НАМЫВНОЙ НАКОПИТЕЛЬ ОТХОДОВ
INWASH WASTE POND

Изобретение относятся к гидротехнике и может быть использовано при создании секционных намывных накопителей отходов, таких как хвостохранилища, шламонакопители и золошлакоотвалы.
Все типы намывных накопителей, кроме овражных и котлованных накопителей, обычно состоят из двух и более секций, каждая из которых возводится после заполнения отходами на конечную высоту предыдущей секции [1, стр.17, 60-61], [2] и [3]. При этом земляная емкость каждой секции в большинстве случаев создана поярусно ограждающими дамбами [1, стр.10, рис.2], система намыва обеспечивает круглогодичный и непрерывный намыв отходов в ярус секции, а водозаборное сооружение обеспечивает забор воды из образованного в секции отстойного пруда и подачу этой воды в систему оборотного водоснабжения гидротранспорта отходов. Причем в качестве водозаборного сооружения чаще всего применяют водосбросные колодцы. Эти колодцы устанавливают не менее двух на каждой секции, а их замываемые отходами отводящие водоводы (коллектора) отводят воду обычно в безнапорном режиме [1, стр.43-47 и 55-57].
Недостатки, препятствующие получению указанного ниже технического результата при использовании известного намывного накопителя отходов, особенно при большой высоте накопителя и твердеющих отходах, заключаются в следующем:
- сложность возведения водосбросного колодца и обеспечения надежности его замываемого отходами отводящего водовода (коллектора), особенно в случае образования из отходов хрупкого тела;
- низкое качество забираемой из отстойного пруда воды в случае малой площади отстойного пруда и малой глубине воды перед водоприемником водосбросного колодца;
- сложность одновременного ведения намыва отходов в ярус секции и работ по возведению ограждающих дамб;
- неприспособленность водозаборного сооружения к использованию потенциальной энергии воды отстойного пруда и затратное гашение этой энергии при сбросе воды в безнапорный водовод;
- не предотвращен замыв льда и снега на пляже в холодный период года, и не обеспечено полное оттаивание пляжа в теплый период года.
Известен в г.Каменск-Уральский Свердловской области накопитель шламов, который содержит секцию (карту) зимнего складирования и территориально расположенную на расстоянии от нее секцию летнего складирования.
Такой накопитель не свободен от ранее указанных трех первых недостатков. Одновременно увеличиваются затраты на выполнение для каждого накопителя своей системы оборотного водоснабжения и гидротранспорта, а так же увеличивается площадь отчуждаемой территории.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и экономической эффективности намывного накопителя.
Технический результат от использования изобретения заключается:
- в упрощении работ и в уменьшении их объема при возведении водосбросного сооружения;
- в повышении надежности водосбросного сооружения и накопителя в целом, особенно в случае образования из отходов хрупкого тела;
- в повышении качества осветления воды, забираемой водозаборным сооружением из отстойного пруда;
- в возможности неодновременного ведения намыва отходов в ярус секции и работ по возведению ограждающих дамб;
- в практически полном использовании потенциальной энергии воды отстойного пруда, обусловленной отметкой уровня воды в пруде, т.е. линией начального напора, при подаче этой воды в систему оборотного водоснабжения гидротранспорта отходов;
- в обеспечении полного оттаивания пляжа в теплый период года.
к
Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что намывной накопитель отходов содержит секцию первичного складирования, земляная емкость которой поярусно создана ограждающими дамбами, и примыкающую к ней, по меньшей мере, одну секцию последующего складирования, земляная емкость которой поярусно создана ограждающими дамбами и бортом секции первичного складирования. Накопитель так же содержит систему намыва, обеспечивающую намыв отходов в ярус секции, водозаборное сооружение, обеспечивающее забор воды из образованного в секции отстойного пруда, и отводящий водовод, подающий эту воду в систему оборотного водоснабжения гидротранспорта отходов. Водозаборное сооружение включает примыкающие с разных сторон к ограждающей дамбе секции первичного складирования два ковша, образующих пару. Один ковш пары выполнен в отходах пляжной зоны секции первичного складирования и каналом соединен с отстойным прудом этой секции, а другой - выполнен в отходах пляжной зоны секции последующего складирования и каналом соединен с отстойным прудом этой секции. В одном ковше пары расположена плавучая насосная станция, насос которой гидравлически сообщен с водоприемником насосной станции, а посредством дополнительного водовода - с плавучим водоприемником, расположенным в другом ковше этой пары. Изменяющаяся при намыве отходов длина участка канала от формируемого намываемыми отходами входного порога до плавучего водоприемника или водоприемника насосной станции l удовлетворяет условию:
к
з
п
под
l≥(h-h)/i,
з
где h - заданная глубина воды перед водоприемником;
п
h - глубина воды на входном пороге канала;
под
i - средний уклон поверхности подводного намыва отходов.
Дополнительно:
- относительно ограждающей дамбы один ковш пары расположен напротив другого ковша этой пары;
- плавучая насосная станция расположена в ковше секции последующего складирования, а плавучий водоприемник - в ковше секции первичного складирования;
- плавучая насосная станция расположена в ковше секции первичного складирования, а плавучий водоприемник - в ковше секции последующего складирования;
- накопитель включает, по меньшей мере, два водозаборных сооружения;
- высота яруса намыва отходов не более 7 метров.
Именно выполнение намывного накопителя, по меньшей мере, с двумя многоярусными смежными секциями и выполнение по указанным правилам водозаборного сооружения с плавучей насосной станцией, способной подать воду из отстойного пруда обоих секций в систему оборотного водоснабжения под напором, в существенной мере обеспечивает достижение ранее указанного технического результата.
Изобретения поясняются чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - частично заполненный отходами накопитель, план;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, завершается намыв отходов в 5-й ярус секции начального складирования, степень уменьшения горизонтальных размеров примерно в 10 раза превышает степень уменьшения вертикальных размеров;
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;
на фиг.4 - схема арматурных соединений водозаборного сооружения.
Пример 1. Намывной накопитель отходов 1 содержит секцию 2 и непосредственно примыкающую к ней секцию 3. Секция 2 является секцией первичного (опережающего) складирования, а секция 3 - последующего (отстающего) складирования. Земляная емкость секции 2 поярусно создана ограждающими дамбами 4, а земляная емкость секции 3 поярусно создана ограждающими дамбами 5 и бортом (то же: границей раздела секций) 6 секции 2, образованным ограждающими дамбами 4 секции 2. Система намыва, обеспечивающая намыв отходов в ярус секции 2 и 3, выполнена в виде магистрального пульпопровода 7 (фиг.1) и распределительного пульповода 8 с выпусками 9 (фиг.2 и 3). Отвод воды в систему оборотного водоснабжения гидротранспорта отходов от образованного как в секции 2, так и в секции 3 отстойного пруда 10 осуществляется посредством отводящего водовода 11 (фиг.1 и 3).
я
Накопитель снабжен двумя водозаборными сооружениями 12, обеспечивающими забор воды из отстойного пруда 10 секций 2 и 3. Каждое водозаборное сооружение 12 включает два ковша 13 и 14, примыкающих с разных сторон к ограждающей дамбе 4 секции 2, расположенных напротив друг друга и образующих пару ковшей. Ковш 13 выполнен в отходах пляжной зоны 15 секции 2 и каналом 16 соединен с отстойным прудом 10 секции 2. Ковш 14 выполнен в отходах пляжной зоны 17 секции 3 и каналом 18 соединен с отстойным прудом 10 секции 3. В ковше 14 расположена плавучая насосная станция (далее: насосная станция) 19, на плавучей платформе (палубе) 20 которой расположены два насоса 21 и 22. Каждый из насосов 21 и 22 гидравлически сообщен с водоприемником, соответственно, 23 и 24 самой насосной станции 19, а посредством, по меньшей мере, трех дополнительных водоводов 25, снабженных шарнирами 26, - с плавучим водоприемником 27, расположенным в ковше 13. Шарниры 26 могут быть стандартными или выполненными, например, из автопокрышек [4]. Насосы 21 и 22 обеспечивают забор воды из отстойного пруда 10 секции 2 при условии, что исходя из величины критического вакуума высота яруса h намыва отходов не превышает 6-7 м. Эти насосы 21 и 22 посредством шарнирного дополнительного водовода 28 гидравлически сообщены с отводящим водоводом 11.
к
Изменяющаяся при намыве отходов длина участка канала l от формируемого намываемыми отходами входного порога 29 до плавучего водоприемника 27 или водоприемника 23 и 24 насосной станции 19 (фиг.1 и 2) удовлетворяет условию:
к
з
п
под
l≥(h-h)/i,
з
где h - заданная глубина воды перед водоприемником;
п
h - глубина воды на входном пороге канала;
под
i - средний уклон поверхности подводного намыва отходов.
На чертежах дополнительными позициями обозначены:
30 - борт (канала);
31 - излом (границы раздела секций);
32 - платформа (палуба плавучего водоприемника);
33 - пандус;
34 - задвижка.
Основные особенности поярусного создания предлагаемого секционного намывного накопителя отходов, в отличие от известных таких накопителей, заключаются в следующем.
1. Намыв отходов в секции осуществляют переменно в зависимости от сезона года: в секцию 2 отходы намывают летом, а в секцию 3 - зимой. Это обеспечивает, во-первых, поступление воды из отстойного пруда 10 в ковш 14 по каналу 18 сосредоточенно, что упрощает работу насосной станции 19 в холодный период года, во-вторых, полное оттаивание отходов пляжной зоны 17 в секции 3 в теплое время года, в-третьих, возможность ведения работ по возведению ограждающих дамб при отсутствии намыва отходов в секции.
Плавучий водоприемник 27 функционирует преимущественно только в теплый период года, поэтому на холодный период года этот водоприемник из ковша 13 извлекают.
2. Забор воды из отстойного пруда 10 как секции 2, так и секции 3 и подачу этой воды в систему оборотного водоснабжения осуществляют посредством одной и той же насосной станции 19. Это обеспечивает, во-первых, упрощение работ и уменьшение их объемов при возведении водосбросного сооружения 12, во-вторых, повышение надежности водосбросного сооружения 12 и накопителя в целом, особенно в случае образования из отходов 1 хрупкого тела, в-третьих, практически полное использование потенциальной энергии воды отстойного пруда 10 при подаче этой воды в систему оборотного водоснабжения гидротранспорта отходов.
Забор воды из отстойного пруда осуществляют обычно посредством одного работающего насоса 21 или 22 на одной из насосных станций 19 (фиг.4), а при необходимости - посредством 2 насосов.
к
3. Изменяющуюся при намыве отходов l длину участка канала 16 и 18 l путем наращивания высоты и длины бортов 30 (фиг.3) приводят в соответствие с ранее приведенной зависимостью. Это обеспечивает, во-первых, повышение осветления воды, селективно забираемой водозаборным сооружением 12 из верхнего слоя отстойного пруда 10, во-вторых, увеличить по периметру накопителя ширину пляжных зон 15 и 17 за счет уменьшения объема воды в отстойном пруде 10.
под
Действительно, формирование в канале дна из отходов осуществляется примерно с уклоном откоса подводного намыва отходов i≈0,05 в направлении от входного порога к водоприемнику, что уже при длине канала, например, 60 м обеспечивает глубину воды перед водоприемником водозаборного сооружения более 3 м. Поэтому отпадает необходимость поддержания в отстойном пруде глубины воды, превышающей 1,5 м, что ускоряет осаждение отходов на дно отстойного пруда и увеличивает ширину пляжа, повышая тем самым надежность накопителя;
4. При создании накопителя в зависимости от местных условий может оказаться целесообразным изменить последовательность выполнения ограждающих дамб, т.е. придать секции 3 функции секции первичного складирования, а секции 2 - последующего складирования. В этом случае граница раздела секций 6 имеет излом 31 (фиг.2).
5. При создании заявляемого накопителя благоприятным условием будет случай, когда секция первичного складирования 2 примыкает к относительно крутому склону, что уменьшает объем работ по возведению ограждающих дамб 4 и позволяет сохранить оптимальную ширину секции, по меньшей мере, в ее нижней части.
Пример 2, чертежами не поясняется. Отличие накопителя от накопителя, описанного в примере 1, заключается только в том, что плавучая насосная станция расположена в ковше секции первичного складирования, а плавучий водоприемник - в ковше секции последующего складирования. Поэтому намыв отходов в секцию первичного складирования осуществляют преимущественно в холодный период года, а секцию последующего складирования - в теплый период года.
Источники информации
1. Рекомендации по проектированию золошлакоотвалов тепловых электрических станций»: П 26-85 / ВНИИГ, Л., 1986.
2. Рекомендации по проектированию и строительству шламонакопителей и хвостохранилищ металлургической промышленности / ВНИИ ВОДГЕО. - М.: Стройиздат, 1986.
3. А.С. СССР №1052614. Способ мокрого складирования хвостов обогащения. / Саратов И.Е., Ремизов Б.И., Бондаренко А.И. и др., МПК Е02В 7/06, 1981.
4. Букатников В.Д., Мауль В.К. Плавучий водоприемник и сифонный водовод в суровом климате // Водоснабжение и санитарная техника, 1986, №2.