Утилизация Расчет полигона ТБО

Ведомость для определения вместимости  полигона

 

Используя расчетные данные, по прил. 5 [5] определяем ориентировочную площадь полигона (15 га) и максимальную высоту складирования отходов (35 м). Принято считать, что наиболее экономичны земельные участки, близкие по форме к прямоугольнику и допускающие максимальную высоту складирования отходов.

Определяем площадь складирования, м², по формуле:

 

где  - удельные затраты площади при максимальной высоте, м²/чел

N – численность населения на 20-ый год, чел

м²

Наиболее экономичны земельные участки, близкие по форме к прямоугольнику и допускающие максимальную высоту складирования отходов. Исходя из полученной площади, задаем размеры полигона в плане при соотношении сторон (L:B) - 1:1, 1:2, т. о. размеры полигона принимаем BL=440450 м, тогда

= 198000 м²

Н = 35 м (по прил. 5 [5]) Н₁ = 4 м (по прил. 6 [5]), Н₂ = 31 м

 

Площадь дна  котлована составит, м²

 

= 197856 м²

 

Площадь верхней  площадки составит, м²

 

м²

Фактическая вместимость  котлована полигона по схеме усеченной  призмы с углом заложения откосов 1:3 составит

 

где - площадь сечения в уровне бровки откосов (площадь складирования), м²;

- площадь сечения в  уровне дна котлована, м²;

- глубина котлована,  м, определяется исходя из необходимого  объема изолирующего грунта, м.

 м³

 

Объем усеченной призмы кургана  захоронения

 

где - площадь сечения в уровне бровки откосов, м²;

- площадь в уровне  верхней площадки, м²;

 – высота кургана,  м определяется исходя из необходимости  иметь размеры верхней площадки  не менее 40 х 80 м, обеспечивающей  надежную работу мусоровозов  и бульдозеров.

 

м³

 

Общая вместимость полигона, м³

V = м³

 

Потребность в изолирующем  материале, м³

 

где k – коэффициент увеличения грунта изоляции (принимается в зависимости от глубины чаши захоронения. 

м³

Объем уплотняемых отходов (м³), складируемых за все время эксплуатации, составит

E = V + = + = 6913558,5 м³

Полученная величина отличается от первоначальной проектируемой вместимости  полигона более чем на 5 %,  следовательно  пересчитываем размеры полигона методом последовательного приближения.

BL=320300 м

= 96000 м²

Н = 35 м (по прил. 5 [5]) Н₁ = 4 м (по прил. 6 [5]), Н₂ = 31 м

 

Площадь дна  котлована составит, м²

= 95856 м²

 

Площадь верхней  площадки составит, м²

м²

 

Фактическая вместимость  котлована полигона

 м³

 

Объем усеченной призмы кургана  захоронения

м³

 

Общая вместимость полигона, м³

V = м³

Потребность в изолирующем  материале, м³

м³

Объем уплотняемых отходов (м³), складируемых за все время эксплуатации, составит

E = V + = + = 781709 м³

Полученная величина отличается от первоначальной проектируемой вместимости  полигона более чем на 5 %,  следовательно  продолжаем пересчитывать размеры  полигона методом последовательного  приближения.

Размеры полигона принимаем BL=270250 м, тогда

= 67500 м²

Н = 35 м (по прил. 5 [5]) Н₁ = 4 м (по прил. 6 [5]), Н₂ = 31 м

 

Площадь дна  котлована составит, м²

= 67356 м²

 

Площадь верхней  площадки составит, м²

м²

 

Фактическая вместимость  котлована полигона

 м³

 

Объем усеченной призмы кургана  захоронения

м³

 

Общая вместимость полигона, м³

V = м³

 

Потребность в изолирующем  материале, м³

м³

Объем уплотняемых отходов (м³), складируемых за все время эксплуатации, составит

E = V + = + = 2743521,07 м³

 

Полученная величина отличается от первоначальной проектируемой вместимости  полигона менее чем на 5 %, принимаем  размеры полигона равные BL=270250 м.

Для обоснования требуемой  площади участка складирования  отходов определяют общую вместимость  полигона, исходя из расчетной схемы (рис. 1). Согласно схеме, полигон состоит из котлована чаши захоронения и кургана захоронения.

 

Рис. 1 Схема  полигона отходов

3 УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНЫХ ЭКРАНОВ ПОЛИГОНОВ

Особые требования с точки  зрения окружающей среды должны предъявляться  к защитным противофильтрационным  экранам хранилищ отходов, так как  охрана почвы и грунтовых вод  требует надежной защиты для создания барьера против распространения  загрязнения. Хранилища отходов  могут иметь естественный либо искусственный  водонепроницаемый экран. Согласно действующим нормативным документам установлены максимальные коэффициенты фильтрации глинистых грунтов естественного  сложения, залегающих в основании  полигонов отходов, в которых  разрешается осуществлять захоронение  отходов различных классов опасности  без специальных мероприятий  по устройству противофильтрационных  экранов. Для отходов IV класса опасности, к которому относятся отходы, захороняемые на полигоне ТБО коэффициент фильтрации должен быть не более 10^-5 см/с.

Для проектируемого полигона коэффициент фильтрации основания  грунтов равен 2·10^-5 см/с, следовательно необходимо устраивать искусственный противофильтрационный экран (по прил. 8 [5]), который будет состоять из слоя в 5 мм из отходов нефтедобывающей промышленности, который создаст водонепроницаемую пленку, и укрытием сверху 0,3 м грунта.

При норме разлива связующего в 50 т/га, общее количество связующего составит 336 т.

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ РАБОЧИХ (СУТОЧНЫХ) КАРТ СКЛАДИРОВАНИЯ ОТХОДОВ И ПОТРЕБНОСТИ В МЕХАНИЗМАХ

 

Правильный расчет размеров суточных карт позволит обеспечить своевременное  уплотнение и изоляцию отходов, что  предотвратит разнос отходов с полигона, выплод мух, грызунов, а также позволит осуществить мероприятия против их пыления и самовозгорания.

Для расчета размеров рабочих  карт необходимо определить дневную  норму приема ТБО.

Объем ТБО, разгружаемых одновременно, м³, составит

 

где  – дневная норма приема ТБО, определяется по табл. 1.

 

 

Учитывая вместимость  одного мусоровоза, =10 м³, определяем количество одновременно разгружаемых машин

 

 

 

Площадь участка  разгрузки, необходимая для одного мусоровоза составляет 50 м², тогда площадь для всех мусоровозов составит 450 м² для первого года эксплуатации полигона и 550 м² для 20 года эксплуатации.

В чашах захоронения  отходы складируются послойно, с общей  высотой рабочего слоя 2 м и систематически выравниваются слоями толщиной 0,25-0,5 м и уплотняются 2 – 4 кратными проходами  катка – уплотнителя или бульдозера до общей высоты рабочего слоя 2 м.

С учетом высоты суточного уплотненного слоя ТБО  на карте, равной 2 м, требуемая площадь  карты (м²) определяется по формуле

 

где  - дневная норма приема ТБО, м³/сут

- плотность отходов, поступающих  на полигон, кг/м³

- плотность отходов после уплотнения  бульдозерами, кг/м³

 

 

По вычисленной  площади принимаем размеры рабочей  карты для первого года эксплуатации 525 м, =125 м², а для 20 – ого года – 5,5 м, =137,5 м². Участок перед рабочей картой принимаем равным первого года эксплуатации 1825 м, а для 20 – ого года – 2027,5 м.

Для предотвращения пыления и самовозгорания ТБО  в летний период осуществляется полив  рабочей карты. Расход воды принимается 10 л на 1 м³ ТБО. Тогда суточная потребность в поливочной воде, м³

 

 

Для полива могут быть использованы фильтрационные воды полигона, образующиеся за счет выделения влаги из самих отходов в процессе деструкции органической части отходов, а также за счет просачивания через толщу полигона атмосферных осадков, выпадающих на его поверхность.

4.1 РАСЧЕТ ПОТРЕБНОСТИ  В БУЛЬДОЗЕРАХ

Бульдозеры используют для  сдвигания разгрузочных мусоровозами отходов на рабочую карту, а также  на операциях по уплотнению слоя отходов  по карте. Как правило, для этих целей  используются бульдозеры на базе трактора мощностью 100 л.с. Производительность бульдозеров  по сдвиганию ТБО на рабочую карту  соответствует показателям грунта 1-й группы.

На технологической операции по уплотнению отходов на рабочей  карте используется бульдозер, массой 14 т, ширинов гусениц 0,5 м.

Потребность в бульдозерах, шт, на одной технологической операции уплотнения определяется по формуле

 

где  – площадь рабочей карты, м²,

- площадь участка разгрузки,  м²,

- эксплуатационная скорость работы  бульдозера, принимается равной 3000 м/с

- ширина зоны полного  уплотнения, м, приходящаяся на  одну ходку бульдозера, определяемая  по формуле

 

 

где Ш – ширина гусеницы, м

n – число ходок, необходимых для уплотнения, принимается равным 4

 – толщина уплотненного слоя, 0,25 м

- фактическое время работы бульдозера  за сутки, час. Принимается при двухсменной работе равным 11,54 ч.

 

 

4.2 РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО КОЛИЧЕСТВА СКРЕПЕРОВ ДЛЯ ПОДАЧИ ГРУНТА ИЗОЛИРУЮЩИХ СЛОЕВ

Для отсыпки изолирующего грунта используется землеройно-транспортная машина – скрепер, основным рабочим  органом которого является ковш, вместимостью 0,6-0,75 м³.

Количество грунт а  изолирующего слоя, м³,на одну захватку (рабочую карту)

 

0,25 – высота изолирующего  слоя, м.

м³

м³

Требуемое количество скреперов  зависит от сменной производительности одного скрепера и определяется по формуле

 

- производительность одного  скрепера в смену, м³.

 

 

5 РАСЧЕТ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ ХРАНИЛИЩ ОТХОДОВ

Важнейшим этапом проектирования хранилищ является расчет грунтового основания. Это связано  с тем, что гарантия обеспечения  устойчивости грунтового основания  хранилища в процессе его длительной эксплуатации является основной задачей  строительства полигонов, предназначенных  для защиты окружающей среды от вредных  отходов производства и потребления.

Грунтовые основания хранилищ отходов рассчитывают согласно [4] и включают в себя расчет несущей способности основания, расчет по деформации и расчет устойчивости откосов хранилища, как на момент строительства, так и этапе эксплуатации.

Как было отмечено, основным природоохранным  элементом полигона является противофильтрационный  экран, который занимает всю площадь  полигона депонирования отходов. Защитные экраны – достаточно тонкие конструктивные элементы, больше всего подверженные разрушению. Действующие нагрузки на грунтовое основание полигонов, как правило, невысоки и не превышают 1-2 кг/см² (100-200 кПа), исключение составляют высоконагружаемые полигоны. Однако осадки от действующих нагрузок могут оказаться больше допустимых, оговоренных в [4], либо могут значительно различаться по своим величинам на разных участках полигона, что приведет в конечном итоге к разрушению защитного экрана и нарушению герметичности хранилища.

5.1. РАСЧЕТ ДЕФОРМАЦИЙ  ОСНОВАНИЯ

 

При расчете деформаций основания с  использованием указанной расчетной  схемы среднее давление под подошвой полигона не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания , кПа (тс/м²), которое определяем по формуле:

 

 

где   - коэффициенты условий работы, = 1,25, = 1,0;

       - коэффициент, равный 1,1;

       – коэффициенты, принимаемые по [5, прил. 10] в зависимости от угла внутреннего трения φ_к = 22 град, равные соответственно 0,61; 3,44; 6,04;

       - коэффициент при b>10 м определяем по формуле:

,

где =8 м;

- ширина подошвы полигона, м, = 250 м.

 

 – осредненное среднее значение удельного веса грунтов, залегающих непосредственно под экраном (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), для суглинок =2,71 т/м³ или

= 2,71∙9,81 = 26,59 кН/м³;

- то же, залегающих выше экрана  полигона, = 0,755∙9,81= 7,41 кН/м³;

= 4 м;

- расчетное значение удельного  сцепления грунта, залегающего ниже  подошвы экрана, для суглинок = 28 кПа.

Определяем  сопротивление грунта основания:

 

Среднее давление, кПа, под подошвой полигона определяем по формуле:

 

где ρ - плотность складируемых отходов с учетом уплотнения, ρ=0,755 т/м³;

      Н - средняя высота складирования отходов, Н = 35 м.

 

 

Поскольку среднее давление под подошвой полигона Р = 259,23 кПа не превышает расчетное значение сопротивления грунта основания R = 1377,08 кПа делаем вывод о том, что деформации основания полигона не произойдет.

5.2 РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ  СПОСОБНОСТИ ОСНОВАНИЯ ПОЛИГОНА

 

Расчет  основания полигона по несущей способности  важен с точки зрения устойчивости полигона не только на период эксплуатации, но и после его закрытия, так  как после рекультивации территории предусматривается хозяйственное  использование участка.

Расчет  грунтового основания по несущей способности производится исходя из условия:

 

где - расчетная нагрузка на основание, F = P = 259,23 кПа;

       - предельное сопротивление основания, ;

       - коэффициент условий работы, принимаемый по [5], для пылевато-глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии =0,85;

       - коэффициент надежности по назначения сооружения, принимаемый по [5], для зданий и сооружений I класса =1,2.

 

259,23 ≤ 975,43

По  результату расчета делаем вывод  о том, что сооружение будет устойчиво на период эксплуатации и после закрытия.

5.3 РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ ХРАНИЛИЩ

 

Предполагаем , что для складирования отходов с = 0, тогда угол откоса котлована полигона будет равен углу внутреннего трения, т.е. α ≤ φ, или tg α ≤ tg φ. φ = 43°, а угол заложения откосов котлована по схеме усеченной призмы составляет 1:3, следовательно tg α = 0,3, следовательно условие выполняется (0,3 ≤ 0,93) и откосы будут устойчивы.