Министерствообразования и науки УкраиныНациональный технический университет
Харьковскийполитехнический институт
Специальность:Экология и охранаокружающей среды
Тема: Утилизацияи рекуперация отходов
г. Изюм, 2010г.
Расчет полигона твердыхбытовых отходов
Задание:
На основании данныхпредставленных в таблице 3 и приняв массу бульдозера 14 тонн рассчитать:
· требуемуювместимость полигона для твердых бытовых отходов;
· требуемую площадьполигона.
№ варианта Расчетный срок эксплуатации полигона, лет Количество обслуживаемого полигоном населения на 1-ый год эксплуатации полигона, тыс. чел Количество обслуживаемого полигоном населения на последний год эксплуатации полигона, тыс. чел Высота полигона, м
Удельные годовые нормы накопления ТБО по объему на 1-ый год эксплуатации полигона, м3/челгод Ежегодный рост удельной годовой нормы накопления ТБО по объему 12 25 1025 1500 40 1,0 1,05
Расчет проектнойвместимости полигона ТБО
Вместимость полигона /> нарасчетный срок определяется по формуле:
/>
где У1и У2 – удельные годовые нормы накопления ТБО по объему на1-ый и последний годы эксплуатации полигона, м3/челгод;
Т – расчетный срок эксплуатацииполигона, год;
Н1 и Н2–количество обслуживаемого полигоном населения на 1-ый и последний годыэксплуатации полигона, чел.;
К1 – коэффициент, учитывающийуплотнение ТБО в процессе эксплуатации полигона на весь срок Т;
К2 – коэффициент, учитывающий объемнаружных изолирующих слоев грунта (промежуточный и окончательный).
Удельная годовая норманакопления ТБО по объему на последний год эксплуатации определяется из условияежегодного роста ее по объему на 3–5 % по формуле:
/>
Коэффициент К1,учитывающий уплотнение ТБО в процессе эксплуатации полигона за весь срок Т,принимаем по табл. 1
Таблица 1 – Коэффициент К1
Масса бульдозера
или катка, т
Полная проектируемая
высота полигона, м
К1 3 – 6 20–30 3 12 – 14 менее 20 3,7 12 – 14 20–40 4 20 – 22 50 и более 4,5
Коэффициент К2,учитывающий объем изолирующих слоев грунта в зависимости от общей высоты,принимаем по табл. 2
Таблица 2 – Коэффициент К2Общая высота, м 5,25 7,5 9,75 12–15 16–39 40–50 Более 50 К2 1,37 1,27 1,25 1,22 1,2 1,18 1,16
Расчет :
По табл.
/> = 4
/> = 1,18
/> = />
/>/>
Расчет требуемойплощади земельного участка полигона
Площадь участка складирования ТБО определяется по формуле:
/>
где: К – коэффициент, учитывающий заложение внешних откосов, К=3;
H П – высота полигона, м.
/>32670,22
H П =40
/>
Вокруг участкаскладирования отходов должны быть свободная площадь для движения и работытранспорта, механизмов, обслуживающего персонала и подъездных дорог. Поэтомунеобходимая под полигон площадь должна быть больше участка складирования
Требуемая площадьполигона составит:/>
/>
где 1,1 – коэффициент,учитывающий полосу вокруг участка складирования;
/> – площадь участкахозяйственной зоны и площадки мойки контейнеров, />принимается от 0,6 до 1 га.
/>= 1 га.
/>/>
Полигонытвердых бытовых отходов (ТБО) являются специальными сооружениями,предназначенными для их изоляции обезвреживания, гарантируют санитарнуюнадежность в охране окружающей среды и эпидемическую безопасность длянаселения. На полигонах обеспечивается статическая устойчивость ТБО с учетомдинамики уплотнения, минерализации, газовыделения, максимальной нагрузки наединицу площади, возможности последующего рационального использования участкапосле закрытия полигона.
ПолигоныТБО размещают:
— наземлях несельскохозяйственного назначения, непригодных для сельского хозяйства,ухудшенного качества, не занятых зелеными насаждениями;
— научастках, где есть возможность осуществления мероприятий и внедрения инженерныхрешений, исключающих загрязнение окружающей природной среды, развитие опасныхгеологических процессов или других негативных процессов и явлений;
— научастках, прилегающих к городским территориям, если они не включены в жилуюзастройку в соответствии с генеральным планом развития города на ближайшие 25лет, а также под перспективную застройку;
— научастках, характеризующихся природной защищенностью подземных вод отзагрязнения;
— заграницами зон возможного влияния на водозаборы, поверхностные воды,заповедники, курорты и т.д.;
— сучетом розы ветров относительно жилой застройки, зон отдыха и других местмассового пребывания населения за границами санитарно–защитной зоны;
— заграницами городов;
нарасстоянии, не менее:
o 15 км от аэропортов;
o 3 км от границы курортного города,открытых водоемов хозяйственного назначения, объектов, используемых вкультурно–оздоровительных целях, заповедников, мест отдыха перелетных птиц,морского побережья;
o 1 км от границы городов;
o 0,5 км отжилой и общественной застройки (санитарно–защитная зона);
o 0,2 км отсельскохозяйственных угодий, автомобильных и железнодорожных путей общей сети;
o 0,05 км отграницы леса и лесопосадок, не предназначенных для использования в рекреационныхцелях.
Предпочтительнымдля размещения полигона является участок, сложенный глинами или тяжелымисуглинками (при глубине грунтовых вод не менее 2 м). Запрещается использование под полигон болот глубиной более 1 м, а также участков, затопляемых паводковыми водами.
Проектируемыйсрок эксплуатации полигона – не менее 15–20 лет. Необходимая при этом площадьземельного участка для складирования ТБО зависит от численности обслуживаемогонаселения и высоты складирования ТБО.
Основнымиэлементами полигона являются: подъездная дорога, участок складирования ТБО,хозяйственная зона, инженерные сооружения и коммуникации.
Подъездная дорогасоединяет существующую транспортную магистраль с участком складирования ТБО.Подъездная дорога рассчитывается на двустороннее движение. Категория и основныепараметры подъездной автодороги определяются в соответствии с расчетнойинтенсивностью движения, автомобиль/сутки.
Основное сооружениеполигона – участок складирования ТБО. Он занимает основную (до 95%) площадьполигона, в зависимости от объема принимаемых ТБО. Участок складированияразбивается на очереди эксплуатации с учетом обеспечения приема отходов втечение 3–5 лет, в составе первой очереди выделяется пусковой комплекс напервые 1–2 года. В первую, вторую и если позволяет площадь участка, в третьюочередь складирования отходов ведется на высоту в 2–3 яруса (высота ярусапринимается равной 2,0–2,5 м).
Последующая очередьэксплуатации заключается в увеличении насыпи ТБО до проектируемой отметки.Разбивка участка складирования на очереди выполняется с учетом рельефаместности.
Участки складированиядолжны быть защищены от стоков поверхностных вод с вышерасположенных земельныхмассивов. Для перехвата дождевых и паводковых вод по границе участкапроектируется водоотводная канава.
На расстоянии 1–2 мот водоотводной канавы размещается ограждение вокруг полигона. По периметру наполосе шириной 5–8 м проектируется посадка деревьев, прокладываютсяинженерные коммуникации (водопровод, канализация), устанавливаются мачтыэлектроосвещения; при отсутствии инженерных сооружений на этой полосеотсыпаются кавальеры грунта для использования его на изоляцию ТБО.
Хозяйственная зонапроектируется на пересечении подъездной дороги с границей полигона, чтообеспечивает возможность эксплуатации зоны на любой стадии заполнения полигонаТБО. В хозяйственной зоне размещаются бытовые и производственные сооружения. Научастках с конфигурацией, близкой к квадрату, зона проектируется у последней очередискладирования ТБО. На участках вытянутой формы зона размещается посерединедлинной стороны. Хозяйственная зона занимает, в зависимости от количествапринимаемых полигоном ТБО и специальных требований заказчика, площадь – 5–15%от всей площади.
На участке складированияпредусматривается создание котлована или траншеи. Глубина котлована, которыйроют в основании полигона ТБО, зависит от уровня грунтовых вод. Основание днищакотлована должно быть на 2 м выше прогнозируемого уровня грунтовых вод.
Грунт, извлекаемый пристроительстве из котлована, используется для промежуточной и окончательнойизоляции ТБО.
Размещение грунта изкотлованов первой очереди проектируется в кавальерах по периметру полигона ТБО,из котлованов второй очереди грунт поступает на изоляцию ТБО на картах первойочереди.
Днище котлованапроектируется, как правило, горизонтальным, что обеспечивает распределениефильтрата по всей площади основания полигона ТБО, однако при необходимости ономожет быть с небольшим уклоном для стока фильтрата к месту его сбора. Взависимости от рельефа местности и очередности складирования ТБО участокразбивается на несколько котлованов. На участках с уклоном свыше 0,5%проектируется каскад котлованов.
Основание котлованадолжно иметь слой связанного грунта, к таким относятся глины в естественномсостоянии с коэффициентом фильтрации воды не более 10–5 см/с (0,0086м/сут.) и толщиной не менее 0,5 м.
Для грунтов,характеризующихся коэффициентом фильтрации более 10–5 см/с, необходимо предусматриватьустройство искусственных непроницаемых экранов:
1. Глиняный экраноднослойный, толщиной не менее 0,5 м. Исходная глина ненарушеннойструктуры должна иметь коэффициент фильтрации не ниже 0,001 м/сут. Поверхэкрана укладывается защитный слой из местного грунта толщиной 0,2–0,3 м.
2. Грунтобитумныйэкран, обработанный органическими вяжущими веществами или отходаминефтеперерабатывающей промышленности, толщиной от 0,2 м до 0,4 м, содной стороны или двойной пропиткой битума, в зависимости от состава отходов иклиматических условий.
3. Экран двухслойныйиз латекса. Экран состоит из планировочного подстилающего слоя толщиной0,3 м, слоя латекса, промежуточного слоя из песчаного грунта 0,4 м,второго слоя латекса и защитного слоя из мелкозернистого грунта толщиной0,5 м.
4. Экран изполиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей, двухслойный. Двухслойный экрансостоит из подстилающего слоя – песчаного грунта толщиной 0,2 м, двухслоев полиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей, толщиной 0,2 мм. Междуслоями пленок устраивается дренажный слой из крупнозернистого песка, толщиной0,4 м. На верхний слой пленки укладывается защитный слой (h = 0,5 м) песчаного грунта с частицами максимальной крупности до 5 мм. Допускается применение однослойных искусственных экранов без дренажа фильтрата при благоприятныхгидрогеологических условиях участка складирования: уровень грунтовых вод неменее 6 м от поверхности основания рабочих карт; наличие в основании картсуглинков с коэффициентом фильтрации не более 10–3 см/с и мощностью не менее 6 м.
Дренажный слойпредусматривается для аварийных ситуаций и контроля выхода фильтрата.
Складируемые на полигонеТБО подвергаются уплотнению и изоляции.
Складируют ТБО на рабочейкарте, отведенной на данные сутки. Размеры рабочей карты, длина 30–150 м,ширина 5 м. Мусоровозы разгружают ТБО у рабочей карты. Бульдозеры сдвигаютТБО на рабочую карту, создавая слой высотой 0,3–0,5 м.
Уплотнение в 3–4 разадостигается четырехкратным проходом бульдозера (катка) по одному месту.Уплотненный слой ТБО высотой 2 м (12–20 слоев) изолируют грунтом,инертными материалами (отходы строительства, шлаки), вместо грунта возможноиспользование полученного. из ТБО компоста. Слой промежуточной изоляции0,15–0,25 м.
На европейских полигонахпрактикуется ежедневное изоляционное покрытие складируемых ТБО. Для покрытияиспользуют слой грунта толщиной не менее 0,15 м, либо используютхимическую пену или полимерные пленки.
Существует две основныетехнологические схемы складирования ТБО на полигонах: складирование по схемевыравнивания и траншейная. Все другие схемы являются их модификацией.
Отходы по схемевыравнивания слоевой укладкой складируют на ровных участках с уклоном, оврагахи др. Послойная укладка достигается надвигом снизу вверх или сталкиванием соткоса, образованного ТБО.
Наиболее распространеннойявляется технология разравнивания и уплотнения складируемых отходов наполигонах снизу вверх методом «надвига».
Технологическаяпоследовательность операций методом «надвига» по временной подъездной дороге,которая прокладывается у основания уплотненных слоев отходов, следующая.
Мусоровозы разгружаютсяна суточной карте складирования отходов. После этого бульдозером отходынадвигают снизу вверх до ранее уложенных, далее по карте их разравнивают сдальнейшим уплотнением бульдозером (3–4 прохода). Перемещение отходов надвигомповторяют до заданной ранее отметки. Объемный вес ТБО при этом повышается до0,8–0,9 т/м3. Толщина уплотняемого слоя не должна превышать0,5 м.
Общая высота рабочегослоя отходов (независимо от их количества), которые разгружаются ежедневно насуточную карту, должна быть не менее 2 м. Высота слоя, который складируется на ранее уплотненный, должна быть такой же.
Широко применяетсятехнология складирования отходов методом «сталкивания». При котором повременной подъездной дороге, проложенной по верху ранее уложенного ярусауплотненных отходов, мусоровозы разгружаются на суточную карту складированияотходов, после чего их разравнивают в направлении склона с дальнейшимуплотнением бульдозером. Операцию повторяют до выхода высоты рабочего слоя назапланированную отметку. Недостаток этого метода заключается в небезопаснойработе бульдозера вблизи склона и в невозможности засыпки изолирующимматериалом склона по причине его крутизны.
Траншейная схема применяетсяв районах с горизонтальным или незначительным уклоном рельефа местности.Преимущество такой системы заключается в том, что всегда есть грунт для укрытияотходов.
Существует несколькоспособов складирования и обезвреживания отходов по траншейной схеме:
грунт из траншеи ссыпаютвдоль ее края, а траншею заполняют отходами и уплотняют, потом засыпают землейс ее краев;
выкапывают траншеюпараллельно той, в которой складируют отходы, и используют грунт из этойтраншеи для засыпки отходов;
траншею выкапывают почастям – по мере заполнения ее продолжают, а грунт используют для засыпкиотходов.
Рекомендуемаялитература
1. Сметании В И.Защита окружающей среды от отходов производства и потребления. — М.: Колос,2000. – 232 с.
2. Гриценко А.В.,Горох Н.П., Внукова Н.В., Коринько И.В., Туренко Л.Н., Шубов Л.Я. Технологическиеосновы промышленной переработки отходов мегаполиса: Учебное пособие. – Харьков:ХНАДУ, 2005. – 340 с.
3. Краснянский М.Е.Утилизация и рекуперация отходов: учебное пособие / М.Е. Краснянский. — 2-е изд., испр. и доп. – Харьков: Бурун и К; Киев: КНТ, 2007. – 288 с.
4. Гринин А.С,Новиков В.Н. Промышленные и бытовые отходы. Хранение, утилизация, переработка.— М.: Фаир-Пресс, 2002. – 336 с.
5. Инструкция попроектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовыхотходов, утв. Минстроем России 02.11.96, согласована с ГоскомсанэпиднадзоромРоссии 10.06.96 № 01 − 8/1711.
6. СанПиН2.1.7.722-98 Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов длятвердых бытовых отходов.