Противофильтрационные экраны

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

Глава 1. Обзор противофильтрационных  экранов……………………………...4

1.1. Подстилающие экраны (экраны оснований полигонов)…………….4

1.2. Защитные экраны поверхности полигонов (финальные перекрытия)………………………………………………………………………17

Глава 2. Сравнение материалов………………………………………………...20

Глава 3. Экономическая  эффективность……………………………………….23

Выводы…………………………………………………………………………...25

Список литературы………………………………………………………………26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Пoлигoны захoрoнения твердых бытoвых oтхoдов является истoчникoм распрoстранения загрязняющих веществ в прирoдную среду, оказывая вреднoе вoздействие в течение длительного периoда времени. Вoзможный ущерб oкружающей среде oт функциoнирoвания пoлигoнoв ТБО обуслoвлен oбразoванием фильтрата в тoлще свалoчного тела. На прoтяжении жизненнoго цикла пoлигoна ТБО фильтрат является пoстoянным истoчником загрязнения пoдземных вoд.

Современные методы защиты подземных  вод от фильтрата включают в себя противофильтрационные экраны в  основании полигона – естественные (глины, суглинки) и искусственные (пленочные покрытия, продукты отходов нефтехимической промышленности, использование слабопроницаемых почвенных покрытий, покрытых геомембраной). Но несмотря на это, происходит просачивание фильтрата через основание полигона. Следовательно, современные противофильтрационные экраны нуждаются в совершенствовании как по техническим параметрам, так и по экономическим.

Цель моей работы – проанализировать существующие в настоящее время противофильтрационные экраны.

Для выполнения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

• Изучить противофильтрационные экраны – экраны оснований и финальные перекрытия;
• Сравнить покрытия по различным критериям и выбрать наиболее эффективный;
• Дать экономическую оценку.

 

 

 

 

Глава 1. Обзор противофильтрационных  экранов

Противофильтрационные экраны подразделяются на защитные экраны основания полигона и защитные экраны поверхности полигона (финальные  перекрытия). По используемому материалу  их можно разделить на:

• Экраны из естественных минеральных грунтов (глины и суглинки);
• Экраны из синтетических материалов.

Синтетические экраны (геомембраны), в свою очередь, могут быть изготовлены  из полимерных материалов на основе полиэтилена  высокой плотности (HDPE) или полиэтилена низкой плотности (LDPE) и геосинтетических глинистых пленок в виде бентонитовых матов. Геотекстиль изготавливается из 100% синтетического волокна, обеспечивающего его прочность и долговечность.

Противофильтрационные экраны могут быть однослойными, двухслойными и композитными. Однослойный экран состоит из одного слоя синтетического или природного материала с низкой проницаемостью. Двухслойный экран включает два слоя, изготовленных из одного и того же или различных материалов. Композитный экран состоит из разнородных материалов (геомембрана, бентомат, глинистый слой), в качестве защитного, фильтрующего и дренажного слоя используется геотекстиль. Как правило, в этом случае синтетический экран располагается поверх минерального экрана из слабопроницаемого грунта. Более надежную изоляцию отходов обеспечивают двойные и композитные экраны.[1]

1.1. Подстилающие экраны (экраны оснований полигонов).

Экраны оснований полигонов  подразделяются на минеральные и  синтетические.

Минеральные (глиняные) экраны.

Глиняные экраны - наиболее простые, надежные и долговечные противофильтрационные устройства. При наличии местных глин их применение является наиболее экономичным и целесообразным.

Исходная глина ненарушенной структуры должна иметь коэффициент  фильтрации K_f не ниже 0,001 м/сут. При использовании ее в экранах глина превращается в пасту путем перемешивания и достижения необходимого коэффициента фильтрации. Толщина экрана в испарителях обосновывается расчетами исходя из допустимого градиента напора I = 10, но должна быть не менее 0,5 м. На рисунке 1.1. представлен минеральный однослойный экран основания полигона.

Рисунок 1.1. Минеральный однослойный экран основания полигона.

Экран глиняный двухслойный состоит из двух слоев глины, каждый толщиной не менее 0,5 м. Между слоями глины устраивается дренажный слой из крупнозернистого песка толщиной 40 - 60 см, уточняемый расчетами. Поверхность экрана планируется таким образом, чтобы дренажные воды между слоями глины поступали в трубчатые дрены и с помощью насосной станции вновь закачивались в емкость. Эффект двухслойного экрана заключается в том, что на нижний слой действует напор воды, равный глубине ее в дренажном слое.

Грунтобитумный экран назначается, как правило, как основание для других типов экранов и представляет собой минеральный естественный грунт, обработанный на глубину 10 - 15 см жидким битумом или нефтью с добавлением цемента и уплотненный гладкими катками. Перед внесением добавок грунт протравливается гербицидами на глубину до 20 см.[2]

Глиняный экран может  использоваться в качестве самостоятельного экрана, либо входить в состав двухкомпонентной системы. При использовании в  качестве самостоятельного экрана глина  может снижать или полностью исключать миграцию фильтрата из тела полигона в окружающую среду. Будучи нижним слоем двухкомпонентного экрана, глина создает защитную подушку для расположенной поверх нее геомембраны и выполняет страховочные функции в случае ее прорыва. Полезным свойством минерального экрана является создание долговременной, структурной устойчивой основы для расположенных поверх нее компонентов полигона.

При проектировании минерального противофильтрационного экрана необходимо следовать общепринятым геотехническим процедурам с учетом местных геологических условий и требований, предъявляемых к эксплуатации полигона. Оборудованию минерального противофильтрационного экрана требует предварительной подготовки основания и откосов котлована. Рекомендуемые боковые уклоны при оборудовании экрана составляют 1:4 (соотношение вертикали и горизонтали).

Минеральные экраны из глинистых  материалов сооружаются из серии  последовательно уплотняемых слоев. Толщина уплотняемого слоя составляет обычно составляет 15-25 см. При использовании более тонких слоев уплотнение глины облегчается, но строительные расходы значительно возрастают.

Для небольшого полигона оборудуется один сплошной экран. Для  крупных полигонов целесообразно  сооружать экран по очередям. В  этом случае прием отходов осуществляется на участках уже оборудованных экраном, и одновременно ведется строительство экрана на других участках полигона.

Синтетические экраны.

В соответствии с СНиП 2.01.28-85 выделяют следующие:

• Бетонные и железобетонные:

1. из железобетонных плит;

2. из полимербетона;

3. бетонопленочный;

• Асфальтобетонные:

1. однослойный с битумным  покрытием;

2. двухслойный  с дренажной  прослойкой;

3. с покрытием битумно-латексной  эмульсией;

• Асфальтополимербетонные.
• Пленочные:

1. из полиэтиленовой  пленки, стабилизированной сажей, однослойный;

2. из полиэтиленовой пленки, стабилизированной  сажей, двухслойный с дренажной  прослойкой;

В 1996 г. на российском рынке  появились принципиально новые  материалы на основе полимеров, так  называемые геосинтетические материалы - геомембраны, геотекстили, георешетки, геокомпозиты, что в корне изменило подход к обеспечению надежности противофильтрационных экранов полигонов. На рисунке 1.2. представлен композитный синтетический экран основания полигона.

Рисунок 1.2. Композитный синтетический экран основания полигона.

 

Сочетание важнейших эксплуатационных свойств геосинтетических материалов, в том числе низкая деформируемость, прочность в широком диапазоне температур, химическая стойкость к различным по составу и концентрации жидким средам обеспечивают создание надежных и долговечных конструкций.

Рассмотрим следующие  геосинтетические материалы:

• Бентофикс
• Карбофол
• Секудрен
• Секугрид
• Секумат
• Secutex
• Комбигрид

Бентофикс - это многослойный геосинтетический материал, в котором слой натриевого бентонитового порошка расположен между двумя слоями геотекстиля. Слои материала скреплены между собой иглопробивным методом. Геосинтетические бентонитовые маты (ГБМ) применяются в качестве гидроизоляции.

Бентофикс - универсальный материал на основе бентонитовых глин. Гидратированный Бентофикс является эффективным барьером для жидкостей и газов. Бентофикс применяется для:

• гидроизоляция оснований и рекультивационных слоев полигонов по захоронению отходов;
• гидроизоляция прудов-накопителей, отстойников и прудов сбора ливневых вод;
• гидроизоляция шламонакопителей;
• гидроизоляция подземных сооружений;
• гидроизоляция дамб, плотин и каналов;
• подводная гидроизоляция грунтовых и бетонных конструкций;
• защита грунтовых вод;
• изоляция от газов и испарений.

Прочный и долговечный  геотекстиль надежно удерживает слой натриевого бентонита, обеспечивая  тем самым долгосрочную эксплуатацию материала. Использование высококачественного  натриевого бентонита обеспечивает его гидратацию сразу же после  укладки, гарантируя тем самым самозалечивание практически любых непредвиденных механических повреждений. Благодаря высокому относительному удлинению, Бентофикс отличается своей эластичностью и легко повторяет неровности грунтового основания, например, при неравномерных осадках грунта. Бентофикс успешно применяется на крутых склонах. Уникальная технология механического скрепления бентонитовых матов позволяет добиться высокой прочности материала на сдвиг. При этом слой бентонитового порошка надежно защищается от эрозии и его горизонтального смещения. Бентофикс имеет высокие показатели внешнего трения в контакте с грунтами различных типов или с геосинтетическими материалами. Бентофикс бесспорно превосходит традиционные противофильтрационные экраны из глины. Бентонитовые маты Бентофикс сертифицированы государственными регулирующими органами в Германии, во многих странах мира, а также в странах СНГ.

Бентофикс имеет как  экономические, так и экологические  преимущества. С тех пор, как Бентофикс  стал эквивалентом многослойному экрану из глин, появилась возможность более эффективно использовать площадку полигона по захоронению бытовых отходов, получая при этом дополнительную экономическую выгоду. Укладка бентонитовых матов Бентофикс - это несложный и быстрый процесс. На строительной площадке рулоны раскручиваются и перехлестываются в местах стыков. Что касается транспортировки, то преимущества матов Бентофикс здесь очевидны: один грузовик с Бентофикс может транспортировать количество материала, рассчитанного на покрытие 4000 м², по сравнению с транспортировкой объема глины, предусмотренной для укладки на 40 м² (при толщине слоя 0,5 м).[4]

Карбофол - это химически стойкая гидроизоляционная геомембрана с гладкой или структурированной поверхностью для устройства противофильтрационных экранов в различных областях строительства.

Геомембрана Карбофол обеспечивает полную изоляцию даже от высокотоксичных  веществ. Применение геомембраны Карбофол в качестве изоляции оснований и рекультивационных слоев на полигонах бытовых отходов позволяет защитить грунты и грунтовые воды от загрязнений. Карбофол отвечает самым строгим требованиям и регулирующим нормам к изготовлению, хранению и транспортировке экологически вредных жидкостей, указанным, к примеру, в немецком Законе о водном хозяйстве (Wasserhaushaltsgesetz) и в британском Положении по защите окружающей среды (Britains Enverionmental Protection Act). Материал применяется для гидроизоляции объектов с питьевой водой, а также водопроводных конструкций, водоканалов или прудов. На крутых откосах Карбофол может применяться со структурированной поверхностью, которая обладает высоким коэффициентом трения с грунтом и другими материалами, что обеспечивает более высокую устойчивость конструкции.

В 1989 году Карбофол стал первой геомембраной, аттестованной  Федеральным ведомством по испытанию  и исследованию материалов (ВАМ, Германия). В настоящее время Карбофол (с  гладкой и структурированной  поверхностью) толщиной 2,5 и 3,0 мм аттестован этим же ведомством для применения в строительстве полигонов по захоронению отходов. Геомембрана Карбофол толщиной 2,0 мм сертифицирована Немецким институтом строительных технологий (DiBt) для применения ее при защите грунтовых вод. Технические параметры Карбофол полностью соответствуют требованиям GM 13. На сегодняшний день сертификация геомембраны Карбофол была проведена практически во всех странах ЕС и во многих странах мира, а также и в странах СНГ. Карбофол особо долговечный материал, устойчивый, как к химическим воздействиям, так и к ультрафиолетовому облучению. Сварка швов осуществляется специальными сварочными аппаратами. Контроль качества швов производится посредством подачи в шов сжатого воздуха или вакуумным методом. [5]