СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГРУНТОВЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
METHOD OF PROTECTING GROUND WATERS AGAINST POLLUTION

Изобретение относится к области экологии и предназначено для снижения степени загрязнения грунтовых вод при инфильтрации атмосферных осадков через толщу бытовых, промышленных и сельскохозяйственных отходов в местах их складирования. Изобретение может быть преимущественно использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве, в различных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве.
Известен способ предотвращения загрязнения подземных и грунтовых вод (патент РФ №2141441, МПК B65G 5/00, опубл. 20.11.1999 г.), грунтов и почв промышленными отходами и продуктами аварийных выбросов и утечек. В этом способе противофильтрационную завесу в виде дуги создают с применением струйной технологии в верхней части водоносного горизонта высотой, равной высоте загрязненного потока. Дуга вогнутой частью обращена к источнику загрязнения. Удаление загрязнения выполняют через скважину, участок которой над водоносным горизонтом герметизируют. Способ позволяет снизить объем загрязненной воды и повысить надежность защиты подземных вод.
Недостатком вышеописанного способа является трудоемкость оборудования противофильтрационной завесы в грунте с применением струйной технологии.
Известен способ охраны горных выработок и котлованов от притоков подземных вод, который можно использовать для защиты грунтовых вод от загрязнения, («Справочник по осушению горных пород». Под редакцией И.К.Станченко. М.: Недра, 1984. - С.184-185, 278 с.) в котором применяются контурные противофильтрационные завесы в сочетании с открытыми и закрытыми дренажными устройствами, с устройством сборного резервуара и отводом воды из резервуара.
Недостатком способа является то, что он не обеспечивает защиту грунтовых вод от загрязнения инфильтратом и требует отвода воды из сборного резервуара на специальные очистные сооружения.
Известен также способ защиты грунтовых вод от загрязнения при инфильтрации атмосферных осадков через толщу складируемых отходов с использованием сборного резервуара, разделенного на секции непроницаемыми перемычками, кольцевого закрытого дренажного устройства с внутренней стороны противофильтрационной завесы, расположенной по контуру свалки, открытого дренажа для отвода поверхностных вод и поддержания уровня грунтовых вод внутри контура свалки ниже уровня грунтовых вод за контуром завесы (патент РФ №2336206, МПК B65G 5/00, опубл. 20.10.2008, Бюл. №29).
Недостатком способа является задалживание земельных площадей под сборные резервуары, что снижает полезную емкость отведенной под свалку территории.
Изобретение решает задачу увеличения полезной емкости свалки за счет переноса сборных резервуаров на поверхность отсыпанной части свалки.
Для достижения указанного технического результата в известном способе защиты грунтовых вод от загрязнения, включающем возведение контурной противофильтрационной завесы в сочетании с открытыми и закрытыми дренажными устройствами, оборудование сборного резервуара, выполненного с отдельными секциями, и отвод воды из резервуара, предлагается сборный резервуар разместить на отсыпанной части свалки, закрытую дренажную систему оборудовать водосборным колодцем, подачу воды из закрытой дренажной системы в сборный резервуар и на рабочую часть свалки осуществлять дождевальными аппаратами.
Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вертикальный разрез грунтов в основании полигона и прудов в направлении уклона рельефа; на фиг.2 - план полигона и прудов.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - водопоглощающий канал;
2 - водоотводной канал, оборудованный лотками;
3 - контурная траншейная противофильтрационная завеса;
4 - водосборный колодец;
5 - водоносный слой грунта;
6 - перспективная часть свалки;
7, 9 - дождевальный аппарат;
8 - рабочая часть свалки;
10 - атмосферные осадки;
11 - фильтрующий экран;
12, 15 - пруд-испаритель;
13 - водонепроницаемые перемычки;
14 - водозащитный экран;
16 - отсыпанная часть свалки;
17 - гидронаблюдательные скважины (пьезометры);
18 - дренажные трубы;
19 - водоупорный слой грунта;
20 - сбросная труба;
Δ - уровень грунтовых вод;
Способ реализуют следующим образом. На необорудованной водозащитным экраном свалке твердых отходов, включающей отсыпанную 16, рабочую 8 и перспективную 6 части, по ее контуру возводят траншейную противофильтрационную завесу 3. На отсыпанной 16 части свалки оборудуют сборный резервуар, состоящий из прудов-испарителей 12 и 15, которые изолируют от отсыпанной части свалки и разделяют между собой водонепроницаемыми перемычками 13. Пруды-испарители располагают каскадом, причем верхний пруд оборудуют в основании фильтрующим экраном 11 из песков средних фракций, а нижние - водонепроницаемым экраном 14 из глин.
При оборудовании траншей для завесы 3 с внутренней стороны замкнутого контура укладывают дренажные трубы 18 кольцевого дренажа, которые выводят в водосборный колодец 4. Противофильтрационные завесы создают путем размещения в траншеях материала с низкими фильтрационными свойствами (глины и др.). Завесу 3 и водосборный колодец 4 выполняют с врезанием в водоупорный слой 19 грунта. С внешней стороны завесы 3 вдоль свалки отрывают водоотводной канал 2, который оборудуют лотками и выводят в водопоглощающий канал 1 (без лотков). На участке полигона с максимальным уровнем грунтовых вод (до возведения завес) оборудуют две гидронаблюдательные скважины 17, располагая их с внешней и внутренней стороны завесы 3. Рабочую часть 8 свалки оборудуют дождевальным аппаратом 7 (мобильный), а верхний пруд - дождевальными аппаратами 9 (устанавливают в каждом углу пруда для работы против ветра), которые соединяют трубопроводами или шлангами (не показаны) с насосом (не показан), установленным у водосборного колодца 4. Пруды верхний 12 и нижние 15 соединяют между собой лотками-регуляторами или сифонами, нижний пруд с наименьшей геодезической отметкой снабжают сбросной трубой 20 с задвижкой, трубу 20 выводят в водоотводную канаву 2.
Защита грунтовых вод от загрязнения на оборудованной вышеописанным способом свалке осуществляется следующим образом. Атмосферные осадки 10, загрязненные при инфильтрации через толщу отходов свалки, попадают внутрь контура 3 и, фильтруясь через водоносный слой грунта 5, проникают в дренажные трубы 18 кольцевого дренажа и собираются в водосборном колодце 4, откуда подаются насосом по трубам или шлангам к дождевальным аппаратам 7 и 9 и распыляются соответственно над рабочей зоной 8 свалки и над верхним прудом 12. При искусственном дождевании возрастает испарение воды, что увеличивает расходную часть водного баланса на площади свалки. Кроме того, расположение пруда-испарителя на отсыпанной части отвала, увеличивает также испарение за счет большей скорости ветра на высоте. Часть воды из пруда 12 фильтруется в тело свалки, а часть ее поступает в нижние пруды 15, в которых проходит биологическую очистку, затем через сбросную трубу вода поступает в водоотводную канаву 2, далее в водопоглощающую канаву 1, откуда поступает в грунт. Очистка загрязненного на полигоне отходов инфильтрата производится за счет повышенного испарения воды при ее разбрызгивании дождевальными аппаратами и биологической очистки воды в секциях сборного резервуара (камыш, микроскопические водоросли и др.), чем и обеспечивается защита грунтовых вод от загрязнения. Поддержание уровня грунтовых вод внутри контура полигона ниже уровня законтурных вод исключает переток загрязненных вод через противофильтрационную завесу 3, причем контроль за уровнями вод ведется по скважинам 17. Поверхностные воды по каналу 2, оборудованному лотками, отводятся в канал 1, откуда попадают в грунт.
Именно размещение сборного резервуара, выполненного из отдельных секций, на отсыпанной части свалки, оборудование закрытой дренажной системы водосборным колодцем, подача воды из закрытой дренажной системы в резервуар и на рабочую часть свалки дождевальными аппаратами обеспечивает решение поставленной задачи и позволяет увеличить емкость свалки на этапе завершения эксплуатации.