РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПОЛИГОНОВ ПО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЮ И ЗАХОРОНЕНИЮ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

 

Toxic industrial wastes neutralization and burial

Дата введения –2004.10.01

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

1. РАЗРАБОТАН:                  Институтом инженерного проектирования и экспертизы

                                                ( Ю.В.Дегтярев - действительный член Академии ЖКХ России,

                                                В.М.Попов – канд.тех.наук)

3. ПРИНЯТ И ВВЕДЕН        Приказом Комитета по делам строительства МИТ РК от 17 мая

                                                2004 г. № 230

В ДЕЙСТВИЕ:                        с 1 октября 2004 г.

4. ВВЕДЕН:                            Впервые

5. ПОДГОТОВЛЕН:              Проектной академией “KAZGOR” в соответствии с требованиями

                                                СНиП РК 1.01-01-2001 на  русском языке.

 

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………………      3.

2 ИНЖЕНЕРНО – ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЗАЩИТЫ Т НЕУТИЛИЗИРУЕМЫХ ТОКСИЧНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ………..       3

2.1 Принципы и приоритеты в системе обращения с токсичными отходами производства и производственные потребления………………………………………..         3

2.2 Характеристика отходов по степени их опасности для окружающей среды…….    4.

2.3 Полигоны захоронения, их состав и размещение основных сооружений…………  4

2.4 Механические и физико–химические преобразования промышленных отходов

в массиве……………………………………………………………………………………….  6

2.5 Воздействие полигона промышленных отходов на окружающую среду………….   7

2.6 Определения расчетной мощности полигона…………………………………………  9

2.7 Предупредительный и текущий надзор за полигонами…………………………….… 9

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА РАБОТЫ ПОЛИГОНА …………………….……….  10

3.1 Организация сбора неутилизируемых токсичных промышленных отходов на предприятиях -поставщиках…………………………………………………………………      10

3.2 Организация транспортировки токсичных отходов на полигон.…………………..   11

3.3 Организация приема, обезвреживания и захоронения токсичных отходов на полигоне………………………………………………………………………………………....            13

3.4 Устройство карт для захоронение отходов…………………………………………….. 16

4 ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОЖДЕВОЙ, ХОЗЯЙСТВЕННО БЫТОВОЙ КАНАЛИЗАЦИИ И ДРЕНАЖА……………………………………………………………..   16

5 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЭКРАНОВ, ЗАВЕС И ПЛАСТОВОГО ДРЕНАЖА……………………………………………………………………………………… 19

5.1 Противофильтрационные экраны……………………………………………………… 19

5.2 Противофильтрационные завесы………………………………………………………. 22

5.3 Пластовый дренаж………………………………………………………………………... 27

6 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СООРУЖЕНИИ ЗАЩИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЛИГОНОВ……………………………………………...     28

6.1 Характеристика полимерных материалов и основные требования,

предъявленные к ним………………………………………………………………………... 28

6.2 Производство работ по монтажу защитных экранов…………………………………  30

6.3 Контроль качества сооружения экрана из полимерных материалов……………… 34

7 Пример разработки полигона на обезвреживанию и захоронению промышленных отходов……………………………………. 36

8 ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ ПО УТИЛИЗАЦИИ, ОБЕЗВРЕЖИВАНИЮ И ЗАХОРОНЕНИЮ ВИДОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ (В ПОРЯДКЕ ИНФОРМАЦИИ)…………………………………………………………….     36

8.1 Организация и функционирование систем мониторинга…………………………...   36

8.2 Огневое обезвреживание промышленных отходов………………………………….. 49

8.3 Утилизация твердых отходов предприятий черной металлургии…………………  50

8.4 Переработка и комплексная утилизация содержащих тяжелые металлы отходов гальванических и металлургических производств……………………………………….           52

8.5 Химико-технологические основы создания средств переработки устаревших и запрещенных к использованию пестицидов………………………………………………        55

Приложение 1 Опросный лист на токсичные промышленные отходы, направленные на полигон для обезвреживания и захоронения………………………...       58

Приложение 2         Паспорт на токсичные промышленные отходы, направляемые на полигон для обезвреживания и захоронения……………………………  59

Приложение 3         Конструкция температурных швов………………………………………     60

Приложение 4         Пример компоновки участка захоронения отходов на спокойном рельефе при размещении участка и завода по обезвреживанию и утилизации токсичных промышленных отходов на разных площадках…………. 61

Приложение 5         Рекомендуемый штат участка захоронения отходов и перечень выполняемых работ при односменной загрузке………………………..      62

Приложение 6         Рекомендуемый режим контроля химического состава дождевых и грунтовых вод……..    64

Информационная литература……………………………………………………………….  65

Принятые сокращения……………………………………………………………………….  66

 

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

1.1 Централизованный сбор, транспортировка, обезвреживание и захоронение неутилизируемых токсичных промышленных отходов обеспечивают эффективную санитарную очистку городов. Количество и разнообразие токсичных промышленных отходов в настоящее время так велико, что обезвреживание этих отходов на самих предприя­тиях экономически нецелесообразно. Все эти отходы из-за химических и физических факторов не могут быть обезврежены и уничтожены с соблюдением мер безопасности и охраны окружающей среды совместно с бытовыми отходами методом сжигания или складирования на полигонах, поэтому появилась необходимость создания региональных полигонов по обезвреживанию и захоронению неутилизируемых токсичных промышленных отходов.

1.2 Полигоны являются природоохранными объектами и предназначены для централизованного сбора, транспортировки, обезвреживания и захоронения неутилизируемых токсичных промышленных отходов. При этом обработку отходов на полигоне следует осуществлять таким образом, чтобы они либо совсем уничтожались, либо превращались в нерастворимые в воде остатки, которые можно складировать в карты, до минимума сведя риск загрязнения грунтовых вод в будущем.

1.3 Настоящие Рекомендации составлены на основании имеющихся литературных данных, опыта эксплуатации и проектирования таких полигонов в отечественной и мировой практике.

 

2 Инженерно-технические и экологические аспекты защиты от неутилизируемых токсичных промышленных отходов

 

2.1 Принципы и приоритеты в системе обращения с токсичными отходами производства и производственного потребления

2.1.1 Загрязнение окружающей среды промышленными отходами, являющимися побочными продуктами горной добычи, металлообработки, химических и нефтехимических производств и т.д., представляют собой особую опасность для жизнедеятельности человека.

2.1.2 Обеспечение эффективной защиты окружающей среды и населения от сверхнормативного воздействия отходов.

2.1.3 Реализация технической политики по приоритетам:

- минимизация образования отходов;

- максимальное использование и обезвреживание отходов на месте их образования;

- максимальное вовлечение отходов в хозяйственный оборот;

- обезвреживание отходов с целью их использования или дальнейшего захоронения;

- захоронение отходов на специализированных полигонах, обеспечивающих защиту окружающей среды.

2.1.4 Создание экологически эффективной отрасли по обращению с отходами.

2.1.5 Создание централизованной (региональной) системы обезвреживания промышленных отходов.

2.1.6 Устройство полигонов по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов является важнейшим мероприятием по охране окружающей среды и сохранению природных ресурсов.

Удельная стоимость обезвреживания промышленных отходов при заданном уровне экологической безопасности снижается при повышении мощности полигона. На крупных полигонах эффективнее используются специальные технологические машины, в результате ниже удельные, капитальные и эксплуатационные затраты. При достаточной провозной способности транспортной сети и наличии благоприятной по технико-экономическим и экологическим показателям площадки для размещения централизованного (регионального) полигона целесообразно объединение нескольких населенных пунктов для сооружения и эксплуатации совместного полигона.

2.1.7 Внедрение системы неполного раздельного сбора промышленных отходов.

Схема санитарной очистки населенного пункта и промышленного объекта должна отвечать требованиям экологически безопасного обращения с отходами, максимальной экономии ресурсов и минимизации затрат.

Исходя из этих требований, необходимо насколько возможно снизить поток отходов, поступающих на захоронение. Это позволит уменьшить потребную мощность, сократить площадь, стоимость полигона, воздействие на окружающую среду. При создании системы управления потоками отходов целесо­образно исключить захоронение отходов, оказываю­щих наиболее отрицательное влияние на окружающую среду в процессе депонирования (захоронения).

Реализация этих требований обеспечивается путем внедрения неполного раздельного сбора отходов. Система неполного раздельного сбора промышленных отходов оригинальна для каждого населенного пункта в силу его специфики. Однако можно выделить ряд положений, позволяющих организовать раздельный сбор уже на первых этапах развития схемы санитарной очистки:

- исключить захоронение отходов риска;

- знание состава и свойств промышленных отхо­дов для определения условий хранения и способов обезвреживания;

- исключить несанкционированное захоронение токсичных промышленных отходов 1 и 2 классов опасности. Для них должен быть разработан отдельный комплекс мер по обезвреживанию. Промышленные отходы 3 и 4 классов опасности, допускаемые для совместного размещения с бытовыми, могут использоваться (по согласованию с органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической и коммунальной служб) в качестве изолирующего материала для пересыпки слоев твердых бытовых отходов (ТБО);

- используя систему «Вторсырье», выделить в отдельный поток утильные (подвергаемые вторичной переработке) фракции промышленных отходов. К ним относятся: макулатура, металл, текстиль, стек­ло. Возможно накопление транспортных партий и отправка их на приемные пункты «Вторсырье». Это мероприятие позволяет на 10-15 % снизить поток отходов, поступающих на захоронение;

- организовать отдельный сбор биологических отходов (пищевые, растительные и древесные). Эти отходы являются наиболее интенсивным источником выделения продуктов биохимического разложения в атмосферу (биогаз) и загрязнения инфильтрующихся через тело полигона осадков (образование фильтрата). В то же время, органическая масса биологи­ческих отходов может быть переработана в компост и использована для рекультивации земельных участков или территории полигона.

Внедрение всего комплекса перечисленных меро­приятий позволит снизить поступление промышленных отходов на захоронение и многократно уменьшить эмиссию вредных веществ с территории полигона в окружающую среду, что, в свою очередь, требует меньших затрат на снижение загрязняющего воздействия полигона на объекты окружающей среды до нормативного, путем замены интенсивных методов охраны окружающей среды на более дешевые, менее интенсивные.

2.1.8 Любые объекты, связанные с обезврежива­нием промышленных отходов, должны отвечать требованиям действующих нормативных документов и обеспечивать нормативный уровень экологической и санитарно- эпидемиологической безопасности.

2.1.9 Нормативная база по вопросам обращения с отходами постепенно обновляется, причем вновь вводимые нормативы предъявляют требования, ос­нованные на современных подходах экологической безопасности на всех стадиях и объектах санитарной очистки.

Настоящее рекомендации разработаны на базе действующих нормативных документов с учетом отме­ченной тенденции изменения санитарно-эколо­гических норм.

 

2.2 Характеристика отходов по степени их опасности для окружающей среды

2.2.1 По своему физическому состоянию токсич­ные промышленные отходы разделяются на твер­дые, пастообразные и жидкие. Они делятся на четы­ре класса опасности:

- I класс – чрезвычайно опасные;

- II класс – высокоопасные;

- III класс – умеренно опасные;

- IV класс – малоопасные;

2.2.2 Характеристика отходов по степени их опас­ности для окружающей среды приведена в таблице 1.

 

Таблица 1

 

2.2.3 Отнесение тех или иных отходов к классу опас­ности должны производить промышленные предприятия и организации поставщики (произво­дители) отходов совместно с научно-исследова­тельскими организациями - разработчиками техно­логических процессов.

2.2.4 Класс опасности промышленных отходов следует определять в соответствии с предельным содержанием токсичных соединений в промышлен­ных отходах, в зависимости от величины индекса опасности К_i , определяемого на основе величины ПДК в почве, а в случае её отсутствия – на основе величины LD₅₀, опубликованной в справочной литературе. Кроме того, при разработке проекта полигона, эксплуатация которого будет осуществ­ляться в течении длительного времени (20 лет и более), следует учитывать тот факт, что по мере совершенствования технологических процессов, соз­дания новых процессов и производств будут по­стоянно меняться количественный и качественный составы отходов.

 

2.3 Полигоны захоронения, их состав и размещение основных сооружений

Общие положения

2.3.1 Полигон захоронения промышленных отхо­дов - это комплекс сооружений, предназначенных для складирования, изоляции и обезвреживания отходов, обеспечивающий защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующий распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов.

2.3.2 Полигон захоронения концентрирует на ограниченной территории значительные количества загрязняющих веществ и, с этой точки зрения, создает опасность для окружающей природной среды как ее загрязнитель большой мощности. Для нейтрализации этой опасности, в конструкции полигона предусматриваются защитные устройства, пре­пятствующие проникновению загрязняющих веществ в окружающую среду. Их наличие определяет появление природоохранных функций, что отличает полигон от обычных свалок.

2.3.3 Комплекс организационно-технических мероприятий, направленных на снижение интегральной эмиссии загрязняющих веществ от полигона в окружающую среду:

- выбор места размещения полигона;

- изоляция складированных отходов;

- управление качеством и количеством отходов, поступающих на захоронение;

- управление биохимическими процессами в теле полигона;

управление и контроль эмиссии полигона.

2.3.4 Основные природоохранные функции полигона:

- предотвращение попадания загрязняющих веществ в растворенном или взвешенном состоянии со стоками полигона в поверхностные и подземные воды;

- защита атмосферного воздуха от загрязнения пыле - газовыми выбросами и продуктами горения промышленных отходов;

- защита окружающей местности от разноса ветром легких фракций отходов с поверхности карт складирования;

- предотвращение распространения грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов;

- придание массиву формы заскладированных отходов формы, очертаний и внешнего покрытия, сочетаемых с ландшафтом окружающей местности и безопасных для людей.

2.3.5 В качестве основного расчетного показателя по размещению и накоплению отходов в полигоне принимается их масса (вес, тыс.тонн), так как при измерении их количества в кубометрах всегда существует неопределенность, связанная с различ­ной плотностью отходов в местах их сбора и при укладке с уплотнением.

2.3.6 В описании систем санитарной очистки термины «образование отходов» и «накопление отходов» используются как синонимы, поскольку под накоплением здесь подразумевается лишь кратко­временная концентрация отходов в местах их сбора. На полигонах, вследствие физико-химических про­цессов первоначальная масса отходов постепенно убывает, поэтому в данном случае используются следующие определения:

- образование, первичное накопление промышлен­ных отходов - это количество отходов в местах сбора;

- размещение, складирование, подача на полигон промышленных отходов – это количество отходов, которое подвергается захоронению на полигоне в единицу времени (сутки, месяц, год).

При эффективно работающей системе санитарной очистки населенных пунктов и промышленных объектов количества образовавшихся и размещенных на полигоне отходов равны между собой.

Количество размещенных, заскладированных промышленных отходов - это суммарное количество отходов, размещенных на полигоне за определенный промежуток времени (обычно - за ряд лет от начала эксплуатации).

Накопление - это количество (масса) промышленных отходов, накопленных в полигоне за какое-то время (обычно - от начала эксплуатации).

2.3.7 Срок службы (период эксплуатации) поли­гона - количество лет, в течение которых производится размещение отходов на полигоне. Обычно этот термин употребляется с уточняющими опреде­лениями:

- «заданный» - необходимый срок службы, установленный директивой заказчика;

- «нормативный» - как правило, минимально до­пустимый по нормативным документам (15-20 лет);

- «расчетный» - определяемый расчетным путем в соответствии с габаритами отведенной под поли­гон площади;

- «прогнозный» - устанавливаемый в предпроектных проработках на длительную перспективу при отсутствии заранее заданных жестких ограничений, как правило, принимается проектировщиком в не­скольких вариантах.

2.3.8 Полезная емкость (вместимость) полигона - количество отходов (в тоннах), размещенных, заскладированных на полигоне за весь срок его службы. При необходимости может быть пересчитана в первичный объем образовавшихся (собранных) промышленных отходов по их средней плотности в неуплотненном состоянии в местах сбора.

Уточняющие определения:

- «заданная» - необходимая вместимость поли­гона по заданному сроку службы;

- «расчетная» - возможная вместимость, опреде­ляемая расчетами в соответствии с габаритами отведенной площади.

2.3.9 Мощность полигона - количество отходов (в тоннах), размещаемых на полигоне в единицу времени (в сутки, за год).

- начальная - мощность в первый год эксплуа­тации;

- конечная - мощность в последний год;

- средняя - средняя мощность за весь период эксплуатации;

 - текущая – расчетная мощность на момент времени t от начала эксплуатации.

2.3.10 Полезный объем полигона – объем, занимаемый накопленными отходами к концу срока эксплуатации.

2.3.11 Геометрический объем полигона - общий объем, занимаемый массивом полигона к концу сро­ка его эксплуатации; равен сумме полезного объема и объема, занимаемого грунтовыми изолирующими слоями, верхним изолирующим покрытием.

2.3.12 Геометрические размеры массива заскладированных отходов (тела полигона) характеризуют также:

- площадью участка захоронения, измеряемой по контуру подошвы откосов тела полигона, (как правило, в га);

- высотой полигона, измеряемой в метрах от верхней горизонтальной площадки полигона (после рекультивации) до средней отметки земной поверхности под этой площадкой.

2.3.13 Общая площадь полигона (обычно - в га) - габаритный размер площадки, отведенной под полигон (в границах отвода).

2.3.14 Термин «полигон промышленных отходов» имеет двойное значение. Он обозначает как весь комплекс сооружений, так и собственно массив отходов, размещенных на полигоне. В необходимых случаях даются уточняющие «объемные» определения: массив полигона, тело полигона - массив отходов. Если речь идет о горизонтальных размерах, то, как правило, используется термин «участок за­хоронения промышленных отходов».

 

Состав и размещение основных сооружений полигона.

2.3.15 К основным относят те сооружения полигона, которые являются обязательными при любых технологических схемах и мощностях полигона:

- участок складирования (захоронения) промышленных отходов;

- регулирующая емкость сточных вод полигона (пруд-регулятор);

- склад легковоспламеняющихся и горючих жид­костей с насосной станцией;

- цех приготовления известкового молока;

- открытый склад под навесом для отходов в таре;

- склад химикатов и реактивов;

- очистные сооружения фильтрата;

- ограждающие сооружения по контуру участка захоронения промышленных отходов;

- хозяйственная зона;

- водоотводные устройства незагрязненного по­верхностного стока (нагорный канал и т.п.);

- ограждение полигона (забор);

- подъездная автодорога;

- внутриплощадочные инженерные коммуникации (дороги, проезды, водопровод, канализация, в т.ч. ливневая, и т.д.).

2.3.16 Индивидуально для каждого полигона решается вопрос о целесообразности размещения на его территории дополнительных (вспомогательных) сооружений, например:

- площадки компостирования растительных и пищевых отходов;

- площадки складирования крупногабаритных и специальных отходов;

- площадки резервов грунтов;

- площадки измельчения строительных отходов с соответствующим оборудованием;

- других сооружений и устройств для реализации неполного раздельного сбора промышленных отходов;

- лаборатории и административно-бытового корпуса;

- площадки с навесом для хранения спецмашин и механизмов;

- площадки и емкости для хранения жидких и пастообразных промышленных отходов.

2.3.17 Вопросы необходимости и целесообразности строительства внеплощадочных коммуникаций (электро-, тепло-, водо-, газоснабжение и т.п.) решаются индивидуально по каждому полигону. Как правило, для малых полигонов все инженерные системы (кроме электроснабжения) автономны.

2.3.18 Очистка загрязненных стоков полигона (в т.ч. хозфекальных) решается путем строительства локальных очистных сооружений полигона либо канализования стоков с отводом их на действующие очистные сооружения данного населенного пункта. Решение в пользу того или иного варианта принимается в каждом конкретном случае с учетом технико-экономических и экологических проработок по вариантам.

2.3.19 Общий принцип взаимного расположения основных сооружений на площадке полигона заключается в обеспечении возможности создания самотечной системы канализования всех загрязненных стоков полигона. Сборная емкость (пруд регулятор) должна располагаться в наиболее низкой по рельефу части площадки. Хозяйственная зона распо­лагается выше пруда-регулятора на границе площадки со стороны подъездной дороги, рядом с участком захоронения промышленных отходов. Въезд и выезд мусоровозов с рабочих карт должен осуществляться через контрольно-пропускной пункт и устройства для санобработки машин (ванна для обмыва колес), расположенные в хозяйственной зоне.

2.3.20 Полигоны захоронения токсичных промышленных отходов выбираются в порядке землеустройства и размещаются в обособленных, свободных от застройки, хорошо проветриваемых территориях, не затопляемых ливневыми, талыми и паводковыми водами, которые допускают осуществление инженерных решений, исключающих возможное за­грязнение населенных пунктов, зон массового отдыха, источников питьевого и хозяйственного водоснабжения, минеральных источников, открытых водоемов и подземных вод.

Полигоны следует располагать с подветренной стороны от населенных пунктов с учетом ветров преобладающего направления.

2.3.21 Полигоны следует размещать на участках, где подземные воды залегают на глубине более 20м и перекрыты слабопроницаемыми породами с коэффициентом фильтрации не более 10-6м/сут. Основание дна мест захоронения должно быть не менее 4 м от наивысшего сезонного стояния уровня подземных вод. Необходимо исключить возможность попадания атмосферных осадков в сооружения для захоронения.

 

2.4 Механические и физико-химические преобразования промышленных отходов в массиве

2.4.1 Одним из основных источников загрязнения почвы, водоемов, водоносных горизонтов и сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами являются сточные воды и шламы гальванических производств. В результате возникает ряд экологических проблем:

- теряется природная способность водоемов к самоочищению;

- нарушается функционирование активного ила на станциях очистки хозяйственно-бытовых стоков;

- гальвано - отходы неконтролируемо взаимодействуют с отходами химической, нефтехимической, пищевой, промышленности, кроме того, при стандартном хлорировании воды на станциях водоочистки дополнительно возникают органические хлорпроизводные, например диоксины;

образующиеся сложные металлорганические соединения ядовиты, не удаляются кипячением, обладают мутагенным и тератогенным действием, подавляют иммунитет.

2.4.2 По физическому состоянию и происхождению отходы характеризуются следующим образом, % по массе (таблица 2)

Таблица 2

 

2.4.3 Твердые и пастообразные негорючие отхо­ды, содержащие растворимые вещества 1 класса опасности, при технической возможности, перед захоронением подлежат частичному обезврежи­ванию, заключающемуся в переводе токсичных веществ в нерастворимые соединения.

2.4.4 Для полигонов промышленных отходов со значительным содержанием органической части характерна повышенная температура во внутренней (анаэробной) зоне, вследствие происходящих экзогенных биохимических реакций (разложение органики с выделением биогаза и тепла). Обычный температурный фон тела полигона +25...+35 ⁰С, с повышением на некоторых участках до +50…+55 ⁰С.

Ориентировочная теплотворная способность отходов, МДж/кг (Ккал/кг):

Твердые отходы органического происхождения        15-20 (3580-4770)

Пасты и шламы органического происхождения         12-25  (2870-5970)

Жидкие органические отходы                                         25-28            (5970-6690)

Повышенный температурный фон и наличие в составе промышленных отходов горючих и легко возгораемых компонентов способствуют высокой пожароопасности массивов промышленных отходов. Вследствие этого на неорганизованных свалках промышленных отходов в летнее время часто случаются пожары.

2.4.5 Одной из главных проблем полигонов промышленных отходов является загрязненный сток (фильтрат) с участка захоронения отходов. Надежность оценки объемов фильтрата прямо влияет на состав и параметры основных сооружений полигона, все его технико-экономические и экологические показатели.

Фильтрат полигона образуется за счет:

- попадания в пределы участка захоронения отходов поверхностного стока с прилегающих к нему водосборных площадей;

- выпадения атмосферных осадков на поверхности рабочих карт складирования промышленных отходов;

- наличия избыточной влаги в складируемых отходах, отжимаемой из них при укладке с уплотнением.

Вертикальная планировка полигона должна обеспечивать, как правило, один стоковой бассейн дождевых вод, а плановая компоновка должна быть простой и, по возможности, прямолинейной. Общая система полигона должна быть бессточной, с повторным использованием незагрязненной части сточных вод для производственного водоснабжения и со сжиганием или испарением загрязненной части сточных вод.

Физико-химические процессы в массиве промышленных отходов непосредственно влияют на две последние составляющие.

Количество фильтрата, образующегося от выпадения атмосферных осадков на поверхности рабочих карт, определяется по разности слоев осадков и испарения. Слой осадков определяется по данным ближайшей метеостанции. Испарение с поверхности рабочих карт отличается от региональных норм по причине воздействия разнонаправленных факторов, в частности:

- высокой пористостью складируемых отходов, способствующей увеличению инфильтрации и снижению испарения выпадающих осадков;

- разогревом от массива отходов вследствие происходящих в нем биохимических реакций, способствующим повышению испарения с поверхности и из тела полигона.

Дополнительный фильтрат за счет отжимной влаги складируемых промышленных отходов может образовываться только в том случае, если среднегодовая влажность промышленных отходов превышает 52 %.

После дождя стоки со дна карты необходимо перекачивать переносными насосами: чистые - в дождевую сеть полигона, загрязненные (контактирующие с отходами) - в автоцистерны с транспортировкой на завод по обезвреживанию отходов.

 

2.5 Воздействие полигона промышленных отходов на окружающую среду.

2.5.1 Полигон промышленных отходов является концентратором загрязняющих веществ и потенциальным загрязнителем окружающей среды большой мощности. Потенциальная опасность загрязнения становится реальностью, если не создаются защитные барьеры на пути развития вредных воздействий. Для того, чтобы создавать эти барьеры или эффективно использовать существующие природные, необходимо иметь представление о возмож­ных видах вредных воздействий полигона промышленных отходов на окружающую среду.

Полигон промышленных отходов оказывает воздействие на водные экосистемы. Практически изменяется водный режим на территории, площадь которой на 1-2 порядка превышает площадь самого полигона, а именно:

а) изменяются распределение поверхностного стока вследствие отвода части его с площади полигона и водный режим на территории полигона (сводка леса, застройка, искусственные покрытия, канализование части стока);

б) изменяется режим подземных вод вследствие изменения баланса «осадки - инфильтрация - сток» на территории полигона и вокруг него;

в) изменяется режим питания ближайших к полигону малых рек и ручьев; возможно исчезновение одних родников, возникновение новых;

г) существует потенциальная опасность утечки с территории полигона загрязненных стоков. Утечки могут происходить в виде растекания по земной поверхности, приводя к загрязнению поверхностного стока на прилегающей территории, или путем инфильтрации через проницаемое грунтовое основание полигона, с загрязнением горизонтов подземных вод.

Воздействия по п.п. а), б), в) сами по себе не являются отрицательными, поскольку приводят в основном к количественным изменениям водного режима на территории вокруг полигона. Однако они могут негативно повлиять на существующие в зоне влияния водозаборы поверхностных и подземных вод, а при определенном (хотя и маловероятном) стечении обстоятельств привести к подъему уровней грунтовых вод на локальных участках, подтоплению земель и строений. Качественно-количественная оценка этих воздействий устанавливается при гидрологических и гидрогеологических изысканиях.

Отрицательной направленностью обладают воздействия по п. г), поскольку они приводят к качественным изменениям водных объектов, прежде всего, по химическому и бактериологическому составу поверхностных и подземных вод. Практика свидетельствует об ухудшении гидрохимических и санитарно-бактериологических показателей качества воды водных объектов вокруг любой свалки промышленных отходов, не имеющей специальных защитных сооружений.

2.5.3 Воздействие на состояние атмосферного воздуха и биосферы вокруг полигона оказывает газовый режим полигона. При эмиссии в атмосферу биогаз вытесняет воздух, содержащийся в верхних слоях отходов и укрывающей их почве. В результате этого у большинства растений, особенно культурных, возникают задержки роста вплоть до их гибели.

Помимо газовых выбросов, на полигоне образуются выбросы от работающих на нем машин, механизмов и транспортных средств, однако их валовые выбросы составляют (по массе) менее 1 % от массы биогаза.

Расчетами установлено, что зона влияния газовых выбросов полигона промышленных отходов ограничена радиусом 500 м, или, в зависимости от состава промышленных отходов, этим расстоянием от границ полигона. За пределами этой зоны концентрации загрязняющих веществ в воздухе не превышают ПДК (без учета фона).

2.5.4 Полигон промышленных отходов является потенциальным (при отсутствии специальных защитных мероприятий) источником бактериологического заражения местности. Перенос болезнетворных микроорганизмов может происходить через:

- загрязненные стоки полигона;

- разнос легких фракций отходов (ветром с рабочих карт или с подъезжающих мусоровозов);

- птиц, насекомых, грызунов, биомассу растений на полигоне.

2.5.5 Специфическим видом воздействия полигона на окружающую среду является нарушение ландшафта местности - сводка леса, изменение рельефа на значительной территории.

2.5.6 Одним из видов отрицательного воздействия является нарушение земель при создании полигона. Причем, помимо собственно полигона, необходимо учитывать также и карьеры грунтовых материалов для полигона.

2.5.7 Необходимо учитывать природные и техногенные факторы, способные значительно снизить эффективность защитных мероприятий и повысить вероятность реализации потенциальных отрицательных воздействий на окружающую среду.

К числу природных «факторов риска» относятся тектонические условия площадки и сейсмическая активность района. Техногенные факторы могут усиливать или ослаблять их влияние.

При прохождении в пределах участка захоронения отходов линий тектонических нарушений (разломы, сбросы и т.п.) высока вероятность относительных вертикальных или горизонтальных смещений крупных блоков полигона с нарушением сплошности и работоспособности защитных устройств.

При одной и той же мощности сейсмических колебаний в очаге землетрясения и при одинаковом удалении от него, сила толчков в месте расположения сооружения и их последствия могут существенно различаться. При прочих равных условиях, степень отрицательного воздействия землетрясения на сооружение возрастает, если:

- контур сооружения пересекается линиями тектонических нарушений;

- толща четвертичных отложений под сооружением обводнена;

- нижняя часть насыпного сооружения (в данном случае - полигона промышленных отходов) обводнена;

- в основании сооружения залегают грунты, способные при динамических воздействиях разжижаться (например, пылеватые обводненные пески - плывуны);

- сооружение располагается на подработанной территории;

- защитные элементы сооружения выполнены по жесткой схеме.

Напротив, степень отрицательного воздействия землетрясения на сооружение будет минимальной, если:

- все сооружения располагаются в пределах одного тектонического блока;

- уровни подземных вод залегают ниже подошвы четвертичных отложений;

- обеспечивается эффективное обезвоживание насыпного сооружения, исключающее формирование в нем водонасыщенной зоны;

- в основании сооружения залегают прочные грунты, имеющие наиболее низкую сейсмическую категорию;

- площадка сооружения располагается за пределами зон активной отработки месторождений полезных ископаемых, в т.ч. горных работ;

- защитные элементы сооружения выполнены по гибкой схеме и сохраняют работоспособность при больших относительных деформациях.

Сейсмичность сооружения в пределах, обозначенных выше границ по условиям его расположения и конструкции, может изменяться до 2 баллов, что означает изменение реальной силы воздействия землетрясения на сооружения на два порядка.

Гидрогеологические условия площадки являются катализатором ее потенциальной сейсмичности. В то же время они представляют собой самостоятельный природный фактор, влияющий на степень воздействия полигона на окружающую среду. Вероятность загрязнения подземных вод возрастает при высоком (близком к земной поверхности) расположении уровней подземных вод и, напротив, существенно снижается при глубоком их залегании.

Вероятность ухудшения качества воды на водозаборах и у других водопользователей высока, если полигон промышленных отходов располагается относительно них выше по потоку подземных вод, даже и на значительном расстоянии от них. Напротив, при расположении площадки полигона ниже по потоку подземных вод, его влияние на водо­пользователей может отсутствовать даже при очень близком их расположении.

2.5.8 К числу благоприятных природных факто­ров, значительно снижающих отрицательное воздей­ствие полигона на водные объекты, относится наличие в его основании естественного геологического барьера - слоя пород (например, глинистых), который способен эффективно препятствовать выносу загрязнений полигона в горизонты подземных вод.

В соответствии с общими методическими положениями действующих нормативных документов, влияние потенциальных загрязнителей водных объектов на конкретных водопользователей оценивается по изменению показателей качества воды в контрольных створах, располагаемых, как правило, выше по потоку относительно расчетных створов водопользователей. Условия отведения сточных вод в водные объекты определяются с учетом степени смешения сточных вод с водой водного объекта на пути от места выпуска сточных вод до ближайшего контрольного створа. Допускается учитывать естественное самоочищение вод от загрязняющих веществ, если этот процесс достаточно выражен, и его закономерности изучены.

Согласно требованиям нормативных документов, выпуском фильтрующихся сточных вод полигона следует считать место их впадения в первый от поверхности горизонт подземных вод, попадавший под определение водного объекта.

Количество и качество сточных вод полигона следует оценивать, по общему правилу, в месте их выпуска в водный объект.

Защитная функция естественного геологического барьера заключается в том, что он образует природный очищающий фильтр, задерживающий значительную часть загрязнений из фильтрующихся через него стоков на пути от основания полигона до впаде­ния в первый горизонт подземных вод.

2.5.9 Под обеспечением экологической безопасности полигона промышленных отходов понимается совокупность следующих мер:

- снижение вредных воздействий на окружающую среду в режиме нормальной эксплуатации полигона до уровней соответствующих требованиям санитарно-экологических нормативов;

- предотвращение аварий в чрезвычайных ситуациях, связанных с воздействием факторов, поддающихся прогнозированию;

- минимизация ущерба окружающей среде при возникновении аварий и чрезвычайных ситуаций по непредсказуемым обстоятельствам. К их числу условно могут быть отнесены и события прогнозируемые, но с вероятностью наступления ниже нормативной. Например, гидротехнические сооружения 4 класса должны быть рассчитаны на воздействие паводков обеспеченностью р = 5 %, т.е. повторяе­мостью 1 раз в 20 лет. При прохождении паводков более часто повторяющихся (р > 5%) и, следова­тельно, менее мощных, возникновение аварийных ситуаций должно быть исключено. Воздействие более мощных паводков, обеспеченностью менее нормативной (р < 5%), может рассматриваться как чрезвычайная ситуация.

Основными требованиями по обеспечению экологической безопасности полигона промышленных отходов являются:

- обязательный учет факторов, перечисленных в п.п. 2.1 и 2.3 при проектировании и эксплуатации полигонов;

- регулярные наблюдения за состоянием сооружений, защитных устройств и принятие оперативных мер по предотвращению аварийных ситуаций;

- мониторинг окружающей среды – режимные наблюдения за состоянием атмосферного воздуха и водных объектов в зоне влияния полигона, анализ их результатов, прогноз дальнейших изменений.

По данным мониторинга принимаются необходимые меры по снижению отрицательного влияния полигона на окружающую среду.

2.6 Определение расчетной мощности полигона

2.6.1 Мощность полигона по количеству и физиическому составу неутилизируемых токсичных промышленных отходов определяется на основании представленных поставщиками отходов инвентаризационных и опросных листов на отходы (прил. 1) на момент начала проектирования.

2.6.2 Данные о количестве образующихся в разных странах промышленных токсичных (опасных) отходов (по материалам литературных публикаций) приведены в таблице 3.

 

Таблица 3

 

Таким образом, при определении мощности полигона по данным инвентаризации удельное количество токсичных промышленных отходов для промышленно развитых регионов следует принимать не менее 50 кг на 1чел/год.

 

2.7 Предупредительный и текущий надзор за полигонами

2.7.1 Отвод участка под сооружение полигона производится в установленном порядке и согласовывается местными органами санитарно-эпидемиологической и природоохранной служб, региональными органами по использованию поверхностных и подземных вод.

2.7.2 Полигон принимается в эксплуатацию только при условии выполнения всех требований, предусмотренных проектом, в установленном порядке по акту с обязательным предварительным ознакомлением с актами на скрытые работы (гидроизоляция).

2.7.3 В процессе эксплуатации полигона проводится систематический текущий контроль лабораторной службой полигона и выборочный контроль санитарно-эпидемиологической службой за уровнем содержания токсичных ингредиентов, входящих в состав промышленных отходов, в грунтовых водах и водах близлежащего водного объекта, в почве территории, входящей в пределы санитарно-защитной зоны (СЗЗ), в растениях вокруг полигона, а также в атмосферном воздухе в радиусе 300 м.

2.7.4 Для обеспечения контроля высоты стояния грунтовых вод, их физико-химического и бактериологического состава на территории участка захоронения отходов и в его СЗЗ необходимо предусматривать створы наблюдательных скважин.

При уклоне грунтового потока менее 0,1 % створы должны предусматриваться по всем четырем направлениям. При уклоне более 0,1 % контрольные скважины могут размещаться по терм направлениям, исключая направление вверх по течению. При длине сторон участка захоронения не более 200 м следует предусматривать на каждую сторону по одному контрольному створу; при большей длине сторон участка створы следует размещать через 100-150 м.

2.7.5 Расстояние между наблюдательными скважинами в створе должно приниматься в пределах 50-100м. Одна скважина створа должна размещаться на территории участка захоронения, другая – в санитарно-защитной зоне. Приведенные расстояния могут быть уменьшены с учетом конкретных гидрологических условий.

Скважины должны быть заглублены ниже уровня грунтовых вод не менее чем на 5м.

2.7.6 Аналогичный контроль следует предусматривать для испарителей загрязненных дождевых и дренажных вод, размещаемых вне участка захоронения токсичных промышленных отходов.

Места отбора проб следует также предусматривать на сбросе воды из кольцевого канала.

2.7.7 «Паспорт» полигона, частота отбора проб, конкретные точки отбора проб, графики проведения анализов проб грунтовых вод, вод ближайших от полигона водных объектов, почвы, растений, атмосферного воздуха утверждаются руководителем предприятия по согласованию с местными органами санитарно-эпидемиологической и природоохранной служб, региональными органами по использованию поверхностных и подземных вод.

2.7.8 Справки о состоянии качества грунтовых вод, почв и атмосферного воздуха в районе расположения полигона ежегодно передаются владельцем полигона вышеназванным органам, а также местным органам Казгидромета.

2.7.9 В случае обнаружения повышения концентрации вредных веществ в исследуемых средах по сравнению с фоном следует немедленно установить причину и провести необходимые специальные работы по устранению проникновения вредных веществ в окружающую среду.

 

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА РАБОТЫ ПОЛИГОНА

Технологическая схема работы полигона должна предусматривать комплексный цикл инженерно-технических и организационных регулярно проводимых мероприятий, осуществляемых с соблюдением природоохранных требований и безопасных условий с целью:

- сбора неутилизируемых токсичных промышленных отходов на предприятиях-поставщиках;

- транспортировки токсичных отходов на полигон;

- приема, обезвреживания и захоронения токсичных отходов на полигоне.

 

3.1 Организация сбора неутилизируемых токсичных промышленных отходов на предприятиях-поставщиках

3.1.1 При организации сбора токсичных промышленных отходов на предприятиях–поставщиках следует руководствоваться классификатором токсичных промышленных отходов и методическими рекомендациями по определению токсичности таких отходов, утвержденными Минздравом РК.

3.1.2 Способ временного хранения отходов определяется их физическим состоянием и классом опасности веществ – компонентов отходов. При наличии в составе отходов веществ различного класса опасности их следует относить к токсичным на основе нормативного материала «Предельное содержание токсичных соединений в промышленных отходах, обусловливающее отнесение этих отходов к категории по токсичности».

Временное хранение отходов необходимо осуществлять, как правило, в стационарных складах. При этом должны быть обеспечены нормативные требования, предъявляемые к воздуху рабочей зоны в части ПДК вредных веществ и к микроклимату помещений.

Допускается временное хранение отходов на специальной площадке под навесом при соблюдении следующих условий:

- содержание вредных веществ в воздухе промышленной площадки на высоте до 2,0 м от поверхности земли не должно превышать 30 % ПДК для рабочей зоны;

- содержание вредных веществ в подземных и поверхностных водах и в почве на территории предприятия не должно превышать ПДК этих веществ и должно соответствовать требованиям государственных стандартов системы «Охрана окружающей среды» и правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами;

- площадка для временного хранения отходов должна располагаться в подветренной зоне территории и быть покрыта неразрушаемым и непроницаемым для токсичных веществ материалом (керамзитобетоном, полимербетоном, плиткой) с автономными ливнестоками и уклонами в сторону очистных сооружений. При этом попадание поверхностного стока с площадок в общий ливнесток должно быть исключено путем обваловки и других мероприятий. Для указанного поверхностного стока необходимы специальные очистные сооружения, обеспечивающие улавливание токсичных веществ, очистку и обезвреживание этого стока;

- должна быть предусмотрена эффективная защита от воздействия атмосферных осадков на отходы.

3.1.3 Хранение токсичных отходов в открытом виде (навалом, насыпью) или в негерметичной открытой таре как на складе, так и на специальной площадке не допускается.

3.1.4 Твердые и пастообразные негорючие токсичные отходы I класса опасности и растворимые отходы II класса опасности отдельными партиями в небольших количествах собираются в специальные металлические контейнеры с толщиной стенок 10 мм, проверенные на герметичность. Конструкции и размеры контейнеров должны быть согласованы с местными органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы и руководством полигона по обезвреживанию и захоронению отходов.

3.1.5 Твердые горючие токсичные отходы собираются в специальные герметичные контейнеры, размеры и конструкции которых также согласовываются с органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы и руководством полигона.

Жидкие горючие, жидкие хлорорганические и пастообразные горючие отходы, а также сточные воды, содержащие органические и минеральные загрязнения, собираются в специальные герметические емкости раздельно.

3.1.6 Пастообразные быстро застывающие органические горючие отходы, а также другие жидкие горючие отходы в небольшом количестве можно собирать и хранить в барабанах, бочках и другой металлической таре при условии вместимости тары не более 200 л.

3.1.7 В местах хранения отходов должны быть предусмотрены мероприятия по механизации погрузки отходов в специализированный автотранспорт полигона. Для откачки жидких и пастообразных отходов из емкостей в специализированные автоцистерны необходимо предусматривать установку насосов или другие мероприятия (передавливание, вакуум-системы и т.п.).

3.1.8 На каждом предприятии необходимо назначать приказом лицо, ответственное за сбор, хранение и отгрузку отходов на полигон.

3.1.9 На каждую отгружаемую партию отходов необходимо представлять паспорт с технической характеристикой отходов и кратким описанием мер безопасности при обращении с ними. Форма паспорта на отходы (см. прил. 2) заполняется поставщиком, подписывается руководителем предприятия-поставщика отходов, а также ответственным лицом и заверяется печатью.

3.1.10 Контроль за состоянием окружающей среды на участках временного хранения отходов осуществляется лабораториями промышленных предприятий, службой контроля и санитарно-эпидемиологической службой, органами водного надзора в части охраны вод, в соответствии с методическими указаниями по определению низких концентраций вредных веществ в воздухе, воде, почве.

Периодичность контроля, точки замеров и перечень определяемых вредных веществ согласовываются с местными органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы.

3.1.11 Промышленные предприятия (учреждения) - поставщики отходов должны разработать:

- инструкцию по сбору, хранению (в соответствии с физическим состоянием и классом опасности) и отгрузке (транспортировке) отходов, исключающих их распыление, россыпь, пролив, самовозгорание, взрыв;

- инструкцию по технике безопасности, противопожарной профилактике и производственной санитарии для персонала, занятого сбором, хранением, отгрузкой (транспортировкой) и сдачей токсичных отходов на полигон.

Указанные инструкции согласовываются с администрацией полигона и местными учреждениями санитарно-эпидемиологической службы.

 

3.2 Организация транспортировки

токсичных отходов на полигон

3.2.1 Транспортировка токсичных промышленных отходов на полигон, как правило, осуществляется специализированным автотранспортом полигона. Допускается транспортировка жидких горючих органических отходов III и IV класса опасности авто­транспортом предприятий-поставщиков при условии согласования с органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы и полигоном.

При транспортировке промышленных отходов не допускается присутствие посторонних лиц, кроме водителя и сопровождающего груз персонала предприятия.

Транспортировка токсичных промышленных отходов осуществляется в соответствии с «Инструкцией по обеспечению безопасности перевозки опасных грузов автомобильным транспортом»

3.2.2 Весь автотранспорт, предназначенный для транспортировки токсичных промышленных отходов, должен быть переоборудован с целью:

- обеспечения механизации погрузки и выгрузки отходов,

- исключения возможности потери отходов и загрязнения окружающей среды при погрузке, транспортировке и выгрузке;

- обеспечения удобства и безопасности обслуживания.

Переоборудование автотранспорта следует производить в соответствии с рекомендациями орга­нов контроля за безопасностью дорожного движения автомобильного транспорта.

3.2.3 Специализированный автотранспорт для перевозки жидких и пастообразных органических отходов оборудуется выпускной трубой со съемным искрогасителем, располагаемой с правой стороны перед радиатором. Если расположение двигателя не позволяет произвести такое переоборудование, то допустимо выводить выпускную трубу в правую сторону вне зоны кузова или цистерны и топливной коммуникации.

Топливный бак указанных автомобилей оборудуется металлическими щитками со стороны передней и задней стенок, а со стороны днища устанавливается металлическая сетка с размером ячейки 10х10 мм. Расстояние от топливного бака до щитков и сетки должно быть не менее 20 мм.

3.2.4 Электрооборудование автомобилей для перевозки жидких и пастообразных органических отходов должно удовлетворять следующим требованиям:

- номинальное напряжение не должно превышать 24 В;

- электрические цепи должны быть защищены от повышенных токов предохранителями;

- электрические цепи должны размыкаться выключателем, приводимым в действие из кабины водителя;

- электрические лампы, находящиеся внутри кузова автомобиля, должны быть закрыты прочной сеткой или решеткой.

Автомобили оборудуются устройством для отвода статистического электричества.

3.2.5 Кузова специализированных автомобилей для перевозки твердых отходов должны быть закрытыми, прочными, не иметь щелей и должны быть отделены от кабины водителя промежутком не менее 150 мм.

3.2.6 В случае использования ткани в качестве покрытия открытых кузовов автомобилей, предназначенных для перевозки твердых отходов она должна быть трудно воспламеняющейся, непромокаемой, хорошо натянутой и перекрывать борта кузова не менее чем на 200 мм.

3.2.7 В специализированных автомобилях, предназначенных для перевозки замерзающих (затвердевающих) отходов, необходимо предусматривать обогрев отходов отходящими газами.

3.2.8 Каждый автомобиль, предназначенный для перевозки токсичных промышленных отходов, кроме дополнительного оборудования, указанного в Правилах дорожного движения, комплектуется:

- набором инструмента для мелкого ремонта;

- огнетушителем (порошковым или углекислотным) вместимостью не менее 5л;

- не менее чем одним противооткатным упором;

- средствами индивидуальной защиты водителя;

- двумя знаками «Въезд запрещен».

3.2.9 Специализированный автотранспорт для перевозки токсичных промышленных отходов должен быть оборудован проблесковым маяком оранжевого цвета и обозначен информационными таблицами системы информации об опасности.

Информационные таблицы на автомобиле располагаются:

- спереди – на правой стороне бампера;

- сзади - на стенке кузова или цистерны. Таблицы не должны выступать за габариты автомобиля и закрывать номерные знаки и внешние световые приборы.

3.2.10 На каждый конкретный вид отходов следует разрабатывать условия их безопасной перевозки на основании действующих в РК нормативных актов (ГОСТов, ОСТов, ТУ, правил, инструкций и т.д.), по согласованию с республиканскими министерствами автомобильного транспорта и внутренних дел.

3.2.11 Ответственным за перевозку токсичных промышленных отходов является водитель специа­лизированного автотранспорта.

3.2.12 Выбирает маршрут перевозки токсичных промышленных отходов и согласовывает его с органом, отвечающим за безопасность движения на дорогах администрация полигона после получения от предприятий – поставщиков подробной технической характеристики отходов (см. прил. 1).

При выборе маршрута перевозки необходимо руководствоваться следующим:

- маршрут перевозки по возможности не должен проходить через населенные пункты и вблизи промышленных объектов, зон отдыха, природных заповедников и архитектурных памятников;

- в случае перевозки отходов внутри крупных населенных пунктов, маршрут перевозки, по возможности, не должен проходить вблизи зрелищных, культурно-просветительских, учебных, дошкольных и лечебных учреждений.

3.2.13 Специализированный автотранспорт, осуществляющий перевозку отходов, по возможности обеспечивается топливом на весь путь следования без дозаправки на автозаправочных станциях (АЗС) общего пользования.

В случае необходимости заправку производить на расстоянии не менее 25 м от территории АЗС общего пользования, топливом, полученным на АЗС в металлические канистры.

3.2.14 При остановке или стоянке специализированного автотранспорта, осуществляющего перевозку отходов, должен быть обязательно включен стояночный тормоз, а на уклоне дополнительно установлен противооткатный упор.

3.2.15 К управлению специализированным автотранспортом, осуществляющим перевозку токсичных промышленных отходов, допускаются водители, имеющие стаж непрерывной работы не менее трех лет, удостоверение на право управления транспортными средствами соответствующей категории, прошедшие обучение или инструктаж и медицинский контроль.

3.2.16 В случаях, когда при перевозке отходов водитель вынужден управлять автомобилем более 12 часов, в рейс направляются два водителя.

3.2.17 Водитель, осуществляющий перевозку отходов, кроме документов, перечисленных в Правилах дорожного движения, обязан при себе иметь:

- маршрут перевозки;

- свидетельство о допуске водителя к перевозке опасного груза;

- аварийную карточку системы информации об опасности.

В верхнем левом углу путевого листа красным цветом должна быть сделана отметка «Опасный груз».

3.2.18 Число автотранспортных средств определяется после их выбора и составления маршрутов перевозок по формуле

                        (1)

 

где - _- необходимое число рабочих автомобилей;

       - объем перевозок на i-м маршруте за год, т;

- коэфициент, учитывающий массу тары на i-м маршруте;

 = 1 - при транспортировке грузов без тары;

 = 1,3-1,5- при транспортировке грузов в контейнерах;

- производительность рабочего автомобиля за год на i-м маршруте, т:

 

     (2)

 

где -  - время пребывания рабочего автомобиля на линии за год, ч:

 

               (3)

 где - - нулевой пробег автомобиля за смену, км;

- число рабочих дней в году; при 8-часовом рабочем дне  = 253; при 7-часовом  = 305;

- число смен работы автомобиля на линии,  ≤  2;

 - грузоподъемность автомобиля на -м маршруте, т;

 - коэфициент использования грузоподъемности автомобиля на i-м маршруте, ≈ 0,6-0,85;

= техническая скорость автомобиля на i-м маршруте, км/ч; на внешних перевозках принимается в зависимости от модели автомобиля и согласно категории эксплуатации. Для полигонов с транспортировкой грузов по хорошим дорогам можно принять= 4 км/ч; на внутренних автомобильных дорогах промпредприятий при  >1 км  = 15 км/час;

 - коэфициент использования транспортного средства на линии; для нашего случая,  = 0,8-0,9;

 - длина оборота (путь, проходимый автотранспортным средством по i-му маршруту, с возвратом в начальный пункт), км, определяемая по формуле

 

,                           (4)

 

где - - пробег автотранспортного средства по по i-му маршруту с грузом, км;

 - то же без груза, км;

- продолжительность погрузки-разгрузки автомобиля на i-м маршруте, ч, принимаемая равной 2-3 ч;

 - коэффициент неравномерности перевозок на -м маршруте, учитывающий изменение продол­жительности рейса,  = 1,1 – 1,2.

 

3.3 Организация приема, обезвреживания и захоронения токсичных отходов на полигоне

3.3.1 Многообразие поступающих на полигон токсичных промышленных отходов требует точного знания их состава и свойств для определения условий хранения и метода обезвреживания. Все эти показатели должны быть приведены в паспорте и в опросном листе на отходы (см .прил. 1 и 2). Лаборатория полигона выполняет выборочный Контроль на соответствие состава поступающих отходов данным, приведенным в паспорте и опросном листе. Особое внимание необходимо обратить на самовоспламеняющиеся, стихийно разлагающиеся, полимеризующиеся отходы, которые могут вступать в реакцию с другими отходами или оказывать сильное коррозионное воздействие на углеродистую сталь.

3.3.2 На основании изучения состава отходов и их физико-химических свойств разрабатываются условия их хранения, транспортировки и обезвреживания. При этом обезвреживание должно осуществляться таким образом, чтобы эти отходы превращались в остатки, не содержащие веществ, растворимых в воде и приводящих к загрязнению грунтовых вод при их захоронении.

Наиболее распространенными методами обезвреживания отходов в настоящее время являются:

- для отходов органического происхождения – сжигание при высоких температурах, при этом конечный объем этих отходов может быть доведен до 10 % их первоначального объема;

- для неорганических веществ – физико-химическая обработка в несколько стадий, которая приводит к образованию безвредных, в большинстве случаев нейтральных, не растворимых в воде соединений.

В Пособии рассмотрен только метод сжигания, т.к. при этом методе большая часть всех токсичных отходов обезвреживается, при этом объеме этих отходов может быть доведен до 10 % их первоначального объема.

В порядке информации рассматриваются и другие методы обезвреживания отходов, применяемые в зарубежной практике, но требующие дополнительного детального изучения при применении в конкретных условиях.

3.3.3 Твердые отходы, как правило, принимаются на хранение в железобетонные бункера, установленные в помещении.

3.3.4 Для каждого вида пастообразных и жидких отходов предусматриваются специальные обогреваемые емкости, устанавливаемые на открытой площадке.

3.3.5 Высоко агрессивные пастообразные отходы транспортируются в барабанах (вместимостью 60-100 л) из сгораемых синтетических материалов или, если они не коррозионные, в стальных барабанах вместимостью до 200 л. Отходы в таре, как правило, хранятся на открытой площадке под навесом.

3.3.6 Таким же образом, как и определение условий хранения отходов, проводится расчет количества подачи разных отходов в печь, исходя из условия постоянства количества теплоты и вредных веществ, выделяющихся при сжигании отходов.

3.3.7 Установка для сжигания твердых, пастообразных и жидких неутилизируемых токсичных промышленных отходов состоит из:

- системы подачи и дозировки отходов;

- печи с вращающимся барабаном;

- камеры дожигания;

- системы золо-шлакоудаления;

- котла-утилизатора;

- системы очистки дымовых газов.

 

Система подачи и дозировки отходов

3.3.8 Система подачи и дозировки отходов представляет собой соединяющее звено между площадками, где хранятся отходы, и печью сжигания отходов. Эти устройства должны быть спроектированы таким образом, чтобы различные отходы могли поступать в печь непрерывно и равномерно по количеству и теплотворной способности, чем достигается относительно стабильное сгорание.

3.3.9 Загрузка печи с вращающимся барабаном твердыми отходами из приемных бункеров осуществляется мостовым краном, оборудованным многочелюстным или двухковшовым грейфером, в воронку дозировочного устройства (цепной конвейер, шнековый питатель и т.п.). Следует предусматривать, как правило, установку двух кранов.

Грейферный мостовой кран должен быть оснащен приспособлением для взвешивания, показывающим и регулирующим массу загружаемых расходов.

Кабина машиниста крана может быть совмещена с пультом управления или расположена отдельно и должна обеспечивать хороший обзор как бункера с отходами, так и воронки дозировочного цепного транспортера.

Цепной транспортер, оснащенный регулятором высоты слоя, сбрасывает отходы в дозированных количествах через шлюз и горизонтальную входную камеру во вращающуюся печь. Очистка наклонной плоскости входной камеры осуществляется паром, подаваемым через специальную форсунку. Во входной камере может быть предусмотрен толкатель, который служит для проталкивания находящихся на наклонной плоскости отходов. Толкатель охлаждается водой и управляется в соответствии с программой загрузки вращающейся печи.

Подъемное устройство поднимает барабан (бочку) в предварительную камеру, присоединенную к входной камере печи.

Предварительная камера отделена от входной камеры вертикальным охлаждаемым клапаном. При поступлении барабанов (бочек) в предварительную камеру сама загрузочная платформа закрывает камеру. После открытия вертикального клапана барабан (бочка) продвигается в печь посредством специального охлаждаемого опрокидывающего устройства.

3.3.10 Жидкие отходы транспортируются по трубопроводам к форсункам (горелкам) печи из соответствующих емкостей насосами. В качестве форсунок для сжигания жидких отходов, как правило, применяются форсунки с паровым (воздушным) распыливанием. Жидкие отходы с низкой теплотворной способностью сжигаются в горелках совместно с жидкими отходами, обладающими высокой теплотворной способностью, или с топливом (жидким или газообразным).

Пастообразные и вязкотекучие отходы с включением твердых частиц из емкостей специальными шнековыми насосами по трубопроводу транспортируются через специальное сопло диаметром до 20 мм непосредственно в печь. Это сопло в большинстве случаев позволяет обходиться без фильтрования отходов перед сжиганием.

Основным звеном всей системы загрузки вращающейся печи является смонтированная на подвижной платформе лобовая стенка, которая служит для запирания вращающегося барабана печи и защищена огнеупорным кирпичом. Все необходимые для осуществления процесса горения устройства смонтированы на лобовой стенке. На все горелки (за исключением сопел) устанавливаются запально-защитные устройства.

Так как на установках для сжигания отходов, их состав и, следовательно, теплотворная способность постоянно колеблются, то необходимо предусматривать установку горелок, работающих на топливе (жидком и газообразном) для исключения резких колебаний температуры в печи. Теплопроизводительность этих горелок принимают равной 15-25 % расчетной теплопроизводительности печи.

Для постоянного контроля пламени во вращающейся барабанной печи следует предусматривать установку телевизионной камеры.

Так как тепловая нагрузка печи колеблется, то регулировка соотношения (воздух-отходы) осуществляется вручную со щита КИП по цвету пламени и температуре на выходе из печи.

 

Вращающийся барабан печи

3.3.11 Вращающийся барабан печи является основным элементом установки для сжигания твердых, пастообразных и жидких отходов.

Размеры печи следует выбирать таким образом, чтобы даже при пиковых нагрузках, превышающих максимальную мощность установки сжигания, удельная тепловая нагрузка на объем печи и скорость дымовых газов в печи не превышали максимальных значений для обеспечения полного выгорания отходов.

Термически сильно нагруженный выходной конец вращающегося барабана представляет собой охлаждаемое воздухом жаростойкое выходное звено. Со стороны входа и выхода вращающийся барабан оснащается специальными уплотнителями, которые обеспечивают минимальное поступление воздуха, подсасываемого из атмосферы в печь.

Вращающийся барабан оснащается двумя рабочими кольцами из стального литья, которые опираются на ролики, приводится в движение посредством зубчатого обода, редуктора и электродвигателя. На случай отключения электроэнергии должен быть предусмотрен аварийный дизель-генератор.

Определение геометрических размеров барабана производят исходя из следующих условий:

- температура сжигания отходов, -       900 - 1100 ^оС,

при наличии галогенсодержащих  соединений -            до 1200 ^оС;

- скорость дымовых газов в барабане – 2 - 3 м/с, максимальная -    5 м/с;

- теплонапряжение по объему - 0,4 ГДж/(м³ ·ч) [1,0·10⁵ ккал/(м³ ч) ],

 максимальное - 0,6 ГДж/(м³∙ ч) [1,5·10⁵ ккал/(м³ ч) ];

- теплонапряжение по сечению - 6 ГДж/(м²∙ ч) [1,5∙10⁶ ккал/(м² ∙ч)],

максимальное - 8 ГДж/(м²∙ч) [2∙10⁶ ккал/(м² ∙ч)];

- время нахождения отходов в печи - 0,5-2 ч.

Время нахождения зависит от состава отходов. Если в отходах содержатся углеводы с двойными связями (остатки смолы и полимеры), то для достижения полного выгорания требуется более продолжительное время нахождения отходов в печи по сравнению с горением летучих отходов и легко расщепляемых углеводородов:

- коэффициент избытка воздуха в печи – α = 2,2-2,5;

- продолжительность работы печи в году - 6000-6500 часов.

3.3.12 Футеровка вращающегося барабана печи подвержена химическому, механическому и термическому воздействиям одновременно. Это влияние складывается из воздействия отходов, шлаков, дымовых газов и механических воздействий, являющихся результатом вращения барабана.

Вращающийся барабан печи может быть условно разделен на:

- входную зону, которая составляет приблизительно 1/7 общей длины барабана и характеризуется выделением влаги и жидкой фазы, вследствие наличия собственной влаги и жидких органических соединений в отходах в связи с начинающимся испарением этих жидкостей, а также из-за начинающегося плавления находящихся в твердой форме химических соединений, особенно искусственных материалов, которые как правило, при горении не образуют пламени. Требования, предъявляемые к футеровочному материалу этой зоны: высокая прочность на истирание и ударные нагрузки, хорошая устойчивость к смене температур. Для футеровки следует применять твердый шамотный кирпич;

- зону плавления и испарения, занимающую прибли­зительно 1/7 общей длины вращающегося барабана. Температура в этой зоне – до 900 ^оС. Основную нагрузку огнеупорная футеровка несет за счет конденсации, инфильтрации и затвердевания органических и неорганических соединений, сопровождаемых реакциями этих соединений с составными частями огнеупорной футеровки. Эта зона характеризуется плавлением и испарением большинства искусственных материалов, интенсивным образованием газа и пара, сгоранием легковоспламеняющихся газовых смесей на поверхности отходов.

Вследствие сильного испарения щелочей, возникающего в этой зоне, здесь, как правило, применяется кирпич, содержащий не менее 65 % Al₂O₃;

- зону сгорания, которая занимает около 2/7 длины барабана. Температура в этой зоне при обычных условиях - до 1100 ^оС, в особых случаях - до 1200 ^оС. Напряженное состояние огнеупорной футеровки продолжается из-за усиленной инфильтрации жидких шлаков и из-за реакции этих шлаков с составными частями футеровки. В этой зоне образуется плавящаяся при низкой температуре эвтектика, которая в основном состоит из Fe₂O₃, SiO₂, различных гидроокисей и щелочей. За счет прилипания частичек шлака, плавящихся при более высокой температуре, образуются более или менее крупные налеты шлаков (настыл), наличие которых даже желательно (шлаковая шуба). В этих диапазонах применение кирпича с содержанием Al₂O₃ , равным примерно 85 %, необходимо, так как этот кирпич обладает более высокой устойчивостью к коррозии. Щелочи в этом диапазоне температуры не играют существенной роли, тем более, что образующийся на поверхности кирпича застывший слой шлака препятствует инфильтрации;

- выходную зону и зону возгорания, занимающую 3/7 длины барабана. Температура в этой зоне доходит до 1600 ^оС. Принудительное движение пламени и дымовых газов во вращающемся барабане, а также неизбежный путь жидких и твердых остатков при сгорании по всей длине печи характеризуют на­пряженное состояние огнеупорной футеровки в этой зоне. Высокотемпературные еще догорающие газы, с высокой интенсивностью излучения (С-частицы) способствуют плавлению и текучести шлаков. Жидкий шлак предотвращает в значительной степени проникание газов в огнеупорную футеровку. В этом диапазоне наиболее пригодным футеровочным материа­лом является кирпич на корундовой основе с содержанием Al₂O₃ до 85 %.

На продолжительность службы футеровки печи при сгорании отходов кроме тепловой нагрузки оказывает немалое влияние конструкция вращающегося барабана, его прочностные показатели и связанная с ними деформация, которой подвергается печь во время эксплуатации. Это в первую очередь относится к изменению овальности, которое не должно превышать 0,3 % диаметра барабана.

Следующим критерием для продолжительности срока службы футеровки является прогиб барабана вдоль оси, находящийся в диапазоне 0,002 расстояния между опорами и учитываемый при выборе толщины стенки барабана.

 

Камера сжигания

3.3.13 Печь с вращающимся барабаном не обес­печивает полного сгорания компонентов, выделяющихся из органических соединений и имеющих высокую термическую стабильность. Поэтому к печи необходимо присоединить камеру дожигания, в которой при соответствующей подаче воздуха, высоких температурах и продолжительном времени пребывания достигается полное окисление всех органических загрязнений дымовых газов.

Геометрические размеры камеры дожигания рассчитываются, как правило, с учетом следующих параметров:

- температура горения на выходе из камеры - 900 --1000 ^оС, при галогенсодержащих отходах - 1200 - 1400 ^оС. Температура дымовых газов на выходе из камеры дожигания поддерживается за счет сжигания топлива (жидкого или газообразного) в горелка или за счет сжигания высококалорийных жидких отходов;

- скорость дымовых газов, отнесенная ко всему сечению камеры дожигания, - 2-4 м/с;

- объемное теплонапряжение - 0,4-0,6 ГДж/ (м³ ∙ч) [1,0-1,5∙10⁵ ккал/(м³ ∙ч) ];

- теплонапряжение по сечению – 6-8 ГДж/ (м² ∙ч) [1,5-2,0∙10⁶ ккал/(м² ∙ч)];

- время пребывания дымовых газов в камере дожигания зависит от вида и количества органических соединений, содержащихся в отходах.

Камера дожигания должна быть сконструирована таким образом, чтобы достичь наиболее полного смешения дымовых газов, поступающих из печи, и дымовых газов, образующихся в камере дожигания при сжигании топлива.

Камера дожигания должна быть футерована огнеупорным кирпичом, который выдерживает темпера­туру от 1450 до 1600 ^оС.

 

Система мокрого золо-шлакоудаления

3.3.14 Для мокрого удаления золы и шлака из печи с вращающимся барабаном и камеры дожигания необходимо предусматривать, как правило, приспособление, располагаемое поперечно оси вращающегося барабана. Для обеспечения обслуживания камеры дожигания снизу это приспособление должно быть передвижным. Устройство для мокрого золо-шлакоудаления представляет собой водонепроницаемый корпус, похожий на ванну, облицо­ванный бальзальтовыми плитами. Зола и шлак транспортируются, как правило, цепным скребковым транспортером, смонтированным в ванне. Уровень жидкости в ванне поддерживается постоянным за счет подпитки воды. Зола и шлак из барабана печи и камеры дожигания выводятся через трубы, погруженные ниже уровня жидкости в ванне не менее чем на 300 мм для образования газонепроницаемого затвора по отношению к атмосфере.

 

Котел-утилизатор

3.3.15 Для охлаждения выходящих из камеры дожигания дымовых газов, образующихся при сжигании различных отходов, и утилизации физического тепла с целью выработки перегретого водяного пара необходимо предусматривать установку котла–утилизатора. Дымовые газы вызывают сильное загрязнение, эрозию и коррозию поверхностей, поэтому к конструкции котла - утилизатора следует предъявлять особые требования.

Перед входом в котел-утилизатор дымовые газы, как правило, должны быть охлаждены до температуры 800 ^оС впрыском воды (что предпочтительнее) или смешением с атмосферным воздухом. При этой температуре летучая зола находится в твердом состоянии и, следовательно, не прилипает к поверхностям котла. [1]

Как правило, для этих целей необходимо применять барабанные водотрубные котлы частично с естественной, а частично с принудительной циркуляцией.

Все теплопередающие поверхности котла следует выполнять из гладких труб, что позволит свести до минимума опасность загрязнения теплопере­дающей поверхности.

Каналы для прохода газов следует предусматривать достаточно широкими, чтобы из-за оседающих частичек золы они не зарастали и в период эксплуатации могли быть легко очищены (продувкой сжатым воздухом, паром).

Для предотвращения коррозии температура стенок всех труб котла-утилизатора должна быть в пределах 150-350 ^оС. Скапливающуюся в каналах котла-утилизатора летучую золу следует непрерывно удалять через воронки и затворы (шлюзовые, мигалки и т.п.) на транспортеры.

Необходимо предусматривать системы очистки нагревательных поверхностей котла от золы (дробеочистку, обдувку и т.п.). Конструкция котла должна обеспечивать легкий доступ и осмотр всех элементов котла.

 

Система очистки дымовых газов

3.3.16 Образующиеся при сжигании токсичных промышленных отходов дымовые газы содержат значительное количество различного вида пыли, аэрозолей, хлористого водорода, двуокиси серы, фтористого водорода, тяжелых металлов. Следовательно, дымовые газы перед выбросом их в атмосферу должны быть очищены до такой степени, чтобы их загрязнения не превышали предельно допустимый выброс.

В настоящее время система очистки дымовых газов аналогичных установок обеспечивает следующее содержание загрязнений в дымовых газах, мг/м³:

 

 

Размеры частичек пыли, содержащейся в дымовых газах, составляют 10^-6- 10^-3 м.

Система очистки дымовых газов, как правило, должна состоять из следующих стадий:

- сушки образующихся при мокрой очистке дымовых газов шламов;

- очистки дымовых газов от пыли;

- абсорбции токсичных газов.

Сушку шламов следует осуществлять, как правило, в распылительной сушилке, причем агентом сушки являются сами дымовые газы, выходящие из котла – утилизатора с температурой около 300 ^оС.

Дымовые газы могут быть очищены от пыли как механическим (в рукавном фильтре), так и электрическим (в электрофильтре) способами.

Абсорбцию кислых токсичных газов надлежит выполнять в скрубберах, орошаемых водным раствором солей. За счет добавления щелочных компонентов (как правило, известкового молока) абсорбированные кислые газы нейтрализуются с образованием соответствующих солей. Таким образом, циркулирующая водная фаза содержит сульфаты, сульфиды, хлориды, фториды и карбонаты.

Для обеспечения более надежной очистки дымовых газов от загрязнений необходимо предусматривать санитарную ступень очистки, насадка которой орошается слабым раствором щелочи. Все растворы, образующиеся при очистке дымовых газов, направляются на стадию сушки.

3.3.17 Особое внимание следует уделять шлакам и золам, содержащим тяжелые металлы. При сжигании токсичных промышленных отходов наряду с нерастворимыми появляются многочисленные растворимые в воде соединения металлов в виде окисей, хлоридов и сульфатов. Эти соединения, содержащиеся в шлаках и золах, могут легко растворяться при мокром удалении. Следовательно, необходимо предусматривать периодическую продувку ванн системы мокрого золошлакоудаления. Для получения труднорастворимых гидроокисей металлов в продувочную воду необходимо добавлять известковое молоко. Такую же обработку можно осуществлять и непосредственно в ванне.

Кроме того, некоторые окиси и хлориды металлов обладают при температуре 150 ^оС достаточно высоким парциальным давлением паров, которые не улавливаются в сухой системе очистки от пыли. Главным образом, это окиси мышьяка, селена, фосфора, а также хлориды сурьмы, мышьяка, железа, свинца, кадмия, висмута. Так как некоторые из этих соединений очень токсичны, то система абсорбции должна работать очень эффективно.

В связи с вышеизложенным, зола и шлак из печи с вращающимся барабаном, камеры дожигания, котла утилизатора и сушилки должны быть направлены на захоронение с соблюдением всех мер предосторожности.

3.3.18 На чертежах 1-3 представлены схемы агрегатов сжигания твердых, пастообразных и жидких токсичных промышленных отходов, разработанные зарубежными фирмами.

 

3.4 Устройство карт для захоронения отходов

3.4.1 При производстве земляных работ и подготовке основания под сооружения полигона необходимо руководствоваться СНиП и Пособием по производству работ при устройстве оснований и фундаментов.

3.4.2 Карты в плане следует выполнять вытянутой формы при соотношении сторон от 1:1,5 до 1:4 с целью сокращения открытой поверхности отходов при захоронении.Торцевые откосы должны быть с заложением 1:3; 1:4 с учетом возможности заезда машин и механизмов при строительстве, боковые откосы - крутыми, назначаются исходя из их устой­чивости и конструкции экрана.

3.4.3 Дно карт следует проектировать с уклоном по длине. Закладку отходов необходимо начинать с торца, имеющего наиболее высокую отметку дна.

В карте, где производится прием отходов, дно целесообразно разделить на два или три отсека дамбочками из глины или суглинка высотой 1,0 м, позволяющими разделить дождевые воды на чистые и загрязненные. После дождя стоки со дна карты необходимо перекачивать передвижными насосами: чистые - в дождевую водоотводящую сеть полигона, загрязненные (контактирующие с отходами) – в автоцистерну с последующей транспортировкой на завод по обезвреживанию отходов.

При наличии пластового дренажа под экраном карт поверхности днища необходимо придать также поперечный уклон к оси карты, повторяющий уклон пластового дренажа.

3.4.4 Подготовленное основание карт перед устройством экрана или пластового дренажа под экран должно иметь несущую способность не менее 0,1 МПа (1,0 кг/см²).

При выпадении дождя на подготовленное основание карты воду необходимо откачать.

После естественной подсушки основание повторно выравнивается и укладывается.

3.4.5 Строительство экрана карт необходимо вести в сухую погоду и, как правило, при положи­тельной температуре.

3.4.6 Размещение полигона на подтопляемой территории исключается.

 

4 ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОЖДЕВОЙ, ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВОЙ КАНАЛИЗАЦИИ И ДРЕНАЖА

4.1 Вертикальная планировка полигона должна обеспечивать, как правило, один стоковый бассейн дождевых вод, а плановая компоновка должна быть простой и, по возможности, прямолинейной.

4.2 Общая система канализации полигона должна быть бессточной, с повторным использованием незагрязненной части сточных вод для производственного водоснабжения и сжиганием или испарением загрязненной части сточных вод.

4.3 Для более гибкой и рациональной работы прудов по разделению загрязненной части стока число секций, с учетом потребной очередности развития, целесообразно предусматривать не менее трех.

 

 

Чертеж 1 - Агрегат термического обезвреживания токсичных промышленных

отходов (Германия)

1 – разгрузка отходов; 2 – загрузка бочек; 3 – загрузка сыпучих отходов; 4 – печь с вращающимся барабаном; 5 – камера дожигания; 6 – котел-утилизатор; 7 – электрофильтр; 8 - скруббер

 

 

 

 

Чертеж 2 - Схема станции сжигания промышленных отходов (Чехия)

1 – бункер; 2 – мостовой кран; 3 – загрузочная воронка с гидравлическим подающим устройством;

4 – стабилизационная горелка; 5 – печь с вращающимся барабаном; 6 – выход перегретого пара;

7 – пароперегреватель; 8 – камера дожигания; 9 – водоподогреватель; 10 – электрофильтр;

11 – дымосос; 12 – дымовая труба; 13 – транспортный шнек; 14 – транспортный бункер;

15 – мокрое устройство для удаления шлака

 

 

Чертеж.3 - Агрегат сжигания твердых, пастообразных и жидких токсичных промышленных отходов (Швейцария)

1 – грейферный кран; 2 – рольганг и лифт для загрузки бочек; 3 – загрузочное устройство для твердых отходов; 4 – печь с вращающимся барабаном; 5 – камера дожигания; 6 – шлакоудаление;

7 – котел-утилизатор; 8 – реактор (сушилка); 9 – циклон; 10 – вывод сухих солей;

11 – скруббер Вентури; 12 – дымовая труба

 

4.4 Объем регулирующей емкости загрязненной части дождевых вод (при подаче стоков на сжигание) следует принимать в размере 50 % ее расчетного годового количества, но не менее 50% общего объема одного расчетного дождя.

4.5 Объем загрязненной части дренажных вод следует принимать в размере 5-10% расчетного годового водопритока.

4.6 Объем контрольно-регулирующих емкостей дренажных вод следует принимать равным максимальному двухсуточному объему водопритока дренажных вод системы дренажа.

4.7 Объем регулирующей емкости загрязненной части дренажных вод при подаче стоков на сжигание или очистку следует принимать не менее 10% расчетного годового объема.

При сравнительно небольших объемах притока дренажных вод (до 100 м³/сут) регулирующая емкость загрязненных дренажных вод отдельно не предусматривается, этот объем учитывается в Контрольно-регулирующих емкостях.

4.8 При благоприятной взаимной компоновке допускается объединять регулирующие емкости загрязненных дождевых и дренажных вод в общую емкость, состоящую не менее чем из двух секций.

4.9 При перекачке стоков в естественные испарители регулирующие емкости загрязненных дождевых и дренажных вод не предусматриваются. Стоки перекачиваются в испарители непосредственно из контрольно-регулирующих прудов или емкостей.

4.10 Производительность насосной станции перекачки загрязненных стоков на обезвреживание следует назначать равной:

- для дренажных вод – расчетному максимальному расходу общего водопритока;

- для дождевых вод – исходя из перекачки Расчетного годового объема загрязненной части дождевых и талых вод в течение 2-3 месяцев.

В насосной станции должно быть не менее двух рабочих агрегатов и одного резервного.

4.11 При перекачке загрязненных стоков в естественные испарители производительность насосной станции следует назначать равной:

- для дренажных вод – удвоенному расчетному максимальному расходу общего водопритока;

- для дождевых вод – исходя из возможности перекачки 50 % объема одного расчетного дождя за период не более 24 ч.

4.12 При размещении на участке захоронения канализационных очистных сооружений полигона (КОС) их проектирование следует выполнять исходя из возможности загрязнения стоков отходами.

При этом должны предусматриваться мероприятия, исключающие фильтрацию стоков в грунт.

Класс вредности стоков следует принимать по классу наиболее вредных отходов, подлежащих захоронению, при содержании их в общем объеме не менее 10 %.

4.13 Перед КОС следует предусматривать усреднительную емкость из двух секций общей вместимостью, равной расчетному суточному расходу стоков.

Стоки подаются на биологическую очистку после контроля химического состава. При невозможности биологической очистки стоков их следует направлять на завод для термического обезвреживания или на пруды испарители. Общее количество химически загрязненных и хозяйственно-бытовых стоков следует принимать в размере 5-10 % их годового объема.

4.14 Загрязненные дождевые или дренажные воды из регулирующих емкостей после контроля химического состава следует направлять на соору­жения биологической очистки (при их наличии), а при загрязнениях, исключающих очистку, - отводить на термическое обезвреживание или в пруды-испарители.

Производительность КОС при этом следует увеличить на 50 % среднесуточного расхода загрязненной части дождевых и дренажных вод.

4.15 Отбор проб сточных вод на химический анализ следует производить автоматическими пробоотборниками.

4.16 Подачу сточных вод полигона в соответствующие емкости при наличии автоматических анализаторов загрязнений, как правило, следует производить с помощью автоматизированных систем управления технологическими процессами.

При отсутствии автоматических анализаторов следует предусматривать ввод результатов химических анализов диспетчером в компьютерную программу, которая осуществляет автоматические переключения запорной арматуры в заданных пределах.

4.17 Все сточные воды с территории полигона, оказавшиеся после контроля нормативно чистыми, подлежат сбросу в пруд сезонного регулирования с последующим использованием их для производственного водоснабжения полигона или другого ближайшего предприятия.

Для улучшения качества этой воды её целесообразно разбавлять водой из природных водоисточников.

4.18 На территории завода в местах, где возможны проливы загрязненных стоков, необходимо предусматривать обвалование участков высотой не менее 250мм.

4.19 На открытых отбортованных участках следует предусматривать отвод первой части расчетного дождя (в течение не менее 15 мин) на обезвреживание, а последующую часть дождя сбрасывать в дождевую сеть.

4.20 При расположении завода и участка захоронения на различных площадках система канализации на каждой площадке решается аналогично.

 

5 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЭКРАНОВ, ЗАВЕС И ПЛАСТОВОГО ДРЕНАЖА

5.1 Противофильтрационные экраны

5.1.1 Защитные экраны основания и поверхности полигона – это основные конструктивные элементы,

обеспечивающие природоохранную функцию - защиту грунта, грунтовых и поверхностных вод от проникновения фильтрата и других вредных веществ, входящих в состав токсичных промышленных отходов, а также атмосферы от выделяющегося газа, пыли, запахов.

5.1.2 Охрана грунта, грунтовых и поверхностных вод достигается благодаря сочетанию геологического барьера и основной системы гидроизоляции во время эксплуатации полигона. В период пассивной фазы, после закрытия полигона и вывода его из эксплуатации, охрана грунта, грунтовых и поверхностных вод, воздушного пространства обеспечивается сочетанием системы верхней гидроизоляции (защитный экран поверхности полигона) и защитным экраном основания полигона.

5.1.3 Защитный экран основания полигона устраивается на проектной отметке карты размещения отходов и на поверхности откосов.

5.1.4 Деформации основания полигона, обусловленные нагрузкой от полигона и влиянием изменения режима подземных вод, не должны влиять на функциональную пригодность защитных экранов.

 

Экран глиняный однослойный

5.1.5 Является наиболее простым, надежным, экономичным при наличии местных глин. Исходная глина ненарушенной структуры должна иметь коэффициент фильтрации не более 0,001м/сут. При ее использовании в экранах превращается в пасту путем перемешивания с битумом и активными добавками и достижения необходимого коэффициента фильтрации по таблице 4.

Толщина экрана в испарителях обосновывается расчетами, исходя из допустимого градиента напора I=10, но должна быть не менее 0,5м.

 

Экран глиняный двухслойный

5.1.6 Экран состоит из двух слоев глины, каждый толщиной не менее 0,5м. Между слоями глины устраивается дренажный слой из крупнозернистого песка толщиной 40-60см, уточняемый расчетами. Поверхность экрана планируется таким образом, чтобы дренажные воды между слоями глины поступали в трубчатые дрены и с помощью насосной станции вновь закачивались в емкость. Эффект двухслойного экрана заключается в том, что на нижний слой действует напор воды, равный глубине её в дренажном слое.

 

Экран грунтобитумный

5.1.7 Грунтобитумный экран назначается, как правило, как основание для других типов экранов и представляет собой минеральный естественный

 

Таблица 4

 

грунт, обработанный на глубину 10-15 см жидким битумом или нефтью с добавлением цемента и уплотненный гладкими катками. Расход нефти и цемента приведен в табл. 4.

Перед внесением добавок грунт протравливается гербицидами на глубину до 20 см.

 

Экран из железобетонных плит

5.1.8 В чистом виде бетон или железобетон в экранах применяется редко, так как этот материал имеет сравнительно высокий коэффициент фильтрации (=0,01м/сут) и слабую трещиностойкость. Снижение коэффициента фильтрации до =0,00001м/сут до­стигают путем торкретирования или силикатизации. Процесс этот дорогостоящий, поэтому железобетон применяется в небольших емкостных сооружениях типа резервуаров и отстойников. По фильтрационным и прочностным соображениям толщина монолитных или сборных железобетонных плит принимается не менее 10-15см.

Конструкции температурных швов железобе­тонных плит приведены в прил. 3 (размеры даны в сантиметрах).

 

Экран из полимербетона

5.1.9 Применяются полимербетоны, обладающие повышенной плотностью (<0,001м/сут), трещиностойкостью, морозостойкостью и устойчивостью к воздействию агрессивных сред.

Полимербетоны отличаются от обычного бетона тем, что в качестве связующего вместо цемента ис­пользуются фурановые и эпоксидные смолы или их смесь ФАЭД -20 (ФАМ) - табл. 5, состоящие на 80 % из более дешевого продукта – фурана и на 20 % из эпоксидной смолы с добавкой отвердителя – полиэтиленполиамина.

 

Таблица 5

 

Экран бетонопленочный

5.1.10 Значительное распространение получили бетонопленочные экраны, в которых бетон выполняет защитные функции, а пленка - противофильтрационные.

Монолитные или сборные железобетонные плиты толщиной 8-15см укладываются на защищенную от повреждений пленку. Основание под пленку устраивается как для пленочного экрана. При укладке сборных железобетонных плит на пленку следует соблю­дать повышенную осторожность.

 

Экран асфальтобетонный однослойный с битумным покрытием

5.1.11 Асфальтобетонные экраны (черт.4) выполняются из гидротехнического мелкозернистого асфальта.

Основанием однослойного экрана могут быть практически любые грунты, поддающиеся обработке грейдером, с модулем деформации после уплотнения не менее 10МПа (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 катками до полного устранения деформации. При сравнительно слабых пылеватых супесях и суглинках перед розливом нефти или битума рекомендуется вносить активные добавки – цемент или известь с расходом, указанным в табл.4. На подготовленное основание укладывается мелкозернистый асфальтобетон слоем 40-60 мм. Поверхность асфальтобетона покрывается слоем жидкого битума толщиной 2-4 мм с последующей посыпкой слоем песка толщиной 5-10 мм.

При напорах до 5-10 м экран считается нефильтрующим. На откосах при необходимости устраивается дополнительное крепление, обоснованное расчетами на воздействие волновой нагрузки.

 

Экран асфальтобетонный двухслойный с дренажной прослойкой

5.1.12 При двухслойном экране промежуточный слой устраивается из сортированного гравия или щебня слоем 15-20см с крупностью фракции 10-40мм, покрытых битумом (черный гравий). Обработка верхнего и нижнего слоев асфальтобетона такая же, как для однослойного экрана.

При двухслойном экране для сбора и отвода дренажной воды из межслойного пространства дно емкостных сооружений должно быть с уклоном 10-20 % к трубчатым дренам. Расстояние между дренами следует принимать 100-200 м. Продольный уклон трубчатых дрен – 2-5 %.

 

Экран асфальтобетонный с покрытием битумно-латексной эмульсией

5.1.13 В отличие от асфальтобетонного экрана в рассматриваемом экране вместо розлива по асфальту чистого битума слоем 2-4 мм производится 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 толщиной не менее 0,5 м из однородного грунта или промышленных отходов фракцией не более 3мм. Откосы при необходимости дополнительно крепятся на случай волновых воздействий. Работы выполняются при температуре не ниже 10 ºС.

Битумно-латексная эмульсия приготовляется в специальном битумном котле, где битум разогревается до 140-150 ºС. При непрерывном перемешивании в него вводится латекс. Время приготовления 5-10 ч (уточняется в процессе испытания перед началом работ).

Чертеж 4 -  Экран асфальтобетонный однослойный с битумным покрытием

1 - мелкозернистый асфальт - толщина слоя 5 см; 2 - битумные маты на стеклоткани (ГОСТ 8481-75) - в 2 - 4 слоя; 3 - гравийно-песчаная смесь; 4 - анкер, шайба и гайка Д-20; 5 - прижимной антисептированный брус размером 16´12 см; 6 - крупнозернистый асфальт-толщина слоя 6 см; 7 - грунт, протравленный и обработанный битумом или нефтью

 

Охлажденная до 120 ºС битумно-латексная эмульсия наносится на асфальт автогудронатором с гладилкой или с помощью распылителя набрызгом.

Конструктивно асфальто-полимербетонные экраны ничем не отличаются от обычных асфальтобетонных экранов; выполняются они однослойными или двухслойными. Различие заключается в том, что асфальтобетоны выполняются на вяжущем из битума, а асфальто-полимербетоны – на модифицированном вяжущем, состоящем из битума с добавлением каучука или других полимеров в количестве 10-20 % массы битума. Это придает асфальто-полимербетону повышенную морозостойкость и эластичность и снижает его водонепро­ницаемость, что обуславливает целесообразность его применения при строительстве противофильтрационных экранов.

Ввиду повышенной гибкости и прочности асфальтополимербетонные экраны могут выполняться монолитными и сборно-монолитными.

Для сборно-монолитного варианта экраны изготовляются в виде армированных металлической сеткой лент шириной 2 м, толщиной 4-6 см. Ленты наматываются на барабан диаметром 1,5 м. Арматура диаметром 6-7 мм с ячейками 100х100 мм. При длине намотанной ленты 35 м общая масса барабана составляет не более 10 т. Стыки между лентами (зазоры) шириной 5-10 см заделываются свежеприготовленным асфальто-полимербетоном с температурой 130-150 ºС, который оплавляет края сборных плит.

После укладки образуются качественно монолитные стыки. В местах плохого качества стыка последний снова разогревается паяльными лампами до получения монолитного состояния.

Рекомендуются следующие составы асфальтополимербетонов, отличающиеся инертными добавками из условий агрессивности среды:

 

 

 

Полимер-битумное вяжущее такое же, как и для первого состава. Для увеличения морозостойкости применяется смола ПАБ из расчета: 50 % ПАБ и 50 % полимера.

Повышенный процент полимеров применяется для сборных плит, транспортируемых к месту укладки в собранном виде на барабанах диаметром 1,5 м. Асфальтополимербетон приготовляют на обычных асфальтобетонных заводах, дооборудованных узлом по приготовлению полимербитумного вяжущего, состоящим из емкости для хранения исходного полимера (желательно в виде латекса или порошка с фракциями не более 2 мм) и битумно-варочного котла с лопастной мешалкой для приготовления полимербитумной смеси. Таких котлов должно быть два, в том числе один – расходный.

Вяжущее приготовляют следующим образом: если к латексу применяют добавки (например, смолу ПАБ), то сначала латекс или сухой полимер смешивают со смолой в высокооборотной мешалке. Полученную эмульсию вводят в выпаренный и разогретый до 150-170 ºС битум, затем смесь прогревают до полного выпаривания воды при той же температуре. Так же готовят битумно-латексную эмульсию путем ввода латекса или сухого полимера в разогретый битум. Минеральная часть (кроме порошков) подогревается в сушильном барабане до 200-220 ºС. Асфальтополимербетонная смесь готовится в серий­ных смесителях путем перемешивания приготовленных компонентов в течение 1,5-2,0 мин. Готовая смесь транспортируется автосамосвалами к месту укладки. При укладке температура смеси должна быть не ниже 120-150 ºС. Чистая поверхность уплотненного асфальтополимербетонного экрана, так же как асфальтобетонного, покрывается слоем чистого битума толщиной 2-4 мм с посыпкой песком или, в более ответственных случаях, – битумно-латексной эмульсией слоем 4-6 мм.

 

Контроль герметичности экранов

5.1.14 Герметичность экранов контролируется различными способами в зависимости от гидро­геологических условий территории и конструкции экрана.

При экранах, устраиваемых на слабофильтрующих грунтах с K<5м/сут с относительно высоким уровнем стояния грунтовых вод (до 1,0 м) и неболь­ших уклонах грунтового потока, когда возможен подъем уровня грунтовых вод с подпором экрана, контроль за герметичностью осуществляется путем отбора проб воды на химический анализ из дренаж­ных колодцев, в которые поступает вода от дренажа.

При глубоком залегании уровня грунтовых вод и сравнительно высоком коэффициенте фильтрации грунтов K>5м/сут, контроль за герметичностью экрана осуществляется путем отбора проб грунтовых вод на химический анализ из контрольных скважин, располагаемых по контуру в направлении оттока грунтовых вод.

5.1.15 При двухслойных экранах, когда между слоями устраивается дренаж, герметичность верхнего слоя контролируется путем нагнетания через дренаж воздуха, который в виде пузырьков будет выступать на поверхность воды, или путем установки в межслойном пространстве электрических датчиков.

5.1.16 Контроль герметичности верхнего слоя экрана (при двухслойном экране) производится с помощью электрических датчиков.

Сущность способа заключается в следующем: под рабочим экраном в дренажном слое по сетке укладываются изолированные проводники, в местах пересечения которых устанавливаются датчики, фиксирующие наличие профильтровавшихся промышленных стоков. Створы датчиков электроконтроля закреплены в натуре по контуру пруда марки­ровочными столбиками с номерами. Сигнал о наличии жидкости в месте установки датчика передается в помещение КИП, располагаемое вблизи пруда.

На чертеже 5 показаны блок-схема (на одну секцию пруда) электрического контроля целостности экрана и конструкции датчика.

 

5.2 Противофильтрационные завесы

5.2.1 При проектировании полигонов для захоронения токсичных отходов и испарителей вредных стоков могут применяться следующие типы противофильтрационных завес:

- вертикальная глиняная диафрагма, выполняемая методом «стена в грунте» (черт.6);

- грунтовая диафрагма «стена в грунте» в сочетании с полиэтиленовой пленкой (черт.7);

- комбинированная завеса, состоящая из глиняной диафрагмы («стена в грунте») в сочетании с дренажом (черт.8,9);

- глиняная завеса в виде «зуба», выполняемого в открытой траншее и в сочетании с полиэтиленовой пленкой (черт.10);

- цементационная завеса (черт.11);

- дренажные завесы (черт.12);

- в виде открытого канала;

- в виде закрытой трубчатой дрены;

- в виде ряда вертикальных скважин;

- комбинированные дренажные завесы;

- траншея и самоизливающиеся в неё скважины;

- закрытая дрена и самоизливающиеся в неё скважины.

Проектируются завесы с использованием соответствующих инструкций и норм. Завесы конкурируют с экранами; выбор завесы или экрана решается технико-экономическими расчетами.

Преимуществом завес является возможность их строительства на эксплуатируемых сооружениях, а также при больших площадях водоемов или карт для захоронения отходов и близком залегании водоупора, когда экраны явно не экономичны.

5.2.2 Глиняные диафрагмы типа «стена в грунте» толщиной 50-110см устраиваются как в сухих, так и обводненных супесчаных, песчаных и гравийно-песчаных грунтах (без валунов) при глубинах до водоупора 6-50м и уровне грунтовых вод не выше 1,5м от поверхности земли.

5.2.3 Диафрагма «стена в грунте» в сочетании с полиэтиленовой пленкой в один или два слоя устраивается в тех же условиях, что и глиняные диафрагмы, когда предъявляются более жесткие требования по предотвращению утечек из хранилищ вредных стоков. Такая завеса считается нефильтрующей.

5.2.4 Комбинированная завеса, состоящая из глиняной диафрагмы («стена в грунте») в сочетании с дренажом, применяется в тех же природных условиях, что и предыдущие, и гарантирует полное предотвращение утечек из емкостей с особо вредными стоками. Рекомендуется дрену располагать между урезом воды в емкости и глиняной диафрагмой, создавая, по возможности, некоторое повышение уровня естественной грунтовой воды за диафрагмой, над уровнем загрязненной грунтовой воды со стороны емкости, образуя противодавление чистой воды. Откачиваемая дренажная вода вновь подается в емкость.

 

Чертеж 5 - Блок схема электрического устройства контроля целостности экрана

и конструкции датчика.

 

 

 

 

Чертеж 6 - Вертикальная глиняная диафрагма «стена в грунте»

(размеры в метрах)

 

 

 

 

 

Чертеж 7 -  Грунтовая диафрагма «стена в грунте» в сочетании с полиэтиленовой пленкой

1 - местный грунт; 2 - песок, супесь или суглинок; 3 - полиэтиленовая пленка в 1 - 2 слоя;

4 - дрена; 5 - водоупор; 6 - диафрагма из глины или супеси с пленкой

 

 

 

Чертеж 8 -  Комбинированная завеса «стена в грунте» в сочетании с дренажом

1 - испаритель промышленных стоков; 2 - дренажная насосная станция № 1; 3 - контрольные скважины; 4 - дренажная насосная станция № 2; 5 - ось глиняной диафрагмы; 6 - дренажная насосная станция № 3; 7 - гидроизогипсы; 8 - ось дрены; 9 - дренажная насосная станция №4; 10 - дренажная насосная станция № 5; 11 - промышленные площадки; 12 - гребень дамбы; 13 - линия поверхности земли; 14 - линия планировки при производстве работ; 15 - линия поверхности грунтовых вод;

16 - линия подошвы глиняной диафрагмы; 17 - линия поверхности глиняного водоупора

 

 

Чертеж 9 -  Комбинированная завеса «стена в грунте» в сочетании с дренажом. Разрезы. Узлы

а - деталь оголовка диафрагмы при строительстве в выемке; б - деталь оголовка диафрагмы при строительстве на ровной поверхности;

1 - пруд-испаритель; 2 - водоупор; 3 - поверхность грунтовых вод до постройки испарителя; 4 - дрена; 5 - завод; 6 - пригрузка местным грунтом; 7 - диафрагма; 8 - спланированное основание; 9 - насыпь из местного грунта; 10 - оголовок диафрагмы при строительстве; 11 - кривая депрессии при отсутствии дрены; 12 - кривая депрессии при наличии дрены

 

 

Чертеж 10 -  Глиняная завеса в виде «зуба»

а - сопряжение глиняного «зуба» с телом плотины (тип 1); б - сопряжение глиняного «зуба» с

 полиэтиленовой диафрагмой в теле плотины (тип 2); в - сопряжение глиняного «зуба»

 с полиэтиленовым экраном плотины (тип 3);

 1 - дрена; 2 - ядро из глины; 3 - водоупор; 4 - зуб;

 5 - полиэтиленовая пленка в 1 - 2 слоя

 

 

Чертеж 11 -  Цементационная завеса. Узлы сопряжений

а - сопряжение цементационной завесы с глиняным ядром плотины (тип 1); б - сопряжение цементационной завесы с полиэтиленовой диафрагмой в теле плотины (тип 2); в - сопряжение цементационной завесы с пленочным экраном плотины (тип 3);

1 - глиняное ядро; 2 - скала выветривания; 3 - цементационная завеса; 4 - поверхность плотной скалы;

5 - цементационные скважины; 6 - обсыпка пленки качественной супесью или песком; 7 - диафрагма из полиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей, в 1 - 2 слоя; 8 - скала устойчивая (K_f = 0,01 м/сут); 9 - бетонный оголовок;  10 - крепление откоса земляной плотины; 11 - экран из полиэтиленовой пленки в

1 - 2 слоя; 12 - просеянный песок для защиты пленки

 

 

 

Чертеж 15 -  Дренажные завесы

а - дренажная завеса в виде открытых каналов; б - дренажная завеса в виде горизонтальных дрен; в - дренажная завеса в виде ряда скважин; г - комбинированная дренажная завеса;

1 - дренажный канал; 2 - магистральный канал; 3 - естественный уровень грунтовых вод; 4 - трубчатая дрена; 5 - испаритель; 6 - уровень грунтовых вод до постройки сооружения; 7 - насосная станция; 8 - ряд взаимодействующих дренажных скважин; 9 - горизонтальная трубчатая дрена (откачка грунтовой воды из дрен производится с помощью обычных водопроводных насосных станций); 10 – водоем

 

 

5.2.5 Глиняная завеса в виде «зуба» применяется в любых грунтах при глубине фильтрующей толщи до водоупора не более 6,0м.

5.2.6 «Зуб» из глины или суглинка в сочетании с полиэтиленовой пленкой применяется также на глубину до 6,0м, когда в районе строительства нет достаточного количества глинистых грунтов.

5.2.7 Цементационная завеса, как правило, применяется для предотвращения фильтрации в скальных и полускальных трещиноватых породах практически на любую глину.

5.2.8 Дренажная завеса в виде открытой траншеи применяется в сравнительно однородных грунтах с безнапорным режимом грунтовых вод на глубину до 5,0 м.

5.2.9 Дренажная завеса в виде закрытой трубчатой дрены применяется в тех же условиях, что и открытая дрена, на землях, используемых в сельском хозяйстве.

5.2.10 Дренажная завеса в виде ряда вертикальных скважин, оборудованных насосами, устраивается при глубоком залегании водоупора или его отсутствии, когда верхний горизонт на глубину до 6,0 м снабжен слабофильтрующими грунтами, о подтопление происходит через более глубокие слои.

5.2.11 Комбинированные дренажные завесы (горизонтальные открытые или закрытые дрены в сочетании с самоизливающимися в эти дрены скважинами) применяются в сложных гидрогеологических условиях при слоистом строении водоносных пород, когда грунтовые воды на отдельных участках могут быть напорными, а все другие мероприятия – трудновыполнимы и неэкономичны.

 

5.3 Пластовый дренаж

5.3.1 Пластовый дренаж, часто совместно с пристенным, является наиболее надежным способом защиты от затопления грунтовыми водами заглубленных сооружений и выполняется при строительстве в неблагоприятных гидрологических условиях.

5.3.2 Пластовый дренаж применяется в слабофильтрующих (коэффициент фильтрации = 5 м/сут) обводненных или подверженных обводнению после строительства грунтах – суглинках, супесях, мелкозернистых песках; в трещиноватых скальных и полускальных породах, обладающих локальной водоносностью.

В этих условиях другие методы борьбы с грунтовыми водами неэффективны.

Если сооружение врезается в водоупор, то устраивается только боковой (пристенный) дренаж с расположением сборной (кольцевой) дрены ниже подошвы фундамента.

Ослабленные увлажненные основания усиливаются уплотнением с добавлением щебня.

5.3.3 Конструктивно пластовый дренаж представляет собой сплошную постель из одного или двух слоев фильтрующего материала – песка или гравия (щебня), уложенных с уклоном в сторону сборных трубчатых дрен. Минимальная толщина слоя песка – 10 см, гравия или щебня – 15 см.

Однослойный фильтр из гравия устраивается на скальном основании.

Каждый слой уплотняется легким катком за 2-3 прохода. Точность планировки поверхности котлована и дренажных слоев после уплотнения ±5 см.

5.3.4 Заглубление пластового дренажа определяется вертикальной привязкой сооружения. Площадь котлована под сооружение определяется контурами намечаемого пластового дренажа. Суммарный приток к пластовому дренажу равен притоку в котлован, дном которого является подошва пластового дренажа.

Приток в котлован рассчитывается по методике, применяемой в гидрогеологии. При глубоком заложении водоупора от дна котлована – более 5,0 м, сравнительно небольшой глубине грунтовой воды над дном – до 3,0-4,0 м весь водоприток можно учитывать как поступающий только через дно с равномерным поступлением по площади пластового дренажа (при одинаковом коэффициенте фильтрации основания на участке).

Исходя из полученного водопритока в котлован Q, м³/сут, находим расход воды Q₁, в конце выделенной полосы пластового дренажа шириной 1,0 м, длиной L, м, равной максимальной длине наклонной плоскости дренажа, тяготеющей к водосборной дрене (см. черт. 13).

Q₁ = qL, где q=

здесь q=Q/F - удельный приток на 1м² дна котлована;

         F – площадь котлована, м².

При горизонтальном днище сооружения величина L принимается не более 30,0м; при наклонных днищах, соответствующих уклону пласта, величина L может быть увеличена до 50,0м.

Полученный расход Q₁ в конце полосы шириной 1,0м должен быть меньше её пропускной способ­ности (Q₂), которая определяется по формуле:

Q = wK_fi,

где w – площадь сечения, м², слоя фильтра шириной полосы 1,0м;

K_{f -} коэффициент фильтрации гравия, принимаемый для фракций:

- d₅₀=10мм ………….200м/сут

- d₅₀=20мм ………….500м/сут

- i=0,01 – рекомендуемый уклон пластового дренажа.

Диаметр сборных дренажных труб выбирается по расходу воды, поступающей в трубу с площади пластового дренажа, тяготеющей к дрене. Минимальный диаметр дренажных труб – 150 мм.

Трубы могут быть полиэтиленовыми, керамическими, бетонными, железобетонными и др.

Вода может поступать:

а) через боковые отверстия диаметром 10-12 мм, при этом количество отверстий должно быть таким, чтобы их суммарная площадь составляла 1-2 % общей боковой поверхности трубы;

б) через стыки метровых отрезков труб, укладываемых с зазором 10-20 мм, при этом 1/3 периметра стыка лотковой части заделывается герметиком

При устройстве перфорации 1/3 лотковой части не перфорируется. Уклон дренажных труб назначается в пределах 0,002-0,005. Смотровые колодцы размещаются так же, как на канализационных коллекторах.

По условиям исключения выноса грунта из-под сооружения сборную дрену следует устраивать не ближе 3,0 м от края фундамента, возможное заглубление дрены ниже подошвы фундамента следует устанавливать после проведения соответствующих расчетов.

По сторонам, где нет сборных дрен, контур пластового дренажа должен выступать от фундамен­та на расстояние не менее 0,5 м.

 

Чертеж 13 - Расчетная схема пластового дренажа

1 – подземные сооружения; 2 – щебень; 3 – песок

 

6 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СООРУЖЕНИИ

ЗАЩИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЛИГОНОВ

 

6.1 Характеристика полимерных материалов и основные требования, предъявляемые к ним

6.1.1 Синтетическая изоляция должна быть выполнена из рулонных материалов толщиной не менее 1,25 мм и изготовлена из полимеров, устойчивых к химической и биологической агрессии. Материал должен обладать достаточной прочностью на растяжение, деформируемость и долговечностью, а также устойчивостью относительно воздействия грызунов. Срок службы материала должен быть не менее 50 лет.

6.1.2 Используются полимерные материалы, изготавливаемые из композиции полиэтилена высокого давления базовых марок по ГОСТ 16337, низкого давления базовых марок по ГОСТ 16338, полипропилена и сополимеров пропилена по ГОСТ 26996, суперконцентратов пигментов.

6.1.3 Материалы выпускаются в виде листов типов 1, 1Н, 2, 2Н (листы гладкие и профильные), размеры которых приведены в таблице 6.

 

Таблица 6

 

Лист толщиной до 2 мм выпускается в рулонах, а также разрезается на листы по желанию заказчика, толщиной от 2 до 6 мм - только разрезается на листы.

Листы, разрезанные на отрезки должны быть прямоугольной или квадратной формы. Разность длин диагоналей не должна превышать 10 мм. Смещение листа по торцу рулона допускается в пределах ± 5 % от номинальной ширины. Предельное отклонение по длине листа в пределах ± 2 % от номинальной длины.

6.1.4 Листы укладываются в стопу, обертывают в один-два слоя полимерной пленкой, перевязываются обвязочным материалом, обеспечивающим сохранность упаковки. Рулоны обертываются в один-два слоя полимерной пленки и также перевязываются обвязочным материалом, обеспечивающим сохранность упаковки. Внутренний диаметр рулона должен быть не менее 250 мм. Масса рулона нетто - не более 50 кг при ручной погрузке, более 50 кг - при механизированной погрузке.

6.1.5 К каждому рулону или стопе, прикрепляется или вкладывается под первый слой пленки этикетка с маркировкой, содержащей следующие данные: наименование и (или) товарный знак предприятия-изготовителя; условное обозначение листа; размеры листа; номер партии; количество листов; массу нетто; номер смены; дату изготовления.

Листы принимают партиями. Партией считается количество листов одного типа и размера одновременно предъявляемое к приемке и сопровождаемое одним документом о качестве. Документ о качестве должен содержать: наименование предприятия-изготовителя и (или) его товарный знак; условное обозначение листа; номер партии; количество листов; массу нетто партии; дату изготовления; обозначение технических условий; результаты проведенных испытаний; штамп ОТК.

6.1.6 Физико-механические показатели полимер­ных листов типа 1, 1Н, 2, 2Н приведены в таблицах 7, 8.

6.1.7 Физико-механические свойства полимерных листов приведены в таблице 9.

6.1.8 Теплофизические и электротехнические свойства полимерных листов приведены в таблицах 10, 11

6.1.9 В таблицах 12, 13 приведены данные, характеризующие химическую стойкость полимерных листов.

 

Таблица 7 - Физико-механические показатели полимерного листа типа 1, 1Н

 

Таблица 8 - Физико-механические показатели полимерного листа типа 2, 2Н

 

Таблица 9

 

Таблица 10 -  Теплофизические свойства полимерных листов

 

Таблица 11 - Электротехнические свойства полимерных листов

 

Таблица 12 -  Химическая стойкость полимерных листов

 

Х - хорошая стойкость, изменение показателей полимерного листа от 0 до 10 %;

У - удовлетворительная стойкость, изменение показателей полимерного листа свыше 10 до 15 %;

П - плохая стойкость, изменение показателей полимерного листа свыше 15 %;

 

Таблица 13 - Физико-механические показатели геомембраны после выдержки в агрессивных средах в течение двух недель

 

Среда	Прочность при растяжении, МПа		Удлинение, %
	вдоль	поперек	вдоль	поперек
1	2	3	4	5
Контрольные образцы	18,8	18,1	510	610
H2SO4 (pH=2)	19,4	17,8	540	580
NaOH (pH=12)	20,2	16,7	490	530
Азотная кислота, 30%	17,5	16,9	480	590
Едкий натр, 40%	20,0	16,9	500	580
Соляная кислота, 35%	17,5	16,8	520	620
Масло моторное	18,6	17,9	500	610
Бензин	15,5	14,9	425	600
Конденсат природных газов	20,2	12,6	490	600
Сырая нефть	17,3	16,8	430	515

 

6.2 Производство работ по монтажу защитных экранов

 

Общие положения

6.2.1 В проекте производства работ по созданию противофильтрационного устройства из полимерного листа дополнительно к вопросам, рассматриваемым в соответствии с требованиями инструкции по разработке этих проектов, необходимо отразить вопросы:

- укладки пленочного устройства с учетом конкретных условий строительства;

- организации контроля качества работ;

- безопасного ведения работ;

- доставки, разгрузки и хранения рулонов полимерного листа;

- изготовления, хранения и транспортировки на место укладки полотнищ, сваренных из пленки.

6.2.2 Строительство пленочных противофильтра­ционных устройств в зависимости от кон­кретных условий может осуществляться по схеме с предварительным соединением полимерного листа и изготовлением укрупненных пленочных полотнищ в цехе или по схеме с расстилкой и соединением рулонов на карте экранирования. Допускается сочетание обеих схем в пределах карт экранирования; при этом протяженность швов, свариваемых в полевых условиях, должна быть минимальной. Последовательность операций приведена на черт. 14

 

Земляные работы

6.2.3 Земляные работы при строительстве противофильтрационных устройств из полиэтиленовой пленки должны выполняться в соответствии с требованиями главы СНиП по производству и приемке работ по возведению земляных сооружений и сооружений гидротехнических, транспортных, энергетических и мелиоративных систем.

 Схему движения землеройных механизмов на карте экранирования по защитному слою следует назначать так, чтобы поворот бульдозера не превышал 15°. Разворот бульдозера на одной гусенице запрещается.

 Временные землевозные дороги на карте экранирования не должны образовывать промежуточные валы при использовании имеющихся механизмов (бульдозеров, грейдеров-элеваторов).

 Допускается создавать резервы грунта для устройства подстилающего и защитного слоев в пределах карты экранирования, но не на уложенном пленочном элементе.

 Противофильтрационное устройство из полимерного листа допускается укладывать на естественное основание из грунта, отвечающего требованиям по проектированию плотин из грунтовых материалов. На поверхности укатанного основания должны отсутствовать посторонние предметы, которые могут повредить лист.

Подстилающим слоем должен быть слой грунта толщиной от 0,1 до 0,3 м. Толщину подстилающего слоя следует соблюдать с точностью до ±5 см. Следует предусматривать меры, исключающие возможность образования скоплений воды на поверхности подстилающего слоя.

Подготовленная поверхность подстилающего слоя должна быть очищена от частиц грунта, не допускаемых по крупности и с острыми гранями, корневищ, ростков растений и других включений.

Проезд механизмов и автотранспорта по подготовленному подстилающему слою запрещается. Основания и грунты подстилающего и защитного слоев должны быть обработаны гербицидами. Необходимость такой обработки обосновывается в проекте.

Вид грунта и толщина защитного слоя устанавливаются проектом.

Отсыпка и разравнивание защитного слоя производятся строительными механизмами. Допускается заезд на защитный слой толщиной не менее 0,5 м (при движении на пониженных скоростях) полностью загруженных автосамосвалов и бульдозеров. При надвижке грунта защитного слоя пионерным способом и его разравнивании между гусеницами бульдозера и пленкой должен быть слой грунта толщиной не менее 0,5 м.

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

При устройстве защитного слоя пленочного экрана на откосе движение бульдозеров по откосу допускается только снизу вверх при условии, что крутизна откоса соответствует паспортным данным бульдозера, а толщина защитного слоя равна не менее 0,8 м.

Крепление полимерного противофильтрационного устройства на гребне дамбы следует производить после окончания укладки защитного слоя на откосе.

 Контроль качества подстилающего слоя должен заключаться в тщательном осмотре поверхности с целью проверки ее соответствия требованиям, изложенным выше и проведении контрольных замеров толщины слоя. На площади 100 м² должно производиться не менее двух замеров толщины слоя.

 

Сварочные работы

6.2.4 Работы по сварке и монтажу полимерных противофильтрационных устройств должны выполнять специально обученные рабочие.

Строительство противофильтрационного устройства из полимерного листа, как правило, следует выполнять при положительной температуре воздуха. При отрицательной температуре следует обеспе­чивать соответствие качества грунтов подстилающего и защитного слоев.

Все работы по созданию противофильтрационного устройства должны оформляться актами освидетельствования скрытых работ.

Перед началом работ по изготовлению полотнищ полимерного листа должен быть составлен план их размещения на карте экранирования с учетом их взаимозаменяемости (черт. 15). Каждое сваренное полотнище должно быть снабжено соответствующей маркировочной биркой или иметь несмываемые маркировочные знаки.

Для устройства защитных экранов допускается применять только сертифицированные материалы, допущенные для использования в данных конструкциях.

Соединение рулонов полимерного листа в полотнища следует производить сваркой: контактной экструдируемой присадкой, горячим воздухом или инфракрасным излучением с образованием нахлесточного или Т-образного шва (черт.16,17). Сварка листов встык не допускается.

 

 

 

Чертеж 14 - Последовательность операций при строительстве

противофильтрационных устройств из полимерного листа.

 

Чертеж 15 - Вариант размещения полотнищ на карте экранирования

1 – основное полотнище; 2 – боковое полотнище; 3 – угловое полотнище; 4 – швы сварки;

5 – монтажные швы; 6 – часть экрана, заделываемая в траншею на гребне дамбы

 

 

Технические характеристики некоторых сварочных аппаратов приведены в таблице 14.

Прочность шва, сваренного в стационарных условиях, не должна быть ниже 80 % прочности основного материала.

Процесс контактной сварки полиэтиленовых пленок состоит из следующих операций:

- размещение краев свариваемых рулонов на рейке и совмещение их кромок (в случае выполнения Т-образного шва);

- наложение антиадгезионной подкладки;

- нагрев и расплавление свариваемых поверхностей;

- удаление контактного нагревателя;

- охлаждение сваренного шва;

- удаление антиадгезионной подкладки.

 Основными параметрами процессов контактной сварки (черт.18) являются температура рабочей поверхности нагревателя, продолжительность нагревания свариваемых поверхностей, величина контактного давления при нагреве и расплавлении листа (табл.15).

Процесс сварки полиэтиленовых пленок экструдируемой присадкой состоит из следующих операций:

- прогрев экструдера;

- получение заданных параметров экструдата;

- размещение краев свариваемых рулонов на сварочном столе;

- введение мундштука экструдера в зазор между свариваемыми пленками;

- прижим свариваемых пленок;

- охлаждение сваренного шва;

- удаление и отключение экструдера.

Основными параметрами процесса экструзионной сварки (черт.19) являются температура экструдата, скорость движения мундштука экструдера, величина давления прижима свариваемых пленок.

 

Таблица 14

 

 Таблица 15

 

 

 

Чертеж 18 – Схема контактной сварки

 

Чертеж 19- Схема экструзионной сварки

 

Процесс сварки полиэтиленовых пленок горячим теплоносителем или инфракрасным излучением (черт.20, 21) состоит из следующих операций:

- размещение краев свариваемых рулонов на сварочном столе и совмещение их кромок (в случае выполнения Т-образного шва);

- прогрев аппарата;

- нагрев и расплавление свариваемых поверхностей;

- удаление аппарата для сварки инфракрасным излучением;

- охлаждение сваренного шва.

При сварке пленки в полотнища следует вести журнал сварки.

Изготовленные пленочные полотнища следует скатать в рулон или свернуть гармошкой, упаковать и складировать.

 Каждое сваренное пленочное полотнище должно быть снабжено паспортом.

Пленка, доставленная к месту укладки в рулонах или полотнищах, должна свободно, без натяжения укладываться по подготовленному подстилающему слою.

Пленочные полотнища могут расстилаться при скорости ветра не выше 5 м/с и должны пригружаться одновременно с укладкой.

На откосах укладку пленки следует производить, как правило, сверху вниз. Сварные швы в заготовленных пленочных полотнищах должны располагаться перпендикулярно гребню дамбы.

При отсутствии возможности обеспечения устройства защитного слоя в соответствии с требованиями настоящего Пособия распаковка пленочных полотнищ запрещается.

На гребне откоса край пленочного элемента должен заводиться в траншею и засыпаться грунтом.

Хождение людей по уложенной пленке допускается лишь в случае крайней необходимости.

 

6.3 Контроль качества сооружения экрана из полимерных материалов.

6.3.1 Методы контроля качества сварных полевых швов, используемых для соединения гибких полимерных листовых материалов, приведенные в инструкции, соответствуют европейским стандартам DIN 3231.

Наиболее характерные дефекты сварных соединений и методы их устранения приведены в таблице 16.

6.3.2 Производится отбор образцов для раз­рушающих методов испытаний:

1) по представлению производителя работ - репрезентативный шов, полученный с использованием того же самого листового материала и тех же самых методов соединения, которые рекомендованы изготовителем листов. Начальный шов должен иметь длину не менее 1 м и выполняться на каждые 5000 м² листа. Из такого начального шва по схеме случайного отбора вырезаются образцы для проведения испытаний на сдвиг и на отслаивание. Перед испытанием шву необходимо дать достаточное время для отвердения или старения;

2) как минимум, для одного образца на 1000 м² листа необходимо вырезать из шва смонтированной футеровки участок длиной 0,6 м. Его ширина должна быть достаточной для того, чтобы провести испытания на отслаивание и на сдвиг. Используя схему случайного отбора, вырезаются из полученной полоски образцы. Частота таких вырезов определяется размерами геомембранной системы; может потребоваться всего лишь один или два подобных выреза. Образовавшуюся дыру необходимо залатать куском листового материала овальной формы. Перед испытанием вырезанному шву необходимо дать достаточно времени для отвердения или старения.

6.3.3 Данные методы испытаний применимы только там, где имеется испытательная аккредитованная лаборатория.

При испытании на отслаивание необходимо руководствоваться методикой испытаний европейского стандарта DIN 413, вариант A , либо методикой стандарта DIN 816, вариант С, взяв, как минимум, пять образцов шириной 25,4 мм при базовой длине 25,4 мм (с расположением зажимов на расстоянии 13,0 мм по обеим сторонам начального участка шва) и постоянной скоро­сти ползуна 50 мм/мин. Длина нахлестки шва должна соответствовать получаемой в полевых условиях.

При испытании на сдвиг необходимо руководствоваться методикой испытаний европейского стандарта DIN 816, вариант В, взяв, как минимум, пять образцов шириной 25,4 мм для случая неармированных листовых материалов.

Кратковременную прочность сварных листовых материалов можно проверить по ГОСТ 16971 методом растяжения образцов, выполненных в виде двухсторонних лопаточек типа 2 по ГОСТ 11262 на разрывных машинах, обеспечивающих скорость передвижения подвижного захвата 50 мм/мин. При испытании определяются предел текучести и прочность при растяжении.

Готовые сварные соединения

Таблица 16.

 

 

Чертеж 20

     

Чертеж 21 - Схема сварки горячим теплоносителем

 

Количество образцов - не менее пяти. За результат испытаний принимается среднее арифметическое значение трех параллельных определений.

6.3.4 Наиболее надежный и удобный метод проверки плотности швов – электроискровой, позво­ляющий обнаружить даже мельчайшие дефекты. Он основан на высоких электроизоляционных свойствах большинства полимеров. К индуктору, на выходе которого может быть получено напряжение 15-20 кВ, присоединены проводники, оканчивающиеся щупами-щетками из тонкой медной проволоки, которые укреплены на рукоятках из диэлек­трического материала. На одной из щеток имеется индикаторная неоновая лампа. При испытании одну щетку ведут с одной стороны сварного соединения, другую – с противоположной стороны. В момент прохождения щеток над дефектным местом между ними проскакивает искра и зажигается неоновая лампа. В установках, не имеющих металлической опоры, при обследовании качества шва искровым методом должно быть обеспечено заземление.

6.3.5 Испытание «воздушным копьем»: проверяются все полевые швы на предмет отсутствия сцепления, используя воздушную форсунку, направляемую на верхнюю кромку шва и его поверхность с целью выявления неплотно прилегающих краев, канавок, указывающих на наличие внутри шва несвязанных зон, а также иных нежелательных нару­шений. Для проверки используется струя воздуха с минимальной величиной давления 3,45 МПа (эталон), направляемая посредством форсунки диаметром 4,8 мм (типичный размер), которую держат у края шва на расстоянии, не превышающем 50 мм.

6.3.6 Механическое точечное нагружение: данный метод следует использовать как качественный критерий сцепления кромок шва. Взяв какой-нибудь неострый инструмент (например, отвертку), проводят его кончик вдоль края полевого шва с целью обнаруже­ния явных участков отсутствия сцепления. При этом нужно следить за тем, чтобы не проткнуть листовой материал или не повредить его каким-нибудь иным образом. Проводить данное испытание необходимо только после того, как пройдет достаточно времени для отвердения шва.

                                                                                                                                      

7 ПРИМЕР РАЗРАБОТКИ ПОЛИГОНА ПО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЮ И ЗАХОРОНЕНИЮ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ.

7.1 В пособии представлен вариант, позволяющий рассмотреть в обобщенном виде наиболее характерные решения по обезвреживанию, утилизации, захоронению промышленных отходов с учетом природоохранных требований и современных технологических приемов, материалов, оборудования. Вопросы по обезвреживанию и утилизации в заводских условиях в данном пособии не рассматриваются.

7.2 Перечень токсичных отходов, поступающих на полигон, приведен в табл. 17.

7.3 На черт. 22-33 и в табл. 17-21 приведены основные сведения и технико-экономические показатели полигона мощностью 140,6 тыс.т. отходов в год с расположением всех сооружений на общей площадке характеризующейся следующими условиями:

- рельеф сильно изрезан оврагами с перепадом высот до 30м;

- в основании на глубину до 10-20 м залегают суглинки, ниже – переслаивающиеся супеси, суглинки, линзы песка и глин; на глубине от 60 до 100 м эти грунты подстилаются глинами слоем 10-30 м;

- грунтовые воды: верховодка на глубине 1,5 - 5,0 м имеет периодический и местами линзовый характер; постоянный горизонт воды залегает на глубинах 15-25 м, гидравлический уклон в северном направлении;

- воды слабо минерализованы;

- коэффициенты фильтрации грунтов, м/сут:

- суглинки                                    0,05-0,5

- супеси                            0,2-2,0

- пески                              0,5-10,0

- глины                             0,1-0,01

- высококачественные глины с коэффициентом фильтрации менее 0,001 м/сут в регионе отсутствуют.

7.4 Исходя из анализа гидрогеологических условий площадки, под картами и бункерами для захоронения отходов, а также под другими емкостными сооружениями предусматриваются водонепроницаемые экраны, а для исключения подтопления экранов грунтовыми водами – пластовые дренажи. Другие способы борьбы с подтоплением в данных условиях неэффективны.

7.5 Учитывая, что грунтовые воды в 7 км ниже полигона используются для питьевых целей, наблюдательные скважины с низовой стороны запроектированы с учетом возможности оборудования их артезианскими насосами для создания дренажной завесы, исключающей отток грунтовых вод ниже полигона.

7.6 В прил. 4-6 приведены примеры компоновки участка захоронения неутилизируемых промышленных отходов на спокойном рельефе (прил.4), рекомендации по штатам (прил.5) и режиму контроля химического состава дождевых и грунтовых вод (прил.6).

 

8 ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ ПО УТИЛИЗАЦИИ, ОБЕЗВРЕЖИВАНИЮ И ЗАХОРОНЕНИЮ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ. (В ПОРЯДКЕ ИНФОРМАЦИИ)

 

8.1 Организация и функционирование систем мониторинга на объектах размещения отходов производств

В настоящее время основным методом освобождения от непрерывно образующихся в процессе производства отходов является их размещение на специально отведенных территориях (полигонах, свалках, шламонакопителях и т.д.). Однако, как правило, места складирования не отвечают современным экологическим требованиям. Это приводит к загрязнению окружающей природной среды и создает в некоторых случаях серьезную эпидемиологическую опасность для населения. Наиболее остро эта проблема стоит в регионах с высокой концентрацией промышленных предприятий.

Острота проблемы отходов связана не только с их постоянно растущими объемами. До настоящего времени не решен целый ряд правовых, организационных и технических вопросов контроля и прогноза изменений экологической обстановки на участках складирования отходов производства.

Спецификой влияния накопителей отходов на окружающую природную среду является их преобладающее негативное воздействие на подземные воды первого от земной поверхности водоносного горизонта. Это характерно как для объектов размещения твердых, так и жидких отходов. Основным механизмом получения своевременной и объективной информации об изменении окружающей природной среды в районах размещения промышленных отходов является организация и проведение экологического мониторинга.

 

Чертеж 22 - Ситуационный план полигона по обезвреживанию и захоронению

токсичных промышленных отходов

1 - сооружения хозяйственно-питьевого водоснабжения; 2 - завод по обезвреживанию и утилизации токсичных промышленных отходов; 3 - участок захоронения неутилизируемых промышленных отходов; 4 - очистные сооружения бытовой канализации; 5 - пруд дождевых вод; 6 - насосная станция промышленной воды; 7 - плотина; 8 - жилой поселок; 9 - подстанция 110/35 кВ;

10 - граница санитарно-защитной зоны; 11 - подъездная автодорога

 

 

Чертеж 23 - . Завод по обезвреживанию и утилизации токсичных промышленных отходов. Генплан

1-я очередь строительства; 101 - административный корпус; 102 - термическое обезвреживание твердых отходов; 103 - термическое обезвреживание жидких отходов; 104 - склад жидких отходов и реагентов; 105 - приготовление известкового молока и склад хлористого кальция вместимостью 2´1000 м³; 106 - азотно-кислородная станция, компрессорная сжатого воздуха, водооборотная система; 107, 107а - механизированная мойка спецмашин и контейнеров и очистные сооружения; 108 - лабораторно-бытовой корпус и щитовая КИП; 109 - котельная с химической водоочисткой и бойлерной; 110 - склад оборудования и материалов; 111, 111a - автовесы; 112 - пожарное депо на 4 выезда; 113 - магазин; 114 - столовая на 155 посадочных мест; 115 - блок ремонтных мастерских; 115а - лесопильный участок; 116 - гараж с техобслуживанием на 150 спецмашин и открытой стоянкой; 117 - гараж с техобслуживанием на 50 автомашин и автобусов хозяйственного назначения; 118 - контрольно-проходной пункт с бюро пропусков; 118а, б, в, г - контрольно-проездные пункты; 118д - контрольно-проходной пункт; 119 - подстанция 35/10 кВ с распределительным устройством 10 кВ; 120 - автозаправочная станция; 121 - газораспределительный пункт; 122 - мойка автомашин; 123 - водооборотная система; 124 – автопавильон

2-я очередь строительства: 130 - физико-химическое обезвреживание отходов гальванических производств; 131 - физико-химическое обезвреживание химических отходов; 132 - склад хранений растворов; 133 - обезвреживание ртутных и люминесцентных ламп; 134 - обезвреживание испорченных немаркированных баллонов; 135 - погребок хранения материалов; 136 - блиндаж; 137 - спецпрачечная; 138 - открытый склад хранения изолирующих материалов для карт

 

Чертеж 24 - Участок захоронения неутилизируемых отходов

1 - завод по обезвреживанию и утилизации токсичных промышленных отходов; 2 - бункера для захоронения особо токсичных отходов; 3 - карты для захоронения сухих отходов II и III классов опасности; 4 - контрольно-регулирующие пруды дождевых вод; 5 - контрольно-регулирующие емкости дренажных вод; 6 - регулирующая емкость загрязненных дождевых и дренажных вод; 7 - песколовка-нефтесборник; 8 - очистные канализационные сооружения; 9 - биопруды; 10 - иловые площадки; 11 - насосная станция перекачки загрязненных стоков на завод; 12 - дренажная насосная станция; 13 - контрольные скважины; 14 - нагорная канава; 15 - плотина; 16 - насосная станция промышленной воды; 17 - хлораторная; 18 - стройплощадка для приготовления асфальтополимербетона и бетона; 19 - обводное русло

Чертеж 25 - Участок захоронения неутилизируемых промышленных отходов.

 Разрез I-I. Узлы А, Б

 

 

Чертеж 26 - Участок захоронения неутилизируемых промышленных отходов.

Разрезы II-II, III-III

 

 

Чертеж 27 - Участок захоронения неутилизируемых промышленных отходов.

Узлы В, Г, Д, Ж

1 - нагорная канава чистой воды; 2 - битумные маты - 10 мм; 3 - дрена Д-150; 4 - ливнеотводной лоток

 

 

Чертеж 28 - Бункер для захоронения особо токсичных отходов

 а – бункер при закладке отходов; б – бункер после захоронения отходов; в – план на отм. 0,000; г – план на отм. +0,700; 1 – сборно-разборное металлическое ограждение; 2 – сборные железобетонные плиты перекрытия.

 

 

 

Чертеж 29 - Карты для захоронения отходов

 

 

 

Чертеж 30 - Схема диспетчерского контроля за состоянием

окружающей среды

 

 

Чертеж 31 - Схема приема и распределения жидких токсичных отходов на термическое обезвреживание

 

 

Чертеж 32 - Принципиальная схема водопотребления и водоотведения полигона по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов

1 - на термическое обезвреживание; 2 - 20-минутный дождь; 3 - 1000 м³/год; 4 - дождевые воды с отбортованных лощадок;

 5 - дождевые воды с автодорог; 6 - дождевые воды с крыш

 

 

Чертеж 33 - Схема водопотребления, водоотведения и повторного использования

сточных вод полигона по обезвреживанию

1 – первые порции дожлевых вод с отбортованных площадок; 2 – соль на захоронение;

3 – известковое молоко; 4 – продувка котлов;

109 – котельная с химической водоочисткой и бойлерной; 110 – склад оборудования и материалов;

111, 111а – автовесы;112 – пожарное депо на 4 выезда; 113 – магазин;

114 – столовая на 155 посадочных мест; 115 – блок ремонтных мастерских; 115а – лесопильный участок;

116 – гараж с техобслуживанием на 150 спецмашин и открытой стоянкой;

117 – гараж с техобслуживанием на 50 автомашин и автобусов хозяйственного назначения; 118 – контрольно-проходной 5 – на сжигание; 6 – дождевые воды с отбортованных площадок; 7 – шлам после обезвреживания на захоронение; 8 – биологические очистные сооружения с доочисткой; 9 – контрольно-регулирующие пруды;

10 – загрязненные дождевые воды; 11 – контрольно-регулирующие емкости; 12 – емкость сезонного регулирования; 13 – насосная станция; 14 – регулирующая емкость загрязненных дождевых и дренажных вод;

15 – станция перекачки; 101 – административный корпус; 102 – термическое обезвреживание твердых отходов; 103 – термическое обезвреживание жидких отходов; 104 – склад жидких отходов и водооборотная система; 105 – приготовление известкового молока и склад хлористого кальция вместимостью 2х1000м3; 106 – азотно-кислородная станция, компрессорная сжатого воздуха, водооборотная система;107, 107а – механизированная мойка спецмашин и контейнеров и очистные сооружения; 108 – лабораторно-бытовой корпус и щитовая КИП; пункт с бюро пропусков; 119 – подстанция 35/10 кВ с распределительным устройством 10 кВ;

121 – газораспределительный пункт; 125, 125а – механизированная мойка спецмашин и контейнеров и очистные сооружения.

 

Таблица17 - Перечень групп отходов и методов их переработки

 

Таблица 18 -  Технологическая характеристика установки обезвреживания и утилизации твердых, пастообразных и жидких токсичных отходов (К-С102)

 

Таблица 19. Технологическая характеристика установки обезвреживания и утилизации

жидких отходов

 

Таблица 20 - Выбросы вредных веществ в атмосферу полигона по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов

 

 

Таблица 21. Основные технико-экономические показатели 1-ой очереди строительства

полигона

 

Таблица 22 - Основные технико-экономические показатели по участку  захоронения

отходов

 

 

Схема организации такой системы мониторинга, рассмотренной на примере ТЭЦ, может быть использована и на других производственных объектах.

Основной вид отходов промышленного производства ТЭЦ-зола и шлаки, размещаемые в шламоотстойниках и золоотвалах. Осадок (шлам) после отстаивания сточных вод хранится под слоем воды и представляет собой рыхлую массу с плотностью 1,5 - 1,7 г/см и большой влажностью. Химический состав его представлен оксидами различных элементов: SiO₂, CaO, Mgo, Al₂O₃, Fe₂O₃,FeO, MnO, TiO₂ и другие, РН среды обычно равно 7,0-8,5. На первоначальном этапе организации мони­торинга проводятся специальные исследования по определению характера и масштабов влияния накопи­телей отходов на компоненты природной среды.

Характер и интенсивность воздействия шламоотстойника на подземные воды зависят, помимо технологических особенностей накопления шлама, от устойчивости пород зоны аэрации к техногенному воздействию.

Поэтому при проведении исследований большой внимание необходимо уделить изменению гидрохимических и гидродинамических условий района, а также экологическому состоянию почв и грунтов в зоне аэрации.

Зона негативного воздействия шламоотстойника на геологическую среду, как правило, вытянута по потоку подземных вод и оконтуривается изолинией, проходящей на расстоянии 300-500м от накопителя.

Для визуализации результатов исследований рекомендуется использовать современные компьютерные программы , например, «SURFER 5.0» и «ArcView 3.0а», что позволит создать объектную геоэкологическую геоинформационную систему (ГИС) и отразить на цифровой картографической основе выявленную зону негативного воздействия шламоотстойника на подземные воды и почвы.

На основании проведенных исследований необходимо разработать согласовать и утвердить в контролирующих организациях «Проект экологического мониторинга», содержащий обоснование местоположения и конструктивные параметры наблюдательных пунктов, выбора и определения контролируемых показателей, видов и объемов проводимых наблюдений.

Важным объектом для проведения геоэкологических наблюдений является накопитель твердых промышленных отходов, например, шлаковый вал металлургических заводов.

Шлаковый вал предназначен для складирования отработанной формовочной смеси, которая образуется в процессе литья в песчаные формы и представляет собой сыпучий продукт. В её химическом составе преобладают окислы кремния, составляющие 66-90 % от суммарного содержания, остальная часть приходится на окислы железа, алюминия и др. Помимо шлака на площадке для складирования отходов в большом количестве присутствует битый кирпич, песок, металлолом.

Индикатором загрязнения на участках размеще­ния твердых промышленных отходов служит, как правило, содержание в водных объектах тяжелых металлов и других микрокомпонентов. Приоритетными химическими веществами, привносимыми в аллювиальный водоносный горизонт с площадки шлакового вала, являются марганец, железо, Алюминий, барий, концентрации которых достигают соответственно 4,36мг/л (ПДК=0,1мг/л), 9,78мг/л (ПДК=0,5мг/л), 2,50мг/л (ПДК=0,3мг/л), 0,3мг/л (ПДК=0,1мг/л).

Геоэкологическими наблюдениями необходимо выявить ореалы распространения загрязняющих веществ в подземных водах от границ шлакового вала.

Программа мониторинга шлакового вала и основных зон его влияния на окружающую природную среду должна включать в себя перечень измеряемых показателей и загрязняющих веществ, состав и основные параметры наблюдательной сети, рекомендации по метрологическому контролю измерений, необходимую периодичность проведения наблюдений, предложения по информационной системе сбора, обработки и представления результатов наблюдений.

Функционирование систем мониторинга на объектах размещения отходов производства позволяет получать своевременную и объективную информа­цию; при этом выявляются новые тенденции, отражающие изменение экологической обстановки, создаются предпосылки для сокращения (увеличения) числа пунктов наблюдений, формируется основа для разработки рекомендаций по снижению негативного воздействия накопителей отходов на окружающую природную среду.

Системы мониторинга на объектах размещения отходов производства в конечном итоге создают возможности для прогнозирования и предотвращения неблагоприятного развития экологической ситуации в регионе, а также являются необходимой базой для принятия адекватных инженерно-технических, природо­охранных и управленческих решений.

 

8.2 Огневое обезвреживание промышленных отходов

8.2.1 Огневое обезвреживание сбросных вод осуществляется при загрязнении их нефтепродуктами и другими вредными веществами органического происхождения. При этом должно быть исключено попадание загрязненных стоков в естественные водоемы. Жидкие сбросы сжигаются в топках теплоэнергетических установок в виде предварительно подготовленной водо-топливной эмульсии или путем непосредственного впрыска в горящий факел (локализовано в высокотемпературную зону).

Наличие воды в топливе приводит к:

- улучшению качества распыла топлива форсунками;

- образованию в зоне горения активных радикалов ОН и Н, способствующих увеличению полноты сгорания;

- снижению концентрации коксовых остатков (уменьшению дымности);

- снижению концентрации вредных продуктов сгора­ния (оксидов азота, окиси углерода, бенз (а)пирена и др.);

- улучшению теплообменных процессов в котлоагрегатах.

Разработаны установки для эмульсирования и форсунки для впрыска воды в горящий факел. Различные конструкции учитывают конкретные условия потребителя (давление, расход, температуру, условия хранения и подачи и пр.), обеспечивая наилучшие технические характеристики. С учетом параметров теплоэнергетической установки, условий подачи топлива и загрязненных вод, расходов и давлений топлива и воды и диапазонов их изменения в процессе работы разработаны различные типы эмульгаторов, отличающихся характеристиками и способами эмульсирования (центробежные, кавитационные, турбулентные, резонансные, эжекторные, ударно-волновые и др.). Системы снабжены автоматическими устройствами поддержания заданного соотношения воды и мазута. Особое внимание обращено на образование вредных продуктов при горении. Наиболее вредными являются оксиды азота, которые образуются в высокотемпературной зоне горящего факела при достаточном количестве воздуха (коэффициент избытка воздуха α=1,0-1,4). Ввод воды в эту зону с целью локального снижения температуры является наиболее эффективным способом подавления процесса образования окислов азота. С этой целью разработаны газожидкостные форсунки, позволяющие получить капли воды оптимальных размеров и с нужной скоростью и направлением подать их в зону горения. Различные варианты форсунок могут быть использованы при работе установок как на мазуте, так и на природном газе. Исключение из зоны воздействия воды низкотемпературных зон факела увеличивает эффективность способа.

Разработанные технологии могут быть применены для утилизации отстойной воды на мазутохранилищах крупных теплоэнергетических предприятий, некондиционного топлива и загрязненной воды топливозаправочных станций, отходов машиностроительной, металлургической (например, зафеноленная вода), легкой, пищевой и других отраслей промышленности а также для предварительной утилизации нефтяных остатков (шлама) и других некондиционных высоковязких продуктов.

8.2.2 Для транспортировки и сжигания нефтяных остатков требуются разработки специальных технологий. Одна из технологий заключается в приготовлении из нефтяных остатков и воды мелко­дисперсной водо-нефтяной эмульсии. Такая эмульсия легко транспортируется и может быть использована как дополнительное топливо в теплоэнергетических установках (теплоцентралях, тепловых электростанциях и пр.). Практика использования водотопливных эмульсий показала, что до концентрации 50/50 наблюдается устойчивое горение факела без срыва пламени. Наличие дежурного факела основного топлива повысит надежность установки. Возможна также технология получения гидрофобной эмульсии из отобранных масел и некондиционных нефтепродуктов для использования в промышленном производстве. Гидрофобная эмульсия используется для смазки форм при изготовлении железобетонных изделий. Технология может использовать производственные отходы из прудов-накопителей или применяться локально при установке на отдельных производственных участках.

 

8.3 Утилизация твердых отходов предприятий черной металлургии

При переработке железорудного сырья образуется большое количество железосодержащих отходов в виде пылей и шламов газоочистных соружений агломера­ционных фабрик, доменных и сталеплавильных производств, выход которых составляет около 1 % от массы сырья и полуфабрикатов или 7-8 % конечного объема производства металлургических заводов. Содержание железа в твердых отходах агломерационного, доменного и стеклоплавильного производства составляет 33-70 % в перерасчете на приведенное, а из 1 млн.т. вторичных железосодержащих отходов может быть получено 450 тыс.т. металла. Кроме того, в них отмечается большое содержание оксидов цинка (1-20 %), свинца и щелочных материалов.

Присутствие в отходах соединений цинка и свинца делает их непригодными к использованию в основном производстве без предварительного удаления.

В связи с необходимостью решения экологических проблем и имеющим место снижением содержания ценных компонентов в рудах повышается значение комплексного использования добываемого сырья и сокращения промышленных выбросов, представляющих источник сырья для цветной и черной металлургии.

Вывоз подобных отходов в отвалы сопряжен с возникновением почти таких же проблем охраны окружающей среды, как и в ходе технологических процессов: высокодисперсная пыль сдувается ветром, продукты обжига, содержащие легкорастворимые компоненты, представляют опасность вследствие вторичного загрязнения водорастворимой фазой поверхностных и подземных вод.

Содержание цинка в отвальных пылях составляет 1-10 %, а на некоторых заводах содержание этого элемента достигает 20-30 %.

Ежегодно с цинкосодержащими шламами, теряется около 35 тыс.т. цинка, а также медь, никель, свинец, кадмий, хром и ряд редких элементов.

Обладая высокой подвижностью в почве, цинк явля­ется серьезным источником загрязнения поверхностных и подземных вод. Растворимость цинка в почве начинает увеличиваться при значениях pH менее 6. При значениях pH более 6 происходит накопление цинка в почве в больших количествах, благодаря взаимодействию с породообразующими элементами. При высоких значе­ниях PН, в присутствии фосфатов, усвояемость цинка растениями значительно понижается. Для растений токсический эффект создается при содержании 200мг цинка на кг сухого материала. Для процессов миграции цинка в почве важную роль играют процессы адсорбции и десорбции, определяемые значением pH в глинах и различных оксидах.

Одними из наиболее чутких индикаторов к изме­нению состояния окружающей среды являются водные объекты.

Деятельность промышленных предприятий снижает уровень защищенности подземных вод, меняется состав водовмещающих пород и характер взаимосвязи подземных и поверхностных вод, происходит метаморфическая техногенизация водных объектов.

С учетом подвижности цинка, физико-химические процессы, протекающие в подземных водах, оказывают большое влияние на уровень их загрязнения этим элементом.

К числу таких основных физико-химических процессов, в первую очередь, следует отнести сорбцию, процессы осаждения и растворения, окислительно-восстановительные и биохимические процессы.

В процессе изучения техногенных образований предлагается следующая последовательность мероприятий:

- изучение геологических особенностей объекта, включая также описание гидрогеологического режима территории;

- оконтуривание техногенного массива с привязкой к местности и его геолого-технологическим и экологическим картированием;

- описание промышленных объектов и селитебных зон, граничащих с месторождением;

- описание технологии основного предприятия, являющегося источников образования отходов;

- описание предполагаемых путей рекультивации земель, занятых под полигон;

- характеристика вспомогательных производств;

- классификация отходов по классу ответственности.

Следующий цикл мероприятий – непосредственное опробование техногенного массива - предполагает организацию представительного пробоотбора. При планировании работ необходимо учитывать изменения химического и фазового состава изучаемых объектов в зависимости от времени образования массива, климатических особенностей района и гидрогеологических условий. Объекты длительного хранения необходимо обследовать методом колонкового бурения, причем рекомендуемая масса единичной пробы должна быть не менее 20 кг. Далее организуется отбор лабораторных, укрупненно-лабораторных и предварительных технологических проб с привязкой сетки пробоотбора к рассматриваемому объекту; технологические пробы актируются, и на каждую пробу составляется отдельный паспорт.

Следующий цикл работ - пробоподготовка, включающая, в зависимости от физического состояния материала, ряд операций, например: дробление, измельчение, сокращение массы проб и т.д.

Пробоподготовка предполагает цикл мероприятий:

- проверку указанных в паспорте масс исходных проб и размеров наибольших кусков материала; расчет соответствия начальных масс проб допустимой минимальной массе;

- выбор коэффициента к формуле расчета минимальной массы материала;

- уточнение технологических операций, необходимых для испытаний;

- конкретизация методики вещественного анализа.

Процесс пробоподготовки рекомендуется осуществлять многостадийным комбинированным методом, включающим, например, процессы, используе­мые в обогащении: седиментацию, отсадку, усреднение и т.д. Для выявления необходимости сортировки и обогащения в тяжелых суспензиях, а также для определения гранулометрического состава пробы достаточно 30-50 кг материала исходной крупности (30 – 40 мм). Для пробирного, фазового, минералогического и других анализов необходимо 8-10 кг материала крупностью 1-2 мм. Для микроскопического изучения и изготовления шлифов достаточно осуществить окончательный пробоотбор из усредненной пробы после квартования.

При подготовке к исследованиям пробы подсушивают в тех случаях, когда влажность затрудняет дробление, грохочение или сокращение. Для техно­логических проб, как правило, используют лишь воздушную подсушку.

Перед началом технологических испытаний целесообразно иметь график, выражающий зависимость между продолжительностью измельчения и крупностью материала.

Материал, прошедший этот этап пробоподготовки, исследуется с использованием современных методов химического и фазового анализа и далее определяется его вскрываемость путем технологического опробования, моделирующего основные параметры.

Для создания технологии утилизации твердых отходов произведен сравнительный анализ отечественных и иностранных литературных источников и получены следующие результаты.

В металлургической промышленности применяются способы гидрометаллургической и пирометаллургической переработки отвальных цинк-железосодержащих пылей, а также использование пылей в качестве вторичного материального источника, готового (в зависимости от содержания вредных технологических примесей) к прямому возврату в основное производство.

Известны способы, предусматривающие использование отходов в виде суспензии на заводах фирм USINOR, в Дюнкерке, Франция, “British Steel” в Редборне, Великобритания, “Dillinger Hüttenwerke” в Диллингене, “Thyssen AG“ Брукхаузене, Германия, а также на Карагандинском металлургическом комбинате.

Ввод обладающих повышенными вяжущими свойствами распыленных влажных шламов в аглошихту улучшает окомковывание шихты, однако использование шламов затруднено их транспортировкой, что приводит к загрязнению территории завода, оборудования и помещений. При отсутствии возможности распыленного ввода сгущенного шлама в аглошихту его обезвоживают методом фильтрования и сушат. Такие схемы предусмотрены на Енакиевском металлургическом заводе, Челябинском и Нижнетагильском (НТМК) металлургическом комбинатах в России. Недостатком этого технологического процесса является пыление высушенных шламов при перегрузке и транспортировке.

Одним из способов, позволяющим отказаться от термической сушки шламов, является известный прием смешивания влажного материала со свежеобоженной негашеной известью. Этот способ применяется на Тршинецком металлургическом комбинате (Чехия), на металлургических заводах Австрии. Технология известкования аглодоменных шламов внедрена в агломерационном цехе НПО «Тулачермет» (Россия).

Известны и другие способы утилизации шламов в металлургическом производстве, как например, способ подачи сталеплавильных шламов через фурмы печи в расплавленный металл для рафини­рования стали. Введение пыли с высоким содержанием оксида железа позволяет увеличить выход стали.

Другим направлением переработки шламов чер­ной металлургии является способ подачи окомкованных отходов в сталеплавильные ванны.

Следует отметить, что применение указанных выше методов зачастую невозможно без предварительного удаления вредных примесей, так как они уменьшают прочность агломерата и окатышей, разрушают огне­упорную кладку, способствуют прогару форм и снижению производительности металлургических агрегатов. Для устранения указанных выше проблем необхо­димо осуществить предварительное удаление вредных примесей цинка, свинца и щелочных металлов, произ­водимое, в том числе, применением высокотемпературной термической обработки.

В России и других странах для удаления вредных примесей из цинк-железосодержащих отходов ис­пользуются гидро- и пирометаллургические технологии, однако, в ряде случаев, применение гидрометаллургических технологий не представляется рациональным, в связи с чем возможно предположить следующие высокотемпературные способы переработки цинк- железосодержащих пылей и шламов:

- пирометаллургические с температурой процесса 1100- 1200 ºС;

- обработка расплава в ванне при температуре 1600-1800 ºС;

- переработка с применением низкотемпературной (3000-5000 ºС) плазмы

Наибольшее распространение получили способы, основанные на термообработке шламов в восстановленной атмосфере с получением металлизированного продукта и улавливанием пыли, обогащенной цветными металлами.

Так, например, в металлургической промышленности для переработки вторичных продуктов металлургических производств применяется способ вельцевания, отличающийся универсальностью процесса, простотой обслуживания, непрерывностью, возможностью установки большеразмерных печей и механизации процесса.

Равномерный подогрев шихты осуществляется как сверху, благодаря экзотермическим реакциям окисления паров цинка и свинца, так и снизу – разогретой футеровкой, а также продуктами горения углерода внутри слоя. При непрерывном вращении печи шихта перемещается, обеспечивая тем самым хороший контакт материала с восстановителем.

Недостатками процесса вельцевания являются большой расход дефицитного топлива, вызванный необходимостью предотвращения расплавления шихты, трудности, связанные с регулированием температурного режима и состава шихты для предотвращения образования настылей.

Перевод цинка в летучее состояние может осуществляться только в интервале температур огра­ниченном температурой кипения цинка (906 ºС) и температурой плавления шихты в печи. По мере размягчения шихты условия для улетучивания цинка ухудшаются. Для отвердения шихты и предотвра­щения образования настылей процесс вельцевания проводят с избытком твердого восстановителя. Оксиды цинка и свинца удаляются из печи с отходящими газами и осаждаются в фильтрах в виде пыли.

Фирмами «Тиссен», «Bercelius Metallhütten» и «Lurgi Chemi und Hüttentechnic», Германия, про­ведены промышленные опыты на установках для вельцевания. Шлам доменной газоочистки и конвертную пыль загружали грейфером в вагон, где осуществлялись дозирование и предварительное помешивание. Полученную смесь и частично подсушенный конвертерный шлам подавали на контейнерную ленту, куда периодически добавляли небольшое количество угля. Затем смесь поступала в чашевый окомкователь диаметром 3,15 м. Окатыши вместе с твердым восстановителем загружали во вращающуюся печь длиной 41 м и диаметром кожуха 3,6 м. Выгруженный материал, не содержащий цинка, охлаждали прямым погружением в воду. Запыленный отходящий газ поступал со стороны загрузки печи в пылевую камеру для выделения крупных частиц пыли, содержащей оксиды цинка и свинца. После удаления цинка материал крупностью более 6,3 мм в количестве 20 % был пригоден для проплавления в доменной печи, а мелочь направляли на аглофабрику.

Степень металлизации отобранных проб составляла 90 % и повышалась с увеличением основности.

Недостатком процесса являлось образование настылей на стенках печи, исключить который удалось путем подбора оптимального режима работы печи. Для переработки пылей металлургического производства в губчатое железо на заводе в Вакаяме (Япония), исполь­зуется процесс SDR. Во вращающейся трубчатой печи диаметром 0,46 м, длиной 6,57 м перерабатывают шлам кислородноконвертерного производства, доменной газоочистки и сухую пыль, а в качестве восстановителя используют измельченный кокс крупностью 15 мм. В шлам добавляют сухую пыль и измельченный кокс. Смесь подают в сушильный барабан, затем сухую пыль измельчают в мельнице и смешивают с бетоном, после чего шихта поступает в окомкователь. Полученные окатыши нагревают на конвейерной ленте и загружают во вращающуюся печь. Губчатое железо, полученное во вращающейся печи, охлаждают в воде.

Производительность установки - 20 тыс. т пыли в месяц.

На заводе фирмы DOFASCO, в Гамильтоне (Канада), количество скопившегося шлама доменного, мартеновского и прокатного производства составляет 1 млн.т, в нем содержится 15 тыс.т углерода. Утилизация этих отходов затруднена из-за присутствия цинка, свинца, колебания влажности (10-25 %) и загрязнения маслами и каменноугольной смолой. Поступающие со склада отходы подсуши­вают во вращающейся печи, после чего отсеивают материал крупностью более 6,35 мм, смешивают его с бетоном (2 %) и окомковывает. Окомкованный материал поступает в шахтный подогреватель, а затем во вращающуюся печь, которая обогревается сжиганием коксового газа. При термообработке окатышей угле­род взаимодействует с оксидами железа и цинка с образованием металлического железа, паров цинка с образованием металлического железа, паров цинка и монооксида углерода, кото­рый дожигают над слоем материала при подаче вторичного воздуха. Пары цинка с горячими отходящими газами поступают в шахтный подогреватель, в котором цинк окисляется.

Многолетний опыт фирмы «Бритиш стил», утилизирующий более 80 % железосодержащих отходов, показал, что высококачественный продукт, получен­ный из отходов, должен содержать порядка 0,05 % Zn; 0,2 % Na₂O; 0,2 %К₂О, иметь крупность 25-5 мм. Для получения такого продукта из отходов необхо­димо удалять 75 % содержащегося в них цинка, чтобы довести его содержание в шихте доменной печи до 450-454 г/т чугуна. Анализ изложенного показывает, что применение в мировой практике высокотемпературных процессов для переработки цинк-железосодержащих отвальных пылей и шламов ориентировано на продукты с высоким содержанием железа и достаточно высоким содержанием цинка.

Анализ отечественной и зарубежной практики утилизации цинксодержащих отходов черной металлургии позволяет сделать заключение о целесообразности использования в качестве головного аппа­рата трубчатых вращающихся или шахтных печей.

 

8.4 Переработка и комплексная утилизация содержащих тяжелые металлы отходов гальванических и металлургических производств

Один из основных источников загрязнения почвы, водоемов, водоносных горизонтов сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами – сточные воды и шламы гальванических производств. Извест­ные методы очистки технологических стоков сводятся к их переработке в гидроксиды тяжелых метал­лов и выделению их в виде гальваношламов. При неэффективной очистке гальваностоков тяжелые металлы попадают в природные водоемы, почву и по трофическим путям питания доходят до человека. Аналогичная ситуация возникает при выщелачивании тяжелых металлов кислотными дождями и природными органическими кислотами из шламов в местах захоронения.

Ориентация экологических мероприятий главным образом на очистку общего стока бесперспективна и приводит к многочисленным негативным последствиям: росту водопотребления, пропорциональному объему производства, такому же росту количества токсичных шламов, нерациональному использованию огромного количества разнообразных химика­тов, загрязнению окружающей среды токсикантами, содержащимися в нормативно-очищенных водах. Резкого сокращения попадания токсикантов в окружающую среду можно добиться только снижением количества отходов и их переработкой непосредственно в местах возникновения.

Известные разнообразные предложения непо­средственного применения гальваношламов в качестве добавки-наполнителя в стройматериалы приводят к тем же результатам, так как стройконструкции недолговечны и через 10-50 лет превращаются в строительный мусор, оказываются на свалке. Кислотными дождями соединения тяжелых металлов постепенно разрушаются с образованием соединений различной степени растворимости, вновь попадающих в питьевую или поливную воду.

В результате возникает ряд экологических проблем:

- теряется природная способность водоемов к самоочищению;

- нарушается функционирование активного ила на станциях очистки городских стоков;

- гальваноотходы неконтролируемо взаимодействуют с отходами химической, нефтехимической, пищевой промышленности при стандартном хлорировании воды на станциях водозабора дополнительно возникают органические хлорпроизводные, например, диоксины;

-образующиеся таким путем сложные металлоорганические соединения ядовиты, удаляются кипячением, обладают мутагенным и тератогенным действием, подавляют иммунитет.

В результате увеличивается общая заболеваемость, которую можно обозначить как «синдром экологически приобретенного иммунодефицита» - экологический СПИД.

Другой недостаток существующей схемы очистки гальваностоков - её исключительно затратный характер, требующий значительных ассигнований (на строительство, функционирование очистных сооружений, полигонов для захоронения гальвано­шламов).

Главным поставщиком токсикантов в металлоемких отраслях промышленности являются отработанные промышленные растворы. В настоящее время существуют различные методы утилизации таких растворов, включая воду. Однако, наибольшей проблемой является извлечение токсичных компонентов из разбавленных промышленных стоков, поскольку использование известных методов в этом случае не позволит достичь желаемого результата.

Существует и широко используется большое число разнообразных способов извлечения тяжелых металлов из отработанных промышленных растворов твердых промышленных отходов, среди которых химические (осаждения), физико-химические (сорбционные, электрохимические), биологические. Большинство способов позволяет выделять цветные металлы в виде их соединений, причем в ряде случаев, их утилизация весьма затруднительна. Более перспективно извлечение металлов в свободном состоянии, например, в виде порошков. Все они эти способы относятся к электрохимическим (электролиз или электродиализ с осаждением металла на катоде) и обладают несомненными достоинствами, но имеют и существенные недостатки: во-первых, обладают высокой энергоемкостью, во-вторых - требуют соблюдения жестких условий проведения процедуры (температура, дав­ление, узкий диапазон концентраций растворов и т.д.). Последнее приводит к усложнению и, следовательно, к удорожанию технологического оборудования.

Решение проблем утилизации растворов, содержащих тяжелые металлы, весьма актуально в связи с их неблагоприятным воздействием на окружающую среду и, соответственно, на живые организмы. Особенно это касается локальных промышленных стоков с низким содержанием ионов металлов. Проведенные исследования по использованию суспензионных электродов для извлечения тяжелых металлов (Zn, Cd, Ni, Pb, Sn) из водных растворов, природных и сточных вод показали, что процесс характеризуется низкими энергетическими затратами, высокой скоростью, способностью извлекать любой из вышеперечисленных металлов из растворов дополнительно с возможностью получения указанных металлов в виде порошков промышленной чистоты. Растворы, после удаления из них целевого продукта, могут быть утилизированы.

Полученные из них растворы соединений алюми­ния можно использовать в качестве коагулянтов для очистки природных и сточных вод.

Уже существует концепция, согласно которой возможно производить селективную очистку гальваностоков от ионов тяжелых металлов с их одновременной рекуперацией, в том числе – в виде высокодисперсных металлических порошков. Очистке от ионов тяжелых металлов подлежат технологические водные растворы солей металлов, в том числе и промывные воды гальванопроизводств, и отходы металлургических производств без образования общей смеси стоков от всех производственных линий. Метод позволяет извлекать тяжелые металлы из водных растворов с начальной весовой концентрацией 0,001-20 %, в том числе из низкоконцентрированных промывных вод, что важно как с экологи­ческой точки зрения, так и в экономическом плане.

Согласно этой концепции блок технологий позволяет обеспечить:

- практически полное извлечение ионов ряда тяжелых металлов в виде безвредного высокодисперсного металлического порошка (с размерами частиц 20 мкм) и чистотой не менее 95 %;

- высокую степень очистки стоков от ионов тяжелых металлов до уровня экологических требований;

- широкие возможности рентабельного использования полученных порошков металлов;

- резкое снижение объемов образующихся шламов и их токсичности;

- возможность создания производств по выпуску высокорентабельной продукции на базе полученных металлических порошков, а также организация выпуска соответствующих модульных очистных установок.

Стоки производств, очищенные от ионов тяжелых металлов, могут смываться в общую городскую канализацию, или, после дополнительной обработки, использоваться для вспомогательных технологических операций (например, первичной промывки) на основном производстве. Потенциально возможно использование таких очищенных стоков для дорожного строительства.

На рисунках 34, 35 в качестве примера приведены возможные схемы переработки и комплексной утилизации отходов гальванических отходов, реализуемых по проектам фирмы «ДиМель».

 

 

Чертеж 34 - Переработка гальваноотходов (технологических стоков) по проекту фирмы «ДиМель»

 

Гальваношламы

 

 

 

 

 

Получение композита

 

 

 

 

 

 

 

 

Чертеж 35 - Переработка гальваноотходов (гальваношламов) по проекту фирмы «ДиМель».

 

8.5 Химико-технологические основы создания средств переработки устаревших и

запрещенных к использованию пестицидов

Пестициды – химические препараты, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорными растениями, вредителями хранящейся сельскохозяйственной продукции, бытовыми вредителями, паразитами животных, а также для регулирования роста растений, предуборочного подсушивания и удаления листьев (таблица 22).

Проблема освобождения от пестицидов, ставших ненужными, по своей сложности и масштабам прев­ратилась в крупную научно-техническую и экологическую проблему, сопоставимую с проблемой уничтожения химического оружия и весьма близкую к ним по методам и способам утилизации. При этом необходимо учитывать, что пестицидные препараты зачатую являются смесевыми составами и кроме активного действующего начала включают в себя разного рода наполнители и растворители.

 Для уничтожения пестицидов применяются следующие способы. Захоронение в земле или замуровывание пестицидных препаратов в обработанные карьеры и штольни. Этот быстрый и относительно дешевый метод чреват опасным заражением среды, главным образом водных ресурсов.

Химическая нейтрализация реагентами, прев­ращающими высокотоксичные вещества в менее или нетоксичные вещества, дальнейшее уничтожение которых безопасно для окружающей среды. К важнейшим методам нейтрализации относятся щелочной гидролиз, окисление хлором, гипохлоритами натрия или кальция.

Сжигание на открытом воздухе применяется для уничтожения небольших количеств пришедших в негодность пестицидов, бумажной и деревянной тары. Этот самый приемлемый и дешевый способ не является безопасным по наличию вредных выбросов в числе продуктов неполного сгорания.

Сжигание в специальных установках или деструк­ция в плазмотроне с последующим окислением продуктов переработки. Эти методы, дополненные системами абсорбционного и адсорбционного поглощения, обеспечивают глубокую степень дезактивации пестицидов. Существуют предложения по использованию для этих целей отработавших срок жидкостных ракетных двигателей.

Для некоторых фосфорорганических пестицидов может быть применен биологический способ их уничтожения. Имеются примеры успешного применения микроорганизмов для очистки почвы и воды, загрязненных фосфорорганическими соединениями (тиофоса, фентиона, фитазола и других).

Считается, что микробиологическое обеззараживание почвы целесообразно проводить при малых и средних уровнях загрязнения пестицидами (ниже 0,1 %).

Одновременно были разработаны и использованы для оптимизации химических процессов оригинальные средства термодинамического и макродинамического моделирования химико-технологических систем.

Предлагается комплекс методов, включающий известные оригинальные варианты и сочетания термического, окислительного (О₂) и восстановительного (NH₃) воздействий. Технология ориентирована на создание мобильных средств переработки пестицидных препаратов в местах хранения вместе с рекультивацией прилегающих территорий.

Предлагаемый подход предусматривает:

- разработку мобильных средств уничтожения токсичных веществ (пестицидов) укомплектованных по модульному типу, которые будут обладать способностью к перестройке технологических решений в зависимости от природы перерабатываемого пестицида;

- выбор и обоснование оптимальных вариантов методов уничтожения (переработки) токсичных веществ (пестицидов), – термолиз, окисление, аммонолиз – в местах хранения;

- получение из перерабатываемых пестицидов ряда элементов (AS, Hg) в элементном состоянии, оксидов металлов (Cu, Zn) и компонентов сельскохозяйственных удобрений.

 

Таблица 22. Характеристика основных видов пестицидов, применяемых в сельском

хозяйстве Республики Казахстан

 

Приложение 1

 

Опросный лист на токсичные промышленные отходы, направляемые на полигон

для обезвреживания и захоронения

 

Предприятие и его адрес __________________________________________________________________________________

 

Должность, фамилия, инициалы ответственного лица, служебный телефон _____________________________________________

 _________________________________________________________________подпись: «____» ____________20___г.

 

 

 

 

Приложение 2

 

Паспорт на токсичные промышленные отходы, направляемые на полигон

для обезвреживания и захоронения

 

Предприятие-поставщик отходов:_________________________________________________

почтовый адрес______________________________________________________________

телеграфный адрес ___________________________________________________________

номер телефона ______________________________________________________________

Ответственное лицо:__________________________________________________________________________

(фамилия, имя, отчество)

номер телефона ______________________________________________________________

Характеристика отходов:

1. Наименование________________________________________________________________

[органические, неорганические, галогенсодержащие, смесь (органических и неорганических)]

2. Физическое состояние_________________________________________________________

(твердые, пастообразные, жидкие, суспензия)

3. Химический состав, % по массе_________________________________________________

______________________________________________________________________________

4. Показатель рН (отходов или пульпы)____________________________________________

5. Возможность замерзания, застывания или полимеризации (с указанием температуры)

______________________________________________________________________________

6. Транспортабельность по трубопроводам (указать интервал температур)_______________

______________________________________________________________________________

7. Взрыво- и пожароопасные свойства_____________________________________________

______________________________________________________________________________

(указать категорию и группу взрывчатой смеси по ПУЭ)

8. Класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76___________________________________________

9. Способ транспортировки на полигон____________________________________________

_____________________________________________________________________________

(в таре или непосредственно в автотранспорте,

________________________________________________________________________________

храктеристика тары, число единиц тары)

10. Количество отходов _______________________ кг ______________________ (нетто)

____________________________________________ кг _____________________ (брутто)

11. Рекомендации по безопасному обращению с отходами, средства индивидуальной защиты________________________________________________________________________

 

 

 

Представитель предприятия:                                                    Представитель полигона:

«_____»__________19____г.                                                «_____»____________19____г.

М.П.

 

 

Приложение 3

 

Конструкции температурных швов

 

 

 

 

а – для монолитного железобетона; б – для железобетонных или полимербетонных плит;

 1 – битумно-полимерный герметик «Битец» (БР-М, БКД-М);

2 – асфальтовый мат на стеклоткани по ГОСТ 8481-75; 3 – деревянная антисептированная доска;

 4 – сборная железобетонная или полимербетонная плита; 5 – жгут из гермета или пароизола

 

Примечание - Размеры даны в сантиметрах.

 

 

 

Приложение 4

 

Пример компоновки участка захоронения отходов на спокойном рельефе при размещении участка и завода по обезвреживанию утилизации токсичных промышленных отходов на разных площадка

 

 

 

1 – карты захоронения нерастворимых отходов. Уплотненный грунт II и III классов опасности; 2 – карты для захоронения нерастворимых отходовII и III классов опасности; 3 – карты для захоронения нерастворимых отходов IV класса опасности;

4 – железобетонные бункеры для захоронения растворимых отходов I класса опасности в контейнерах; 5 – карты для захоронения отходов, возводимые в процессе эксплуатации полигона ; 6 – административно-хозяйственный корпус с лабораторией; 7 – навес для спецмашин и механизмов; 8 – ремонтная мастерская; 9 – склад горюче-смазочных материалов; 10 – корпус для мойки спецмашин и контейнеров; 11 – грязеотстойники с нефтеловушками; 12 – отстойник оборотной воды корпуса мойки; 13 – склад материалов, используемых для консервации карт;14 – контрольно-регулирующие пруды ливневых вод; 15 – насосная станция перекачки дождевых вод; 16 – электростанция; 17 – котельная; 18 – склад топлива;

19 – проходная; 20 – автомобильные весы; 21 – ограда из колючей проволоки; 22 – кольцевой канал чистых дождевых и талых вод;  23 – полоса двухрядного кустарника; 24 – кольцевая защитная дамба; 25 – внутриплощадочные лотки загрязненных дождевых вод; 26 – кольцевая автодорога; 27 – наблюдательные скважины .

Приложение 5

 

Рекомендуемый штат участка захоронения отходов и перечень выполняемых

работ при односменной загрузке

 

 

Приложение 6

 

Рекомендуемый режим конроля химического состава дождевых

и грунтовых вод

 

 

Информационная литература:

- СниП РК 1.04-14-2003г. Полигоны по обезвреживанию токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию.

- СН 551-82 Инструкция по проектированию и строительству противофильтрационных устройств из полиэтиленовой пленки для искусственных водоемов.

- Организация и функционирование систем мониторинга на объектах размещения отходов производств. ФГУП МНИИЭКО ТЭК, Пермь, Россия. Терещенко Т.Л., Баньковская В.М.

- Огневое обезвреживание промышленных отходов и фильтрация дымовых газов. Карпов А.А., МАИ, Москва, Россия. Хоменко А.А. Премиум Пром. Эк, Москва, Россия.

- Проблемы утилизации техногенных твердых отходов предприятий черной металлургии. Барканов С.Г., Столин М.А., Санкт-Петербургский горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет), Санкт-Петербург., Россия.

- Переработка и комплексная утилизация содержащих тяжелые металлы отходов гальванических и металлургических производств. Фомин А.М., Дресвянников А.Ф., ООО «Ди Мель», Казань, Россия.

- Химико-технологические основы создания мобильных средств переработки устаревших и запрещенных к использованию пестицидов. Зорин А.Д., Кутьин А.М., Занозина В.Ф., Каратаев Е.Н., НИИ химии Нижегородского государственного университета им Н.И. Лобачевского. Новгород, Россия.

- Устройство и эксплуатация полигона для захоронения отходов. Марк Смит, Компания

 Вектор Инжиниринг.

- Рекомендация по устройству Полигона VECTOR ENGINEERING, Loma Rica Drive, Suitec, Glass Valley.

Принятые сокращения

 

АЗС – Автозаправочная станция

Биогаз – Продукты биохимического разложения

ГОСТ – Государственный стандарт

ГИС – Геоинформационная система

КОС – Канализационные очистные сооружения

КИП – Контрольно-измерительные приборы

ОПС – Окружающая природная среда

ОСТ – Отраслевой стандарт

ОХОС - Охрана окружающей среды

ПДК – Предельно-допустимая концентрация

Р=5% - Процент обеспечения паводка

СниП – Строительные нормы и правила

С33 – Санитарно-защитные зоны

ТУ – Технические условия

ТЭЦ – Тепло-электроцентраль

Фильтрат – Инфильтрующие через полигона осадки