Проект полигона захоронения твердых КОММУНАЛЬНЫХ отходов

Методические рекомендации к выполнению

КУРСОВОго ПРОЕКТА по дисциплине

«обращение с отходами»

на тему:

Проект полигона захоронения твердых

КОММУНАЛЬНЫХ отходов

(для студентов, обучающихся по направлению подготовки:

20.03.01 «Техносферная безопасность»)

Москва 2020

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общие положения

2. Этапы проектирования полигонов захоронения ТКО

3. Выбор участка под строительство полигона

4. Проект полигона ТКО

4.1. Состав проекта

4.2. Расчет необходимой площади отвода участка земли для строительства полигона захоронения ТКО. Пример расчета

4.2.1. Организация сбора отходов

4.2.2. Расчет годовой нормы накопления ТКО в населенных пунктах

4.2.3. Определение проектной вместимости полигона

4.2.4. Расчет требуемой площади земельного участка для размещения полигона.

          Схема полигона

4.3. Проектирование участка складирования. Пример расчета

4.3.1. Расчет вместимости полигона

4.3.2. Проектирование кавальеров для складирования плодородного и минерального грунта

4.4. Прогноз техногенного влияния полигона ТКО на компоненты природной среды. Инженерные решения по защите окружающей среды

4.5. Определение объема фильтрата, удаляемого из свалочного тела в период

          эксплуатации полигона. Пример расчета 

4.6. Проектирование системы дегазации полигона. Пример расчета

4.7. Проектирование нагорных каналов. Пример расчета

5. Проектирование административно-хозяйственной зоны

6. Санитарно-защитная зона и система мониторинга

6.1. Санитарно-защитная зона

6.2. Система мониторинга

6.3. Программа мониторинга

7. Технологическая схема эксплуатации полигона

8. Закрытие полигона и передача участка под дальнейшее использование

9. Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны. Мероприятия 

      по предупреждению чрезвычайных ситуаций

Приложения

1. Общие положения

Полигоны захоронения ТКО - инженерно-экологические комплексы, предназначенные для централизованного приема ТКО, их обезвреживания и захоронения, предотвращающие распространение загрязняющих веществ в компоненты природной среды.

На полигоны захоронения ТКО принимают:

·   бытовые отходы и отходы потребления из жилых зданий, учреждений и предприятий общественного назначения, объектов оптово-розничной торговли промышленными и продовольственными товарами;

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

·   твердые промышленные отходы IV класса опасности по согласованию с органами природных ресурсов и охраны окружающей среды, санитарно-эпидемиологическими службами и учреждениями коммунальной сферы, в количестве, не превышающем 30% от массы принимаемых ТКО,

·   отходы лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ) в соответствии с «Правилами сбора, хранения и удаления отходов лечебно-профилактических учреждений».

Запрещен прием на полигоны следующих видов отходов:

·   строительных, содержащих асбестовый шифер в виде боя, шлаки, золы, отработанный асбест, отходов мягкой кровли, имеющих 4-й класс опасности;

·   промышленных 1, 2 и 3 классов опасности;

·   радиоактивных, независимо от  уровня их радиации;

·   ртутных ламп и продуктов демеркуризации.

Полигоны ТКО по видам принимаемых отходов подразделяют на два класса:

·    полигоны ТКО 1-го класса – полигоны, на которых разрешено размещать отходы, содержащие ≤25% органические примеси, при разложении которых образуются вредные вещества в количествах, не  превышающих значения ПДК;

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

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

2. Этапы проектирования полигонов захоронения ТКО Создание полигона захоронения ТКО, как и любого объекта строительства, осуществляют в непрерывном инвестиционном процессе с момента возникновения замысла до сдачи объекта в эксплуатацию.

В инвестиционном процессе проектная подготовка строительства с учетом действующего российского законодательства и зарубежной практики, как правило, состоит из трех основных этапов.

Первый этап – определение цели инвестирования, вид и объемы приема отходов на объекте строительства, морфологический состав и свойства отходов, срок эксплуатации, расчетный объем полигона и его требуемая площадь, перспективные участки строительства с учетом экономических и экологических требований. На основе необходимых исследований и проработок об источниках финансирования, условиях и средствах реализации поставленной цели с использованием максимально возможной информационной базы данных заказчиком проводится оценка возможностей инвестирования и достижения технико-экономических показателей.

С учетом принятых на данном этапе решений заказчик представляет, в установленном порядке, ходатайство (декларацию) о намерениях.

После получения положительного решения местного органа исполнительной власти заказчик приступает к разработке обоснований инвестиций в строительство.

Второй этап – разработка обоснований инвестиций в строительство на основании полученной информации, требований государственных органов и заинтересованных организаций в объеме достаточном для принятия заказчиком решения о целесообразности дальнейшего инвестирования, получения от соответствующего органа исполнительной власти предварительного согласования места размещения объекта (акта выбора участка) и разрешения на разработку проектной документации.

Третий этап – разработка, согласование, экспертиза и утверждение проектной документации, получение на ее основе решения об изъятии земельного участка под строительство.

3. Выбор участка под строительство полигона

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

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

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

При выборе перспективных участков для размещения полигона руководствуются следующими принципами:

а) участки, на которых природные условия исключают размещение полигонов;

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

Благоприятными земельными участками с точки зрения размещения полигонов считаются:

·   открытые, хорошо продуваемые (проветриваемые), незатопляемые и неподтопляемые, допускающие проведение природоохранных мероприятий и выполнение инженерных решений, обеспечивающих предотвращение загрязнения окружающей среды;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Оценку гидрогеологической обстановки выполняют при проведении полевых исследований.

Критерии по оценке гидрогеологических условий носят, в основном, рекомендательный характер и их несоблюдение может быть компенсировано использованием технологических решений, получивших положительное заключение Государственной экологической экспертизы.

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

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

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

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

4. Проект полигона ТКО 4.1. Состав проекта

В состав проекта строительства полигона ТКО входят следующие разделы:

1. Общая пояснительная записка с описанием гидрогеологических условий и обоснованием выбора площадки участка строительства;

2. Генеральный план и транспорт;

3. Технологические решения (расчет вместимости полигона, технологическая схема заполнения полигона с учетом очередности его строительства, конструкция противофильтрационных экранов, продольный и поперечный разрезы участка складирования, рекомендации по рекультивации участка после закрытия полигона для приема ТКО);

4. Организация и условия труда работников (охрана труда);

5. Управление производством и предприятием (режим эксплуатации, расчет потребности в эксплуатационном персонале, машинах и механизмах);

6. Архитектурно-строительная часть (организационно-хозяйственная зона полигона);

7. Инженерное оборудование, сети и системы (системы сбора и удаления фильтрата и биогаза);

8. Организация строительства;

9. Охрана окружающей среды (санитарно-защитная зона и организация экологического мониторинга);

10.   Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны. Мероприятия  по предупреждению чрезвычайных ситуаций;

11.   Сметная документация.

4.2. Расчет необходимой площади отвода участка земли для строительства полигона захоронения ТКО. Пример расчета

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

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

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

4.2.1. Организация сбора отходов

В соответствии с исходными данными на проектирование полигона для захоронения ТКО предполагается организация сбора образующихся отходов в 4-х населенных пунктах (исходные данные - табл.1 в задании на расчетно-графическую работу). Участок, предназначенный для размещения полигона, расположен от самого дальнего пункта (пункт №3) на расстоянии 22,5 км и от самого близкого - на расстоянии 11,2 км (рис. 3 – в задании на расчетную работу). Сбор ТКО в населенных пунктах предполагается вести в устанавливаемые мусоросборные ёмкости (бункеры) вместимостью 0,75 м³. Транспортирование от мест накопления ТКО до полигона предполагается мусоровозами   КО-415А с  объемом кузова  23 м³. Расчет общей численности   населения обслуживаемого полигоном выполнен в форме таблицы 4.1. 

      Таблица 4.1

Определение численности населения, обслуживаемого полигоном

4.2.2. Расчет годовой нормы накопления ТКО населенных

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

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

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

В данной работе нормы накопления ТКО для заданных населенных пунктов приведены в табл. 4.2. В этой же таблице произведен расчет определения объемов накопления ТКО.

Таблица 4.2

Определение объема накопления ТКО

Таким образом, суммарный объем накопления ТКО составляетSV= 61214000 кг/год

Суточная величина накопления ТКО составит: Р_сут=, где Т_год – количество дней в году, 365 дней. Р_сут = = 167709,5 кг/сут=167,7 т/сут.

Удельную норму накопления ТКО по массе определяют по формуле: У=. У==360,0 кг/чел год×.

При плотности отходов g=210 кг/м³, удельная норма накопления по объёму составит: У^* ===1,7 м³/чел×год.

4.2.3. Определение проектной вместимости полигона

Проектную вместимость полигона (Е_т) определяют на расчетный период эксплуатации полигона

,

где Т – принимаемый срок эксплуатации полигона (определяется по табл. 1 исходных данных), Т=20 лет; У^* и У^**– удельные годовые нормы накопления ТКО на 1-й и последний годы эксплуатации полигона, м³/чел х год; У^*- удельная норма накопления ТКО по объему на 1-й год эксплуатации полигона определяется как удельная обобщенная годовая норма накопления ТКО на одного жителя, (включая ТКО из учреждений и организаций), табл. 4.2; У^** - удельная норма накопления ТКО по объему на последний год эксплуатации полигона, определяется из условия ежегодного прироста ее по объему на 3%, У^**=У^* ´ (1,03)^Т-1 = 1,7 ´ (1,03)¹⁹ = 3,1 м³/чел год; Н^* и Н^** – соответственно количество обслуживаемого полигоном населения на 1-й и последний годы эксплуатации полигона, чел.; к₁ – коэффициент, учитывающий уплотнение ТКО в процессе эксплуатации полигона за срок Т, определятся по табл. 4.3.

Количество обслуживаемого полигоном населения на 1-й (Н^*) год определяется согласно исходным данным в таблице 4.1, (раздел 4.2.1), как Н^*=SН. Количество обслуживаемого полигоном населения на последний год эксплуатации полигона (Н^**) определяется согласно генеральному плану развития района застройки. Исходя из этого, ожидается ежегодный рост населения на 2%, тогда:

Н^**=Н^*(1,02)^Т-1=170000(1,02)¹⁹=252600 чел;

Проектная высота полигона определяется по графику, рис.1 в задании на проектирование, на последний год его эксплуатации. При численности населения 252600 человек высота полигона составит  Н_пл=22,0 м.

Согласно табл. 4.3 при Н_пл=22,0 м → к₁= 4;

к₂ - коэффициент, учитывающий объем изолирующих слоев грунта (промежуточных и окончательного),  к₂=1,2.

Проектная вместимость полигона Е_Т составит:

Е_m==3000000 м³.

Таблица 4.3

Зависимость коэффициента уплотнения ТКО (к₁) от высоты полигона (Н_пл)

4.2.4. Расчет требуемой площади земельного участка для размещения полигона.

Схема полигона

Элементами полигона являются: подъездная дорога, участок складирования ТКО, административно-хозяйственная зона.

Подъездная дорога соединяет существующую транспортную магистраль с полигоном и рассчитывается на двухстороннее движение шириной не менее 6,5 м.

На пересечении дороги с участком полигона размещают пост контроля въезда и выезда мусоровозов и административно-хозяйственную зону.

Участок складирования – основное сооружение полигона. Он занимает около 85-95%  площади полигона ТКО. Участок складирования обычно разбивают на очереди эксплуатации с учетом обеспечения производства работ по приему ТКО в течение 3-5 лет  на каждой очереди.

Участки складирования должны быть защищены от вышерасположенных земельных массивов. Для перехвата ливневых и паводковых вод по верхней границе участка проектируют нагорные каналы.

На расстоянии  1…2 м от нагорных каналов по периметру полигона размещают ограждение. На расстоянии 2 м от ограждения полигона размещают посадки деревьев.

На расстоянии 2-3 м от внешнего откоса котлована устраивают кольцевую дорогу с односторонним движением шириной не менее 3,5 м.

Между кольцевой дорогой и лесопосадками располагают кавальеры с плодородным и минеральным грунтом, которые в процессе эксплуатации полигона используют для изоляции отходов, (рис. 4.1).

Требуемая площадь полигона (Ф) определяется по формуле

 Ф= к_З×Ф_ус + Ф_доп,

где к₃ – коэффициент, учитывающий полосу вокруг участка складирования, к₃=1,1; Ф_ус - площадь участка складирования, га; Ф_доп – площадь участка административно-хозяйственной зоны. Площадь участка складирования находят из формулы определения объема пирамиды (рис. 4.2):

Ф_ус= = (3к₄×Е_Т)/Н_пл,

где к₄ – коэффициент, учитывающий снижение высоты пирамиды до заданной Н_пл (рис.4.2); к₄=0,5.

Тогда Ф_ус=(0,5´3´3000000)/22 =204545,5 м²=20,5 га.

Принимая размер участка административно-хозяйственной зоны Ф_доп=0,1Ф_ус, получим требуемую площадь полигона: Ф=1,1×20,5+0,1× 20,5=24,6 га.

Полигон размещают на плоском рельефе. Фактическая отведенная площадь участка составит: Ф_отв = Ф+Д,

где Д - отвод земли для размещения подъездной дороги от автомагистрали до полигона, для дороги длиной L_дор=4000 м  и шириной В_дор=6,5 м. 

Д = (L_дор ´ В_дор) = (4000 ´ 6,5)=26000 м²= 2,6 га.

Ф_отв=24,6 + 2,6=27,2 га.

		107.0
		106.0
	105.0

 

105.0

106.0

104.0

104.0

Рис. 4.1. Горизонтальная планировка полигона

(I- IY) – очереди эксплуатации полигона.

1 – подъездная дорога; 2- въезд на полигон с пунктом радиометрического контроля; 3 – административно- хозяйственная зона; 4 – нагорный канал; 5 – ограждение полигона; 6 – лесополоса; 7 – кавальеры минерального и плодородного грунта; 8 – внутрихозяйственная дорога

 

                                                                                
        Δh

 

                                                                                                     
     Н

 

                                                                                        H_пл

 

Рис. 4.2. Расчетная схема для определения размеров полигона ТКО

4.3. Проектирование участка складирования. Пример расчета 4.3.1. Расчет вместимости полигона

Согласно заданию на проектирование, грунт в основании полигона представлен суглинком легким. Грунтовые воды расположены на глубине 4,8 м.

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

Реальный участок складирования ТКО площадью Ф_ус=204545,5 м² в плане имеет форму квадрата, со стороной:

 L_ус= B_ус= ==452 м,

где L_ус= B_ус – соответственно, длина и ширина участка складирования, м, рис.4.3.

 

                                                                                
           

                                                                      B_ус

 

                А                                                                             А

 

                                               L_ус

 

Рис. 4.3. Участок складирования ТКО в плане

После заполнения полигона отходами до проектных отметок участок складирования будет иметь форму усеченной пирамиды, а в поперечном  сечении - трапеции (рис.4.4.).

                   В_п=L_п

           

 

                                                                                            
        Н_пл

 

                                               В_ус=L_ус

 

Рис. 4.4. Поперечное сечение участка складирования (без котлована).  Разрез А-А

Определим размеры верхней площадки полигона захоронения отходов, (рис.4.5.):

В_п = L_п = В_ус-2mН_пл=452-2´3´22=320 м,

Где В_п и L_п- соответственно ширина и длина верхней площадки участка складирования, м.

Площадь верхней площадки участка складирования:

 Ф_п=В²_п=320²= 102400 м²=10,2 га.

Максимальная допустимая высота полигона Н_пл^max определяется из условия заложения внешних откосов не менее чем m=3 и необходимости создания верхней площадки размером обеспечивающей безаварийную работу мусоровозов и бульдозера (рис. 4.5.).

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

Тогда В_п^min=2R_раз+2в, а ее минимальная площадь равна:

Ф_п^min = (В_п^min)² = (2R_раз+2в)²=(2´9+2´10)² = 1444 м² =0,14 га, что значительно меньше принятой в проекте Ф_п =10,2 га.

 

                                       В_п^min=L_п^min                                                                                
   

                                                                                                          

Н_пл^max

                                                                                   
                 Н_пл                       

 

                                           B_ус=L_ус

 

Рис. 4.5. Схема для определения максимально возможной высоты полигона

Максимально возможную высоту полигона определяют по зависимости: Н_пл^mах=, где В_ус- ширина участка складирования, м. Н_пл^mах= = 69 м.

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

Участок складирования разбивают на очереди эксплуатации с учетом приема ТКО на каждой очереди в течение 3…5 лет

Фактическую вместимость полигона с учетом уплотнения ТКО рассчитывают по формуле для определения объема усеченной пирамиды:

Е_ф= , где Ф_ус и Ф_п - площади нижнего и верхнего оснований свалочного тела, м².

Вместимость котлована в основании полигона не учитывается, так как грунт, вынимаемый из него, расходуется на изоляцию ТКО.

В этом случае фактическая вместимость Е_ф равна объему ТКО в уплотненном состоянии, которая составит:

Е_ф=[204304 +102400+(204304+102400)^0,5]= 3297193 м³

Потребность в минеральном грунте (V_г) определяется по формуле

V_г= ,

где к₂= 1,2.

Для изоляции 3297193 м³ ТКО после их уплотнения потребуется грунт в объеме:

V_г=3297193 (1-)= 527550,88 м³,

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

Средняя проектная глубина котлована в основании полигона определяется по формуле:

Н_к=_,

где 1,1 - коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему заполнения котлована,

Н_к= м. Принимаем Н_к=2,6 м.

Проверяем условие размещения полигона: Н_угв - Н_к + Н_эк ≥ 2м, где: Н_угв – глубина залегания грунтовых вод, Н_угв=4,8 м; Н_эк – толщина защитного экрана основания полигона (п. 4.5.3).

4,8-2,6+1=3,2 м > 2 м, - принятая глубина котлована удовлетворяет требуемым условиям.

Полигон ТКО разбиваем на пять очередей эксплуатации, (рис. 4.6.).

При этом сам котлован для складирования ТКО, будет разбит на четыре части.

Откосы котлована из условий работы бульдозера принимают с коэффициентом заложения не менее m=2,5.

Каждую очередь эксплуатации полигона рассчитывают из условия обеспечения приема ТКО в течение времени Т_оч =  = = 4 года.

 Площадь участка складирования каждой из четырех очередей эксплуатации в пределах первого яруса составит ф_оч==51136 м².

 

II

I

 

II

I

                                                                 

		Y

 

        А                                                А

IY

III

                                                                                
              б

                                                          

а

Рис. 4.6. План и разрез высоконагруженного полигона захоронения ТКО: а – план полигона; б – разрез А-А; (I-Y) – очереди строительства и эксплуатации полигона

Объем отходов, складируемых в каждой очереди эксплуатации полигона, составит V_оч = == 659439 м³.

Высота первого яруса (с I-IY очереди) определяется по зависимости:

Н _{оч (I-IY)} = ==14,2 м,

где 1,1 – коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему заполнения котлована.

Учитывая послойное заполнение полигона отходами: 1,8…2,0 м – отходы и 0,2 м – минеральный грунт, количество укладываемых слоев с I по IY очереди 1-го яруса составит n_сл(I-IY)==≈7 слоев. Принимаем – по 7 слоев укладки ТКО в каждую очередь 1-го яруса. Тогда высота 1-го яруса над уровнем поверхности земли составит Н^I=2,0×7=14 м.

Объем котлована одной очереди составит v_г^оч == = 131887,5 м³_.

Наращивание высоты полигона 2-го яруса с отметки 14 м до проектной – 22 м будет производиться заполнением V очереди полигона.

После заполнения 2-го яруса будет выполнено окончательное его перекрытие. Количество слоев V очереди полигона составит n_слY==≈6 слоев.

Тогда общее количество слоев ТКО, укладываемых в тело полигона, составит: N= n_слI-IY+ n_слY=7+6=13 слоев.

Перед производством работ снимают плодородный слой почвы со всей площади участка складирования ТКО, который  отсыпают во временные кавальеры, размещаемые в стороне от участка складирования. В последствии этот грунт используют для рекультивации полигона, (рис. 4.7.). Грунт вынимаемый, из котлована 1 очереди, складируют во внешний кавальер для последующего использования при устройстве промежуточной изоляции при заполнении 4 и 5 очередей формирования полигона.

                            2

                            3

              3

                                                                                
         

             1

                                       2

Рис. 4.7. Схема расположения кавальеров  плодородного и минерального грунтов (начало эксплуатации 1 очереди полигона): I-IV – очереди заполнения полигона; 1 -  полигон захоронения ТКО; 2 - кавальеры плодородного грунта; 3 -  кавальеры минерального грунта.

4.3.2. Проектирование кавальеров для складирования плодородного и минерального грунта

            а) Определение параметров кавальеров плодородного грунта

Плодородный слой снимают со всей площади участка складирования.

Объём растительного грунта определяют:

V_p=Ф_ус´h_р´k_p=204304´0,25´1,23= 62823 м³,

 где h_р - толщина растительного слоя, м (h_р=0,25 м из задания, табл. 1); k_p – коэффициент разрыхления, k_p=1,22…1,24, (принимается по ЕниР).

Длина кавальера:

L_кв^p=2´ L_ус =2´452=904 м, (рис. 4.8.).

Площадь поперечного сечения кавальеров растительного грунта составит:

F_кв^p= V_p/L_кв^p=62823/904=69,5 м².

Принимаем поперечное сечение кавальера в виде трапеции высотой Н_кв^р до 4 м и коэффициент заложения откосов -  m=3 (рис. 4.8.). Используя формулу трапеции F_кв^р = (В_кв^р+b_кв^р )/2´Н_кв^р_, определяют ширину кавальера  по низу,

где F_кв^р- площадь кавальера растительного грунта, м²; Н^p_кв- высота кавальера, Н_кв^р = 3 м; В_кв^пг - ширина кавальера по низу, м; b_кв^р - ширина кавальера по верху b_кв^р= В_кв^р-2m´Н_кв, м.

                                                   B_кв^p

 

                                                                                              Н_кв

 

                                                    В_кв

Рис. 4.8. Поперечное сечение кавальеров плодородного и минерального грунтов

Из условия баланса грунтовых масс 2F_кв^р= (В_кв^р+ В_кв^р-2m´Н_кв^р)´Н_кв^р, определяют ширину нижнего основания кавальера плодородного грунта:

В_кв^р = [(F_кв^р+m´(Н_кв^р)²]/Н_кв^р=(69,5+3´3²)/4=24,1 м.

Далее рассчитывают ширину верхнего основания кавальера:

b_кв^р= В_кв^р-(2´ m´Н_кв^р)= 24,1-(2´3´3)=6,1м.

Размеры кавальеров плодородного грунта позволяют их разместить  с дух сторон  участка складирования ТКО, рис. 4.7.

б) Определение параметров кавальеров минерального грунта

Грунт из котлована 1-й очереди используют для изоляции ТКО, укладываемых в период эксплуатации  IV и V очередей заполнения полигона. Для этих же целей складируют избыточный минеральный грунт из котлованов II, III и IV очередей строительства полигона.

Объём минерального грунта разрабатываемого в котловане 1 очереди строительства полигона составит: v_г^оч == = 131887,5 м³_. Объем грунта, укладываемого во временные кавальеры с учетом его разрыхления, составит  - V^{мин 1 оч.}= v_г^оч×k_p= 131887,5×1,23= 162221 м³. Тогда длина кавальеров минерального грунта:

L^мин_кв = L_ус/2+B_ус/2=452/2+452/2 = 226+226=452 м.

Площадь поперечного сечения кавальера минерального грунта:

F^мин_кв= V^{мин 1 оч}/L^мин_кв =162221/452=358,9 м²

Принимаем поперечное сечение кавальера в виде трапеции высотой H^мин_кв = 4 м, с заложением откосов m=3,(рис. 4.8.).

Параметры кавальера для минерального грунта определяют по тем же зависимостям, что и для кавальера для плодородного грунта.

В^мин_кв = [(F^мин_кв- m´(Н^мин_кв )²/Н^мин_кв=(358,9-3´4²)]/4=77,8 м,

b^мин_кв= В^мин_кв-(2´ m´Н^мин_кв)=77,8-(2´3´4)=53,8 м.

Размещаем 2 кавальера минимального грунта длиной по 226 м с двух сторон участка складирования ТКО 1-ой очереди эксплуатации полигона, рис.4.7.

4.4. Прогноз техногенного влияния полигона ТКО на компоненты природной среды. Инженерные решения защиты окружающей среды

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

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

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

Для исключения возможного загрязнения горных пород зоны аэрации и подземных вод существуют два подхода:

- недопущение попадания излишнего количества влаги в тело полигона;

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

Под первым подходом имеется в виду: перехват поверхностного стока со стороны водосбора с помощью строительства нагорных каналов; понижение грунтовых вод с применением ловчих каналов; перекрытие заполненных участков или очередей полигона водонепроницаемым слоем.

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

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

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

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

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

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

Для борьбы с крысами на территории полигона устанавливают "кормушки" в виде отрезка трубы, в которые закладывают приманку, отравленную ядом замедленного действия. Отравляющий эффект воздействует на крыс в течение нескольких суток с целью исключения возможности передачи информации отравившимися особями другим, чем именно они отравились. В результате такой операции наблюдается практически полное истребление крыс на территории полигонов.

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

4.5. Определение объема фильтрата,  удаляемого из свалочного тела в период эксплуатации полигона. Пример расчета

Фильтрат образуется на участке захоронения отходов в течение теплого и холодного времен года. В теплый период – осадки в виде дождя. Образование фильтрата в холодное время года связано с таянием снега на поверхности уложенных отходов за счет тепла, выделяемого при разложении органического вещества в толще свалочного тела, а также захоронением  значительной части выпавшего снега совместно с укладываемыми отходами. Количество фильтрата, образующегося на полигонах, определяется разницей между величиной выпавших осадков и объемом влаги, расходуемой на испарение, достижение отходами полной влагоемкости и на поверхностный сток, рис.4.9.

Для определения объема фильтрата,  удаляемого из свалочного тела в период эксплуатации полигона, необходимы элементы водного баланса 50%-ной обеспеченности: осадки и испарение с водной поверхности. Например, для Карельской республики, в соответствии с исходными данными на курсовое проектирование, осадки составляют О=710 мм; испарение с водной поверхности Е₀=404 мм. Таким образом, расчетное значение инфильтрационного питания q_(З/В) за зимне-весенний расчетный период можно определить по следующей зависимости:

q_(З/В)=[aО_(З/В) – Е_(З/В)],

где О_(З/В) – осадки за зимне-весенний расчетный период, приведенные к 10%-ной обеспеченности, мм; Е_(З/В) – испарение с поверхности полигона за зимне-весенний расчетный период, мм; Т_(З/В) – продолжительность зимне-весеннего периода, Т_(З/В)=180 дней; a - коэффициент, учитывающий долю осадков, впитывающихся в почву в зимне-весенний период, a = 0,6.

 

                                         О                            Е

                                                                                
           ПС

 

                                                       q_рq_дв

 

                                                                                                                       Н_к=2,6м

           D=100мм                                            i =  0,005                                              

                                                                                    
                                h_эк

                                                

 

Рис. 4.9. Расчет притока фильтрата к дрене: O - атмосферные осадки, мм; Е – испарение с поверхности полигона, мм; q_P – расчетное значение инфильтрационного питания мм; q_дв – дефицит влаги, расходуемой на насыщение отходов до достижения ими состояния полевой влагоемкости, мм; ПС- поверхностный сток, мм.

О_(З/В)=Ор₁,

где О – среднемноголетнее значение осадков 50% обеспеченности, О=710 мм (по заданию); р₁ – процентное распределение элементов водного баланса для осадков зимне-весеннего периода, р₁=0,37 (37%).

Испарение влаги за зимне-весенний период определяется по формуле:

Е_(З/В) = Е₀р₂,

где Е_(З/В) – испарение с поверхности площадки складирования за зимне-весенний расчетный период, мм; Е₀ – величина испарения влаги с водной поверхности 50%-ной обеспеченности (Е₀ = 404 мм); р₂ – процентное распределение водного баланса для испарения с водной поверхности за зимне-весенний расчетный период, (р₂ = 0,12).

О_(З/В) = 0,71·0,37·= 0,263 м.

Е_(З/В) = 0,404·0,12·= 0,0485 м.

Итак, q_(З/В) = (0,6·0,263 – 0,0485)/180 = 0,00061 м/сут.

Аналогично рассчитывается инфильтрационное питание за летне-осенний период – q_(Л/О):

q_(Л/О) = [aО_(Л/О) - Е_(Л/О)]_,

где О_(Л/О) – осадки за летне-осенний расчетный период, приведенные к 10%-ной обеспеченности, мм; Е_(Л/О) – испарение с поверхности полигона за летне-осенний расчетный период, мм; Т_(Л/О) – продолжительность летне-осеннего периода, 185 суток; a - коэффициент, учитывающий долю осадков, впитывающихся в почву в летне-осенний период, a = 1.

О_(Л/О) = О×р^*₁ = 0,71×(1 – 0,37) = 0,4473 м,

где р^*₁ - процентное распределение элементов водного баланса для осадков в зимне-весеннем периоде, (р^*₁ =1-0,37 =0,63).

Е_(Л/О) = Е₀×р₂^* = 0,404×(1 – 0,12) = 0,356 м,

где р₂^* - процентное распределение водного баланса для испарения с водной поверхности за зимне-весенний расчетный период, (р₂^* =1-0,12 =0,88).

Т_(Л/О) = 365 – 180 = 185 суток.

Тогда q_(Л/О) = [aО_(Л/О) - Е_(Л/О)]= [1· 0,4473 – 0,356]=0,00049 м/сут._,

Если считать, что отходы на полигон поступают равномерно в течение всего года, то величину объема образующегося фильтрата в течение года можно определить по следующей зависимости:

Q_ф=[ q_(З/В) Т_(З/В)+ q_(Л/О) Т_(Л/О)]Ф_оч-ΔWP_сут[Т_(З/В)+ Т_(Л/О)],

где ΔW - дефицит влажности отходов, т.е. влага, расходуемая на насыщение отходов до полной полевой их влагоемкости; - плотность фильтрата, т/м³.

Полная полевая влагоемкость ТКО составляет 30…40 % от объема укладываемых отходов. Вместе с тем, влажность отходов, поступающих на полигоны, в среднем составляет 15…20 % от их объема.

Следовательно, дефицит влажности отходов DW составит 15% от их объема. Тогда Q_ф=[0,00061·180+0,00049·185]51136-0,15·167,7(180+185)1,0=1071,2 м³/год.

Таким образом, годовая величина инфильтрующих осадков по каждой очереди эксплуатации полигона выше величины водонасыщения отходов, поэтому в проекте необходимо предусмотреть системы откачки фильтрата из приемных колодцев в резервуар накопитель.

4.6. Проектирование системы дегазации полигона. Пример расчета

В процессе захоронения ТКО на полигонах в атмосферный воздух выделяются загрязняющие вещества, являющиеся продуктом разложения органической составляющей отходов (пищевые и древесно-растительные  отходы, макулатура и текстиль). При максимально благоприятных условиях для жизнедеятельности метанообразующих бактерий из каждой тонны ТКО образуется 80…150 м³ сырого биогаза, имеющего теплотворную способность 18900…25100 кДж/м³ (4500…6000 ккал/м³).

Установлено, что характер процессов разложения отходов в толще свалочного тела полигона: скорость их протекания, количество образующегося биогаза, его свойства, интенсивность и продолжительность выделения на разных стадиях эксплуатации полигона зависят от множества факторов. Главными факторами являются: климатические и геологические условия; морфологический и химический составы отходов; площадь, объем и глубина (высота) свалочного тела полигона; влажность, плотность, реакция среды рН, температура отходов в теле полигона и другие.

  В соответствие с морфологическим составом ТКО (применительно к центральному району), процент отходов, содержащих органическое вещество, составит: пищевые отходы - 35…45, бумага и картон - 32…35, древесина и листва - 1…2, текстиль - 3…5%. Ежегодное поступление ТКО на полигон составляет 61214 т/год. Учитывая морфологический состав поступивших отходов, в их составе, то их ежегодная органосодержащая часть составит G=(0,35+0,32+0,01+0,03)61214=43462 т/год. Принимая величину удельного образования биогаза g=80м³/т в результате разложения 1 т органосодержащих отходов, ежегодный объем образования биогаза составит: Q_б/г=gG=80·43462=3476960 м^3/год.

Как показала практика эксплуатации полигонов ТКО, в первоначальный период их эксплуатации продолжительностью до 2…3 лет, разложение отходов происходит в аэробных условиях с преимущественным образованием СО₂, и только по истечении этого срока процесс разложения органического вещества становится анаэробным с выделением биогаза. 

В процессе эксплуатации полигона часть образующегося в свалочном теле биогаза, по мере его накопления и повышения пластового давления выходит на поверхность полигона. После прекращения эксплуатации полигона и его перекрытия продолжается анаэробное разложения отходов с выделением биогаза. Этот период может составлять около 10 лет. Поэтому необходимо предусмотреть дегазацию полигона.  Существует пассивная дегазация (организованный выпуск биогаза в атмосферный воздух) и активная дегазация (путем принудительной его откачки) для последующего использования в энергетических целях.

Для последующего использования биогаза в энергетических целях требуется наличие достаточного количества и стабильного давления. Обычно образование биогаза на полигонах характеризуется непостоянством объема  и низким давлением (30…40 мм вод ст). Кроме того, при активной дегазации происходит подсос воздуха, что чревато реальной опасностью взрыва газовоздушной смеси.

По этому при выполнении окончательной рекультивации полигона перед созданием верхнего полупроницаемого экрана необходимо предусмотреть устройство дренажной системы для сбора и удаления биогаза в атмосферу через специальные вертикальные выпуски. Дренажная сеть представляет собой газосборные каналы, устраиваемые в верхней толще уложенных отходов последней очереди эксплуатации полигона. Поперечное сечение траншей назначают конструктивно из условия обеспечения скорости движения газа в дренажном газопроводе не выше 0,1 м/с. Учитывая ежегодный объем образования биогаза  3476960 м^3/год и допустимую скорость движения биогаза 0,1 м/с, определяем суммарное сечение газосборных траншей: F==1,1 м. Принимая сечение газосборной траншеи прямоугольной формы (глубиной - 0,5 м и шириной - 0,4 м), потребуется устройство n==5,5 (6) траншей. Трассировку траншей выполняют в двух взаимно перпендикулярных направлениях: вначале прокладывают две взаимно перпендикулярные траншеи по середине полигона и по две траншеи, отстоящие от средних, на расстоянии L==80 м. В местах пересечения  газосборных траншей устраивают специальные вертикальные выпуски высотой не менее 5 м.

4.7. Проектирование нагорных каналов. Пример расчета

С целью исключения поступления на территорию полигона поверхностного стока со стороны водосбора устраивают нагорные каналы.  Длину нагорных каналов принимают из условия защиты территории полигона с нагорной стороны, рис.4.1. Поверхностный сток, собираемый нагорными каналами, отводят в ливневую канализацию. При наличии благоприятных гидрогеологический условий на территории полигона (неглубокое залегание водопроницаемых горных пород и низкое залегание уровня грунтовых вод) и незначительном загрязнении поверхностного стока используют водопоглощающие колодцы.

Поперечное сечение нагорного канала принимают трапециидальной формы. В курсовом проекте ширину канала по дну (в_к) можно принимать в_к=0,5…1,0 м, в зависимости от ожидаемого расхода воды. Глубину канала (h_к) определяют расчетным путем. Заложение откосов канала (m) принимают в зависимости от их устойчивости. При заложении откосов канала m =1,5 и вида грунта их устойчивость обеспечивается. При m=1,5; в_к/h_к=0,61. Тогда h_к= в_к/0,61==0,98 м.

Уклон дна нагорного канала принимают с учетом рельефа местности, но не менее 0,003.  В курсовом проекте можно принять i=0,003.

Для равнинных районов при водосборной площади бассейна < 0,5 км² расчетный расход поверхностного стока определяют по формуле:

Q_СТОКА = 0,56 hFbgs,

где h – толщина слоя поверхностного стока при продолжительности ливня 30 мин, h = 24 мм; F – площадь водосборного бассейна, F = 0,2 км²; b - коэффициент расплывания паводка, b = 1; g - коэффициент неравномерности выпадения осадков, g = 1; s - коэффициент озёрности бассейна, s = 0,8.

Q_CTOKA = 0,56×24×0,2×1×1×0,8 = 2,15 м³/с.

Далее определяют скорость течения воды () в канале и пропускную его способность (Q_к) запроектированного сечения канала (в_к=0,6м, h_к=0,98м и m=1,5), продольном уклоне i=0,003 и  коэффициенте шероховатости n=0,025.

Скорость течения воды, коэффициент Шези по формуле Манинга =,

где - скорость течения воды в канале, м/c; - коэффициент Шези; R – гидравлический радиус, м; у – показатель степени (у= =0,167).

Гидравлический радиус R определяется по формуле:

R==0,54 м

- площадь живого сечения, м²; - смоченный периметр живого сечения канала, м.

Рассчитав скорость течения воды== 1,06 м/сек, определяют пропускную способность канала Q_к==2,03·1,06=2,15 м³/с.

Сравнивая Q_CTOKA = 2,15 м³/с и Q_к = 2,15 м³/с, можно сделать вывод о том, что запроектированное сечение канала обеспечивает отвод расчетного объема  поверхностного стока.

5. Проектирование административно-хозяйственной зоны

Административно-хозяйственная зона проектируется для размещения: административно-бытового корпуса; контрольно-пропускного пункта КПП совместно с пунктом стационарного радиометрического контроля, весовой; гаража и площадки с навесом; мастерских для ремонта машин и механизмов; склада топливно-смазочных материалов; складов для хранения энергоресурсов, строй материалов, спецодежды, хозяйственного инвентаря и др.; объектов линий электроснабжения и других сооружений; пожарного резервуара.

Территория хозяйственной зоны должна иметь твердое покрытие, освещение и въезд со стороны полигона. На крупных полигонах, принимающих более 360 тыс. м³ в год ТКО и рассчитанных на срок эксплуатации более 15 лет, водоснабжение обеспечивается из артезианских скважин, проектируемых в составе объекта.

На выезде из полигона должна быть предусмотрена контрольно-дезинфицирующая яма в виде железобетонной ванны длиной 8, глубиной 0,3 и шириной 3 м для дезинфекции колес мусоровозов. Ванна в теплый период года заполняется 3%-м раствором лизола и опилками.

Расход воды на пожаротушение составляет 10 л/с. Для этой цели на территории АХЗ должен быть предусмотрен железобетонный резервуар или пруд емкостью около 50 м³.

По периметру всей территории полигона проектируют ограждение высотой 1,8м.

В ограде полигона у производственно-бытового здания проектируются ворота или шлагбаум.

Наружное освещение по постоянной схеме предусматривается только в пределах хозяйственной зоны. Суточные карты освещаются по временной схеме. Минимальная освещенность рабочих карт 5 Лк.

Схема административно-хозяйственной зоны приведена на рис. 5.1. 6. Санитарно-защитная зона и система мониторинга

6.1. Санитарно-защитная зона

Согласно санитарным правилам и нормам «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов твердых бытовых отходов» СанПиН 2.1.7.722-98 санитарная зона принимается - 0,5 км. В санитарно-защитной зоне запрещается размещение жилой застройки, скважин и колодцев для питьевых целей.

6.2. Система мониторинга

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

На основании динамики изменения показателей, характеризующих состояние отдельных компонентов природной среды (атмосферного воздуха, почвы и биосферы, и поверхностных и подземных вод), составляется оперативный или среднесрочный прогноз дальнейшего изменения экологической ситуации как на самом полигоне, так на прилегающих к нему территориях. Система мониторинга служит информационной основой при определении эффективности проведенных экологических мероприятий, а также базой данных для разработки технических и технологических решений по совершенствованию эксплуатации полигона.

Рис. 5.1. Схема административно-хозяйственной зоны: 1 – подъездная дорога; 2 – ограждение; 3- ворота и пост радиометрического контроля; 4 - весовая; 5 – контрольно-пропускной пункт; 6 – дезинфицирующая яма; 7 – пруд для пожаротушения; 8 – вагончик для рабочих; 9 – санузел;. 10 – стоянка для машин; 11 – склад топливно-смазочных материалов (ТСМ); 12 – трансформаторная подстанции.

6.3. Программа мониторинга

Программа мониторинга включает следующие наблюдения за:

- химическим составом и количеством образующегося в свалочном теле фильтрата;

- изменением качества грунтовых вод за пределами полигона;

- загрязнением атмосферного воздуха, как в рабочей зоне на территории полигона, так и за ее пределами;

- соответствием отходов, поступающих на полигон, заявленной степени опасности.

Мониторинг химического состава фильтрата должен проводиться как на выходе из каждой очереди полигона для определения времени наступления метановой фазы, так и на выходе со всего полигона для определения его влияния на очистные сооружения и систему очистки. Периодичность измерений - один или два раза в год. С резким изменением качественного и количественного составов фильтрата периодичность наблюдений увеличивают.

Качество грунтовых вод контролируют периодически через наблюдательные скважины, пробуренные за пределами полигона, позволяющие обнаруживать изменения химического состава подземных вод.

Система мониторинга должна включать постоянное наблюдение за состоянием воздушной среды. В этих целях ежеквартально производят анализы проб воздуха, отбираемого в приземном слое в зоне перекрытого участка свалки и на границе с санитарно-защитной зоной, на содержание в нем соединений, характеризующих процесс биохимического разложения ТКО представляющих наибольшую опасность.

Определение количества и состава газов в атмосферном воздухе производится систематически с привлечением специализированной организации.

В атмосферном воздухе определяют в обязательном порядке: содержание пыли, микробную обсемененность, аммиак. В отдельных случаях этот порядок может быть расширен  за счет поступления в атмосферный воздух фенола, формальдегида, серы и сероводорода, диоксида азота, метана, диоксида углерода и других соединений.

В случае установления степени загрязнения атмосферного воздуха на границе санитарно-защитной зоны выше ПДК должны быть приняты соответствующие меры, направленные на снижение уровня загрязнения.

Система мониторинга должна включать постоянное наблюдение за состоянием почвы в зоне возможного влияния свалки. С этой целью контролируют качество почвы и растений на содержание экзогенных химических веществ (ЭХВ), которые не должны превышать ПДК в почве и, соответственно, остаточные количества вредных ЭХВ в растительной товарной массе не должны быть выше допустимых пределов. Контроль содержания загрязняющих веществ в растениях и почве проводят не реже одного раза в год (июль-август).

В почве определяют содержание тяжелых металлов и мышьяка, углеводородов (суммарное содержание), нефтепродуктов, бензапирена, коли-титры, наличие патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов.

В программу мониторинга не включен анализ поверхностных вод, т.к. предполагается, что полигон не будет оказывать влияние на этот тип вод из-за достаточно большого удаления полигона от поверхностных водных объектов.

Ввиду того, что полигон находится на довольно значительном отдалении от населенных пунктов, а при его строительстве и эксплуатации используют общестроительные машины и механизмы, определение уровней шумовых воздействий на окружающую среду в курсовом проекте не проводится.

Химические и токсичные отходы, недопустимые для захоронения на полигоне, контролируются визуально при их поступлении на полигон. Визуальный осмотр проводится на участке приема отходов, а также на участке их захоронения машинистами бульдозеров и катков.

Если отходы не соответствуют заявленным требованиям, то  такие отходы к захоронению на данном полигоне не принимаются.

Мониторинг фильтрата и подземных вод. Цель мониторинга фильтрата - получение информации о степени его токсичности для назначения метода его очистки.

Наблюдения рекомендуется проводить 3…4 раза в год, и один раз в год фильтрат подвергают полному химическому анализу.

Задача программы мониторинга подземных вод заключается в получении информации об изменении их состава, вызванного возможным просачиванием фильтрата через защитный экран.

Параметры, характеризующие качество подземных вод: прозрачность; рН; количество взвешенного вещества; химическая потребность в кислороде (ХПК); биохимическая потребность в кислороде  (БПК_полн.); коли-фаги; общие колиформные бактерии; яйца гельминтов.

К этому перечню добавляются  вещества, повышенное содержание которых обусловлено их присутствием в свалочных грунтах: нефтепродукты, толуол, этилбензол, фенол, крезолы, хлорбензол, дихлорбензол, тяжелые металлы, мышьяк и др.

Пробы воды отбирают из наблюдательных скважин.

Для создания системы слежения за изменением качества подземных вод наблюдательные скважины бурят в санитарно защитной зоне полигона в количестве не менее 5 штук.  Две скважины располагают выше полигона относительно притока подземных вод, (которые будут характеризовать их исходное состояние) и три - располагают ниже полигона относительно оттока подземных вод на расстоянии 50…100 м от полигона (которые будут характеризовать степень влияния полигона на изменение качества подземных вод).

Для того чтобы иметь достоверную информацию о качестве грунтовых вод, скважины должны быть пробурены в процессе строительных работ. Периодичность отбора проб воды должна быть не реже 2 раз в год.

7. Технологическая схема эксплуатации полигона

В процессе заполнения полигона отходами должны обеспечиваться проходимость мусоровозов и строительной техники, а также общая устойчивость  возводимого сооружения из свалочных грунтов.

Для этого в курсовом проекте рассматривается поэтапный ввод мощностей без остановки приема отходов на полигон. Технологическая схема эксплуатации включает пять очередей. Первая очередь представляет собой пусковой комплекс. В пусковой комплекс входят состав сооружений и виды работ, необходимые для обеспечения производственной деятельности предприятия. Состав работ пускового комплекса включает следующие работы: строительство автодороги до полигона; ограждение территории полигона и установка ворот; возведение хозяйственно-административной зоны с полным набором сооружений; разработка грунта в котловане 1-й очереди и складирование его во временные кавальеры; строительство кольцевой автодороги от хозяйственной зоны до полигона; строительство нагорного канала и пожарного пруда; прокладка сети электроснабжения.

Далее ведут подготовку котлована 1-й очереди под эксплуатацию. Состав работ подготовки котлована 1-й очереди включает: планировку основания до проектных отметок с разуклонкой под дренажную сеть; устройство противофильтрационного экрана по дну и откосам котлована; укладку дренажных труб с устройством устьевого колодца.

После этого производят заполнение котлована 1-й очереди до уровня дневной поверхности земли. В процессе заполнения  полигона отходами ведут прием отходов, их складирование и перекрытие уплотненных отходов минеральным грунтом. Основные этапы складирования отходов на полигоне приведены на рис. 7.1.

Для обеспечения общей устойчивости полигона как насыпного сооружения после заполнения котлована 1-й очереди по его периметру осыпают дамбы обвалования из минерального грунта и ведут заполнение 1-й очереди отходами по высотной схеме до верхней проектной отметки 1-го яруса. Аналогично ведутся работы по заполнению 2-й, 3-й и 4-й очередей эксплуатации полигона.

Проезд к участкам захоронения отходов осуществляется по кольцевой автодороге. Для съезда в котлованы предусматривается устройство пандусов-съездов, при заполнении полигона по высотной схеме – пандусов-въездов.

После заполнения 1,2,3 и 4 очередей полигона до проектной отметки 1-го яруса верхнее основание выравнивают минеральным грунтом под единый уровень и по высотной схеме приступают к заполнению 5-й очереди эксплуатации полигона (2-го яруса).

 

Рис. 7.1. Основные операции, выполняемые  при  заполнении полигона отходам

Заполнение полигона отходами ведут картовым методом. Прибывающие на полигон мусоровозы разгружаются возле рабочих карт. Для этих целей вблизи каждой рабочей карты организуют площадку разгрузки, которую условно разбивают на две части: на одной разгружаются мусоровозы, на другой работают бульдозеры. Выгруженные из мусоровозов отходы накапливают на площадке и затем бульдозерами перемещают в рабочие карты. Заполнение рабочих карт ведут по методу «надвиг» при работе на нижних отметках, либо по методу «сталкивание» - на верхних отметках.

При работе по методу «надвиг» отходы перемещают с площадок разгрузки бульдозерами в пределы рабочей карты, расположенной в основании формируемого яруса, создавая на ней вал с пологим откосом (m=7)  и толщиной укладываемого слоя отходов до 0,5 м.

Складирование ТКО методом «сталкивания» выполняют сверху вниз. При методе «сталкивания» мусоровозы разгружаются также на площадках разгрузки, устраиваемых возле рабочей карты, но расположенных на верхней заизолированной поверхности заполняемого яруса, сформированного в предыдущие дни.

Размеры рабочей карты и площадок разгрузки приведены на рис. 7.2.

При разгрузке мусоровозов плотность ТКО уменьшается и достигает значений около 0,210 т/м³.

Тогда, суточный объем ТКО принимаемых на полигон, составит:   V_сут=798 м³/сут.

Высота формируемого яруса  (h_я) ТКО на рабочей карте 1,8 м. Тогда ширина рабочей (В_рк ) при заложении внешнего откоса формируемого яруса m=7 составит: В_рк=h_я =1,8=12,7 м. Площадь поперечного сечения отсыпаемых отходов на рабочей карте () составит: = В_рк·h_c=12,7·0,5=6,35 м².

Длина рабочей карты (L_рк) составит L_рк ===125м.

Учитывая доставку отходов на полигон мусоровозами, площадки для их разгрузки будут иметь размеры:  длину L_пр=м и ширину В_пр  не менее 3-х м. Тогда площадь площадки разгрузки мусоровозов составит F_р/м=65·3=195 м², что вполне достаточно для приема мусоровозов КО-415А с объемом кузова 23 м³.

        А    

                                                                 А-А

              L_рк

                                                                                     Ежедневный слой изоляции

 

 В_рк=Нm                                В_рк          h_я =2м                                       

 

                                                                                
                                    h_c

                                              В_пр                           Ежедневный слой укладки ТКО

                                            

L_пр

      

               А

Рис. 7.2. Рабочая карта и площадки разгрузки

После заполнения рабочей карты отходами толщиной слоя 0,5 м производят их уплотнение. Уплотнение отходов выполняют кулачковыми катками о при 4-х кратном попутном проходе по одному и тому же следу. Плотность ТКО после проходки кулачковых катков достигает 0,6…0,8 т/м³. В результате уплотнения произойдет уменьшение объема уплотняемого слоя с V_сут до V_уп. Учитывая постоянство массы складируемых отходов V_сут·=V_уп·, определяют уменьшение толщины слоя уплотняемых отходов: h_{с уп}==0,15 м.

Уплотненный слой ТКО в процессе формирования яруса в пределах рабочей карты укладки ТКО высотой 1,8 м в конце рабочего дня изолируют слоем минерального грунта h= 0,2 м.

Далее определяют ширину уплотненной полосы отходов, которую перекрывают слоем минерального грунта: b= h_{с уп=}1,1 м.

Тогда суточная потребность в минеральном грунте составит:

Vг _сут=b·h·L_рк=1,1·0,2·125=27,5 м³.

При эксплуатации полигона основными механизмами, выполняющими работы по перемещению, разравниванию, и планированию отходов являются бульдозеры и катки. Для устройства изолирующих слоев используют экскаватор  и автосамосвал. Грунт разрабатывают в котлованах или в кавальерах экскаватором с подвозкой к изолируемым рабочим картам. Разравнивание и уплотнение минерального грунта выполняется также бульдозером.

8. Закрытие полигона и передача участка под дальнейшее использование

После заполнения полигона до проектной отметки производят его закрытие и выполняют работы его рекультивации. Для этого последний слой отходов перед закрытием полигона засыпают слоем минерального грунта.

На высоконагружаемых полигонах со сроком эксплуатации не менее 5 лет допускается превышение проектной отметки на 10%. На момент закрытия полигон представляет собой насыпной холм с заложением откосов m=3. Рекультивация закрытого полигона направлена на восстановление продуктивности и народно-хозяйственной ценности восстанавливаемой территории, а также на улучшение экологической обстановки вокруг нее. Для этого после стабилизации закрытого полигона выполняют работы по укреплению его наружных откосов. Материалом для укрепления наружных откосов полигона служат минеральные грунты, вынутые при устройстве котлована, а также привозные грунты и материалы согласно принятой конструкции верхнего защитного экрана.

Рекультивацию полигона ведут в два этапа: технический и биологический.

Технический этап рекультивации полигона включает:

1. Укрепление внешних откосов полигона путем их выполаживания отсыпкой избыточного минерального грунта и почвы.

2. Завоз необходимых строительных материалов для устройства многофункционального перекрытия.

1.   Устройство слабопроницаемого финального перекрытия и создание системы по сбору биогаза.

Финальное перекрытие поверхности полигона должно включать систему гидроизоляции и газовентиляции. Конструкция защитного (гидроизоляционного) экрана в системе финального перекрытия поверхности участка складирования отходов, для уменьшения объемов осадков, поступающих в тело полигона, выполняют в виде глиняного замка или гидроизоляционного экрана из геосинтетических материалов.

 Финальное перекрытие с устройством глиняного замка выполняют следующим образом. В процессе укладки  финишного слоя ТКО поверхности полигона придают уклон от его центра в сторону его краев I=0,01 с целью отвода поверхностного стока. На спланированную поверхность отходов наносят защитный слой минерального грунта, отсыпаемый в процессе эксплуатации полигона толщиной 0,2 м. Далее по верху защитного слоя наносят дренажный слой отсыпкой гальки, предназначенный для отвода биогаза, k_ф ≤1х10^-3 м/с и толщиной слоя 0,3 м. После этого возводят противофильтрационный экран (два слоя уплотненной глины по 0,25 м каждый с k_ф ≤1х10⁷.м/с). Перед уплотнением глину доводят до оптимальной влажности. По верху глиняного противофильтрационного экрана укладывают дренирующий слой из гальки для отвода просачивающихся атмосферных осадков, k_ф ≤1х10^-3 м/с и толщина слоя 0,3 м. Перед отсыпкой рекультивационного слоя по дренирующему слою отсыпают переходный слой по методу обратного фильтра из песка и гравия, а затем отсыпают слой из потенциально плодородных горных пород (легкий суглинок, супесь и др.) и почвенный  слой, 0,15…1,0 м, в зависимости от последующего целевого использования образующейся территории.

Принципиальная конструктивная схема защитного экрана в системе финального перекрытия поверхности полигона ТКО приведена на рис. 8.1.

Конструкцию защитного экрана из геосинтетических материалов можно принять следующего вида. В начале после закрытия полигона и его стабилизации выполняют планировку поверхности полигона и устройство системы сбора и удаления биогаза. Далее выполняют песчаную подготовку под гидроизоляцию из геотекстильного материала. На подготовленную поверхность расстилают геотекстильный материал). Далее по его верху  расстилают гидроизоляционный слой, который  накрывают слоем геотекстильного материала.  По верху отсыпают дренажный слой из щебня толщиной 0,3 м, по верху которого осыпают слой потенциально плодородного грунта (легкий суглинок или супесь)  толщиной 0,8 м и плодородный слой – 0,2 м

 

 

                      7                             

 

                      6                                                         

 

     

                     5                                 

                     4 

                     3                         3

                     2                           2

                     1

Рис. 8.1. Конструкция защитного экрана в системе финального перекрытия поверхности полигона ТКО: 1 - финишный  слой ТКО; 2 - защитный слой минерального грунта, отсыпаемый в процессе эксплуатации полигона, 0,2 м;  3 - дренажный слой из гальки, предназначенный для отвода биогаза, k_ф ≤1х10^-3 м/с и толщина слоя 0,3 м; 4 -противофильтрационный экран (два слоя уплотненной глины по 0,25 м каждый с k_ф ≤1х10⁷.м/с), 0,5 м; 5 - дренажный слой из гальки для отвода атмосферных осадков, k_ф ≤1х10^-3 м/с и толщина слоя 0,3 м; 6 – рекультивационный слой, состоящий из слоя почвы и потенциально плодородных  горных пород, 0,15…1,0 м, в зависимости от последующего целевого использования образующейся территории; 7 – травостой

Биологический этап рекультивации включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий. Для защиты сформированных грунтовых поверхностей от ветровой и водной эрозии производят их озеленение. По склонам и бермам  (террасам) высаживают защитные древесно-кустарниковые насаждения,  а по откосам выполняют посев многолетних трав. Верхнее основание полигона обустраивают в зависимости от целевого последующего использования.

9. Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны. Мероприятия  по предупреждению чрезвычайных ситуаций.

Для каждого полигона в соответствии с "Правилами по технике безопасности и производственной санитарии при уборке городских территорий" с учетом местных условий разрабатывают инструкцию по технике безопасности и охране труда.

Инструкция по технике безопасности должна содержать нормы выдачи спецодежды, производственной одежды, продолжительность отпусков, периодичность прохождения инструктажа по технике безопасности. Каждый полигон должен иметь журнал по технике безопасности и охране труда, в который заносятся все рекомендации проверяющих организаций и данные о проведении инструктажей и занятий с персоналом объекта.

На полигоне должны быть разработаны конкретные меры по пожарной безопасности. Для выполнения повседневных работ, надзора за первичными средствами пожаротушения и организации тушения назначается ответственное лицо за пожарную безопасность на полигоне.

Медицинское обслуживание персонала полигона включает: установление по согласованию с ЦСЭН периодичности медицинского обследования персонала, указания о необходимости осуществления профилактических противостолбнячных прививок, необходимость подготовки одного из рабочих по программе сандружинников.

Персонал полигона должен быть обеспечен специальной одеждой, обувью и средства индивидуальной защиты (респиратор)

Персонал должен строго соблюдать правила личной гигиены и техники, безопасности.

Приложение 1

Форма титульного листа к курсовому проекту

МИНОБРНАУКИ  РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Российский государственный геологоразведочный университет

имени  Серго Орджоникидзе»

(МГРИ)

Экологический факультет

Кафедра «Техносферная безопасность»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Обращение с отходами»

на тему: «Проектирование полигона захоронения
твердых коммунальных отходов»

Вариант № ___

Выполнил: студент группы шифр группы

Фамилия И.О.

                                               Принял: ______________

                                        Дата _____________

                                                 Оценка _______________

МОСКВА 2020 г.

Приложение 2

Исходные данные к выполнению расчетно-графической работы

Рис. 1. Зависимость высоты полигона от численности обслуживающего населения

		Рис. 2.  Топографический план строительной площадки. М1:10000

		Рис. 3. Ситуационный план обслуживаемой территории 1- дорога; 2, 3, 4, 5- населенные пункты, обслуживаемые полигоном; 6- территория, отведенная для размещения полигона; 7- река.

 

Таблица 1

Исходные данные к выполнению расчетно-графической работы

«Полигон захоронения твердых коммунальных отходов (ТКО)»

Вариант	Продолжительность эксплуатации	Численность населенных пунктов, тыс. чел.	Толщина плодородного слоя	Регион строительства
Осадки, мм	Испаряемость с водной поверхности, мм
№	Т	Н1	Н2	Н3	Н4	hр	О	Е
1	10	45	67	33	74	0,2	780	356	Архангельская
2	12	47	64	37	85	0,25	815	241	Вологодская
3	14	49	61	41	96	0,15	770	310	Ленинградская
4	16	51	58	45	107	0,2	640	258	Мурманская
5	18	53	55	49	118	0,3	870	501	Новгородская
6	20	55	52	53	129	0,3	770	348	Псковская
7	22	57	49	57	140	0,2	810	404	Карелия
8	24	59	46	61	128	0,25	745	370	Коми
9	10	61	43	65	116	0,2	780	461	Брянская
10	12	63	40	62	104	0,25	994	543	Владимирская

Таблица 2

Гидрогеологические условия  района строительства полигона