СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАВЕС НА НАКОПИТЕЛЯХ ОТХОДОВ
METHOD OF CREATING IMPERVIOUS CURTAINS ON WASTE PONDS

Изобретение относится к природоохранному строительству и предназначено для перехвата загрязненных грунтовых потоков из накопителей отходов (прудов-накопителей, шламо- и шлакохранилищ, стоков животноводческих комплексов), нефтехранилищ и других вредоносных объектов, устроенных без противофильтрационных экранов.
Опыт эксплуатации накопителей отходов и проведенные различными авторами исследования показывают, что зона воздействия полигонов, выполненных без противофильтрационных устройств, может распространяться на значительные расстояния от источника загрязнения. Пополнение водоносного горизонта на накопителях отходов за счет атмосферных осадков приводит в последующем к процессу окисления, после чего загрязненный фильтрат попадает с вредными веществами в почвогрунты и грунтовые воды, распространяясь на большие расстояния и загрязняя источники питьевого водонасбжения.
Учитывая глубину залегания грунтовых вод (которая колеблется в пределах 1,5÷2,2 м) в районе территории полигонов, выходом из сложившейся ситуации на действующих и законсервированных накопителях отходов является устройство противофильтрационных завес, а на вновь возводимых - надежных противофильтрационных экранов.
Целью изобретения является разработка способа создания противофильтрационных завес, обеспечивающего защиту водоносных горизонтов и почвогрунтов вблизи накопителей отходов, а также способствующего понижению уровня грунтовых вод перед завесами, комплексную очистку загрязненного водного потока.
Известен способ защиты водных ресурсов с помощью горизонтальных (межпластовых) противофильтрационных завес и технология их сооружения (патент RU 2347034, опубл. 20.02.2009), включающий сооружение горизонтальной противофильтрационной завесы. При этом, на участке отсутствия водоупорного слоя проходят вертикальный шахтный ствол или стволы, из которых разбуривают веер горизонтальных лучевых инъекционных скважин. По длине скважин выделяют 2-3 зоны или интервала инъектирования водопроницаемых пород в зоне «окна» различными по вязкости или подвижности и скорости схватывания или гелеобразования закрепляющими составами, после истечения срока схватывания которых на участке «окна» образуется горизонтальная межпластовая противофильтрационная завеса, препятствующая перетоку подземных вод между смежными горизонтами и проникновению загрязнений в водоносный горизонт, используемый для водоснабжения.
Недостатками данного способа являются невозможность создания подземной непроницаемой завесы вокруг сооружаемого объекта или защиты окружающей среды от подземных техногенных процессов, а также сложность производства работ по заполнению скважин вязким инъектирующим материалом.
Известен способ создания противофильтрационной завесы (патент RU 2569965, опубл. 10.12.2015), включающий возведение водоподпорной земляной плотины, размещение слоя геотекстильного иглопробивного нетканого материала из синтетических волокон объемной плотностью 100-150 кг/м и обработку откоса плотины водорастворимым порошковым полимером, покрытие слоем грунта.
Недостатком вышеприведенного технического решения является сложность производства работ (при отрицательных температурах воздуха), заключающаяся в обработке откоса плотины водорастворимым порошковым полимером, а также геотектильного материала поливиниловым спиртом. Кроме того, данное техническое решение рекомендовано к применению только при отрицательных температурах, и не обеспечивает надежной противофильтрационной защиты.
Наиболее близким техническим решениям является способ создания противофильтрационных завес с фильтрующими окнами (патент RU 2539205, опубл. 20.01.2015), включающий разработку и заполнение траншеи противофильтрационным материалом из геомембраны, подклеивание дополнительного полотнища, а также заполнение пространства между полимерными геомембранами сорбирующе-фильтрующим материалом с образованием дренажной системы прямоугольной формы.
Недостатком прототипа является сложность производства работ по подклеиванию дополнительных полотнищ геомембран с целью образования дренажной системы прямоугольной формы. Кроме того, при создании водонепроницаемой противофильтрационной завесы из геомембраны на пути движения загрязненного потока создается подпор воды, который впоследствии приводит к подъему уровня грунтовых вод, подтоплению и заболачиванию прилегающих территорий.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, защита почвогрунтов, грунтовых и подземных вод, а также других открытых водотоков от загрязнения из накопителей отходов.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение - защита грунтовых вод и почвогрунтов от загрязнения из накопителей, снижение уровня грунтовых вод перед завесой, а также комплексная очистка загрязненного водного потока.
Технический результат достигается за счет способа создания противофильтрационных завес на накопителях отходов, который включает разработку и заполнение основной траншеи противофильтрационным материалом в виде жестких противофильтрационных элементов -полимерных листов повышенной толщины в количестве трех штук, располагаемых в завесе через равные расстояния, с выполненной в них перфорацией в виде фильтрационных отверстий различного диаметра. Перфорированные отверстия выполняют в низовой и верховой частях полимерных противофильтрационных элементов, а регулирование расхода водного потока через противофильтрационную завесу осуществляется варьированием диаметра и количества перфорированных отверстий. Свободное пространство между установленными жесткими противофильтрационными полимерными элементами заполняется глауконитовым песком, а со стороны входа и выхода водного потока - гравием. При этом за основной противофильтрационной завесой выполняют дополнительную фильтрующую завесу, с помещенным в нее фильтрующим элементом в виде геотекстильных матов, состоящих из двух сильно фильтрующих слоев геотекстиля и расположенного между ними адсорбирующего материала. Кроме того, за дополнительной фильтрующей завесой устраивают гидронаблюдательную скважину, выполненную на глубины завесы.
Изобретение поясняется следующими чертежами: фиг.1 - противофильтрационная завеса на накопителях отходов; фиг.2 - схема устройства основной противофильтрационной и дополнительной фильтрующей завесы.
Цифрами на чертежах обозначено:
1 - траншея; 2 - противофильтрационный элемент; 3 - перфорация в противофильтрационном элементе; 4 - глауконитовый песок; 5 - гравий; 6 - дополнительная фильтрующая завеса; 7 - геотекстильные маты с адсорбирующим материалом; 8 - гидронаблюдательная скважина; 9 - отходы.
Способ создания противофильтрационных завес на накопителях отходов осуществляется следующим образом (фиг. 1, 2).
Производится разработка основной траншеи 1, в которую до водоупора помещают жесткие полимерные противофильтрационные элементы 2 (например, полимерные листы повышенной толщины) в количестве трех штук, располагаемые в завесе через равные расстояния. Для исключения образования подпора и поднятия уровня грунтовых вод перед завесой, в полимерных противофильтрационных элементах выполняют перфорацию (фильтрующие отверстия различного диаметра) 3, что в свою очередь позволяет удлинить путь фильтрации. Регулирование расхода через противофильтрационные элементы осуществляется варьированием диаметра и количества перфорированных отверстий. В свою очередь, перфорированные отверстия выполняются в низовой и верховой частях полимерных противофильтрационных элементах 2 (см. фиг. 1). Свободное пространство между установленными жесткими полимерными элементами заполняется глауконитовым песком 4, а со стороны входа и выхода потока - гравием 5 для улавливания взвешенных механических примесей.
За основной противофильтрационной завесой выполняется дополнительная фильтрующая завеса 6, в которую помещают геотекстильные маты 7 (состоящие из двух сильно фильтрующих слоев геотекстиля по типу «Дорнит», и расположенного между ними адсорбирующего материала). При этом геотекстильные маты являются сменным фильтрующим элементом, который при необходимости можно заменять. Необходимо также предусматривать крепление материала на поверхности с помощью камня или габионов.
Для контроля качества профильтровавшихся вод за дополнительной фильтрующей завесой устраивается гидронаблюдательная скважина 8 (выполненная на всю глубину завесы), из которой отбираются пробы воды для анализа на содержание загрязняющих веществ.
Преимуществом данного изобретения является исключение подпора и понижение уровня грунтовых вод перед завесой, отсутствие подтопления и заболачивания территорий. Устройство основной противофильтрационной и дополнительной фильтрующей завесы позволяет произвести комплексную очистку загрязненного водного потока, за счет удлинения пути фильтрации и его механической очистки, а также благодаря выполненному фильтрующему элементу из геотекстильных матов, заполненных адсорбционным материалом.