Полигон для отходов

Полигон для отходов.
Заявляемая полезная модель относится к средствам для складирования и захоронения отходов, преимущественно к полигонам твердых бытовых отходов, и может быть использована в конструкциях специально создаваемых для этих целей накопителей для отходов.
Для оценки новизны и промышленной применимости заявленного решения, рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.
Известно совместное складирование (захоронение) и утилизации различных отходов, например, твердых бытовых отходов и отходов сточных вод, см. патент РФ №2115492. Согласно нему, производят предварительный анализ топофафических, геологических и гидрогеологических характеристик территорий захоронения отходов с последующим формированием котлована и отвала. Для расширения области применения, повышения эффективности и снижения расходов на приведение территории захоронения отходов в экологически чистое состояние по боковым откосам котлована и основанию отвала устраивают водонепроницаемый экран (мембрану) из полиэтиленовой пленки, поверх которой выполняют дренаж и насыпную подушку. Боковые стенки котлована формируют из прессованных брикетов твердых отходов плотностью 1-1,2 т/мЗ. Пространство между стенками, образованными брикетами твердых бытовых отходов, заполняют осадками сточнь х вод влажностью 55 - 60%.
Согласно патенту РФ №2136402 в подобных устройствах по боковым откосам котлована и основанию устраивают водонепроницаемый экран, поверх которого выполняют гравийно-песчаную подушку, причем боковые стенки котлована формируют под углом к основанию. На дне котлована в пределах подошвы ядра укпадывают распределительную железобетонную плиту, поверх которой устраивают ядро из крупнообломочного материала. В верхней части ядра выполняют непроницаемь Й экран высотой в 1/3 высоты ядра с отверстиями под газоотводные трубы. Внутреннюю часть отвала формируют в зависимости от физико-механических свойств утилизируемых отходов либо послойно с уплотнением, либо отсыпкой на проектную высоту без механического уплотнения созданием пригрузочного слоя из прессованных брикетов твердых бытовых отходов, покрываемых изолирующим слоем грунта. Между пригрузочным слоем и внутренней частью отвала устраивают переходную зону величиной 0,8-1,0 м из песчано-гравийного грунта.
2003)095
МПК:Е02ВЗ/16
Известен отстойник для очистки сточных вод, который состоит из емкости для сбора и отстоя сточных вод, насыпной дамбы, внутренних кольцевых дамб и перемычек, играющих роль фильтрационных элементов и выполненных из активного материала, см. патент РФ №2081670, В качестве материала используют известняк. Из него выполнены внутренний откос дамбы, внутренние фильтрующие элементы и активный слой ложа пруда-накопителя. Кислые и раскисленные стоки поступают во внутренний центральный сектор, что приводит к активизации физикохимических процессов, затем стоки поступают в другой кольцевой сектор и, постепенно нейтрализуясь, заполняют емкость основной дамбы, где за счет активного материала на внутреннем откосе дамбы и ложе пруда-накопителя происходят процессы дальнейшей нейтрализации. В результате реакций нейтрализации получается нерастворимый осадок в виде гипса на ложе пруда-накопителя, что практически сводит на нет донную фильтрацию, свойственную подобным гидротехническим сооружениям. Гипс как ценный продукт можно использовать по окончании срока эксплуатации очистных сооружений.
Известен полигон для твердых бытовых отходов (ТБО), вкпючающий котлован для складирования ТБО и пруд-испаритель. На дно котлована, в котором производится складирование ТБО, укладывается грунтовая гидроизоляционная мембрана, поверх которой располагаются дренажные трубы, засыпанные песком. Отвод стоков, образующихся от атмосферных осадков, выпадающих на территорию котлована, производится с помощью дренажных труб, а их накопление осуществляется в отдельном пруду-испарителе, гидроизоляция которого осуществляется аналогично при помощи собственной гидроизоляционной мембраны. При этом, по правилам эксплуатации подобных устройств, осветленные в пруду стоки, в летний период перекачиваются в сборно-разборную систему трубопроводов на верхнем слое ТБО, из которой обеспечивается дождевание, пожаротушение или разлив стоков по поверхности покрытых промежуточной изоляцией рабочих карт полигона.
Данная конструкция полигона описана в «Инструкции по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов, утвержденной Минстроем России 02.11.96 и согласованной с Госкомсанэпиднадзором России 10.06.96 N 01-8/1711. Полигон данной конструкции соответствует «Гигиеническим требованиям к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых
отходов, утвержденным Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 11.11.98. N 30; Дата введения - 11.01.99 г.
По наибольшему количеству сходных признаков данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Недостатки прототипа и всех известных заявителям аналогов заключаются в следующем. Рассмотрим вышеописанную конструкцию с точки зрения устойчивости к аварийным ситуациям (живучести системы).
Допустим, в каком-либо месте котлована при просадке грунта, при подмыве или вследствие иных механических повреждений, произошла незначительная протечка гидроизоляционной мембраны на участке складирования и/или в прудуиспарителе). Такой вариант вполне вероятен, т.к. мембраны изготовляется в полевых условиях, и их контроль и испытания не могут быть абсолютно надежными. С течением времени, за срок эксплуатации в 15-20 лет, протечка будет расширяться, и ядовитые стоки, рано или поздно, попадут в грунт.
Допустим другую ситуацию - вышла из строя дренажная система (произошел разрыв либо перекрытие трубы, соединяющей участок складирования ТБО с прудом-испарителем ). В первом случае стоки попадают в грунт, а во втором случае произойдет переполнение котлована стоками и, как следствие, скорее всего протечка мембраны.
Таким образом, наиболее уязвимыми, с точки зрения живучести системы, местами в известных полигонах являются гидроизоляционная мембрана, дренажная система и пруд-испаритель.
Использование сточных воды из пруда-испарителя для орошения поверхности свалки также может явиться причиной экологической аварии. Работа с насосами и трубопроводами, перекачивающими ядовитые сточные воды и содержащими непредсказуемые бактериологические и химические вещества, образующиеся в результате гниения бытовых отходов в котловане, чрезвычайно опасна. Причем концентрация опасных веществ в пруду-испарителе многократно повышается при неоднократном обороте стоков.
Проблемой является также ликвидация пруда-испарителя, содержащего тысячи куб.м. ядовитых стоков после завершения работы полигона.
пасного полигона для захоронения различного вида отходов, в том числе и твердых бытовых отходов.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.
Согласно заявляемой полезной модели полигон для отходов, включающий котлован, снабженный гидроизоляционной мембраной, защищенной подушкой из крупнозернистого засыпного материала, характеризуется тем, что котлован снабжен водонепроницаемым экраном, отделенным от гидроизоляционной мембраны слоем водопроницаемого материала, при этом в гидроизоляционной мембране выполнено по меньшей мере одно сливное отверстие для отвода фильтрата в грунт, размещенное в зоне водонепроницаемого экрана.
В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения либо особые условия его использования, а именно:
-котлован может быть снабжен одним или несколькими дополнительными водонепроницаемыми экранами, размещенными над основным экраном и отделенными от него и друг от друга слоями водопроницаемого материала, при этом в основном и в дополнительном водонепроницаемом экране или экранах выполнены отверстия для перетока фильтрата, размещенные так, что их оси смещены друг от друга и от оси сливного отверстия в гидроизоляционной мембране;
-слой водопроницаемо1о материала может быть выполнен в виде совокупности слоев фильтрующих и/или нейтрализующих и/или адсорбирующих материалов, размещенных в плане в виде концентрических колец вокруг сливного отверстия гидроизоляционной мембраны и/или вокруг отверстий в основном и в дополнительных водонепроницаемых экранах.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, существенные признаки которых идентичны признакам заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию новизна.
За счет реализации отличительных признаков заявляемой полезной модели обеспечивается возможность отказа от необходимости сооружения прудаиспарителя, а также оптимальным образом используются объем и фильтрующие свойства слоев водопроницаемых материалов.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен поперечный разрез по предложенному полигону, на фиг. 2 - поперечный разрез по полигону с дополнительными водонепроницаемыми экранами.
Полигон для отходов включает котлован 1, снабженный гидроизоляционной мембраной 2, защищенной подушкой 3 из крупнозернистого засыпного материала. Котлован 1 снабжен водонепроницаемым экраном 4, отделенным от гидроизоляционной мембраны 2 слоем 5 водопроницаемого материала. В гидроизоляционной мембране 2 выполнено по меньшей мере одно сливное отверстие 6 для отвода фильтрата в грунт, размещенное в зоне водонепроницаемого экрана 4.
Котлован может быть снабжен одним или несколькими дополнительными водонепроницаемыми экранами 7, размещенными над основным экраном 4 и отделенными от него и друг от друга слоями 5 водопроницаемого материала, при этом в основном и в дополнительном водонепроницаемом экране или экранах выполнены отверстия 8 для перетока фильтрата, размещенные так, что их оси смещень друг от друга и от оси сливного отверстия 6 в гидроизоляционной мембране 2. Слои 5 водопроницаемого материала во всех вариантах выполнения полигона могут быть выполнены в виде совокупности слоев фильтрующих и/или нейтрализующих и/или адсорбирующих материалов, размещенных в плане в виде концентрических колец вокруг сливного отверстия 6 гидроизоляционной мембраны 2 и/или вокруг отверстий 8 в основном и в дополнительных водонепроницаемых экранах.
Насыпная подушка 3 поверх экрана 4 выполняется, например, в виде слоя крупнозернистого песка толщиной около 0,3 - 0,5 м. Она распределена по всему дну котлована 1 полигона и вь полняет роль предварительного объемного фильтра, защищая гидроизоляционную мембрану 2 от механических повреждений при загрузке твердых бытовых отходов в котлован 1.
Толщина водопроницаемых слоев 5 выбирается из технологических соображений и составляет не более десяти сантиметров). Слои 5 могут быть выполнены из однородного водопроницаемого материала или, в виде концентрических колец вокруг сливного отверстия 6 в гидроизоляционной мембране 2 и вокруг отверстий 8 в
экранах 4, 7, выполнены из фильтрующих, нейтрализующих и адсорбирующих материалов, подобранных по грязеемкости и составу так, чтобы в течение всего срока службы полигона гарантировано очищать ядовитые стоки, поступающие из толщи отходов, находящихся в котловане 1.
Длина щелей, заполненных слоями 5, т.е. суммарная ширина концентрических колец или радиус водонепроницаемого экрана 4, определяется длиной пути, который необходимо пройти стокам для их гарантированной очистки, ограничивается лишь геометрическими размерами дна котлована 1 полигона и может составлять десятки и сотни метров.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Вода из атмосферных осадков, загрязненная при прохождении через толщу отходов, находящихся в котловане 1, просачивается через насыпную подушку 3 по всей ее площади, при этом происходит предварительная механическая очистка стоков. Дальнейшее прохождение фильтрата возможно только через щель между гидроизоляционной мембраной 2 и водонепроницаемым экраном 4, а также через щели между дополнительнь ми водонепроницаемыми экранами 7, заполненные слоем или слоями 5 водопроницаемых фильтрующих и/или нейтрализующих и/или адсорбирующих материалов. Переток фильтрата может происходить также через отверстия 8 в дополнительных водонепроницаемых экранах 7. В результате этих сложных движений, пройдя через значительные по длине участки слоев 5, фильтрат полностью очищается от вредных веществ и через сливное отверстие 6 в гидроизоляционной мембране 2 поступает непосредственно в грунт.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения не вызывает сомнений, так как оно может быть реализовано с использованием известных компонентов и технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость.
Использование заявленного решения обеспечивает следующие преимущества по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения:
1.Существенно возрастает живучесть полигона отходов, т. к. отпадает необходимость в пруде-испарителе и системе дренажных труб, а, значит, и ликвидируются связанные с ними проблемы.
риала между ними, позволяет без затруднений выбрать практически любую длину щели, необходимую для гарантированной очистки стоков. Длина пути фильтрации стоков может быть задана по размеру длинной стороны котлована полигона (сотни метров) и без особых затрат может быть многократно увеличена путем устройства многослойного лабиринта для фильтрата в слоях между экранами.
3.Незначительная толщина фильтрующего слоя (не более десяти сантиметров) позволяет оптимально использовать объем и фильтрующие свойства материала.
4.Насыпная подушка распределена по всему дну полигона и имеет существенную толщину, за счет чего ее заиливание практически исключено.
5.Насыпная подушка выполняет роль предварительного фильтра для предотвращения заиливания щелей в системе «мембрана - экрань и одновременно служит защитой от механических повреждений мембраны и предохранением от проникновения в грунт неочищенных стоков на случай ее протечек.
6.Дополнительные экраны создающие многощелевой фильтр, дублируют гидроизоляционную мембрану, протечка которой в любом месте не вызовет сквозное (т.е. не через фильтрующий слой) протекание стоков в грунт.