Схемы участков складирования на полигоне ТБО

Основным сооружением полигона является участок складирова­ния ТБО. Схема сооружения зависит от рельефа участка. Различа­ют основные типы участков: плоские, овражные, на отработанных карьерах (карьерные).

Плоские участки. На плоских участках полигонов, принимающих более 120 тыс. м³ ТБО в год, применяют высотную схему (рис. 8.2). Высоту полигона над уровнем земли участка Н определяют из усло­вия заложения внешних откосов 1:4 и необходимости иметь раз­меры верхней площадки, обеспечивающие безопасную работу мусо­ровозов и уплотняющей техники

Н = (Ш-Ш_в)/8, (8.3)

где Ш — ширина участка складирования у основания, м; Ш, — ширина верхней площадки, м.

а — схематический разрез; б — план дороги на верхнюю площадку: 1 — на­ружная (окончательная) изоляция; 2 — промежуточная изоляция; 3 —ТБО; 4 — дорога; 5 —водоупорное основание; 6 — верхняя площадка; Н — высота; h —показатель сниження высоты; Ш — ширина; УГВ — уровень грунтовых вод; Н_м — глубина котлована в основании полигона

Минимальную ширину верхней площадки Ш_в определяют удво­енным радиусом разворота мусоровозов, равным, как правило, 9х2=18 м и соблюдением правила размещения мусоровозов не бли­же 10 м от откоса. Минимальная ширина составляет 18+10·2=38м. При использовании большегрузных транспортных мусоровозов III_в принимают не менее 45 м.

Фактическую вместимость полигона Е_ф с учетом уплотнения рас­считывают по формуле усеченной пирамиды

Е_ф = 1/3(С₁+С₂)+√(С₁С₂)Н+1/3(С₁+С₃+√ С₁+С₃)Н_к, (8.4)

где С₁, С₂, С₃ — площади полигона на уровне земли, верхней пло­щадки и днища котлована, м²; Н_к — глубина котлована в основании полигона, м.

Потребность в изолирующем материале В_г определяют по фор­муле

В_г=Е_Ф(1 — 1/К₂). (8.5)

Оптимальным решением по обеспечению полигона изолирующим материалом является отрытие котлована в основании полигона. В рассматриваемых условиях В_г —вместимость котлована.

Среднюю проектируемую глубину котлована в основании поли­гона определяют по формуле

Н_к = 1,1В_Г/С₁, (8.6)

где 1,1—коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему эксплуатации котлована.

Объем ТБО на полигоне в уплотненном состоянии В_у состав­ляет:

В_у = Е_Ф — В_Г. (8.7)

Таблица 8.5. Вместимость полигона ТБО по высотной схеме

Объем ТБО, который может принять полигон за весь период эксплуатации Т в неуплотненном состоянии, составляет:

В_н = В_у – К₁.

В табл. 8.5 даны примеры расчета вместимости полигонов для варианта без котлована в основании, плотности ТБО до уплотнения 200 кг/м³, сроке эксплуатации полигона Т не менее 15 лет и при­менении для уплотнения бульдозеров массой 12... 14 т. При устрой­стве в основании полигонов котлованов на всю потребность в изо­лирующем материале В_нувеличивается на объем В_гК₁.

Участок складирования разбивают на очереди строительства и эксплуатации с учетом обеспечения в каждую очередь в течение 3...5 лет приема ТБО. В составе первой очереди выделяют пусковой комплекс на первые 1...2 г. В первую, вторую и, если позволяет площадь участка, в третью очередь складирование отходов ведут на высоту 4...5...6,75 м. Последующая очередь эксплуатации заклю­чается в увеличении насыпи ТБО до проектной отметки. Разбивку участка складирования на очереди выполняют с учетом рельефа местности.

Размещение грунта из котлованов первой очереди проектируют в кавальерах по периметру полигона (для использования в качестве наружной, окончательной изоляции при закрытии полигона). Из котлованов второй очереди грунт подают на изоляцию ТБО на кар­тах первой очереди.

Для климатического района, где размещается полигон, с учетом данных по количеству выпадающих осадков, испаряемости их с по­верхности и средней влажности ТБО рассчитывают возможность образования жидкой фазы — фильтрата. Фильтрат не образуется при складировании ТБО с влажностью менее 52 % в климатических рай­онах, где годовое количество атмосферных осадков превышает не более чем на 100 мм количество влаги, испаряющейся с поверхности (гг. Анадырь, Баку, Верхоянск, Магадан, Свердловск, Сургут, Таш­кент, Якутск). В этих климатических районах к основанию полигона ТБО не предъявляются требования по водонепроницаемости.

Основание (днище) полигона проектируют с учетом возможнос­ти образования в массе ТБО фильтрата при складировании ТВО с влажностью выше 52 % и атмосферных осадках, превышающих на 100 мм за год количество влаги, испаряющейся с поверхности полигона. Днище котлована в пределах одной очереди эксплуатации предусматривают строго горизонтальным, что обеспечивает равно­мерное распределение фильтрата по всей площади основания^

Учитывая рельеф местности и очередность складирования ТБО, участок разбивают на ряд котлованов. На участках с уклоном бо­лее 0,5 % проектируют каскад котлованов (рис.8.3).

1- кавальер грунта для изолирующих слоев; 2 - уровень поверхности участка до разработки котлованов; 3 - горизонтальное основание; 4 - промежуточный вал; УГВ — уровень грунтовых вод

Перепад высот верхнего и следующих промежуточных валов котлованов, а также разность отметок оснований двух смежных котлованов должны быть (без специального расчета на устойчи­вость) не более 1 м. По верху промежуточных валов можно рас­полагать временную дорогу для проезда мусоровозов. Основание под складирование ТБО должно иметь водоупорный экран с учетом данных, приведенных в табл. 8.6.

Конструкция полигона должна предотвратить или понизить миг­рацию токсичных веществ из ТБО в грунтовые воды и открытые водоемы до концентраций, не превышающих ПДК для воды водо­емов (табл. 8.7), обеспечивающих органолептический и миграционно-водный показатели.

Защитные свойства грунтового экрана в основании полигона по миграционно-водному показателю определяют коэффициентом филь­трации. Коэффициент фильтрации находят по методу Канараке или при помощи трубки «спецгео», приведенных в руководстве Е. И. Гон­чарука и Г. И. Сидоренко.

Сварку полос полиэтиленовой пленки стабилизированной сажей осуществляют с помощью сварочного экструдера ПСТ-2 ВНИИ кор­розии (Москва), выполняя установленные требования.

Полосы сваривают в полотнища площадью около 500 м² на выровненном деревянном полу в закрытом помещении, которые за­тем транспортируют в рулонах на полигон и на месте склеивают между собой специальными мастиками с нахлестом 50 см.

Дорогу для проезда мусоровозов проектируют по внешнему от­косу высотного полигона с уклоном 6 %.

Грунт	Коэффициентфильтрации Кф, см/с	Рекомендуемая конструкция основания полигона
Глина, тяжелые суглинки	Менее 10-7	Слой не менее 0,3 м
То же	10-5…10-6	Слой не менее 0,5 м
Суглинки	1,3·10-5…1,5·10-5	Слой не менее 0,5 м; уплотне­ние методом укатки до дости­жения Кфменее 10-5 см/с
Легкие суглинки, супеси, пески	10-2...3·10-5	Связывание слоя толщиной 5...10 ммпродуктами или отхо­дами нефтеперерабатывающей промышленности (создание пленки); норма разлива свя­зующего материала — 50 т/га; укрытие сверху слоем грунта 0,3 м; устройство искусствен­ного основания из двух слоев полиэтиленовой пленки стаби­лизированной сажей толщиной 0,2 мм по выровненному слою основания; укрытие сверху за­щитным слоем грунта 0,3 м; устройство искусственного ос­нования из глины 0,5 м (при экономическом обосновании); слой песчаного грунта до уров­ня грунтовых вод 6 м, супеси — 4 м

Изоляция по контуру полигона. Ее применяют для полигонов, имеющих распространенное геологическое строение: поверхностный слой толщиной 2—3 м из песка или легких суглинков, ниже — водо-упор из глин. Над водоупором — грунтовые воды («верховодка»)слоем 0,5... 1,5 м. Метод заключается в создании по контуру поли­гона водоупорной стенки, смыкающейся с водоупорным основанием.

По периметру участка складирования отрывают траншею шириной не менее 1 м до водоупора, которая входит в него на глубину 0,3... 0,6 м. Траншею заполняют водоупорным материалом (глиной), добы­ваемой из котлована, устраиваемого на пограничном участке поли­гона. До устройства изоляции по контуру участка складирования отрывают осушительную канаву, обеспечивающую снижение уровня воды в траншее. Изоляция по контуру создает замкнутую емкость, грунтовые воды которой не загрязняют водную среду за пределами полигона.

Это решение экономичнее и менее трудоемко по сравнению с вариантом устройства искусственного водоупора из глины по всей поверхности участка складирования. При уклонах поверхности участ­ка складирования менее 3 % (с учетом разработки грунта для изо­ляции) разбивка его на террасы не требуется. Подлежит проверочному расчету емкость ограниченного водоупором грунтового резервуара с учетом уклона водоупорных грунтов в основании.

а —поперечный разрез траншеи первого яруса до засыпки ТБО; б — то же, полностью заполненный ТБО; в -то же, закодированный грунтом; г-попе­речный разрез второй траншеи первого яруса; д - изолированные траншеи первого яруса; е - изолированные траншеи второго яруса; 1 - грунт, извле­ченный при рытье траншей; 2-траншея; 3 - ТБО; 4 - промежуточная изо­ляция; 5 - направление господствующих ветров; О - основание траншей пер­вого яруса; +0,5 — начало залегания глинистых грунтов; +1 — основание траншей второго яруса; +3 — поверхность участка до рытья траншей

Вертикальную отметку стенки (вала) из глины с пониженной стороны участка полигона рассчитывают из условия аккумулирования всей влаги в пределах полигона.

Траншейная схема. На плоских участках полигонов, принимаю­щих менее 120 тыс. м³ ТБО в год, используют траншейную схему (рис. 8.4). Траншеи для складирования ТБО проектируют перпенди­кулярно направлению господствующих ветров глубиной 3...6 м и шириной поверху 6...12м. Грунт, полученный от разработки траншеи 1 применяют для их засыпки после заполнения ТБО. Основание (днище) траншеи должно быть не менее чем на 0,5 м заглублено в глинистые грунты в тех климатических районах, где образуется фильтрат.

Таблица 8.7. Предельно допустимые концентрации (ПДК) основных токсичных веществ ТБО в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водоиспользования

Ингредиент	Лимитирующий показатель вредности	ПДК, мг/л
Кадмий (Сd2+)	Санитарно-токсилогический	0,01
Никель	То же	0,1
Нитраты (по азоту)	»	10
Ртуть (Hg2+)2	»	0,005
Свинец (РЬ2+)	»	0,1
Аммиак (по азоту)	Общесанитарный	2
Цинк (Zn2+)	»	1
Бензин, керосин	Органолептический	0,1
Медь (Cu2+)	»	1
Хром (Сr6+)	»	0,1
Хром (Сr3+)	»	0,5

Длину одной траншеи принимают с учетом обеспечения приема ТБО: при температуре выше 0°С—в течение 1...2 мес.; при темпе­ратуре ниже 0 °С — на весь период промерзания грунтов.

Заложение откосов траншей принимают с учетом их устойчи­вости при динамических нагрузках на бровке в соответствии с табл. 4 и пп. 9.10, 9.11 СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строитель­стве». В песчаных грунтах заложение откосов принимают 1:1, в су­песи—в зависимости от глубины траншей 1:0,67...1:0,85; в суглин­ках — 1:0,5...1:0,75 и в глинах — 1:0,25...1:0,5.

Размер площади участка траншеи должен обеспечивать прием ТБО с размещением их в одном ярусе за период не менее 5 лет (как исключение 3 года). Рекомендуется проектирование высотной схемы с устройством траншей в 2...3 яруса по высоте.

Отметку основания траншеи второго яруса располагают на 1 м выше отметки основания траншеи первого яруса. Изолирующим ма­териалом траншеи второго и третьего ярусов служит смесь грунта и частично минерализовавшихся ТБО. В табл. 8.8 приведены данные по вместимости полигона по траншейной схеме. Траншеи глубиной 3 м приняты шириной поверху 8 м, глубиной 6м — шириной поверху 12 м. Расстояние между траншеями принято 0,5 м, заложение откосов траншей второго и третьего яруса за счет разложившихся ТБО установлено по нормативам для глин. Уплотнение ТБО в траншеях принято в среднем 2,4.

Таблица 8.8. Вместимость 1 га участка складирования полигона ТБО по траншейной схеме (тыс. м³ в неуплотненном состоянии)

Число ярусов по высоте	Грунт
	песчаный		супесь		суглинок		глина
	Глубина траншей в одном ярусе, м
	3	6	3	б	3	6	8	6
1	40	65	50	80	55	90	60	100
2	100	170	110	]80	115	190	120	200
3	160	265	170	275	175	285	180	300

Овражные участки. Отвод земельного участка под складирова­ние ТБО на территории оврага должен включать его верховья, что упрощает сбор и удаление талых и ливневых вод. Углубление дна оврага и срезка грунта с откосов (с устройством более пологих откосов) проектируют для обеспечения полигона изолирующим материалом. Дно оврага (основание полигона) разрабатывают уступами с обратным уклоном, обеспечивающим сцепление ТБО с грунтом, препятствующим скольжению ТБО по уклону.

а - схематвческий план; б, в – схематические продольный и поперечный разрезы; г – уступы в основании с обратным уклоном; 1 – нагорная канава; 2 – подъездная дорога; 3 – земляная плотина; 4 – самотечная канализация фильтрата; 5 – сборно-разборный распределительный фильтратопровод; 6 – магистральный напорный фильтратопровод; 7 – насосная станция фильтрата; 8 – противофильтрационный экран; 9 – хозяйственная зона; 10 – мачта электроосвещения; 11 – ограждение; А – первый каскад первой очереди складирования ТБО; Б – второй каскад первой очереди; В – участок складирования на вторую очередь; Г – участок складирования отходов на перспективу; 220…250 – условные отметки горизонталей

Участок складирования ТБО в овраге по длине разбивают начиная с верховья на очереди строительства. Каждую очередь строительства с пониженной стороны защищают от оползней ТБО земляной плотиной. На рис. 8.5 дан пример многокаскадной схемы складирования ТБО в овраге. Каждую плотину рассчитывают на экстремальные условия с учетом статической устойчивости удерживаемых ТБО, насыщенных водой.

Наиболее сложные условия эксплуатации создаются в первый год, когда накопление ТБО, впитывающих часть атмосферных осадков, невелико. Откосы оврага также впитывают незначительное количество влаги. Основная масса лив­невых и паводковых вод скапливается у плотины. Перепад высот в пределах одного каскада должен быть не более 10 м.

1 – кавальер грунта; 2 - промежуточная изоляция: 3 - слой уплотненных ТБО высотой 2 м; 4 - мусоровоз; 5 - бровка карьера; 6 - съезд (пандус); 7 — бульдозер

Количество ТБО, которое может принять полигон, размещаемый в овраге, рассчитывают в два этапа. На первом этапе определяют вместимость при заполнении до бровки оврага с учетом срезки грун­та с откосов, на втором — вместимость полигона выше бровки с уче­том заложения откосов 1:4.

Устройство полигонов в средней или низовой части оврага со­пряжено с необходимостью прокладки по его тальвегу, под слоем ТБО, коллектора для пропуска ливневых и талых вод с верховьев оврага. По длине коллектора с интервалами 50... 100 м устраивают смотровые колодцы на всю высоту складирования ТБО.

Выработанные карьеры. Использование выработанных карьеров под полигоны ТБО является наиболее экономичным методом их ре­культивации. Складирование ТБО в карьерах осуществляют по двум схемам: по схеме выравнивания (до уровня бровки карьера), по вы­сотной схеме (со значительным превышением уровня бровки карь­ера).

Проект складирования ТБО в выработанных карьерах (глубо­ких котлованах) должен обеспечивать съезд и разгрузку мусорово­зов на нижней отметке с послойным заполнением карьера по высоте (рис. 8.6). Если отведенная под полигон часть карьера не имеет су­ществующего съезда, то земельный участок под складирование ТБО в выработанных карьерах (глубоких котлованах) должен включать площадку для устройства съезда (пандуса) в выемке вне котлована с уклоном 5 %.

Часть пандуса непосредственно в границах карьера проектируют в одном из вариантов: с устройством насыпи из грунта или отходов строительства, в полунасыпи-полувыемке в откосе кот­лована. Земельный участок должен также предусматривать возмож­ность разработки части откоса с целью получения грунта для промежуточной и окончательной изоляции. Грунт для изоляции скла­дируют в кавальерах на бровке карьера. Если позволяют гидрогеоло­гические условия, часть грунта может быть получена за счет углуб­ления карьера.