Способ рекультивации участков хранения бытовых отходов - RU2757792C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способам рекультивации участков хранения твердых бытовых отходов, расположенных на заболоченных территориях.

В районах с малой плотностью населения и плохо развитой транспортной инфраструктурой, где сложно организовать вывоз и утилизацию бытовых отходов, вблизи поселений возникают санкционированные и несанкционированные свалки бытовых отходов. Во многих случаях они размещаются на болотах, считающихся бросовыми землями. Из-за того, что загрязняющие вещества аккумулируются залегающим в основании свалок торфом, экскавация и вывоз отходов не предотвращают загрязнение природной среды. В течение длительного времени после ликвидации свалки поллютанты выносятся грунтовыми водами в водоемы (И.В. Тельминов, А.Л. Невзоров. Изучение выноса загрязняющих веществ с заболоченной территории// Вестник МГСУ. 2015. № 4, с. 115—125.). Тем не менее, по-прежнему, наиболее распространенным способом рекультивации участков размещения бытовых отходов, в том числе и на заболоченной местности, является их изоляция с поверхности.

Известен способ рекультивации мест хранения бытовых отходов, включающий сплошную планировку участка и последующее послойное нанесение речного ила, ила очистных сооружений и опилок (Патент РФ № 2612214, МПК A01B 79/02 - аналог).

Недостатком способа, кроме выноса загрязняющих веществ грунтовыми водами из основания свалки после осуществления мероприятий по рекультивации, является использование в покрытии ила очистных сооружений, в составе которого присутствуют загрязняющие вещества.

Известен способ рекультивации болотных земель, включающий укладку отсортированных бытовых отходов, формирование прослойки из древесной золы, укладку почвенного слоя и высев травы (Патент РФ № 2437263, МПК A01B 79/02, B09B 1/00, B65F 5/00 - аналог).

Недостатком способа является дополнительное загрязнение торфа при инфильтрации дождевых и талых вод через проницаемый почвенный слой и бытовые отходы, содержащие вещества-поллютанты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ рекультивации хвостохранилищ, включающий проведение в первый год технического этапа рекультивации путем создания песчано-гравийного изоляционного дренажного слоя, укладки геосинтетика и нанесения искусственного плодородного субстрата, а во второй год – проведение биологического этапа рекультивации путем посева растений (Патент РФ № 2643038, МПК A01B 79/02 - прототип).

Недостатком способа является вынос загрязняющих веществ из основания хвостохранилища потоком грунтовых вод, как в период проведения рекультивации, так и после ее завершения. Кроме того, предполагаемый процесс усадки искусственного грунта, то есть уменьшение его объема при снижении влажности, будет иметь место лишь в районах с сухим климатом (В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. Инженерная геология. М.: Высшая школа, 2000. – 511 с.).

Задачей изобретения является повышение эффективности мероприятий по рекультивации участка хранения бытовых отходов за счет предотвращения выноса потоком грунтовых вод загрязняющих веществ из слоя торфа, подстилающего отходы.

В способе рекультивации участка хранения бытовых отходов, включающем укладку изоляционного покрытия и посев растений, осуществляемый после технологического перерыва, рекультивацию начинают с отрывки по контуру участка дренажной канавы, после чего приступают к укладке изоляционного покрытия, затем на него отсыпают слой глинистого грунта, который после технологического перерыва, продолжительность которого определяют из условия завершения фильтрационной консолидации подстилающего слоя торфа, перемещают в дренажные канавы и используют для планировки участка.

Последовательность выполнения рекультивации иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан разрез участка в исходном состоянии; на фиг. 2 – то же, после отрывки канав, укладки изоляционного покрытия и отсыпки слоя глинистого грунта; на фиг. 3 – то же, после завершения технологического перерыва; на фиг. 4 – то же, после завершения рекультивации; на фиг. 5 – график зависимости коэффициента пористости торфа е от логарифма времени t.

Способ осуществляется следующим образом.

Рекультивацию участка, на котором бытовые отходы 1 размещены на слое торфа 2, а минеральное дно болота представлено водонепроницаемым грунтом 3, начинают с отрывки по контуру участка дренажных канав 4. После планировки поверхности отходов на них укладывают изоляционное покрытие 5, например, из чередующихся слоев водонепроницаемых и дренирующих материалов, таких как, глины, пески, различные типы геосинтетиков и др. Поверх изоляционного покрытия отсыпают временную насыпь из глинистого грунта 6. Нагрузка от насыпи обеспечивает сжатие подстилающего слоя торфа, которое сопровождается удалением из него поровой воды и снижением водопроницаемости. Поровая вода, обогащенная загрязняющими веществами, поступает в дренажные канавы 4.

Во время технологического перерыва ведут мониторинг осадки временной насыпи S и периодически отбирают пробы воды из дренажных канав 4. В случае несоответствия проб гигиеническим нормативам воду в канавах обеззараживают, а при наличии токсичных веществ в опасных концентрациях - откачивают и транспортируют на очистные сооружения.

Продолжительность технологического перерыва определяют по моменту завершения фильтрационной консолидации в слое торфа. При выполнении указанного условия часть глинистого грунта из временной насыпи 6 перемещают на периферию участка, заполняют им дренажные канавы 4, создавая тем самым водонепроницаемый барьер по его контуру. Оставшийся глинистый грунт используют для планировки всего участка.

Завершается рекультивация посевом растений.

Плотность торфа обычно изменяется от 0,9 до 1,1 т/м³ (Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения. М.: Изд-во АСВ, 2016, с. 488). Плотность бытовых отходов в зависимости от способа их уплотнения составляет 0,53-0,96 т/м³(D. R. V. Jones, N. Dixon. Stability of Landfill Lining Systems: Literature Review, R&D Technical Report P1-385/TR1, 2003. p. 91). Исходя из приведенных значений плотности следует, что слой отходов небольшой толщины создает на основание незначительную нагрузку, а значит, небольшими будут и деформации торфа. Тогда как под действием, например, нагрузки 60-100 кПа от временной насыпи из глинистого грунта высотой 3-5 м осадка может составить 50 и даже 70% от исходной толщины торфа. (Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения. М.: Изд-во АСВ, 2016, с. 490, рис. 9.11).

Как отмечалось выше, продолжительность технологического перерыва определяют по моменту завершения фильтрационной консолидации. Выполнение этого условия обеспечивает удаление из торфа свободной или гравитационной воды, содержащейся в макропорах и обогащенной загрязняющими веществами. Остающаяся в микропорах вода является связанной и не может вовлекаться в движение потоком грунтовых вод (Г.Ю. Ивахнова, А.Л. Невзоров. Особенности интерпретации результатов компрессионных испытаний торфа/ Строительство и архитектура, 2020, т. 8, №1 (26), с. 26-32). Продолжительность технологического перерыва t* определяют с помощью графика зависимости коэффициента пористости торфа е от логарифма времени t, который строят по данным мониторинга осадки временной насыпи. Завершение фильтрационной консолидации имеет место при резком изменении наклона графика e = f (log t) к оси абсцисс (Is. Ishibashi, H. Hazarika. Soil mechanics fundamentals. London: CRC Press, 2011, p. 193, fig. 9.23).

Коэффициент фильтрации торфа в результате столь значительных деформаций уменьшается в 100 и даже 1000 раз и достигает значений, характерных для водонепроницаемых грунтов - около 0,001 м/сут (Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения. М.: Изд-во АСВ, 2016, с. 489, рис. 9.10).

В связи с тем, что в торфе преобладают остаточные, а не упругие деформации, перемещение глинистого грунта в дренажные канавы, то есть снятие нагрузки от временной насыпи, приводит к его незначительному разуплотнению. Так, по данным лабораторных испытаний одного из видов торфа коэффициент пористости образцов при воздействии нагрузки 100 кПа уменьшился с 11,5 до 6,5, а полная разгрузка образцов привела к разуплотнению всего лишь до коэффициента пористости 7,0 (S. Muraro, C. Jommi. Pre-failure behaviour of reconstituted peats in triaxial compression/ Acta Geotechnica, 2020. DOI: 10.1007/s11440-020-01019-2). Таким образом, удаление временной насыпи не приведет к повторному открытию макропор в торфе и практически не повлияет на его водопроницаемость.

Предлагаемый способ рекультивации участков хранения бытовых отходов позволяет повысить эффективность защиты природной среды за счет надежной изоляции как самих отходов, так и подстилающего слоя торфа.

Способ рекультивации может применяться на накопителях нетоксичных промышленных отходов.

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ рекультивации участка хранения бытовых отходов характеризуется тем, что рекультивацию участка с последующим посевом растений, на котором бытовые отходы размещены на слое торфа, начинают с отрывки по контуру участка дренажной канавы, после чего приступают к укладке изоляционного покрытия, затем на него отсыпают слой глинистого грунта, который после технологического перерыва, продолжительность которого определяют из условия завершения фильтрационной консолидации подстилающего бытовые отходы слоя торфа, перемещают в дренажные канавы и используют для планировки участка. Изобретение позволяет повысить эффективность мероприятий по рекультивации участка хранения бытовых отходов за счет предотвращения выноса потоком грунтовых вод загрязняющих веществ из слоя торфа, подстилающего отходы. 5 ил.

Формула