Результат интеллектуальной деятельности: Способ совершенствования устройства противофильтрационного защитного экрана на полигонах ТБО

Изобретение относится к строительству и эксплуатации свалок и полигонов и может быть использовано для безопасного складирования отходов и снижения их негативного воздействия на компоненты природной среды.

Известен способ строительства полигонов ТБО как инженерно-экологических сооружений [Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления. - М.: Колос, 2000. - 236 с (с. 186-189)], состоящий из скважин для отбора биогаза, верхнего перекрытия, противофильтрационного экрана, системы сбора фильтрата и дренажа.

Недостатком известного способа является то, что реализация данного способа возможна только для вновь строящегося объекта на заранее отведенной площадке для размещения полигона ТБО.

Наиболее близким по технической сущности является выбранный за прототип способ размещения отходов на несанкционированных и необустроенных площадках [Сметанин В.И. Рекультивация и обустройство нарушенных земель. - М.: Колос, 2000 - 96 с. (стр. 57-64)], состоящих из неконтролируемых вывозов ТБО.

Недостаток данного способа заключается в негативном воздействии отходов, размещаемых на свалках, на атмосферный воздух, поверхностные и грунтовые воды, горные породы зоны аэрации и почв.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение безопасности складирования отходов и снижение их негативного влияния на компоненты окружающей среды за счет строительства или реконструкции уже существующих свалок и перевода их в ряд инженерных сооружений.

Указанный технический результат достигается при правильном выборе места для размещения полигона с учетом рельефа местности, отличающийся тем, что при создании технологического и технического оформления полигонов, предотвращающих проникновение загрязняющих веществ в компоненты окружающей среды определяется очередность складирования ТБО и участок разбивается на несколько котлованов при уклоне участка не менее 0,5 м, где грунт, вынутый из котлована размещается в кавальерах по периметру полигона с разностью отметок оснований двух смежных котлованов 0,5-1,0 м, основанием котлована служит глина толщиной не менее 0,5 м, при коэффициенте фильтрации более 10-5 см/сек с обязательным устройством противофильтрационных экранов из геосинтетических материалов (слой бентофикса, слой карбофола, слой сакутекса) с укрывающим слоем из крупнозернистого песка 0,3 м, складируемые на полигоне ТБО подвергаются уплотнению четырьмя - шестью проходами бульдозера, образуя уплотненный слой на рабочей карте высотой до 1,0 м с промежуточной изоляцией грунтом, отходами строительства, шлаками слоем 0,15 м препятствуя распространению запахов и возникновению пожаров, улучшая внешний вид полигона с обязательным проведением контроля качества складируемых отходов и мониторинга за окружающей средой.

Защитные экраны полигона ТБО - одни из основных природоохранных элементов конструкций и систем, входящих в общий комплекс природоохранных мероприятий полигона ТБО. Цель создания противофильтрационного экрана - ограничение потока фильтрата к нижележащим грунтовым водам и предотвращение притока грунтовых вод на уровень выше основания полигона, а также защитные экраны, устраиваемые по верху свалочного грунта, являются основными элементами, обеспечивающими главную природоохранную функцию - защита от вредного воздействия на окружающую природную среду.

Места захоронения ТБО являются источником распространения загрязняющих веществ в компоненты природной среды, оказывая вредное воздействие на них в течение длительного периода времени. Возможный ущерб окружающей среде от функционирования полигонов ТБО обусловлен образованием фильтрата и биогаза в толще свалочного тела. Для защиты грунтовых вод, почвы и окружающей среды применяются противофильтрационные защитные экраны в основании полигона. Срок службы защитных экранов определяется как периодом эксплуатации полигона, так и пассивным периодом, когда полигон закрыт и не принимает отходы. Используемые материалы в конструкциях защитных экранов должны обладать достаточной химической и биологической устойчивостью к воздействию химически активных элементов, содержащихся в биогазе и фильтрате. По технико-экономическим показателям, долгосрочности использования и эколого-экономической эффективности наиболее предпочтительным является экран с синтетической гидроизоляцией. Он более дорогостоящий, но все затраты окупаются в процессе его эксплуатации.

Основные требования предъявляются к конструктивным элементам защитных экранов поверхности и основания полигона. Защитные экраны полигона ТБО должны обеспечивать надежную гидроизоляцию тела полигона от окружающей среды. Используемые материалы в конструкциях защитных экранов должны обладать достаточной химической и биологической устойчивостью к воздействию химически и биологически активных элементов, содержащихся в биогазе и фильтрате, достаточной устойчивостью к механическим повреждениям, возможным при строительстве и эксплуатации, а также повреждению грызунами.

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; 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, загрязняет их. В результате биохимических процессов в свалочных грунтах образуется 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 отравляют атмосферный воздух. Уплотнение отходов продлевает срок службы полигона, приводит к выравниванию площадки захоронения, облегчает укрытие отходов и дальнейшую работу. Срок службы защитных экранов определяется как периодом эксплуатации полигона (заполнение полигона до проектных отметок или 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.

Основное функциональное значение противофильтрационной защиты основания полигона - создание искусственного барьера. В целях обеспечения экологической безопасности барьер должен включать противофильтрационные и дренажные элементы, позволяющие собрать и отвести фильтрат. Довольно часто применяют экраны из геосинтетических материалов. Конструкция противофильтрационного экрана, устраиваемого по основанию и внутренним откосам котлована, выполненная из геосинтетических материалов выглядит следующим образом: спланированное основание, слой бентофикса, слой карбофола, слой сакутекса. По их верху отсыпают укрывающий слой из крупнозернистого песка 300 мм. Укрывающий слой из крупнозернистого песка с максимальным диаметром частиц не более 0,5 мм одновременно выполняет функцию дренажа. В слое крупнозернистого песка устраивают дренажную систему для удаления фильтрата.

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 должен составлять от 45 до 100 лет.

В Республике Калмыкия, отличающейся уникальными природными ландшафтами на большей части своей территории, при выборе участков под полигоны захоронения ТБО не всегда удается разместить их на безопасных с экологических позиций площадях. Выбор места под эти полигоны должны проводить специалисты, владеющие методиками ландшафтно-геохимического картографирования, умеющие определить направление возможной воздушной и водной миграции загрязняющих веществ из тела будущей свалки, и локализацию геохимических барьеров, на которых будут создаваться литохимические или биогеохимические аномалии с опасным уровнем концентрации токсикантов.

К основным направлениям охраны окружающей природной среды при строительстве и эксплуатации полигонов ТБО относятся:

- выбор оптимального режима складирования и захоронения отходов с применением противофильтрационного защитного экрана;

- выбор технологий, обеспечивающих комплексное, рациональное использование всех природных ресурсов и исключающих или снижающих вредное влияние технологических процессов на окружающую среду;

- проведение комплексного экологического мониторинга ОС на территории полигонов ТБО и в прилегающих ландшафтах;

- оценка текущего состояния компонентов ОС;

- прогнозная оценка воздействия техники и технологии, применяемых при эксплуатации полигонов ТБО, на состояние ОС.