Мар 07 2004

ПРОТИФІЛЬТРАЦІЙНІ КОНСТРУКЦІЇ ПОЛІГОНІВ

Опубликовано в 12:58 в категории Сбор и переработка отходов

ПРОТИФІЛЬТРАЦІЙНІ КОНСТРУКЦІЇ ПОЛІГОНІВ

ТВЕРДИХ ПОБУТОВИХ ВІДХОДІВ

І.В.ВОЙТОВИЧ

ІНСТИТУТ ГІДРОТЕХНІКИ І МЕЛІОРАЦІЇ УААН, М. КИЇВ

Проблема накопичування, переробки та утилізації побутових відходів залишається складною через відсутність науково-обгрунтованих концептуальних рішень, щодо інженерного екологічного захисту навколишнього середовища.

Одним із основних заходів щодо захоронення побутових відходів є цивілізоване облаштування стихійних звалищ твердих побутових відходів (ПТПВ).

Досвід України, а також Західної Європи свідчить про те, що облаштування ПТПВ значно дешевше будівництва сміттєспалювальних заводів [1].

Слід відмітити, що пропозиції щодо широкого впровадження сміттєзвалювальних заводів не обгрунтовані ні економічно, ні екологічно. Адже енергоємність (витрати природного газу на спалювання сміття значно перевищують навіть максимальні можливості утилизації енергії від його згорання), а екологічна небезпека (забруднення діоксинами) підвищується, при цьому спалюється, насамперед, цінна сировина (папір, полімери, деревина). А в наслідок ми отримуємо шлак та золу, які становлять майже третину початкової маси відходів. Ступінь небезпеки цих відходів у порівнянні із звичайними побутовими відходами значно підвищується.

Неорганізовані звалища побутових відходів дуже небезпечні в санітарному відношенні, вони займають значні площі, при цьому проявляється тенденція їх збільшення.

Якщо взяти Західну Європу, де існує кризовий стан щодо земельного фонду, то майже 75 % всих відходів звозиться на полігони ТПВ, 12 % спалюється, 3 % компостується. В США спалюється 14 %, утилізується      3 %, звозиться на ПТПВ — 77, 5 %. [2]

На полігонах побутові відходи укладаються висотою 2,0 м, потім  їхзасипають шаром грунту товщиною 0,3-04 м, а поверх цього шару знову завозять шар відходів, і так до тих пір, поки загальна висота відходів не досягне 50-60 м.

На таких полігонах розкладання органічних компонентів відходів на 40-50 % пройде не раніше 50 років, а процес знезараження відходів у верхніх шарах полігону пройде через 15-20 років.

Але гази і фільтрат на полігонах виділяється багато десятків років, що обумовлює необхідність влаштування надійної гідроізоляції.

Тенденція розвитку будівництва ПТПВ іде в напрямку збільшення питомого навантаження на одиницю площі полігону, ступені ущільнення сміття, а також нарощування висоти відмітки.

Полігони ТПВ, виконуючи роль природоохоронних споруд, в свою чергу є і джерелами негативного впливу на навколишнє середовище. До негативного впливу слід віднести виведення значних земельних площ із господарського використання на довгостроковий термін (до 20 років), забруднення грунтів та порушення структури, забруднення атмосферного повітря (неприємний запах), підземних та поверхневих вод. Фільтрат, що формується в чаші ПТПВ, потрапляючи в грунти і підземні води, забруднює їх, що призводить до негативних наслідків санітарного стану. Для запобігання забруднення грунтових та поверхневих вод при проектування полігонів ТПВ передбачають протифільтраційні екрани і споруди для збору та рециркуляції фільтрату.

Існує декілька типів захисних і протифільтраційних екранів: грунтові (глиняні одношарові, глиняні двохшарові з дренажним прошарком, грунтобітумно-бетонні), бетонні, залізобетонні (із залізобетонних плит, із полімербетона, бетоноплівкові), асфальтобетонні (одношарові з бітумним покриттям, двохшарові з дренажним прошарком, з покриттям бітумно-латексною емульсією), асфальтополімербетонні, плівкові (із поліетиленової плівки стабілізованої, із поліетиленової плівки стабілізованої двохшарової з дренажним прошарком). [3]

Грунтові протифільтраційні екрани поряд із позитивними властивостями (природна протифільтраційна конструкція матеріалу, низька кошторисна вартість) мають ряд недоліків (необхідність якісної глини, розшарування моноліту шару глини під час експлуатації) значні транспортні та земляні роботи, що обмежує їх застосування. Коефіцієнт фільтрації глини повинен бути не менше 0,001 м/добу, а товщина відсипки з послідовним ущільненням при градієнті напору J = 10 м, не менше 0,5 м.

Грунтові протифільтраційні екрани найбільш доцільно і економічно ефективно використовувати при наявності безпосередньо в зоні будівництва родовищ доброякісної глини.

Бетонні та залізобетонні протифільтраційні екрани застосовуються дуже рідко, тому що даний матеріал має значний коефіцієнт фільтрації (Кф = 0,01 м/добу) та низьку тріщиностійкість. Крім того, одним із основних недоліків (при неякісному замонолічуванні стиків значна питома проникність) є водопроникність через температурно-деформаційні шви.

Будівництво бетонних та залізобетонних протифільтраційних екранів пов’язано із необхідністю якісного планування ложа чаші та відкосів.

За кордоном протифільтраційні екрани із бетонних і залізобетонних конструкцій застосовуються дуже обмежено. Основну увагу привертає досвід екранування тонкостінними (3,0 см) напруго-армованими великогабаритними гнучкими плитами (30 х 1,25 м) в Італії.

Монолітні бетонні покриття виконують із застосуванням  бетоноукладальних комплексів, при цьому кращі показники відмічено при непреривному формуванні екрану, так як при циклічному формуванні можливе утворення тріщин. Бетонні та залізобетонні екрани товщиною   0,1-0,25 м укладають на шар гравійної, піщано-гравійної або щебеневої підготовки товщиною 0,1-0,3 м. Підготовка забезпечує вирівнювання деформації основи (набухання, просадка, пучіння).

Процес будівництва монолітних бетонних та залізобетонних облицювань дуже дорогий, тому такі конструкції використовуюються в основному для відстійників фільтрату ПТПВ.

Бетоноплівкові екрани рекомендується застосовувати в добре фільтруючих, суффозіонно-нестійких і просадочних грунтах.

При будівництві бетоноплівкових екранів з покриттям із монолітного бетону (залізобетону) укоси чаші котловану повинні бути не меншу 1:2. Роботи по влаштуванню бетоноплівкового покриття, як правило, виконуються при плюсовій температурі.

Для запобігання пориву плівки на гравійних грунтах перед укладкою екрану проводиться відсипка підстилаючого шару із піску або супіску товщиною не менше 10 см.

Мінімальна товщина захисного шару бетону становить 80 мм.

Асфальтобетонні екрани застосовуються ще з 30-х років, але їх широке впровадження обмежено завдяки формуванню тріщин взимку (жорстка суміш). Введення пластифіцируючих полімерних домішок (асфільтополімербетон) дало можливість значно розширити діапазон температурних меж від + 70 °С до – 50 °С, що забезпечило також підвищення міцності та довговічності покриття. Товщина асфальтобетонного покриття становить не менше 80 мм.

Бентонітові екрани представляють собою суміш грунту і бентонітових глин (10-25 % по масі), які покриваються захисним шаром грунту 0,1-0,15 м. Дані екрани дуже економічно ефективні, але конструктивно ще не досконалі (нестійкі до розмиву, розущільнюються та заростають) і не знайшли широкого впровадження.

У нас в державі і закордоном широке застосування в якості протифільтраційного екрану набула поліетиленова плівка, як найбільш дешева і екологічно надійна. Полівінілхлоридні плівки більш міцні, піддаються склеюванню, але вони значно дорожчі і менш довговічні. Результати дослідженнь по довговічності свідчать, що майже за 35-літній період експлуатації споруд поліетиленові плівки не змінили своєї структури, еластичності та міцності. Це дозволяє прогнозувати довговічність екранів із поліетиленової плівки не менше 50 років. Разом з тим полівінхлоридні плівки за цей же час змінили структуру в результаті вимивання пластифікатора, тому становляться жорсткі і ламаються. Прогнозуєма довговічність цих плівок — 20 років.

Роботи, проведені в інституті з питань дослідження, проектування і будівництва плівкових екранів, дозволили більш детально розглянути і визначити передумови впровадження технології з’єднання полотен плівок, обробки грунту гербіцидами, обгрунтувати економічну ефективність влаштування плівкових екранів на об’єктах у порівнянні з традиційними протифільтраційними матеріалами, а також розробити технологічні схеми виконання робіт.

Слід відмітити, що при високій якості робіт при зварюванні плівки, укладці екрану і його захисті, а також достатньо жорсткому контролі плівкові протифільтраційні конструкції є практично водонепроникні.

Дослідженнями встановлено, що втрати води через зварні шви поліетиленової плівки товщиною 0,1-0,3 мм при тиску води до 0,04 МПа на грунтах відсутні.

Починаючи з 1974 року співробітники інституту разом з науковцями інших дослідних і академічних інститутів обмінюються досвідом з ведучими фірмами США, в тому числі Науково-дослідним центром охорони грунтів і водних ресурсів в м. Флорида, Інженерним і науково-дослідним центром Бюро меліорації Міністерства внутрішніх справ США в м. Деневері, фірмою “Арко Полімер Інк” в м.Чикаго, фірмою “Ханкор Інк” в м.Олімпіе, компанією “Амоко Рейнфорд Пластик” та іншими.

В результаті ознайомлення з об’єктами, обміном досвідом і результатами досліджень, встановлено:

Для протифільтраційних екранів, водойм, каналів ПТПВ та інших споруд застосовують, в основному, наступні типи плівок:

– поліетиленову ПЕ;

– полівінілхлоридну – ПВХ;

– бутил-каучукову – БК;

– етиленвінілацетатну – ЕВАЦ та інші.

Протифільтраційні екрани із синтетичних матеріалів виконують відкритими або закритими захисним шаром грунту, бетону і т.д.

Дослідженням встановлено, що протифільтраційні екрани із поліетиленової плівки товщиною біля 0,2 мм водонепроникні, стійкі проти біологічного та хімічного впливу.

Один із прикладів застосування полімерних плівок в останні роки, в якості протифільтраційного екрану слід відмітити полігон твердих побутових відходів  м. Києва площею 170000 м2.

Конструктивне рішення протифільтраційного екрану включає:

- підекранний шар піску товщиною 10 см;

- поліетиленовий екран в два шари загальною товщиною 0,4 мм;

- захисний шар грунту 60-70 см.

Одною із відмінностей протифільтраційної конструкції є те, що було застосовано цільний двошаровий екран. Рукав плівки товщиною 0,2 мм зварювався в цільне полотнище площею 350 м2 в цехових умовах.

В лабораторних умовах було проведено дослідження надійності конструкції по відношенню до впливу фільтрату, температури і тиску на екран.

Зварювальні шви перевірено згідно з ГОСТ 16971-71 “Швы сварных соединений из винипласта, поливинилхлоридного пластиката и полиэтилена”. Плівку поліетиленову на стійкість на розтягування визначено згідно з ГОСТ 14236-81 “Пленки полимерные. Метод испытания на растяжение”.

Товщина поліетиленового екрану згідно розрахунку по методиці ВСН 07-74  становила 0,4 мм. [4]

Дана протифільтраційна конструкція практично водонепроникна, коефіцієнт фільтрації становить 10–10 м/добу.

Значною перевагою протифільтраційної конструкції із поліетилену є низька вартість, (в 1,5 – 2 рази дешевші полівінілхлориду) і в порівнянні з іншими конструкціями – водонепроникний, надійний в експлуатації.

Результати лабораторних і натурних досліджень дозволяють гарантувати довговічність екрану в грунтовому середовищі для плівки ПНП не менше 50 років при розтягуванні 2,5 МПа, а для плівки із ПВП при напрузі 5 МПа. В зв’язку із нульовим водопоглинанням, поліетиленові плівки витримують чисельні поперемінні цикли замороження та відтаювання без змін своїх механічних властивостей.

Література

[1] И.Б.Абрамов, А.В.Луцик, В.С.Тарасенко.Учет экологической безопасности в процессе эксплуатации Симферопольского полигона твердых бытовых отходов с. 37-44.

[2] И.М.Елшин Строителю об охране окружающей среды. М. Стройиздат, 1986 г. 134 с.

[3] СНиП 2.01.28-85 Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию.

[4] Инструкция по проектированию и строительству противофильтрационных устройств из полиэтиленовой пленки.

АКХ им. К.Д.Памфилова. М. 56 с. 1982

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.