Файл: Министерство образования Тверской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 348
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
108
Проектируемая высота полигона
1
п
H
, м
К
1
< 10 3,7 10 - 30 4,0 более 30 4,5 з) коэффициент, учитывающий объем изолирующих слоев грунта (К
2
). В зависимо- сти от
1
п
H
значение К
2
принимают по таблице 2.
Таблица 2
Проектная высота полигона
1
п
H
, м
<5,0 5,1-7,0 5,1-9,0 9,1-12,0 12,1-15,0 15,1-39 40-50
К
2 1,37 1,27 1,25 1,24 1,2 1,18 1,16
Таким образом, общая вместимость полигона ТБО Е
T
, м
3
:
1 2
2 1
2 1
2 2
K
K
T
N
N
Y
Y
E
T
, м
3
(2)
2. Второй этап расчета – определение площади полигона.
Вначале для ориентировочных расчетов принимают, что полигон ТБО имеет форму пирамиды. Как известно, объем пирамиды:
H
S
V
3 1
, где S – площадь основания пирамиды; H – ее высота.
Следовательно, площадь участка складирования ТБО:
1 3
п
T
с
у
H
E
S
, м
2
(3)
Так как необходима площадь для размещения вспомогательной зоны, а также для полосы вокруг полигона и для подъездных дорог (это учтено введением коэффициента 1,1 перед S
у.с.
) S
доп.
, требуемая площадь полигона S
п
должна быть несколько больше:
1
,
1
доп
с
у
п
S
S
S
, (4) где, в нашем случае, S
доп.
равна 6000 м
2
3. Третий этап расчета – определение уточненной высоты полигона и расчет
котлована.
После определения величины S
у.с.
можно уточнить значение высоты
1
п
H
. Для этого надо учесть, что на самом деле «холм» ТБО имеет форму усеченной пирамиды, причем размеры верхней площадки должны обеспечивать безопасные развороты мусоровозов.
Следовательно, ширина верхней площадки должна быть не менее 40 м.
Объем усеченной пирамиды:
H
S
S
S
S
V
В
Н
В
Н
3 1
, где S
H
– площадь нижнего основания,
S
В
– площадь верхнего основания,
H – высота пирамиды.
В случае полигона ТБО:
109
1 3
1
п
п
в
с
у
п
в
с
у
T
H
S
S
S
S
E
, (5) где S
в.п.
– площадь верхней площадки, м
2
. Будем считать, что наш полигон пред- ставляет собой в плане квадрат. Принимаем, что минимально допустимые размеры верх- ней площадки: 40 × 40 м. То есть S
в.п.
= 1600 м
2 1
п
H
– уточненная высота полигона, м.
Откуда:
1 3
п
в
с
у
п
в
с
у
Т
п
S
S
S
S
Е
H
(6)
Потребный объем грунта V
Г
, м
3
, рассчитывают по формуле:
2 1
1
K
E
V
T
г
, м
3
(7)
В рассматриваемом случае проектируемый котлован должен полностью обеспечить потребность в грунте, следовательно его объем должен быть равен V
г
. С учетом наличия откосов и картовой схемы полигона можно рассчитать глубину котлована H
к
:
1
,
1
с
у
г
к
S
V
H
, м
(8)
В формуле (8) площадь дна для котлована равна S
у.с.
.
Затем находят верхнюю отметку полигона ТБО после его наружной изоляции сло- ем грунта толщиной 1 м:
1 1
к
п
о
в
H
H
H
, м (9)
Порядок расчетов:
Рассчитав по формуле (2) общую вместимость полигона (Е
Т
), определим значение площади участка складирования (S
у.с.
) по формуле (3), а затем – значение площади поли- гона с учетом дополнительной площади (S
п
) по формуле (4).
Далее формула (6) позволит уточнить высоту полигона (
1
п
H
).
Наконец, рассчитав по формуле (7) требуемый объем грунта (V
г
), найдем глубину котлована (H
к
)
и верхнюю отметку полигона (Н
в.о.
).
110
Варианты для выполнения работы
№ варианта
Т, лет
N
1
, чел.
N
2
, чел.
1
п
H
, м
1 20 350000 500000 20 2
20 1300000 2000000 40 3
25 280000 450000 25 4
18 630000 1000000 30 5
22 410000 800000 30 6
25 250000 520000 20 7
20 1100000 1800000 35 8
18 800000 1100000 30 9
19 425000 630000 30 10 22 370000 530000 30 11 23 1600000 2200000 40 12 25 1025000 1500000 40 13 20 220000 390000 20 14 18 420000 610000 25 15 18 550000 950000 25 16 22 1310000 2000000 40 17 22 355000 940000 20 18 25 820000 1300000 30 19 20 225000 475000 20 20 18 510000 975000 25 21 20 1400000 1900000 40 22 23 345000 420000 20 23 22 660000 140000 25 24 25 1250000 2300000 40 25 25 440000 710000 25
ЧАСТЬ 2. РАСЧЕТ ОБЪЕМА ОБРАЗОВАНИЯ ФИЛЬТРАТА
С ПОЛИГОНА ТБО
Теоретическая часть.
Особенностью любой урбанизированной территории является наличие в ее преде- лах как водных объектов, так и объектов захоронения ТБО. Такая особенность территории определяет влияние объектов захоронения отходов на водотоки и водоемы, расположен- ных на данной территории.
Воздействие объектов захоронения отходов на водные ресурсы обусловлено обра- зованием жидкой фазы отходов – фильтрата, поступающей в поверхностные водные объ- екты водные объекты двумя путями: с подземным стоком (из-за наличия гидравлической связи) и в результате поверхностного смыва.
Особенностями фильтрационных вод полигонов захоронения ТБО являются:
- сложный химический состав, представленный органическими и неорганическими примесями и изменяющийся на каждом этапе жизненного цикла полигона;
- высокое содержание токсичных компонентов и биорезистентных примесей;
- присутствие в воде различных групп микроорганизмов, в том числе патогенных;
111
- значительное отличие от промышленных и муниципальных сточных вод.
Несмотря на то, что объем фильтрата составляет незначительную долю в объеме речного стока, поступление его в водные объекты приводит к деградации естественных экосистем, снижению качества воды за счет высокой загрязненности. Поэтому, для пре- дотвращения негативного воздействия фильтрата на окружающую среду необходима раз- работка систем его сбора и обезвреживания, проектирование которых основывается на результатах количественной и качественной оценки.
Образование свалочного фильтрата происходит в результате следующих процес- сов: инфильтрация атмосферных осадков и других вод через толщу складированных ТБО, их водоотдача под действием давления вышележащих слоев, биохимическое разложение отходов. Количество выпадающих осадков, обусловлено географическим расположением объекта складирования отходов, оказывает основное влияние на объем образующегося фильтрата. Помимо климатических особенностей территории складирования, количество фильтрата определяется характеристиками объекта: морфологическим составом и влаж- ностью ТБО, возрастом объекта захоронения, характером непрерывно протекающих про- цессов разложения.
Формирование водного баланса и расчет объемов фильтрационных вод полигона, а так же влияние различных факторов на образование фильтрата можно представить в виде основного уравнения водного баланса полигона ТБО.
(1) где V
общ
– накопление фильтрата в основании полигона; АО – атмосферные осадки;
ОВ – отжимная влага отходов; ИС – испарение с поверхности; ПС – поверхностный сток с полигона; БД – использование воды в реакциях биодеструкции ТБО; БГ – потери влаги с биогазом; ПО – просачивание через основание полигона.
Сложный механизм и многофакторная зависимость образования фильтрата явля- ются основными причинами отсутствия единого методического аппарата оценки объема
112 образующегося фильтрата. В настоящее время существует множество моделей расчета количества фильтрата, в той или иной степени учитывающих многообразие факторов, влияющих на его объем.
При составлении проектов на строительство полигонов ТБО российские проектные организации, как правило, используют методику, разработанную Самарским научным центром Российской жилищно-коммунальной академии и ГУП «Институт ТеррНИИ – гражданпроект» ТСН 30-310-2003.
Согласно данной методике объем, фильтрата с площади полигона рассчитывается по формуле (2):
(2) где F – площадь полигона, га; h – среднегодовая норма осадков, мм/год; k – общий коэффициент поверхностного стока (0,3…0,4).
Существуют методики, предлагаемые рядом исследователей, учитывающие поми- мо количества осадков и другие факторы. Например, В.В. Разнощиком, Н. Ф. Абрамовым предложена формула (3) для расчета объема фильтрата, учитывающая среднегодовую влажность отходов (при этом установлено, что фильтрат не образуется при складировании
ТБО влажностью менее 52% в климатических зонах, где годовое количество атмосферных осадков превышает не более чем на 100 мм количество влаги испарившейся с поверхности полигона):
(3) где А – среднегодовое поступление ТБО, тыс м3/год; W – среднегодовая влажность отходов, %.
Данная формула (3) может применяться лишь для ориентировочных расчетов при проектировании так как не учитывает объем ТБО, накопленный на полигоне на момент расчета, и более применим для оценки изменения объема фильтрата с учетом динамики поступления отходов на полигон.
Наиболее универсальной, является методика, учитывающая основные характери- стики полигона (высоту складированных отходов, массу складированного массива и плотность):
(4) где М – масса складированных отходов, млн. т; Н – высота складированного масси- ва отходов, м; ρ
ср
– средняя плотность ТБО, т/м
3
; S – площадь полигона, м
2
Данная формула учитывает основные факторы, влияющие на образование фильтра- та (количество выпадающих осадков, особенности объекта складирования – плотность и высоту складируемого массива ТБО).
Задачи для самостоятельного выполнения
1. Определить объем фильтрата, образуемого на полигоне ТБО площадью F(га), при поступлении M (млн.т.) отходов с плотностью ρ и высоте свалочного массива Н, при среднемноголетней норме осадков h.
Исходные данные представлены в таблице 2.
113 2.Определить допустимое количество отходов, поступающих на полигон ТБО в течение года, при котором объем образованного фильтрата не превысит вмещаемый объ- ем пруда накопителя – Vпр.н, используя следующие данные (таблица 3).
3. Определить объем фильтрата (таблица 4) образовавшегося за весь срок эксплуа- тации полигона ТБО, проектируемого для обслуживания населенного пункта с численно- стью населения А (млн.человек) на расчетный срок B (лет), со среднемноголетней нормой осадков – h, характерной для данной местности. Расчетная высота складирования отходов
– Н, плотность поступающих на полигон отходов – ρ, данные о годовой проектной вме- стимости полигона представлены в таблице 5.
114
1 ... 7 8 9 10 11 12 13 14 15
ЧАСТЬ 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДРЕНАЖНОЙ СИСТЕМЫ
ПОЛИГОНА ТБО
Теоретическая часть.
Для сбора и отвода фильтрата с площадок складирования отходов проектируется дренажная система, состоящая из пластового дренажа и дренажных труб. Дренажная сис- тема должна быть запроектирована таким образом, чтобы обеспечить возможность ее контроля и промывки во время эксплуатации. В наземных полигонах в зависимости от их характера, гидрологических и геологических условий основания полигона применяют дренажи трех типов: горизонтальный, вертикальный и комбинированный. Из всех пере- численных типов дренажей применяемых в сооружении полигонов, наиболее часто встре- чается горизонтальный трубчатый дренаж.
Горизонтальный дренаж используется для понижения кривой депрессии в теле по- лигона, как в процессе его строительства, так и в период эксплуатации; является основ- ным дренирующим элементом противофильтрационного экрана, обеспечивающим сниже- ние давления воды на нижний слой экрана и отвод фильтрационных вод. В конструктив- ном отношении он состоит из двух основных элементов: горизонтальной перфорирован- ной трубы, прокладываемой под уклоном не менее 1%, и обратного фильтра, укладывае- мого по перфорируемой части или всему периметру трубы (рис. 1).
Рисунок 1 – Конструкция дренажа и защитного экрана полигона ТБО:
1 – свалочный грунт, 2 – дренажный слой, 3 – дренажная труба, 4 – минеральный изоляционный слой, 5 – геологический барьер, 6 – планировочная отметка основания кар- ты
Материалы, применяемые для устройства пластового дренажа и дренажных труб, должны быть химически и биологически устойчивы и подбираются таким образом, чтобы химико-физические свойства фильтрата и механические воздействия от ТБО не привели бы к отказам в работе системы. Для водоотводящего слоя должны применяться промытые материалы, предпочтение отдается материалам с частицами круглой формы.
Размеры частиц материала, применяемого для водоотводящего слоя, должны нахо- диться в пределах 16-32 мм. Для отведения фильтрата используются трубы, 2/3 которых перфорированы или прорезаны. Наименьший диаметр дренажных труб должен быть 300
115 мм. Трубы должны быть уложены таким образом на поверхности синтетической гидро- изоляции, чтобы фильтрат отводился со всей поверхности полигона. Прочность труб на сжатие должна быть определена расчетом.
Расчет дренажной системы (уклоны и частота расположения дренажных труб) про- водится на основании проекта дренажной системы полигона, исходя из геологической, гидрогеологической, гидрологической обстановки.
Собираемый и отводимый с полигона фильтрат собирается в контрольные пруды и затем подвергается очистке.
Расчет дренажа ведут в такой последовательности.
Определяют приток фильтрата к дрене, м
3
/сут. на 1 п.м:
(1) где q – расчетное инфильтрационное питание, м/в сутки на 1 м
2
; F – водосборная площадь полигона, м
2
; l др
– длина дрены, м.
Посчитав значение инфильтрационного питания определяют положение кривой депрессии на границах полигона. При устройстве одиночной дрены, расположенной в се- редине основания полигона (рис.2).
В случае высокого подъема депрессионной кривой и высачивании фильтрата на от- косах полигона, одиночной дрены – недостаточно. Поэтому необходимо рассмотреть уст- ройство нескольких дрен, как это показано на рис. 3.
Рисунок 2 – Схема дренажа с одиночной дреной:
H – высота депрессионной кривой; R – горизонтальная проекция депрессионной кривой
Высота выклинивания депрессионной кривой на откосе полигона, м:
(2) где R – горизонтальная проекция кривой депрессии, м; К – осредненный коэффи- циент фильтрации свалочного грунта, м/сут.