ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.12.2023
Просмотров: 17
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Практическая работа «Контроль захоронений отходов»
Цель: рассчитайте расстояние, на которое распространится загрязняющее влияние полигона и вероятность загрязнения напорного горизонта.
Всесторонний контроль подземных захоронений отходов, включая опасные (гидрологический, гидрохимический, герметичность экранов и собственно скважин), осуществляется с помощью наблюдательных скважин, сооружаемых в санитарно-защитных зонах.
Оценка влияния вымываемых из отходов компонентов на проницаемость экранирующих глин была произведена относительно недавно. В ходе исследований было обнаружено существенное увеличение проницаемости некоторых типов глин при воздействии на них различных нейтральных моторных масел и щелочных органических жидкостей. В ряде случаев проницаемость становилась настолько большой, что материал более не соответствовал требованиям, предъявляемым к покрытиям.
На материал экрана полигона негативное влияние оказывают отходы, содержащие органические составляющие, масла и нефтепродукты, кислоты и щелочи, обменные катиониты, такие как кальций (катион).
Необходимо системно следить за качеством грунтовых вод вокруг свалок и полигонов. При этом требуется устройство, по крайней мере, четырех наблюдательных скважин. Одна из скважин должна располагаться вверх по течению грунтовых вод от свалки, а три другие — вниз по течению, вокруг границ полигона. Размещение контрольных наблюдательных скважин лучше всего определять в соответствии с оценкой площадок для размещения отходов после завершения работ. В процессе таких работ выявляют направления разломов, по которым могут передвигаться загрязнители, и определяют оптимальное размещение контрольных скважин. Одна скважина должна быть размещена в зоне, которая не подвергается воздействию полигона, чтобы определять, не вызвано ли наблюдаемое загрязнение другим источником. Владелец (хозяйствующий субъект) полигона обязан брать пробы воды и подвергать их анализу. Отбор образцов проб и проведение анализа осуществляются в ходе специально установленной процедуры и по разработанной методике. Качество грунтовых вод должно соответствовать стандартам, предъявляемым к питьевой воде. Для определения общих критериев качества воды должны также проводиться
дополнительные исследования на содержание фенолов, сульфатов, марганца, натрия, хлора, тяжелых металлов.
Утечка загрязнителя из тела полигона (свалки) неизбежна. Однако площадка под полигон должна быть сооружена так, чтобы утечка не приводила к возникновению неприемлемого риска. Допустима медленная контролируемая утечка, такая, чтобы окружающая природная среда могла ассимилировать загрязняющие вещества в безопасном количестве. Это особенно относится к тяжелым металлам.
На исследованный полигон вывозились в основном шлифовальные шламы, содержащие ценные компоненты и сырье. Такие шламы могут быть переработаны на коагулянты и реагенты для очистки производственных сточных вод, а также могут быть использованы в качестве добавок к сырью стройматериалов. Исследованный полигон эксплуатируется более 45 лет. В настоящее время действует режимная сеть из 22 наблюдательных скважин, позволяющая изучать состояние подземных вод в районе полигона. Рассматриваемый район относится к Северо-Двинскому артезианскому бассейну. Основные черты формирования подземных вод данной территории определяются следующими факторами:
-
преобладанием осадков над испарением; -
значительной мощностью четвертичных отложений преимущественно глинистого состава и наличием в них межморенных супесчано-песчаных линз различной мощности; -
сравнительно слабо расчлененным рельефом.
В гидрогеологическом разрезе было выделено четыре горизонта подземных вод, отличающихся по гидродинамическим условиям залегания:
-
первый безнапорный водоносный горизонт; -
второй слабонапорный межморенный водоносный горизонт; -
третий напорный межморенный водоносный горизонт; -
четвертый напорный горизонт дочетвертичных отложений.
Водовмещающими отложениями первого водоносного горизонта (грунтовых вод) являются покровные, озерно-ледниковые, озерно-болотные и моренные суглинки, а также техногенные накопления полигона.
Надморенная толща грунтов характеризуется коэффициентами фильтрации 0,0004...0,004 м/сут. Коэффициент фильтрации моренных суглинков до глубины 10 метров находится в пределах 0,01...0,001 м/сут, глубже 10 метров — 0,01 ...0,0001 м/сут. Глубина залегания уровня водоносного горизонта колеблется от 0,57 м в центре свалки до 3 м на западной окраине и до 4,4 м в восточном направлении за пределами площадки. Грунтовый поток растекается в двух основных направлениях — северо-восточном и юго-восточном.
Особый гидродинамический режим территории полигона связан с присутствием на территории прудов-накопителей, что способствует образованию «водяного купола» и создает условия для растекания грунтового потока и в других направлениях — северном и западном. Скорость потока — 0,3 м/сут. Минимальные уровни грунтовых вод отмечены в июле, максимальные — в ноябре, совпадая с увеличением количества атмосферных осадков. Разовые колебания уровней могут достигать 5 м.
По химическому составу воды I горизонта — гидрокарбонатно-магниево-натриевые, слабосолоноватые, очень жесткие. За 45-летний период произошло значительное изменение химического состава вод первого водоносного горизонта в пределах полигона: увеличение в 4 раза сухого остатка, в 3 раза — магния, хлоридов, сульфатов, в 10 раз — кальция. Отмечено загрязнение вод первого водоносного горизонта нефтепродуктами и ионами тяжелых металлов.
Наблюдательные скважины 5 и 6 (в центре полигона), а 11 и 12 (на расстоянии в 40 м к юго-востоку от границы полигона) были оборудованы в 90-е годы прошлого столетия. Для оценки степени распространения загрязнения в пространстве были пробурены скважины № 33 (на расстоянии в 60 м к северу от границы полигона) и № 34 (на расстоянии в 120 м к юго-востоку от границы полигона) и выполнен анализ проб воды из этих скважин (см. таблицу 4).
Данные показывают, что загрязнение нефтепродуктами не происходит по основным направлениям.
В результате исследований было установлено, что загрязняющее влияние полигона ограничивается в основном его территорией с небольшим приращением по периметру. Водоупором для водоносного горизонта являются ледниковые суглинки, но из-за наличия в них опесчаненных линз (гидрологических окон) переток из первого водоносного горизонта во второй составляет 5 куб. м в сутки на 1 га/0,5 мм слоя. Распространение загрязненных вод в пласте под воздействием естественного потока подземных вод происходит со скоростью
V = ki = 0,000023 м/сут (к = 0,01 м/сут — коэффициент фильтрации, і = 0,023 — уклон естественного потока).
Фактическая же скорость подземного потока, определенная в скважинах методом заряженного тела, Vф = 0,3 м/сут. Такая разница обусловлена наличием морозобойных трещин, песчаных прослоев в верхней части разреза.
При этом за 45 лет эксплуатации полигона загрязнение теоретически может распространиться на расстояние:
L=
,где t — продолжительность эксплуатации в сутках,
n — активная пористость пород.
L=
=9855 метра.Фактически же за пределами полигона на расстоянии 120 м основные загрязняющие компоненты (нефтепродукты, хром, железо) находятся в допустимых пределах, что объясняется способностью грунтов удерживать многие ионные соединения микроэлементов.
Второй водоносный горизонт распространен во флювиогляциальных отложениях московского оледенения преимущественно песчаного и супесчаного составов. Мощность водосодержащей толщи колеблется от 4 до 17 метров. Коэффициент фильтрации меняется от 0,71 до 24 м/сутки. В пределах территории предприятия второй водоносный горизонт залегает с глубин 6...10 м в юго-западной части и с 16 до 18 метров — в северной. В пределах площадки полигона до глубины 25 метров этот горизонт не встречен. Второй водоносный горизонт появляется на расстоянии 50 м от западной и юго-западной окраин полигона. Второй водоносный горизонт является напорным (величина напора — 6... 10 м). Движение потока осуществляется в северо-восточном направлении и обусловлено наличием в северной части разгрузки водоносного горизонта — глубоко врезанной долины реки. Уровень второго водоносного горизонта фиксируется ниже уровня первого водоносного горизонта на 4.. .8 м и в редких случаях они совпадают. По естественным условиям горизонт относится к незащищенному от загрязнения. Во втором водоносном горизонте присутствуют загрязненные вещества в количествах выше ПДК по аммонийному азоту и железу.
Третий горизонт подземных вод относится к нерасчлененным флювиогляциальным и озерно-ледниковым отложениям днепровского периода оледенения. Литологический состав водовмещающих пород разнообразен: флювиогляциальные осадки представлены песчано-гравийными материалами и разнозернистыми песками и супесью. Максимальная мощность горизонта — 30...40 м, а чаще 5...20 м. Кровля водоносного комплекса предположительно залегает в окрестностях завода на глубине от 30 до 60.. .70 м. Коэффициент фильтрации изменяется от 0,1 до 24 м/сут. Водоносный комплекс имеет большое практическое значение для водоснабжения предприятия и прилегающего района. Он эксплуатируется многими скважинами, в большинстве случаев совместно с дочетвертичным комплексом. По природным условиям горизонт относится к условно защищенному. Сведений о его загрязнении нет.
Четвертый горизонт является основным эксплуатационным водоносным горизонтом, использующимся для целей водоснабжения, и представлен водоносным комплексом, залегающим на глубине 85...95 м. Воды напорные с величиной напора 70 м, пресные (с минерализацией 0,5 г/л). Химический состав воды горизонта соответствует требованиям стандарта на воду питьевую. Направление подземного потока — юго-восточное. По природным условиям воды этого горизонта относятся к условно защищенным.
Оценим условия защищенности напорных вод по продолжительности фильтрации загрязненных вод из первого водоносного горизонта в напорный горизонт. Продолжительность фильтрации t зависит от мощности водоупора m0 и коэффициента фильтрации k и определяется по формуле:
t =
где n— активная пористость водоупорных пород (принимаем ее за 0,05);
Н — разность превышения уровней первого водоносного горизонта и напорного, м;365 — число дней в году.
Исходя из гидрогеологических условий района, принимаем m0= 76 м, k = 0,001 м/сут,
Н = 20 м. Тогда t = 39,6 лет.Сопоставив эту цифру с продолжительностью эксплуатации полигона (более 45 лет), приходим к выводу, что вероятность загрязнения напорного горизонта от полигона существует и полигон может явиться источником загрязнения подземных вод.
Таким образом, миграция загрязняющих веществ с территорий старых полигонов является неизбежным процессом. Поэтому площадка под захоронение отходов должна быть выбрана и сооружена так, чтобы со временем утечка загрязнений из размещаемых отходов не приводила к возникновению неприемлемого риска.
Порядок выполнения практической работы.
Пользуясь исходными данными своего варианта, рассчитайте скорость, дальность распространения загрязнённых вод полигона, описание гидрологических характеристик которого, дано выше. На основании расчётов сделайте вывод о возможности загрязнения фильтрующимися водами полигона напорного горизонта.
| № вари-анта | k – коэффициент фильтрации; м/сут | i – уклон естественного потока | Vф – фактичес-кая скорость; м/сут | Время эксплуата-ции; лет | Н-разность превыше-ния уровней; м | m0-мощ-ность водо-упора; м |
| 1. | 0.0002 | 0,025 | 0,03 | 25 | 15 | 65 |
| 2. | 0.0009 | 0,003 | 0,02 | 30 | 20 | 70 |
| 3. | 0,0003 | 0,035 | 0,04 | 35 | 25 | 78 |
| 4. | 0,0004 | 0,001 | 0,06 | 40 | 27 | 48 |
| 5. | 0,0007 | 0,006 | 0,15 | 45 | 30 | 120 |
| 6. | 0,0086 | 0,004 | 0,09 | 50 | 32 | 97 |