ПЛАВАЮЩЕЕ УКРЫВНОЕ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ
FLOATING COATING ANTI-FILTRATION COVERING

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может использоваться для строительства карт с нефтесодержащими отходами с контролем превышения максимально допустимого уровня при выпадении атмосферных осадков и возникновения взрывоопасной ситуации.
Под картой (полигоном) понимается специально оборудованная территория, предназначенная для складирования токсичных промышленных отходов различных классов опасности (СНиП 2.01.28-85).
Проблема загрязнения экосистем бытовыми и промышленными отходами в настоящее время стоит очень остро. Хранение нефтесодержащих отходов (жидких и пастообразных) в картах требует грамотного подхода к решению указанных проблем, который включает применение качественных материалов, предотвращающих проникновение отходов в земные и водные объекты, разработку эффективных технологий и устройств, повышающих степень защиты природных объектов и населения в целом.
Практически на любом объекте, где нужна качественная специальная изоляция, может быть установлен противофильтрационный экран из полимерных материалов. Противофильтрационный экран сохраняет свои свойства в широком диапазоне температур, надежен и долговечен, не требует ремонта и дополнительного ухода (http://www.ecoproof.ru/catalog/17).
Известны противофильтрационные экраны из полиэтилена низкой (LDPE) или высокой (HDPE) плотности, которые используют для укладки на дно карты для исключения проникновения нефтесодержащих отходов в грунт и защиты грунтовых вод от загрязнений (http://www.cleandex.ru/articles/2015/04/30/sovremennye_tehnologii_zaschity_poligonov_tbo).
Однако при этом сама карта является открытой, поэтому при выпадении атмосферных осадков в данном случае может быть превышен максимально допустимый уровень заполнения карты, что приводит к повышению нагрузки на верхнюю часть стенок карты и опасности возникновения неконтролируемого разлива нефтесодержащих отходов по территории, окружающей карту.
Для предотвращения разлива нефтесодержащих отходов могут быть использованы пенобетонные строительные блоки, которые укладывают на необходимой площади по периметру карты (http://agps-2006.narod.ru/ttb/2014-2/20-02-14.ttb.pdf), однако подобные мероприятия повышают трудоемкость подготовки карты и стоимость проекта в целом. К тому же, для пропитки пенобетонных блоков жидкими составляющими отходов требуется время, в течение которого часть из них успеет проникнуть в грунт, что приводит к неполной организации защиты окружающей среды.
Известна конструкция покрытия для защиты водного объекта от загрязнения (патент РФ №2441963, 10.02.2012 г.), принятого за наиболее близкий аналог, который содержит противофильтрационный экран, закрывающий сверху полигон с бытовыми отходами вблизи водного объекта и защищающий водный объект от попадания в него загрязненной воды при выпадении атмосферных осадков, также содержит резервуар для сбора загрязненной воды, резервуары для сбора атмосферных осадков, дренажные элементы для опустошения резервуаров, в том числе расположенные внутри полигона.
Подобная конструкция покрытия предусматривает наличие возвышенности, с которой атмосферные осадки могут стекать сверху вниз в соответствующие резервуары для сбора воды. Однако поверхность карты, заполненной жидкими или пастообразными нефтесодержащими отходами, является ровной, поэтому использование указанной конструкции покрытия в данном случае не представляется возможным: атмосферные осадки будут накапливаться на всей поверхности противофильтрационного экрана, дополнительно выдавливая нефтесодержащие отходы за края карты с последующим разливом по окружающей территории и ее загрязнением. Либо в данном случае должны применяться мощные насосные системы, которые должны справляться с объемом поступающей воды. Кроме того, непосредственное накрывание карты противофильтрационным экраном приводит к накоплению газа, образующегося во внутреннем объеме нефтесодержащих отходов, и созданию взрывоопасной ситуации.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей использования противофильтрационных экранов и создание плавающего противофильтрационного покрытия для карты с нефтесодержащими отходами.
Техническим результатом изобретения является повышение безопасности окружающей среды в области строительства карты для хранения нефтесодержащих отходов за счет исключения их неконтролируемого разлива при выпадении атмосферных осадков и исключения возникновения взрывоопасной ситуации.
Технический результат достигается при использовании плавающего укрывного противофильтрационного покрытия, содержащего понтон, на который устанавливается настил, являющийся основанием для укладки противофильтрационного экрана, при этом указанное противофильтрационное покрытие имеет водоприемные колодцы для сбора атмосферных осадков и газоотводные клапаны.
Понтоны представляют собой два поплавка из полиэтиленовых двустенных труб длиной 6000 мм, которые герметично запаяны с торцов и соединены между собой посредством деревянной обрешетки. Также могут быть использованы другие конструкции плавающих понтонов и другие средства соединения поплавковых опор между собой для их образования.
В качестве настила, который выполняется сплошным и является основанием для укладки противофильтрационного экрана, используется влагостойкая фанера толщиной не менее 12 мм или аналогичный материал.
В качестве противофильтрационного экрана используется противофильтрационная геомембрана высокой (HDPE) или низкой (LDPE) плотности Solmax толщиной не менее 1 мм, которые выпускаются в соответствии требованиям ГОСТ Р 56586-2015 "Геомембрана гидроизоляционная полимерная рулонная. Технические условия".
Газоотводные клапаны выполняются из вертикально расположенной полиэтиленовой трубы диаметром 100 мм, верхняя часть которой закрыта колпаком из противофильтрационной HDPE мембраны Solmax во избежание проникновения атмосферных осадков через клапан под плавающее противофильтрационное покрытие, а также для предотвращения образования избыточного давления под ним вследствие газообразования при химических реакциях складируемых нефтесодержащих отходов.
Под водоприемными колодцами подразумеваются углубления на плавающем противофильтрационном покрытии, которые обеспечивают прием ливневых стоков в условии максимальных нормативных осадков, откачиваемых погружным дренажным насосом за пределы карты (http://profilpipe.ru/kolodtsy/drenazhnye-kolodtsy/vodopriemnye-kolodtsy).
Наличие понтонов с настилом для укладки противофильтрационного экрана, водоприемных колодцев для сбора атмосферных осадков и газоотводных клапанов позволяют надежно закрыть поверхность нефтесодержащих продуктов в карте слоем непроницаемого материала, организовать контролируемый сбор атмосферных осадков с последующим их удалением и своевременный вывод накапливаемых газов, что исключает повышение уровня заполнения карты за счет выпадения атмосферных осадков с последующим неконтролируемым разливом нефтесодержащих отходов по территории, окружающей карты, позволяет избежать возникновения взрывоопасной ситуации и таким образом способствует повышению охраны окружающей среды в области строительства карт с нефтепродуктами.
На фиг. 1 изображена конструкция понтона без противофильтрационного экрана (вид сверху), на фиг. 2а - поплавок с перемычками из труб полиэтиленовых (вид спереди), на фиг. 2б - поплавок с деревянной обрешеткой и установленным настилом (вид спереди), на фиг. 3 - конструкция водоприемного колодца (вид спереди), на фиг. 4 - соединение двух понтонов между собой (вид спереди), на фиг. 5 - расположение понтона у края карты, на фиг. 6 - конструкция газоотводного клапана, на фиг. 7 - секция из шести соединенных между собой понтонов, на фиг. 8 - плавающее укрывное противофильтрационное покрытие, устанавливаемое на поверхность нефтесодержащих отходов в карте.
Плавающее укрывное противофильтрационное покрытие содержит понтон 1, на который устанавливается настил 2, являющийся основанием для укладки противофильтрационного экрана 3, при этом указанное противофильтрационное покрытие имеет водоприемные колодцы 4 для сбора атмосферных осадков и газоотводные клапаны 5.
Понтон 1 имеет два поплавка 6 из полиэтиленовых двустенных труб длиной 6000 мм, которые запаяны с торцов и соединены между собой с помощью средства соединения деревянной обрешетки 7 (фиг. 1, фиг 2а) или перемычек из трубы полиэтиленовой 8 (фиг. 2б). Диаметр полиэтиленовых двустенных труб, а также размеры секции, в которую собираются понтоны 1, выбираются исходя из условия обеспечения плавучести конструкции при выпадении атмосферных осадков и зависят от климатических характеристик района строительства.
Настил 2 выполняется в виде сплошного полотна из влагостойкой фанеры толщиной не менее 12 мм или аналогичного материала. Он является основанием для укладки противофильтрационного экрана 3 и может быть соединен с двустенными полиэтиленовыми трубами поплавков 6 посредством монтажных пластин 9 (фиг. 2а). Также на каждую из двустенных полиэтиленовых труб поплавков 6 может быть установлена опорная площадка 10 из полиэтиленового листа и опорный брус 11, на котором горизонтально располагается настил 2 с противофильтрационным экраном 3 (фиг. 2б).
Водоприемный колодец 4 представляет собой углубление шириной, например, 800 мм и глубиной не менее 600 мм и может быть изготовлен из трубы полиэтиленовой двустенной 12 с вваренным дном из полиэтиленового листа толщиной 15 мм или может быть выполнен целиком из полиэтиленового листа толщиной 15 мм в виде полиэтиленового кессона с ребрами жесткости. В качестве балластного груза 13 могут быть использованы, например, мешки с песком или щебенкой, а также плиты железобетонные дорожные мелкоразмерные БПР-11. Водоприемные колодцы 4 располагаются из условия наличия не менее одного водоприемного колодца на секцию, собранную из понтонов 1 (фиг. 3).
Для компенсации возможных деформаций, образующихся вследствие изменения уровня заполнения карты или возможного явления волнообразования между понтонами 1, собранными в секции, предусматривается зазор 14 шириной 300-500 мм (фиг. 4).
У края карты 15 поплавок 6 не доходит до него на расстояние до 300 мм. Плавающий противофильтрационный экран 3 на данном участке имеет брус 16 для ограждения, выступающий над поверхностью настила 2 и расположенный по периметру плавающего покрытия. Указанный брус 16 минимизирует попадание атмосферных осадков в зазор между экраном 3 и стенками карты, а также облегчает эксплуатацию покрытия. При необходимости указанный зазор может быть перекрыт противофильтрационной мембраной, которая закрепляется на боковой стенке карты (фиг. 5).
В настиле 2 и противофильтрационном экране 3 выполняются отверстия для выхода газа (не показаны), через которые вертикально устанавливаются газоотводные клапаны 5 из полиэтиленовой трубы. Верхняя часть газоотводных клапанов 5 имеет колпак 17 из противофильтрационной HDPE мембраны Solmax. Газоотводный клапан 5 приваривается экструзионным способом к противофильтрационному экрану 3. Также могут быть предусмотрены другие способы его герметичного соединения с экраном 3. Газоотводные клапаны 5 распределяются равномерно по площади заявляемого противофильтрационного покрытия (фиг. 6).
Заявляемое плавающее укрывное противофильтрационное покрытие получают следующим образом.
Полимерная геомембрана для настила 2, выполняющая противофильтрационные функции, поставляется в рулонах шириной 6,8 м. Из рулона материал раскатывается в отдельные полотнища необходимой длины. Отдельные полотнища укладываются с перехлестом 10-15 см и свариваются между собой в сплошное покрытие. Сварка осуществляется при помощи сварочного оборудования контактным или экструзионным способом.
При контактном способе сварка осуществляется при помощи нагревательного элемента, установленного на самоходном автоматическом сварочном аппарате. Нагревательный элемент (клин) нагревает полотнища в месте их контакта выше точки плавления полимера. Прижимные ролики создают требуемое сварочное давление. В результате происходит процесс диффузии молекул полимера в зоне контакта и формируется сварной шов.
При экструзионной сварке происходит подача под давлением расплавленного полимера в зону соединения полотнищ при помощи ручного сварочного аппарата "экструдера". Свариваемые поверхности переходят в вязкотекучее состояние, сварка происходит за счет давления расплава.
Собирают отдельные понтоны 1 из поплавков 6, соединенных между собой посредством деревянной обрешетки 7 или перемычек из трубы полиэтиленовой 8. Затем понтоны 1 соединяют между собой в секции необходимого размера посредством деревянной обрешетки 7 или перемычек из трубы полиэтиленовой 8, которые используется для сборки понтонов 1 с соблюдением зазора 12 между ними шириной 300-500 мм (фиг. 7).
В одной секции может быть расположено 50-60 понтонов (фиг. 8).
Далее закрывают сверху понтоны 1 противофильтрационным экраном 3, собранным в единое полотнище. Определяют места расположения водоприемных колодцев 4 и отверстия для установки газоотводных клапанов 5. В водоприемные колодцы 4 укладывают балластные грузы 13. Также в водоприемных колодцах 4 предусматривают место для монтажа насосного оборудования, работающего в автоматическом режиме. В отверстия в настиле 2 и противофильтрационном экране 3 устанавливают сваркой газоотводные клапаны 5.
Для самотечного стока ливневых вод в районе расположения водоприемных колодцев 4 создают необходимый уклон противофильтрационного экрана. Для обеспечения требуемого уклона поверхности противофильтрационного экрана 3 в пределах секции, образованной понтонами 1, располагают пригруз (мешки с песком, покрышки грузовых автомобилей, пластиковые емкости с водой и т.д.).
При выпадении атмосферных осадков происходит их стекание в водоприемные колодцы 4, откуда вода удаляется посредством погружных насосов за пределы карты в водоотводную канаву. Подача воды в водоотводную канаву может осуществляться по пожарному рукаву или посредством самотечного наружного трубопровода.
Таким образом, исключается переполнение карты с нефтесодержащими отходами и их неконтролируемый разлив по окружающей территории.
Образуемый газ выходит через выполненные в противофильтрационном экране 3 и настиле 2 отверстия. Таким образом, исключается накопление взрывоопасных газов (например, метана) под противофильтрационным покрытием и исключается возникновение аварийной ситуации.
В итоге, заявляемое плавающее укрывное противофильтрационное покрытие позволяет надежно защитить окружающую среду в зоне строительства карт с нефтесодержащими отходами.