люков с крышками. Спецификация железобетонных элементов колодцев приведена в табл. 2.5.2

При монтаже колодцев используют цементный раствор М200. Для спуска в колодец должно быть предусмотрено  устройство лестниц в виде забивных металлических скоб. В крышках  колодцев необходимо предусмотреть  отверстие диаметром 250 мм для опускания  погружного насоса. Колодцы монтируют  в заранее подготовленные котлованы.

Все наружные и внутренние железобетонные поверхности колодцев перед их монтажом необходимо покрыть  гидроизоляционным материалом, устойчивым к воздействию кислот и щелочей, например специальной кислотоупорной пленкой ПЭНД толщиной 0,5 мм.

Таблица 2.5.2 Спецификация железобетонных изделий колодцев

Наименование изделия	Марка изделия	Масса, т	Размеры изделия			Количество
			D(d)	H(h)	C(b)
Плита перекрытия	КЦП1-10-1	0,25	1160	150	150	4
Кольцо стеновое	КЦ-10-9	0,6	1000	890	80	16
Плита перекрытия	КЦП1-20-1	1,28	2200	150	650	4
Кольцо стеновое	КЦ-20-9	1,47	2000	890	100	8
Плита  днища	КЦ-20	1,47	2500	120		4

 

2.6 Определение объема фильтрата,  удаляемого из свалочного тела в период эксплуатации полигона. Пример расчета

 

Фильтрат образуется на участке  захоронения отходов в течение  теплого и холодного времен года. В теплый период – осадки в виде дождя. Образование фильтрата в  холодное время года связано с  таянием снега на поверхности  уложенных отходов за счет тепла, выделяемого при разложении органического  вещества в толще свалочного тела, а также захоронением  значительной части выпавшего снега совместно  с укладываемыми отходами. Количество фильтрата, образующегося на полигонах, определяется разницей между величиной  выпавших осадков и объемом влаги, расходуемой на испарение, достижение отходами полной влагоемкости и на поверхностный сток.

Для определения объема фильтрата,  удаляемого из свалочного тела в период эксплуатации полигона, необходимы элементы водного баланса 50%-ной обеспеченности: осадки и испарение с водной поверхности. Например, для Карельской республики, в соответствии с исходными данными  на курсовое проектирование, осадки составляют О=710 мм; испарение с водной поверхности Е0=404 мм. Таким образом, расчетное значение инфильтрационного питания q(З/В) за зимне-весенний расчетный период можно определить по следующей зависимости:

q(З/В)=[aО(З/В) – Е(З/В)] ,

где О(З/В) – осадки за зимне-весенний расчетный период, приведенные к 10%-ной обеспеченности, мм; Е(З/В) – испарение с поверхности полигона за зимне-весенний расчетный период, мм; Т(З/В) – продолжительность зимне-весеннего периода, Т(З/В)=180 дней; a - коэффициент, учитывающий долю осадков, впитывающихся в почву в зимне-весенний период, a = 0,6.

О(З/В)=Ор1,

где О – среднемноголетнее значение осадков50% обеспеченности, О=710 мм (по заданию); р1 – процентное распределение элементов водного баланса для осадков зимне-весеннего периода, р1=0,37 (37%).

Испарение влаги за зимне-весенний период определяется по формуле:

Е(З/В) = Е0р2,

где Е(З/В) – испарение с поверхности площадки складирования за зимне-весенний расчетный период, мм; Е0 – величина испарения влаги с водной поверхности 50%-ной обеспеченности (Е0 = 404 мм); р2 – процентное распределение водного баланса для испарения с водной поверхности за зимне-весенний расчетный период, (р2 = 0,12).

О(З/В) = 0,71·0,37·= 0,263 м.

Е(З/В) = 0,404·0,12·= 0,0485 м.

Итак, q(З/В) = (0,6·0,263 – 0,0485)/180 = 0,00061 м/сут.

Аналогично рассчитывается инфильтрационное питание за летне-осенний  период – q(Л/О):

q(Л/О) = [aО(Л/О) - Е(Л/О)],

где О(Л/О) – осадки за летне-осенний расчетный период, приведенные к 10%-ной обеспеченности, мм; Е(Л/О) – испарение с поверхности полигона за летне-осенний расчетный период, мм; Т(Л/О) – продолжительность летне-осеннего периода, 185 суток; a - коэффициент, учитывающий долю осадков, впитывающихся в почву в летне-осенний период, a = 1.

О(Л/О) = О*р*1 = 0,71*(1 – 0,37) = 0,4473 м,

где р*1 - процентное распределение элементов водного баланса для осадков в зимне-весеннем периоде, (р*1 =1-0,37 =0,63).

Е(Л/О) = Е0*р2* = 0,404?(1 – 0,12) = 0,356 м,

где р2* - процентное распределение водного баланса для испарения с водной поверхности за зимне-весенний расчетный период, (р2* =1-0,12 =0,88).

Т(Л/О) = 365 – 180 = 185 суток.

Тогда q(Л/О) = [aО(Л/О) - Е(Л/О)] = [1· 0,4473 – 0,356] =0,00049 м/сут.,

Если считать, что отходы на полигон поступают равномерно в течение всего года, то величину объема образующегося фильтрата  в течение года можно определить по следующей зависимости:

Qф=[ q(З/В) Т(З/В)+ q(Л/О) Т(Л/О)]Фоч-WPсут[Т(З/В)+ Т(Л/О)] ,

где W - дефицит влажности  отходов, т.е. влага, расходуемая на насыщение отходов до полной полевой  их влагоемкости; - плотность фильтрата, т/м3.

Полная полевая влагоемкость ТБО составляет 30…40 % от объема укладываемых отходов. Вместе с тем, влажность отходов, поступающих на полигоны, в среднем составляет 15…20 % от их объема.

Следовательно, дефицит влажности  отходов DW составит 15% от их объема. Тогда  Qф=[0,00061*180+0,00049*185]51136-0,15*167,7(180+185)1,0=1071,2 м3/год.

Таким образом, годовая величина инфильтрующих осадков по каждой очереди эксплуатации полигона выше величины водонасыщения отходов, поэтому в проекте необходимо предусмотреть системы откачки фильтрата из приемных колодцев в резервуар накопитель.

На выезде из полигона ТБО должна быть контрольно-дезинфицирующая зона, оборудованная железобетонным резервуаром длиной 8 м, глубиной 0,3 м и шириной 3,5 м для дезинфекции колес мусоровозов. Резервуар заполняется дезинфицирующим раствором и опилками.

Расход воды на внешнее пожаротушение составляет 10 л/с. Согласно СНиП 2.04.02 должно быть предусмотрено два резервуара или водоема для пожаротушения емкостью не менее чем по 50 м³ каждый.

Вдоль периметра  территории полигона ТБО проектируется  ограждение. В ограждении полигона ТБО возле производственно-бытового здания проектируются ворота или шлагбаум.

Водоотводные  канавы рассчитываются на отвод ливневых и талых вод с участков, расположенных выше полигона ТБО. Объем ливневых и талых вод и параметры водоотводных канав рассчитываются по действующим нормативным документам с учетом местных условий.

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

Карточное складирование  предполагает устройство временной  дороги к группе карт. Параметры временных дорог принимают согласно СНиП 2.05.07.

Материалом для  устройства улучшенного покрытия временных дорог служат железобетонные плиты, некондиционные строительные изделия, отходы строительства, щебень и прочие инертные материалы.

Временную дорогу следует проектировать на 2...2,5 м  выше уровня эксплуатируемых карт для обеспечения обслуживания складирования ТБО по высоте в двух ярусах. Нижний ярус образуется методом "сталкивания" ТБО под откос высотой 2 м, верхний ярус – методом "надвига" рабочей прослойки высотой 2 м снизу вверх. Основание под дорогу выполняется из уплотненных бытовых или строительных отходов. С временной дороги на карту предусматривается съезд.

 

 

2.7 Защитные экраны полигонов

 

Защита горных пород зоны аэрации, подземных и поверхностных  вод от загрязнения в период эксплуатации полигона достигается благодаря  наличию естественного геохимического барьера или искусственно создаваемому защитному экрану, устраиваемому  в основании полигона с дренажной  системой сбора и удаления фильтрата, а также системы выполнения послойной  изоляции ТБО связным грунтом. После окончания эксплуатации полигона и его закрытия, охрану горных пород зоны аэрации, грунтовых и поверхностных вод, атмосферного воздуха осуществляют устройством верхнего перекрытия (защитного экрана поверхности полигона) в сочетании с защитным экраном и системой сбора и удаления фильтрата в основании полигона.

Защитные экраны основания  и поверхности полигона - это конструктивные элементы, обеспечивающие природоохранные  функции.

Срок службы защитных экранов  определяется как периодом эксплуатации полигона (заполнение полигона до проектной  вместимости полигона), что составляет 15…30 лет, так и пассивным периодом, когда полигон закрыт и не принимает  отходы. Однако в теле полигона после  его закрытия и рекультивации  протекают активно аэробные и  анаэробные процессы разложения органического  вещества, сопровождающиеся образованием биогаза и фильтрата, и, следовательно, веществ, представляющих угрозу окружающей среде. Длительность этого периода  определяется морфологическим составом отходов, климатическими условиями  и другими факторами, и по оценкам  различных авторов этот период составляет от 30 до 100 лет. Таким образом, срок службы защитных экранов полигонов ТБО  должен составлять от 45 до 100 лет.

Элементы защитных экранов  основания и поверхности полигона находятся в непосредственном контакте с агрессивной средой - фильтратом и биогазом. Поэтому при подборе  материалов для выполнения этих конструкций  следует оценивать их устойчивость к агрессивным средам.

Противофильтрационный экран  в основании полигона совместно  с защитным экраном, устраиваемым при  перекрытии верха полигона после  окончания его эксплуатации, образуют замкнутую систему типа «саркофаг». В роли противофильтрационного экрана могут выступать природные (естественные) гаохимические барьеры и искусственные барьеры, выполняемые в виде глиняного замка или экрана, выполняемого из геосинтетических материалов.

 

2.7.1 Природные геохимические барьеры

 

Природными геохимическими барьерами называют естественное грунтовое  основание, которое обладает достаточными противофильтрационными свойствами, мощность слоя которого обеспечивает нераспространение  загрязняющих веществ в горные породы зоны аэрации и грунтовые воды. Подобными свойствами обладают глины  с  коэффициентом фильтрации kф<10-7 м/с. Минимальная мощность природного  геохимического барьера должна быть не менее 1…3 м.

В случае отсутствия подобных пород в основании проектируемого полигона то устраивают глиняный замок  или противофильтрационный экран.

 

 

2.7.2 Устройство противофильтрационных экранов в основании полигона, выполняемые в виде глиняного замка

 

Основное функциональное назначение противофильтрационной  защиты основания полигона - создание искусственного барьера, препятствующего  проникновению фильтрата в породы зоны аэрации и грунтовые воды. В целях обеспечения экологической  безопасности барьер должен включать противофильтрационные и дренажные  элементы, позволяющие собрать и отвести фильтрат. На рис. 4.10 приведена конструкция глиняного замка, устраиваемого в основании полигона.

Для устройства глиняного  замка используют глины с коэффициент  фильтрации kф?1х10-9 м/с при градиенте напора I = 30.

Глиняный замок (экран) должен быть построен с уклоном, обеспечивающим отвод фильтрата в систему  дрен, расположенных по верху глиняного  экрана.

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

Для предохранения глиняного  экрана от растрескивания или размягчения, его возводят небольшими участками, которые надежно защищают дренажным  слоем. Дренажный слой должен быть уложен сразу по окончании строительства  части экрана.