Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни Утилізація та рекуперація відходів

• Название: Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни Утилізація та рекуперація відходів
• Анкор: 6_Metoda_po_kursovoy_rus.doc
• Дата: 16.03.2017
• Размер: 1.15 Mb.
• Имя файла: 6_Metoda_po_kursovoy_rus.doc
• Тип: Методичні вказівки; #3840
• страница: 7 из 12

4.5. Защитные экраны полигонов

4.5.1. Общие положения

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) гаохимические барьеры и искусственные барьеры, выполняемые в виде глиняного замка или экрана, выполняемого из геосинтетических материалов.

4.5.2. 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 k_ф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.

4.5.3. Противофильтрационные экраны 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 k_ф≤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.

Назначение дренажной системы – отвод фильтрата с поверхности глиняного экрана, что должно сводить к минимуму возможность просачивания фильтрата через глиняный замок.

Дренажная система для сбора и отвода фильтрата состоит из следующих элементов:

• 
  дренирующий слой по верху глиняного экрана;
  
• 
  система дрен для отвода фильтрата.
  

Для дренирующего слоя применяют гравий (гальку) изверженных горных пород с размером фракций 16…32 мм, обеспечивающих коэффициент фильтрации k_ф ≥ 10^-3 м/с.

Система дрен для сбора и отвода фильтрата выполняется в виде системы первичных и пластовых дрен.


6




5







4






3








2







1


а б

Рис. 4.10. Конструкция глиняного замка, устраиваемого в основании полигона: а – первого класса; б – второго; 1 – горные породы основания полигона; 2 - глиняный замок (два или три слоя уплотненной глины по 0,25 м каждый с k_ф ≤1х10^-9 м/с); 3 - дренажная труба Ø 0,1 м; 4 - дренирующий слой из гальки, 0,3 м; 5 переходный слой, выполняемый отсыпкой минерального несвязного грунта 0,2 м; 6 - первый слой ТБО.
4.5.4. Противофильтрационные экраны в основания полигона, выполняемые с использованием геосинтетических материалов

Конструкция противофильтрационного экрана, устраиваемого по основанию и внутренним откосам котлована, выполняется из геосинтетических материалов и конструктивно выглядит следующим образом: спланированное основание дна и внутренних откосов котлована; слой бентофикса, 7 мм; слой карбофола, 2,5 мм; cлой секутекса. По их верху отсыпают укрывающий слой из крупнозернистого песка, 0,30 м, рис. 4.11.

Бентофикс - универсальный изолирующий материал, выполненный на минеральной основе (бентонит). Геосинтетическое покрытие на минеральной основе из армированного волокна представляет собой самоизолирующую защитную мембрану с комбинированной структурой. Натуральный натриевый бентонит абсорбирует воду внутри кристаллов и влагонасыщается, благодаря чему закрываются остаточные пространства пор минерала, после чего коэффициент фильтрации составляет 10 ^-9 м/сек.

Карбофол - изолирующее полимерное покрытие, изготовленное из полиэтилена высокой плотности низкого давления. Геомембраны из карбофола обеспечивают полную изоляцию от просачивания различных жидкостей, в т.ч. токсичных.

Секутекс - иглопробивной штапельно-волокнистый нетканый геотекстильный материал, используемый в качестве защитного слоя.

Укрывающий слой из крупнозернистого песка с максимальным диаметром частиц не более 0,5 мм одновременно выполняет функцию дренажного слоя. В слое крупнозернистого песка в последствии устраивается дренажная система для удаления фильтрата, состоящая из дренажных труб, обсыпанных гравийной смесью.

По верху дренажного слоя отсыпают переходный слой из песка толщиной не менее 0,15 м.




1


2


3





4

5


6




7


Рис. 4.11. Конструкция противофильтрационного защитного экрана, выполняемого из геосинтетического материала в основании полигона: 1 - слой ТБО; переходный слой из песчаного грунта, 0,2 м; 3 – укрывающий слой из крупнозернистого песка, 0,30 м; 4 - дренажная труба Ø 0,1 м; 5 – геосинтетики (бентофикс, карбофол,секутекс); 6 – выравнивающий слой песка, 0,15 м; 7 – грунты основания полигона
Используемые при устройстве противофильтрационных экранов геопластики должны быть устойчивыми к химической и биологической агрессии, обладать достаточной прочностью на растяжение, пластичностью и долговечностью, а также устойчивостью относительно воздействия грызунов.

4.6. Устройство противофильтрационных экранов полигона ТБО.

4.6.1. Пример устройства нижнего глиняного противофильтрационного экрана (в котловане)

Исходя из гидрогеологических условий (задания на проектирование - табл.2.), основание полигона составляют грунты представленные легким суглинком с k_ф=0,2 м/сут=2,4х10^-6 м/с, грунтовые воды расположены на глубине h_гв= 4,8 м. Гидрогеологические условия участка строительства не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к естественным геохимическим барьерам.

Поэтому принимается решение строительства нижнего противо-фильтрационного экрана, имеющего конструкцию, приведенную на рис. 4.10,б.

При разработке грунта в основании полигона дну котлована придают уклон i=0,02 в сторону общего понижения рельефа местности. На спланированной поверхности дна котлована возводят нижний противофильтрационный экран - глиняный замок, состоит из 3^х слоев глиныпо 0,25 м каждый, с коэффициентом фильтрации k_ф ≤1х10^-9 м/с, уложенных послойно с уплотнением каждого слоя.

Поверх глиняного противофильтрационного экрана укладывают дренирующий слой, покрывающий весь участок противофильтрационного экрана, толщиной 0,3 мм, отсыпкой дренажной гальки. Дренирующий слой направляет фильтрат к системе дрен, а также защищает глиняный экран от неблагоприятных погодных условий.

Поверх дренирующего слоя укладывают переходный слой отсыпкой песка толщиной до 0,2 м. По верху переходного слоя начинают отсыпать отходы.

4.6.2. Пример устройства нижнего противофильтрационного экрана из рулонных геосинтетических материалов (в котловане)
На рис. 4.12 технологическая схема устройства противофильтрационного экрана, в основании полигона из геосинтетических материалов. Закрепление геосинтетической мембраны, уложенной по дну и откосам котлована, анкерным способом. Для этого по периметру котлована устраивают траншею, размеры которой зависят от длины откоса котлована и ширины бермы, табл. 4.4.

Таблица 4.4. Зависимость глубины анкерной траншеи от длины откоса котлована и ширины бермы

Длина откоса котлована А, м	Ширина бермы В, м	Глубина анкерной траншеи С, м
<10
10…40
>40

Рис. 4.12. Технологическая схема устройства противофильтрационного экрана в основании полигона из геосинтетических материалов: А – длина откоса котлована; В - ширина бермы; C – глубина анкерной траншеи
Используемые рулонные материалы должны соответствовать нормативным документам (ГОСТ 30547-97) и иметь соответствующие сертификаты фирм-изготовителей.

Геосинтетические маты «БЕНТОФИКС» промаркированы торговым знаком «Бентофикс»®, нанесенным на лицевую поверхность и упакованы в водонепроницаемую запечатанную пластиковую упаковку. Для большинства видов геосинтетических матов «БЕНТОФИКС» требуется бентонитовый порошок и нетканые геотекстильные полосы шириной 20 см, используемые в последствии для заделки швов.

Материал поступает на строительную площадку в рулонах; размер материала в одном рулоне составляет 4,8540 м. Рулоны «Бентофикса» ® обычно поставляются на площадку в контейнерах или в грузовиках с открытым верхом. Место разгрузки должно быть сухим, ровным и свободным от посторонних предметов.

Бентонитовый порошок, упакованный в мешки, и нетканые геотекстильные полосы должны быть защищены от дождя и снега.

Для разгрузки и хранения материалов должна быть подготовлена площадка с твердым, сухим и хорошо дренирующим основанием. Размеры площадки должны быть достаточными для хранения заказанного объема противофильтрационных материалов. Рулоны могут выгружаться с помощью: специальных строп, выполненных в виде двух ремней шириной 20 см и более, обернутых вокруг рулона на расстоянии 1/3 ширины от краев рулона, подвешенных к крюку подъемного крана или ковшу экскаватора, таким образом, чтобы исключить повреждение разгружаемых рулонов. Также можно использовать металлическую траверсу или трубу, вставляемую во внутреннюю полость рулона.

Максимальная высота штабелирования - 5 рулонов. Уложенные на складе рулоны должны быть укрыты материалом, защищающим их от дождя, снега и солнечного света. Незначительные повреждения укрывного материала должны заделываться липкой лентой.

Для укладки рулонов требуется следующее оборудование: экскаватор (на гусеничном или колесном ходу); фронтальный погрузчик; приспособление для разгрузки рулонов и транспортировки их по строительной площадке; вода (прицепная цистерна); промышленная дрель с миксерной насадкой; источник электроэнергии (генератор или кабельная линия) для привода дрели; ящик для раствора (примерно на 80 л); ручная тележка; 10-ти литровые ведра-совки; мастерки (кельмы); ножи для резки, электролоб­зик; маркеры или мел; рулетка; метла; роликовая гладилка.

Качество укладки является главным компонентом достижения изолирующих свойств. Персонал, занятый на производстве работ, должен до начала работ быть проинструктирован о порядке выполнения работ. Желательно присутствие на площадке представителя фирмы с целью получения консультаций.

Геосинтетические маты «Бентофикс» должны укладываться в сухую погоду. В тех местах, где используется бентонитовый раствор для заделки швов, температура воздуха должна быть положительной, укрытие должно производиться защитным слоем из не мерзлого грунта. В случае дождя уложенные рулоны с содержанием в них влаги менее 50% должны быть укрыты защитным слоем грунта.

Перед укладкой геосинтетических матов «Бентофикс» поверхность дна котлована и его откосов должна быть хорошо выровненной, а основание - хорошо утрамбованным, не должно быть мест со стоячей водой. Не должно быть острых выступов и углублений с перепадом высот более 3-х см. Качество уплотнения основания должно быть таким, чтобы после проезда грузового транспорта не образовывалась колея от колес.

На месте укладки заводская упаковка с рулонов снимается непосредственно перед укладкой. Края рулонов маркируют с нижней стороны цветной линией, отмечающей зону последующего перехлеста рулонов шириной 30см. Далее рулоны раскатывают с помощью траверсы или другого такелажного приспособления таким образом, чтобы напечатанный торговый знак «Бентофикс» был на видимой стороне поверхности. Укладка рулонов может производиться в любом направлении с устройством нахлеста на стыках по принципу укладки кровли в направлении уклона.

Движение транспорта по уложенным |геосинтетическнм матам запрещено, а хождение по ним должно быть сведено к минимуму.

Рулоны отрезают по длине ножом или электролобзиком. Рулоны должны укладываться без складок, на подготовленное основание с перехлестом минимум 30см в продольном и поперечном направлениях. При продольной укладке цветная линия используется для контроля ширины нахлеста. Нахлест не должен содержать складок и посторонних включений (грунта). Любые частицы грунта на полосе нахлёста должны тщательно сметаться. Все нахлесты должны быть шириной не менее 30см. Все стыки должны заделываться бентонитовым раствором (мастикой).

Разложив верхний на нижний стыкуемые рулоны, рекомендуется провести маркировочную линию на верхней стороне нижнего рулона и использовать ее как границу для нанесения бентонитовой смеси. После нанесения разметки верхний рулон откидывается, а на нижний рулон в зоне нахлеста наносят жидкую пасту для закрытия пор в верхнем геотекстильном слое нижнего полотна. Для приготовления раствора используют растворный ящик или ведро наполненный водой, в который затем добавляют бентонитовый порошок в соотношении 6 частей воды на 1 часть порошка, и тщательно перемешивают. Для перемешивания применяют дрель с миксерной насадкой. Далее приготовленную пасту наносят совком или мастерком на раскрытый стык. Пасту наносят 20-ти см полосой на геотекстильную поверхность нижнего полотна на расстоянии 15 см от края с распределением ее мастерком или совком с захватом 5-ти см зоны за границей стыка. Далее приготавливают густую бентонитовую пасту в сотношении 3…4 части воды на 1 часть бентонита, которая предназначена для заполнения пустот и зоне нахлеста верхнего покрытия, и готовится аналогично предыдущей. Густая паста наносится поверх грунтовки слоем толщиной около 1см и сразу же разравнивается аналогично грунтовке: 20-ти см полосой на расстоянии 15см от края с захватом 5 см зоны за границей стыка. После этого, завернутый край верхнего полотна возвращается па место, н утапливается в слой густой насты для обеспечения равномерного контакта. Недопустимо оставлять сгибы или волны, поскольку они могут создавать пути для проникновения влаги. Край стыка заделывается густой бентонитовой пастой толщиной 1-2 см равномерно шириной 10 см без пропусков. После нанесения пасту заглаживают.

Для предотвращения загрязнения бентонитовой пасты в зоне стыка ее немедленно укрывают неткаными полосами, входящими в поставку, которые укатывают роликовой гладилкой. В местах Т-образных и перекрестных стыков нетканые полосы должны располагаться над стыком, а не внутри его.

В местах повреждений геосинтетических матов «Бентофикс» накладывают дополнительный слой из аналогичного материала (в виде заплатки). Размеры ее должны быть больше на 0,5 м габаритов поврежденного участка во всех направлениях.

Материал «Бентофикс», обладая противофильтрационными свойствами, выполняет роль подстилающего элемента для последующих слоев, выполняемых из «Карбофола» и «Секутекса», В связи с этим устройство слоя из «Бентофикса» должно опережать работы по укладке и сварке рулонов полотнищ, выполняемых из материала «Карбофол», на объем работ двух смен.

Укладку противофильтрационного экрана из материала «Карбофол» выполняют при температуре воздуха не ниже -5°С. Все работы по сооружению пленочной гидроизоляции должны оформляться соответствующими актами освидетельствования скрытых работ. «Карбофол» поставляют в рулонах 9,4200м. Рулоны «Карбофола» поставляют в трейлерах. Для хранения должна быть ровная, свободная от острых предметов площадка.

Перед укладкой пленочного материала «Карбофол» на поверхности уложенного слоя из «Бентофикса» должны отсутствовать предметы, которые могли бы повредить как слой из «Бентофикса» так и «Карбофола».

Сварку уложенных пленочных полотнищ производят при температуре воздуха не ниже 5°С. Сварочные швы ориентируют вдоль, а не поперек склона котлована. Все горизонтальные швы на дне котлована располагают не менее 0,5 м от подошвы склона.

Соединение пленочного материала в единое полотно производят контактной или экструзионной сваркой внахлест или с образованием Т-образного шва. Прочность шва должна составлять не менее 80% прочности свариваемого мате­риала.

При выполнении контактной сварки предусматривают двойной шов с каналом для испытания герметичности шва. Процесс контактной сварки рулонных пленочных материалов включает раскатку рулонных материалов с укладкой их внахлест с перекрытием краев 10…15 см, без складок. Далее очищают сварочную полосу вдоль кромок от влаги, грязи. После этого сварочный аппарат располагают в начале сварива­емого шва и его включают. Аппарат, перемещаясь вдоль кромок раскатанных рулонов, выполняет их сварку.

При экскрузионной сварке полимерный материал в расплавленном состоянии под давлением подается в зону сварного шва, приводя полимерный материал на линии шва в вязко текучее состояние, и за счёт избыточного давления происходит их соединение.

Для более качественной сварки свариваемый материал предварительно подогревают.

Перед сваркой полимерные полотнища укладывают внахлест с перекрытием кромок краев на 10…15 см. Кромки свариваемых полос должны быть очищены от влаги и грязи, их поверхность на расстоянии не менее 10 мм от края шва должна быть обработана абразивным инструментом. Обработку следует производить не более чем за 0,5 часа до начала сварочных работ. Глубина шлифа должна быть не более10% от толщины листа. Далее подготавливают сварочный аппарат к работе, освобождая рабочую поверхность от расплава, и ведут сварку полотнищ.

Рекомендуемые режимы сварки пленочных гидроизоляционных материалов.

Сварка Сварка горячим горячим

клином воздухом

Температура нагревателя, °С 280-400 350-450

Сварочное давление, н 20 20

Скорость сварки м/мин 0,54…2,5 0,5…2,5

Для испытания шва на прочность используют образцы сварного шва шириной от 20 до 50 мм. Шов признаётся прочным, если вытягивание одного из сваренных полотнищ происходит не по шву, и сваренные материалы не расходятся.

Проверка герметичности шва производится путем подачи избыточного давления воздуха в сварочный канал. Шов считается герметичным, если через 10 мин давление упадёт не более чем на 20%.

Укладка пленочных гидроизоляционных полотнищ не должна производиться во время сильных ветров и интенсивных атмосферных осадков.

Механизмы и оборудование, применяемые при укладке рулонных материалов, не должны повреждать поверхности как пленочного материала «Карбофол» так и материала «Бентофикс».

«Секутекс» иглопробивной штапельно-волокнистый геотекстильный материал поступает в рулонах массой до 100 кг. Специальных машин и оборудования для его укладки не требуется. Достаточно рулоны развернуть на месте укладки непосредственно перед устройством укрывающего слоя.

В связи с высоким коэффициентом парусности пленочных материалов для исключения воздействия ветра, необходимо временно их пригружать мешками с песком или другим материалом. Запрещается движение транспорта по уложенному пленочному материалу.

Ежедневно после укладки и приемки выполненной за смену работы экран из геосинтетического материала укрывают слоем грунта толщиной не менее 0,3 м с максимальным размером частиц 16 мм или с максимальным размером каменных включений не более 32 мм коэффициентом неоднородности >5.

Отсыпка и последующее разравнивание защитного слоя производится бульдозером, например, Т-130. Заезд загруженных материалами самосвалов и бульдозеров на защитный слой допускается только в том случае, если толщина слоя составляет не менее 0, З м.

Движение бульдозера при отсыпке и разравнивании защитного слоя должно производиться вдоль соединительных швов.

При устройстве защитного слоя на откосе движение бульдозера по плоскости откоса допускается только снизу вверх при условии, что уклон откоса соответствует паспортным параметрам бульдозера, а толщина защитного слоя составляет не менее 0,3 м.

При составлении схемы движения машин и механизмов на карте экранирования по защитному слою следует предусматривать, что бы развороты бульдозера не превышали 15°. При этом развороты бульдозера на одной гусенице запрещаются.

Работы по выполнению защитного слоя не должны отставать от работ по укладке и сварке пленочных полотнищ более чем на 72 часа.

для Крепление многослойного пленочного гидроизоляционного экрана осуществляют устройством на берме котлована анкерной траншеи после окончания укладки защитного слоя на откосе.