Выбор участка для полигона твердых бытовых отходов - Дипломная работа

Среди методов ликвидации отходов в настоящее время первое место принадлежит полигонам твердых бытовых отходов, на которые вывозят порядка 90-95% отходов. Полигоны ТБО по видам принимаемых отходов подразделяют на два класса: - полигоны ТБО 1-го класса - полигоны, на которых разрешено размещать отходы, содержащие <25% органические примеси, при разложении которых образуются вредные вещества в количествах, не превышающих значения ПДК; полигоны ТБО 2-го класса - полигоны, на которых размещают отходы, содержащие > 25% органические примеси, а также другие виды отходов, при разложении которых образуются вредные вещества в количествах превышающих значения ПДК. Расчет ведут с учетом удельной обобщенной годовой нормы накопления ТБО на одного жителя, (включая ТБО из учреждений и организаций), количества обслуживаемого полигоном населения, расчетного срока эксплуатации полигона, степени уплотнения ТБО на полигоне. удельная норма накопления ТБО по объему на последний год эксплуатации полигона, определяется из условия ежегодного прироста ее по объему на 3% по формуле 5 (5) м3/чел год и - соответственно количество обслуживаемого полигоном населения на 1-й и последний год эксплуатации полигона, чел;В курсовой работе запроектирован полигон захоронения твердых бытовых отходов, требуемая площадь земельного участка которого составляет м2. Полигон обслуживает четыре населенных пункта, общей численностью населения 219000 человек, количество накопленных отходов - 87409280 кг/год. На участке складирования проектируется устройство котлована средней глубиной 3 м, с целью получения грунта для промежуточной и окончательной изоляции. Полигон ТБО разбиваем на пять очередей эксплуатации. 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 без дренажной системы сбора и удаления фильтрата, а также применение системы выполнения послойной изоляции ТБО связным грунтом.

Неотъемлемым звеном функционирования города как антропогенной экосистемы является образование отходов производства и потребления. Объемы этих отходов растут из года в год и в значительной мере зависят от размеров города, численности его населения, особенностей сосредоточенных в нем производств.

Удаление и обезвреживание твердых бытовых отходов (ТБО) - наиболее значимый для города неблагоприятный экологический фактор, важнейший показатель санитарного благополучия населения, общественной гигиены.

Полигон ТБО - это комплекс природоохранных сооружений, предназначенных для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения ТБО, предотвращающие попадание вредных веществ в окружающую среду, загрязнение атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующие распространению грызунов, насекомых и болезнетворных организмов.

Среди методов ликвидации отходов в настоящее время первое место принадлежит полигонам твердых бытовых отходов, на которые вывозят порядка 90-95% отходов. Однако, основную часть (97-98%) ТБО российских городов вывозят на примитивные экологически опасные свалки, которые каждый день наносят непоправимый вред природе и нашему здоровью.

Для снижения неблагоприятного влияния твердых бытовых отходов необходимо создавать полигоны ТБО, благодаря которым окружающая нас среда будет меньше подвержена разрушительному влиянию продуктов разложения отходов. Захоронение отходов производства и потребления на свалках и полигонах является самым распространенным способом утилизации ТБО, и в то же время оно сопровождается рядом экологических проблем. Но, несмотря на это, захоронение ТБО на полигонах еще долгие годы будет основным способом утилизации отходов, что делает наш проект актуальным.

1. Выбор участка под полигон, изыскательские работы и природные условия положения объекта

1.1 Выбор участка под полигон и изыскательские работы

Полигоны захоронения ТБО - природоохранное сооружение для централизованного сбора, обезвреживания отходов, обеспечивающее защиту от загрязнения атмосферы, почв, поверхностных и грунтовых вод и препятствующее распространению болезнетворных микроорганизмов.

На полигоны захоронения ТБО принимают: - бытовые отходы и отходы потребления из жилых зданий, учреждений и предприятий общественного назначения, объектов оптово-розничной торговли промышленными и продовольственными товарами;

- строительные отходы, образованные при сносе, ремонте, реконструкции, новом строительстве зданий и сооружений, отходы стройиндустрии, промышленные отходы, приравненные к ТБО, древесно-растительные отходы от планового ухода за зелеными насаждениями городов;

- твердые промышленные отходы 4 класса опасности по согласованию с органами природных ресурсов и охраны окружающей среды, санитарно-эпидемиологическими службами и учреждениями коммунальной сферы, в количестве, не превышающем 30% от массы принимаемых ТБО, - отходы лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ) в соответствии с «Правилами сбора, хранения и удаления отходов лечебно-профилактических учреждений».

Запрещен прием на полигоны следующих видов отходов: - строительных, содержащих асбестовый шифер в виде боя шлаки, золы, отработанный асбест, отходов мягкой кровли, имеющих 4 класс опасности;

- промышленных 1,2 и 3 классов опасности;

- радиоактивных, независимо от уровня их радиации;

- ртутных ламп и продуктов демеркуризации.

Полигоны ТБО по видам принимаемых отходов подразделяют на два класса: - полигоны ТБО 1-го класса - полигоны, на которых разрешено размещать отходы, содержащие < 25% органические примеси, при разложении которых образуются вредные вещества в количествах, не превышающих значения ПДК;

- полигоны ТБО 2-го класса - полигоны, на которых размещают отходы, содержащие > 25% органические примеси, а также другие виды отходов, при разложении которых образуются вредные вещества в количествах превышающих значения ПДК.

Организации, эксплуатирующие полигоны, разрабатывают регламент (режим) работы полигона и инструкцию по приему ТБО. В соответствии с разработанной инструкцией, осуществляют учет поступающих отходов, обеспечивают их контроль, распределяют в пределах эксплуатируемой части полигона, выполняют послойную изоляцию отходов, обеспечивают выполнение требований, предъявляемые к безопасности жизнедеятельности предприятий в чрезвычайных ситуациях.

Выбор перспективных участков для строительства полигонов производят на стадии составления схем районных планировок и генеральных планов городов и их зеленых зон, схем санитарной очистки населенных пунктов от твердых бытовых отходов (ТБО). Число и площадь полигонов зависит от численности жителей населяемых мест, обслуживаемых полигонами, площади и конфигурации населенных пунктов, дальности транспортировки отходов.

Полигоны размещают за пределами населенных пунктов с соблюдением размера санитарно-защитной зоны, устанавливаемой, в соответствии со САНПИН 2.1.7.722-98, не менее 500 м до жилой застройки.

Для выбора участка под строительство заказчик с регламентирующими организациями (архитектурно-планировочным управлением, санитарно-эпидемиологической, гидрогеологической службами и др.) определяют районы, в которых намечается подбор участков. Перспективные участки для размещения полигонов определяют на основании анализа карт специального типологического зонирования анализируемых территорий в масштабе М 1:200000, которые включают фондовые геологические и гидрогеологические условия. При необходимости проводят рекогносцировочные полевые исследования.

При выборе перспективных участков для размещения полигона руководствовались следующими принципами: а)участки, на которых природные условия исключают размещение полигонов;

б)участки, на которых природные условия не способствуют существенному негативному воздействию полигонов на компоненты природной среды.

Благоприятными земельными участками с точки зрения размещения полигонов считаются: - открытые, хорошо продуваемые (проветриваемые), незатопляемые и неподтопляемые, допускающие проведение природоохранных мероприятий и выполнение инженерных решений, обеспечивающих предотвращение загрязнения окружающей среды;

- расположенные с подветренной стороны относительно нахождения населенных пунктов и рекреационных зон, в соответствии с розой ветров;

- расположенные ниже мест водозаборов хозяйственно-питьевого водоснабжения, рыбоводных хозяйств, мест нереста, массового нагула и зимовальных ям рыбы;

- удаленные от аэропортов на 15 км и более, от сельскохозяйственных угодий и транзитных магистральных дорог на 200 м, от лесных массивов и лесопосадок, не предназначенных для рекреации, на 50 м;

- на которых обеспечивается соблюдение 500 м санитарно-защитной зоны от жилой застройки до границ полигона;

- с преобладающими уклонами в сторону населенных пунктов, промышленных предприятий, сельскохозяйственных угодий и лесных массивов не более 1,5%;

- с залеганием грунтовых вод при наибольшем подъеме их уровня не менее 1 м от нижнего уровня складируемых отходов;

- с преобладанием в геологическом разрезе четвертичных отложении, экранирующих пород (в том числе маренных суглинков), характеризующихся коэффициентом фильтрации 10-7 см/с и менее;

- с развитым региональным водоупорным горизонтом (юрские глины), характеризующимся отсутствием «гидрогеологических окон» и значительных по площади трещиноватых зон;

- с отсутствием опасных геологических процессов (оползневых, карстово-суффозионных, овражно-эрозионных и т.д.).

Оценку гидрогеологической обстановки выполняют при проведении полевых исследований. Критерии по оценке гидрогеологических условий носят, в основном, рекомендательный характер и их несоблюдение может быть компенсировано использованием технологических решений, получивших положительное заключение Государственной экологической экспертизы.

При размещении полигонов учитывают опыт функционирования объектов-аналогов в подобных условиях размещения, исходя из природных условий (геологических, гидрогеологических, водно-физических свойств горных пород, развития опасных геологических процессов) и технологических особенностей складирования ТБО (площадь полигона, мощность складированных ТБО, схема складирования).

Размер участка размещения полигона устанавливают, исходя из условия продолжительности эксплуатации полигона в течение 15-20 лет.

По форме в плане наиболее благоприятны земельные участки близкие к квадрату, и позволяющие устраивать полигоны с наибольшей высотой складирования отходов.

Необходимую площадь для отвода земельного участка определяют исходя из проектной вместимости полигона и проектной высоты складирования отходов.

Места захоронения твердых бытовых отходов (ТБО) является источником распространения загрязняющих веществ в компоненты природной среды, оказывая вредное воздействие на них в течение длительного периода времени. С существованием опасности бесконтрольного загрязнения окружающей среды связано понятие экологического риска.

Основные мероприятия по минимизации экологического риска и предотвращению необратимых последствий для окружающей среды основаны на следующих принципах: правильного выбора места для размещения полигонов; создания технологического и технического оформления полигонов, предотвращающих проникновение загрязняющих веществ в компоненты окружающей среды (элементов искусственной защиты); проведения контроля качества складируемых отходов и мониторинга за окружающей средой.

Возможный ущерб окружающей среде от функционирования полигонов ТБО обусловлен образованием фильтрата и биогаза в толще свалочного тела. Фильтрат, проникая в породы зоны аэрации и грунтовые воды, загрязняет их. Стекающие поверхностные воды с полигона на рельеф местности загрязняют почвы. С поверхностным и грунтовым стоком фильтрат поступает в водные объекты, загрязняют и их. В результате биохимических процессов в свалочных грунтах образуете биогаз, который при выходе на поверхность загрязняет атмосферный воздух, и что нередко приводит к возгоранию отходов на свалках и полигонах. Пожары на свалках и полигонах загрязняют атмосферный воздух.

Для исключения возможного загрязнения горных пород зоны аэрации и подземных вод существуют два подхода: - недопущение попадания излишнего количества влаги в тело полигона;

- защита грунтовых вод посредством правильного гидрогеологического обоснования выбора места для размещения полигона, устройство водонепроницаемого основания полигона, сбор и очистка удаляемых дренажных вод.

При первом подходе перехватываются поверхностный сток со стороны водосбора с помощью строительства нагорных каналов; понижение грунтовых вод с применением ловчих каналов; перекрытие заполненных участков или очередей полигона водонепроницаемым слоем.

Второй подход подразумевает создание условий для исключения проникновения дренажных вод (фильтрата) в грунтовые воды: создание противофильтрационного экрана в основании полигона; устройство дренажной системы для отвода фильтра из толщи свалочного тела; создание системы очистки фильтрата на локальных очистных сооружениях или вывоз его на централизованные очистные сооружения.

Газ, образующийся в толще свалочного тепа при складировании ТБО на полигонах, в своем составе содержит множество загрязнении. На 98% он состоит из метана и диоксида углерода. Биогаз обладает выраженным токсичным действием и неприятным раздражающим запахом.

Для минимизации отрицательного воздействия его на окружающую среду и на здоровье человека проводят дегазацию свалочного тела полигона. Чаще дегазацию полигонов осуществляют методом откачки биогаза через систему горизонтально проложенных перфорированных труб в теле полигона, соединенных с вертикальными колодцами (коллекторами). Газ, собранный системой таких колодцев, сжигают через факел, либо отводят в котельную.

На полигонах возникают стихийно пожары изза саморазогрева мусорной массы в результате процессов биохимического разложения органического вещества, причем горят как сам мусор, так и выделяющийся из отходов полигона биогаз.

Для тушения пожаров на полигонах используют огнетушители и другие предусмотренные нормативами средства противопожарной безопасности.

Для предотвращения выноса легких фракций складируемого мусора (бумага, полимерная пленка и др.) за пределы участка складирования его территорию огораживают защитной сеткой из тонкой проволоки. Раз в неделю работники полигона собирают мусор, вынесенный сильными порывами ветра через заграждение.

Для предотвращения размножения болезнетворных микробов и простейших микроорганизмов в массе захороненных отходов на полигонах запрещено производить захоронение больничных, ветеринарных и биологических отходов - для них предусматривается термические методы их обезвреживания.

1.2 Местоположение объекта

Проектируемый объект находится в северной части Рязанской области. Он расположен в лесном массиве, состоящем из сосновых насаждений. На расстоянии 1.5 км от участка проектирования находится железная дорога, по которой возможен подвоз строительных материалов и техники.

Расположение полигона планируется за пределами населенных пунктов, его удаление от автомагистрали составит не менее 3 км.

В целом расположение участка проектирования соответствует всем нормам, следовательно, он подходит для создания полигона ТБО.

1.3 Климат

Климат района проектирования умеренный континентальный, характеризуется теплым летом и умеренно холодной зимой. Среднегодовая температура воздуха составляет 5.2?С тепла. Средняя температура января -11?С, июля 17?С.

Общая продолжительность периода с положительной среднесуточной температурой составляет 220-230 дней в году.

Среднее многолетнее количество осадков, выпадающих на территории области, составляет 583 мм. В среднем за год бывает 170 дней с осадками. Слой стока дождевых паводков в год однопроцентной обеспеченности составляет 25мм. Наибольшая глубина промерзания почвы 1.37 см.

1.4 Инженерно-гидрогеологические условия

В геологическом строении района строительства принимают участие породы девонской, юрской, меловой и четвертичной систем.

Поверхность - всхолмленная (слабоволнистая) равнина (высота до 236м). Грунт, залегающий в основании полигона - супесь, обладающий коэффициентом фильтрации 0,6 м/с. Грунтовые воды находятся на глубине 5,6 м. Толщина растительного покрова составляет 0,2 м. Уклон района проектирования 0.6‰.

С учетом устройства противофильтрационного экрана в основании полигона для предотвращения попадания фильтрата в грунтовые воды, по гидрогеологическим условиям участок подходит для создания полигона ТБО.

2. Расчет необходимой площади отвода участка земли для строительства полигона захоронения ТБО

Для обоснования требуемой площади для отвода земельного участка под складирование ТБО, в первую очередь, необходимо определить проектируемую вместимость полигона ( ).

Расчет ведут с учетом удельной обобщенной годовой нормы накопления ТБО на одного жителя, (включая ТБО из учреждений и организаций), количества обслуживаемого полигоном населения, расчетного срока эксплуатации полигона, степени уплотнения ТБО на полигоне.

Требуемую для отвода площадь участка складирования ТБО, определяют делением проектируемой вместимости полигона (м3) на принимаемую в проекте высоту полигона (м).

2.1 Организация сбора отходов

В соответствии с исходными данными на проектирование полигона для захоронения ТБО предлагается организация сбора образующихся отходов в четырех насаленных пунктах.

Сбор ТБО в населенных пунктах предполагается вести в установленные мусоросборные емкости (бункеры) вместимостью 0,75 м3. Транспортирование от мест накопления ТБО до полигона предполагается мусоровозами КО-415А с объемом кузова 23 м3. Расчет общей численности населения обслуживаемого полигоном выполнен в форме таблицы 1.

Таблица 1 - Определение численности населения, обслуживаемого полигоном

Номер населенных пунктов Численность населения, тыс. чел.

1 77

2 44

3 41

4 83

2.2 Расчет годовой нормы накопления ТБО населенных пунктов

Расчет накопления ТБО за один год осуществляют в соответствии с удельными нормами их накопления на одного жителя. Их рассчитывают от двух источников образования: жилого сектора и общественных зданий, учреждений.

ТБО в городах имеют не одинаковый морфологический состав и разную плотность. Поэтому удельное накопление ТБО учитывают как по массе, так и по объему.

Нормы накопления ТБО для различных источников определяют специальными научными организациями (не реже 1 раза в 5 лет). Результаты исследований утверждают администрации населенных пунктов.

Нормы накопления ТБО для заданных населенных пунктов приведены в таблице 2. В этой же таблице произведен расчет определения объемов накопления ТБО.

Таблица 2 - Определение объема накопления ТБО

Объект образования отходов, расчетная единица Норма накопления ТБО, кг/год Количество единиц в населенном пункте Количество накопленных отходов, кг/год

Жилые дома благоустроенного типа, чел 200 147000 29400000

Жилые дома неблагоустроенного типа, чел 400 98000 39200000

Гостиницы, 1 место 120 17150 2058000

Детский сад, ясли, 1 место 95 12250 1163750

Школы, лицеи, профессиональные училища, 1 учащийся 24 7350 176400

Театры, кино, 1место 30 1000 30000

Рынок, 1 м2 100 10000 1000000

Промтоварный магазин, 1 м2 100 5000 500000

Продовольственный магазин, 1 м2 200 5000 1000000

Административные учреждения, офисы, 1 сотрудник 40 73500 2940000

Больница, 1 место 230 12250 2817500

Поликлиника, 1 место 30 220500 6615000

Автовокзал, 1 м2 125 800 100000

Суточная величина накопления ТБО определяется по формуле 1

, (1) где - количество дней в году, 365 дней;

- общее количество накопленных отходов, кг/год. кг/год

Удельную норму накопления ТБО по массе, кг/чел год определяют по формуле 2

, (2) где - общее количество жителей, проживающих в населенных пунктах, чел. кг/чел год

При плотности отходов в среднем кг/м3, удельная норма накопления по объему, м3/чел год определяется по формуле 3 (3) м3/чел год

2.3 Определение проектной вместимости полигона

Проектную вместимость полигона определяют на расчетный период эксплуатации полигона по формуле 4

, (4) где - принимаемый срок эксплуатации полигона, лет;

и - удельные годовые нормы накопления ТБО на 1-й и последний годы эксплуатации полигона, м3/чел год;

- удельная норма накопления ТБО по объему на последний год эксплуатации полигона, определяется из условия ежегодного прироста ее по объему на 3% по формуле 5 (5) м3/чел год и - соответственно количество обслуживаемого полигоном населения на 1-й и последний год эксплуатации полигона, чел;

Количество обслуживаемого полигоном населения на первый год эксплуатации определяется согласно исходным данным в таблице 1, . Количество обслуживаемого полигоном населения на последний год эксплуатации полигона определяется согласно генеральному плану развития района застройки. Исходя из этого, ожидается ежегодный прирост населения на 2%, тогда (6) чел

- коэффициент, учитывающий уплотнение ТБО в процессе эксплуатации полигона за срок .

= 4,0, так как проектная высота полигона составляет 26 м [3];

- коэффициент, учитывающий объем изолирующих слоев (промежуточных и окончательного) грунта; = 1,2. м3

2.4 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 выше расположенных 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 3,5м.

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 7

,(7) где - Коэффициент, учитывающий полосу вокруг участка складирования;

= 1,1;

- площадь участка складирования, га;

- площадь участка административно-хозяйственной зоны, га.

Фус =ЗЕМ/(Нпл ?h)=(3к4•Ет)/Нпл (8)

К4=0,5;

Фус=(0,5•З•2478129)/26 =142968,98 м2= 14,3 га.

Принимая размер участка административно-хозяйственной зоны

(9) га га

Полигон размещают на плоском рельефе. Фактическая отведенная площадь участка состоит: , (10) где - отвод земли для размещения подъездной дороги от автомагистрали до полигона, определяемый формуле 11

, (11) где - протяженность дороги (м) к полигону от автомагистрали;

- ширина дороги (6,5 м). м2 га

3. Проектирование участка складирования

3.1 Расчет вместимости полигона

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

Реальный участок складирования ТБО , как правило, имеет неправильное очертание, но в проекте принимаем квадратную форму захоронения, со стороной

Lyc= Byc= vФус (12)

Lyc= Byc= vФус=v

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

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

Минимальная ширина верхней площадки определяется возможностью разворота мусора ( = 12 м) и соблюдением условия движения мусоровоза не ближе = 10 м от края откоса.

(15) м

Минимальная площадь верхней площадки

(16) м2

Максимально возможную высоту полигона определяют по формуле 17 (17) м

С целью получения грунта для послойной и окончательной изоляции ТБО, укладываемого в тело полигона, в основание полигона проектируют котлован. Среднюю глубину котлована рассчитывают из условия баланса земляных работ с учетом положения уровня грунтовых вод. Дно котлована размещают выше уровня грунтовых вод не менее чем на 2 м.

Участок складирования разбивают на очереди эксплуатации с учетом приема ТБО на каждой очереди в течении 3 - 5 лет. Фактическую вместимость полигона с учетом уплотнения ТБО рассчитывают по формуле для определения объема усеченной пирамиды

(18) где и - площади нижнего и верхнего оснований свалочного тела, м2 м3

Вместимость котлована в основании полигона не учитывается, так как грунт, вынимаемый из него, расходуется на изоляцию ТБО. В этом случае фактическая вместимость равна объему ТБО в уплотненном состоянии.

Потребность в минимальном грунте определяется по формуле 19 (19) м3

В рассматриваемом случае весь грунт, вынимаемый из котлована, Расходуется на изоляцию ТБО, поэтому потребность в изолирующем материале равна вместимости котлована.

Средняя проектная глубина котлована в основании полигона определяется по формуле 20 (20) где 1,1 - коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему заполнения котлована. м

Полигон ТБО разбиваем на пять очередей эксплуатации. При этом сам котлован для складирования ТБО, будет разбит на четыре части. Откосы котлована из условий работы бульдозера принимают с коэффициентом заложения не менее m =3.

Каждую очередь эксплуатации полигона рассчитывают из условия обеспечения ТБО в течение следующего периода времени

,(21) где - период эксплуатации полигона, лет;

- количество очередей эксплуатации.

Площадь участка складирования каждой из четырех очередей эксплуатации в пределах первого яруса составит

(22) м2

Объем отходов, складируемых в каждой очереди эксплуатации полигона

(23) м3

Высота первого яруса (с I по IV очереди) определяются по зависимости

(24) где 1,1 - коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему заполнения котлована. м

Учитывая послойное заполнение полигона отходами: 1,8 - 2,0 м - отходы и 0,2 м - минеральный грунт, количество укладываемых слоев с I по IV очереди первого яруса составит

(25) где - высота каждого слоя захоронения;

= 1,8 м. слоев

Тогда высота первого над уровнем поверхности земли составит

(26) м

Объем котлована каждой из четырех очередей составит

(27) м3

Наращивание высоты полигона второго яруса с отметки до проектной будет производиться заполнением V очереди полигона.

После заполнения второго яруса будет выполнено окончательное перекрытие полигона.

Количество слоев V очереди полигона составит

(28) слоев

Тогда общее количество слоев ТБО, укладываемых в тело полигона, составит полигон отход строительство кавальер

(29) слоев

3.2 Проектирование кавальеров для складирования плодородного и минерального грунта

Перед производством работ снимают плодородный слой почвы со всей площади участка складирования ТБО, который отсыпают во временные кавальеры, размещаемые в стороне от участка складирования. В последствии этот грунт используют для рекультивации полигона.

3.2.1 Определение параметров кавальеров плодородного грунта

Плодородный слой снимают со всей площади участка складирования.

Объем растительного грунта определяется по формуле 31

(30) где - толщина растительного слоя, м;

- коэффициент разрыхления; = 1,22. м3

Длина кавальера определяется по формуле 31 (31) м

Площадь поперечного сечения кавальеров растительного грунта составит

(32) м2

Принимаем поперечное сечение кавальера в виде трапеции высотой 1,5 м и коэффициент заложения откосов т = 3.

Используя формулу площади трапеции, определяют поперечное сечение кавальера

(33) где - площадь кавальера растительного грунта, м2;

- высота кавальера, м;

- ширина кавальера по низу, м;

- ширина кавальера по верху, м.

Определяем ширину кавальера по низу

(34) м

Рассчитываем ширину верхнего основания кавальера

(35) м м

После определения размеров кавальеров растительного слоя их размещают на площадке.

3.2.2 Определение параметров кавальеров минерального грунта

Избыточный минеральный грунт из котлована используют для изоляции ТБО, укладываемых в период эксплуатации полигона.

Объем минерального грунта разрабатываемого в котловане n - ой очереди строительства (I,II,III,IV) полигона определяется по формуле 36 (36) где - количество очередей в первом ярусе; = 4. м3

Объем грунта, укладываемого для первой очереди во временные кавальеры с учетом его разрыхления, составит

(37) м3

Длина кавальера минерального грунта м.

Площадь поперечного сечения кавалера минерального грунта

(38) м2.

Принимаем поперечное сечение кавальера в виде трапеции высотой Нминкв =3 м, с заложением откосов m=3.

Определяем ширину кавальера по низу

(39) где - площадь кавальера минерального грунта, м2;

- высота кавальера, м;

- ширина кавальера по низу, м;

м

Рассчитываем ширину верхнего основания кавальера

(40) где - высота кавальера, м;

- ширина кавальера по верху, м;

м.

Размещаем 2 кавальера минимального грунта длиной по 400 м с двух сторон участка складирования ТБО первой очереди эксплуатации полигона.

4. Противофильтрационные экраны

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.

Для устройства защитных экранов применяют сертифицированные материалы.

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) геохимические барьеры и искусственные барьеры.

4.1 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 см/с. Минимальная мощность природного геохимического барьера должна быть не менее 1 - 3 м.

В случае отсутствия подобных пород в основании проектируемого полигона то устраивают искусственные противофильтрационные экраны и завесы.

4.2 Искусственные противофильтрационные экраны

Для отходов III, IV, V классов опасности выбирают следующие противофильтрационные экраны: 1. Экран глинистый однослойный. Наиболее простой по конструкции и дешевый вид экрана. Исходная глина ненарушенной структуры должна иметь коэффициент фильтрации не более 0,001 м/сут. При использовании ее в экранах глина превращается в пасту путем перемешивания, в результате чего достигается необходимый коэффициент фильтрации. Толщина экрана обосновывается расчетами, исходя из допустимого градиента напора i = 10, но должна быть не менее 0,5 м [1].

2. Экран грунтобитумный. Он служит основанием для других типов экранов и представляет собой минеральный естественный грунт, обработанный на глубину 10-15 см жидким битумом или нефтью с добавлением цемента и уплотненный гладкими катками. Перед внесением добавок грунт протравливается гербицидами на глубину до 20 см [1].

3. Экран из железобетонных плит. В чистом виде бетон или железобетон в экранах применяется редко, так как этот материал имеет сравнительно высокий коэффициент фильтрации ( = 0,01 м/сут). Для снижения коэффициента фильтрации бетонных и железобетонных конструкций до = 0,00001 м/сут элементы плит покрывают торкретом или применяют силикатизацию. В связи с тем, что это требует значительных затрат, железобетон применяется в небольших емкостных сооружениях типа резервуаров и отстойников. По фильтрационным и прочностным соображениям толщина монолитных или сборных железобетонных плит принимается не менее 10-15 см, бетон марки не ниже В30, F100, W8 в соответствии со СНИП 2.03.01-84 [1].

4. Экран из полимербетона. Полимербетоны обладают повышенной плотностью ( < 0,001 м/сут), трещиностойкостью, морозостойкостью и устойчивостью к воздействию агрессивных сред. В отличие от обычного бетона, в полимербетонах в качестве вяжущего вещества вместо цемента используются эпоксидные смолы [1].

5. Экран асфальтобетонный однослойный с битумным покрытием. Асфальтобетонные экраны выполняются из гидротехнического мелкозернистого асфальта. Основанием однослойного экрана могут быть практически любые грунты, поддающиеся обработке грейдером, с модулем деформации после уплотнения не менее 10 МПА (100 кгс/см2). После планировки грунты подвергаются обработке (протравливанию) гербицидами на глубину 20 см. Затем производится поверхностная обработка грунта на глубину 10-15 см с внесением битума или сырой нефти из расчета 1,5-2,0 кг/м2. После чего основание уплотняется 5-тонными катками до полного устранения деформации. При сравнительно слабых пылеватых супесях и суглинках перед розливом нефти или битума рекомендуется вносить активные добавки. На подготовленное основание укладывается мелкозернистый асфальтобетон слоем 40-60 мм. Поверхность асфальтобетона покрывается слоем жидкого битума толщиной 2-4 мм с последующей подсыпкой слоя песка толщиной 5-10 мм. При напорах до 5-10 м экран считается нефильтрующим [1].

6. Экран асфальтобетонный с покрытием битумно-латексной эмульсией. Технология устройства данного экрана предусматривает розлив битумно-латексной эмульсии слоем 4-6 мм, состоящей из 20 % латекса и 80 % битума по массе. Битумно-латексная эмульсия наносится на горизонтальную поверхность 1-2 слоями, а на откосы,- 2-3 слоями толщиной 2 мм. Ввиду чувствительности экрана к свету поверхность его засыпается защитным слоем из однородного грунта или промышленных отходов фракцией не более 3 мм. Толщина защитного слоя не менее 0,5 м. Работы выполняются при температуре не ниже 10 °С. Битумно-латексная эмульсия приготовляется в специальном битумном котле, где битум разогревается до 140-150 °С и при непрерывном перемешивании в него вводится латекс. Время приготовления 5-10 ч (уточняется в процессе испытания перед началом работ). Охлажденная до 120°С битумно-латексная эмульсия наносится на асфальт автогудронатором с гладилкой или с помощью распылителя набрызгом [1].

7. Экран асфальтополимербетонный. Конструктивно асфальтополимербетонные экраны почти не отличаются от обычных асфальтобетонных. Различие лишь в том, что асфальтобетоны выполняются на вяжущем из битума, а асфальтополимербетоны - на модифицированном вяжущем, состоящем из битума с добавлением каучука или других полимеров в количестве 10-20% массы битума. Это придает асфальтополимербетону повышенную морозостойкость и эластичность и снижает его водопроницаемость, что обусловливает целесообразность его применения при строительстве противофильтрационных экранов. Асфальтополимербетонные экраны могут выполняться монолитными и сборно-монолитными [1].

Таким образом, из всех выше перечисленных экранов подходящих для данных классов опасности, предпочтительнее использовать экран асфальтобетонный однослойный с битумным покрытием, т.к. в основании полигона находится песок, который обладает очень большим коэффициентом фильтрации.

5. Внутренний дренаж и система удаления фильтрата

Система сбора фильтрата решает его отведение по дну котлована в изолированные водоприемные емкости, расположенные за пределами насыпи отходов (площадки складирования), рассчитанные на периодическую их откачку и вывоз на ближайшие очистные сооружения, либо испарение. Компонентами системы сбора фильтрата в основании котлованов являются: рельеф поверхностей котлована; отходы; противофильтрационный экран; трубчатая дренажная сеть со щебеночной обсыпкой; приемные колодцы.

Исходя из опыта проектирования и эксплуатации полигонов захоронения ТБО, параметры дренажной сети принимают конструктивно с последующей проверкой их расчетным путем.

Дренажна

В курсовой работе запроектирован полигон захоронения твердых бытовых отходов, требуемая площадь земельного участка которого составляет м2. Полигон обслуживает четыре населенных пункта, общей численностью населения 219000 человек, количество накопленных отходов - 87409280 кг/год.

Основное сооружение полигона - участок складирования ТБО, площадью м2. На участке складирования проектируется устройство котлована средней глубиной 3 м, с целью получения грунта для промежуточной и окончательной изоляции. Проектная вместимость полигона с учетом уплотнения ТБО составляет м3.

Полигон ТБО разбиваем на пять очередей эксплуатации. Высота полигона 25 м. Общее количество слоев ТБО - 14.

Перед производством работ снимают плодородный слой почвы со всей площади участка складирования ТБО, который отсыпают во временные кавальеры, размещаемые в стороне от участка складирования. В последствие этот грунт используют для рекультивации полигона. Длина кавальера растительного грунта составляет 755 м, а длина каждого из двух кавальеров минерального грунта 189 м.

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 без дренажной системы сбора и удаления фильтрата, а также применение системы выполнения послойной изоляции ТБО связным грунтом. В данных гидрогеологических условиях наиболее целесообразно запроектировать асфальтобетонный экран с однослойным битумным покрытием.

Для отвода поверхностных вод предусмотрено устройство нагорных каналов. Их глубина составляет 1 м, этого достаточно для пропуска расчетного расхода 3.5 м3/с.

В процессе захоронения ТБО на полигонах в атмосферный воздух выделяются загрязняющие вещества, являющиеся продуктом разложения органической составляющей отходов. Поэтому при выполнении окончательной рекультивации полигона перед созданием верхнего полупроницаемого экрана необходимо предусмотреть устройство дренажной системы для сбора и удаления биогаза в атмосферу через специальные вертикальные выпуски.

Для полигонов ТБО разрабатывают экомониторинг для осуществления контроля за качественным и количественным составом поступающих на полигон отходов; техническим состоянием инженерных сооружений; за изменением качества поверхностных, подземных вод и атмосферного воздуха; почвенным и растительным покровом; шумовым загрязнением.

После заполнения полигона до проектной отметки производят его закрытие и выполняют работы по его рекультивации. Для этого последний слой отходов перед закрытием полигона засыпают слоем минерального грунта. Рекультивацию полигона ведут в два этапа: технический и биологический.

1. Бартоломей, А.А. Основы проектирования и строительства хранилищ отходов: Учебн. пособие для стр-х вузов / А.А. Бартоломей, Х. Брандл, А.Б. Понамарев. - М.: Изд-во АВС. - 143 с.

2. Потапов, П.А. Методы локализации и обработки фильтрата полигонов захоронения твердых бытовых отходов / П.А. Потапов, Е. И. Пупырев, А.Д. Потапов, - М.: Изд-во АВС. - 167 с.

3. Проектирование полигона захоронения твердых бытовых отходов: методические указания для курсового проектирования для студентов специальности 280402 / БГИТА; сост. Сенющенкова И.М., Егорова С.В. - Брянск, 2007. - 63с.

4. Рекультивация земель: Курс лекций для студентов, обучающихся по направлению 560700 «Природообустройство» /Брян. Гос. Инженер.-технол. Акад.; Сост. С.В. Егорова. - Брянск, 2009. - 96 с.: ил. - 24.

5. СП 2.1.7.1038-01. Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов твердых бытовых отходов. - М., 2001. - 16 с.

6. СНИП 2.01.28-85. Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 16 с.

7. САНПИН 2.1.7.722-98 Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для ТБО. - М.: Минздрав России, 1999.

8. Сметанин, В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления / В.И. Сметанин. - М.: Колос, 2000 - 223 с.

Размещено на .ru