Национальный технический университет
Харьковский политехнический институт
Специальность: Экология и охрана окружающей среды
Тема: Утилизация и рекуперация отходов
г. Изюм, 2010 г.
Расчет полигона твердых бытовых отходов
Задание:
На основании данных представленных в таблице 3 и приняв массу бульдозера 14 тонн рассчитать:
· требуемую вместимость полигона для твердых бытовых отходов;
· требуемую площадь полигона.
| № 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 проектной вместимости полигона ТБО
Вместимость полигона на расчетный срок определяется по формуле:
где У1
и У2
– удельные годовые нормы накопления ТБО по объему на 1-ый и последний годы эксплуатации полигона, м3
/челгод;
Т
– расчетный срок эксплуатации полигона, год;
Н1
и Н2
– количество обслуживаемого полигоном населения на 1-ый и последний годы эксплуатации полигона, чел.;
К1
– коэффициент, учитывающий уплотнение ТБО в процессе эксплуатации полигона на весь срок Т;
К2
– коэффициент, учитывающий объем наружных изолирующих слоев грунта (промежуточный и окончательный).
Удельная годовая норма накопления ТБО по объему на последний год эксплуатации определяется из условия ежегодного 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 К2
| Общая 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 требуемой площади 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 участка складирования отходов должны быть свободная площадь для движения и работы транспорта, механизмов, обслуживающего персонала и подъездных дорог. Поэтому необходимая под полигон площадь должна быть больше участка складирования
Требуемая площадь полигона составит:
где 1,1 – коэффициент, учитывающий полосу вокруг участка складирования;
– площадь участка хозяйственной зоны и площадки мойки контейнеров, принимается от 0,6 до 1 га.
= 1 га.
Полигоны твердых бытовых отходов (ТБО) являются специальными сооружениями, предназначенными для их изоляции обезвреживания, гарантируют санитарную надежность в охране окружающей среды и эпидемическую безопасность для населения. На полигонах обеспечивается статическая устойчивость ТБО с учетом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, максимальной нагрузки на единицу площади, возможности последующего рационального использования участка после закрытия полигона.
Полигоны ТБО размещают:
- на землях несельскохозяйственного назначения, непригодных для сельского хозяйства, ухудшенного качества, не занятых зелеными насаждениями;
- на участках, где есть возможность осуществления мероприятий и внедрения инженерных решений, исключающих загрязнение окружающей природной среды, развитие опасных геологических процессов или других негативных процессов и явлений;
- на участках, прилегающих к городским территориям, если они не включены в жилую застройку в соответствии с генеральным планом развития города на ближайшие 25 лет, а также под перспективную застройку;
- на участках, характеризующихся природной защищенностью подземных вод от загрязнения;
- за границами зон возможного влияния на водозаборы, поверхностные воды, заповедники, курорты и т.д.;
- с учетом розы ветров относительно жилой застройки, зон отдыха и других мест массового пребывания населения за границами санитарно–защитной зоны;
- за границами городов;
на расстоянии, не менее:
o 15 км от аэропортов;
o 3 км от границы курортного города, открытых водоемов хозяйственного назначения, объектов, используемых в культурно–оздоровительных целях, заповедников, мест отдыха перелетных птиц, морского побережья;
o 1 км от границы городов;
o 0,5 км от жилой и общественной застройки (санитарно–защитная зона);
o 0,2 км от сельскохозяйственных угодий, автомобильных и железнодорожных путей общей сети;
o 0,05 км от границы леса и лесопосадок, не предназначенных для использования в рекреационных целях.
Предпочтительным для размещения полигона является участок, сложенный глинами или тяжелыми суглинками (при глубине грунтовых вод не менее 2 м). Запрещается использование под полигон болот глубиной более 1 м, а также участков, затопляемых паводковыми водами.
Проектируемый срок эксплуатации полигона – не менее 15–20 лет. Необходимая при этом площадь земельного участка для складирования ТБО зависит от численности обслуживаемого населения и высоты складирования ТБО.
Основными элементами полигона являются: подъездная дорога, участок складирования ТБО, хозяйственная зона, инженерные сооружения и коммуникации.
Подъездная дорога соединяет существующую транспортную магистраль с участком складирования ТБО. Подъездная дорога рассчитывается на двустороннее движение. Категория и основные параметры подъездной автодороги определяются в соответствии с расчетной интенсивностью движения, автомобиль/сутки.
Основное сооружение полигона – участок складирования ТБО. Он занимает основную (до 95%) площадь полигона, в зависимости от объема принимаемых ТБО. Участок складирования разбивается на очереди эксплуатации с учетом обеспечения приема отходов в течение 3–5 лет, в составе первой очереди выделяется пусковой комплекс на первые 1–2 года. В первую, вторую и если позволяет площадь участка, в третью очередь складирования отходов ведется на высоту в 2–3 яруса (высота яруса принимается равной 2,0–2,5 м).
Последующая очередь эксплуатации заключается в увеличении насыпи ТБО до проектируемой отметки. Разбивка участка складирования на очереди выполняется с учетом рельефа местности.
Участки складирования должны быть защищены от стоков поверхностных вод с вышерасположенных земельных массивов. Для п
На расстоянии 1–2 м от водоотводной канавы размещается ограждение вокруг полигона. По периметру на полосе шириной 5–8 м проектируется посадка деревьев, прокладываются инженерные коммуникации (водопровод, канализация), устанавливаются мачты электроосвещения; при отсутствии инженерных сооружений на этой полосе отсыпаются кавальеры грунта для использования его на изоляцию ТБО.
Хозяйственная зона проектируется на пересечении подъездной дороги с границей полигона, что обеспечивает возможность эксплуатации зоны на любой стадии заполнения полигона ТБО. В хозяйственной зоне размещаются бытовые и производственные сооружения. На участках с конфигурацией, близкой к квадрату, зона проектируется у последней очереди складирования ТБО. На участках вытянутой формы зона размещается посередине длинной стороны. Хозяйственная зона занимает, в зависимости от количества принимаемых полигоном ТБО и специальных требований заказчика, площадь – 5–15% от всей площади.
На участке складирования предусматривается создание котлована или траншеи. Глубина котлована, который роют в основании полигона ТБО, зависит от уровня грунтовых вод. Основание днища котлована должно быть на 2 м выше прогнозируемого уровня грунтовых вод.
Грунт, извлекаемый при строительстве из котлована, используется для промежуточной и окончательной изоляции ТБО.
Размещение грунта из котлованов первой очереди проектируется в кавальерах по периметру полигона ТБО, из котлованов второй очереди грунт поступает на изоляцию ТБО на картах первой очереди.
Днище котлована проектируется, как правило, горизонтальным, что обеспечивает распределение фильтрата по всей площади основания полигона ТБО, однако при необходимости оно может быть с небольшим уклоном для стока фильтрата к месту его сбора. В зависимости от рельефа местности и очередности складирования ТБО участок разбивается на несколько котлованов. На участках с уклоном свыше 0,5% проектируется каскад котлованов.
Основание котлована должно иметь слой связанного грунта, к таким относятся глины в естественном состоянии с коэффициентом фильтрации воды не более 10–5 см/с (0,0086 м/сут.) и толщиной не менее 0,5 м.
Для грунтов, характеризующихся коэффициентом фильтрации более 10–5 см/с, необходимо предусматривать устройство искусственных непроницаемых экранов:
1. Глиняный экран однослойный, толщиной не менее 0,5 м. Исходная глина ненарушенной структуры должна иметь коэффициент фильтрации не ниже 0,001 м/сут. Поверх экрана укладывается защитный слой из местного грунта толщиной 0,2–0,3 м.
2. Грунтобитумный экран, обработанный органическими вяжущими веществами или отходами нефтеперерабатывающей промышленности, толщиной от 0,2 м до 0,4 м, с одной стороны или двойной пропиткой битума, в зависимости от состава отходов и климатических условий.
3. Экран двухслойный из латекса. Экран состоит из планировочного подстилающего слоя толщиной 0,3 м, слоя латекса, промежуточного слоя из песчаного грунта 0,4 м, второго слоя латекса и защитного слоя из мелкозернистого грунта толщиной 0,5 м.
4. Экран из полиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей, двухслойный. Двухслойный экран состоит из подстилающего слоя – песчаного грунта толщиной 0,2 м, двух слоев полиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей, толщиной 0,2 мм. Между слоями пленок устраивается дренажный слой из крупнозернистого песка, толщиной 0,4 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 благоприятных гидрогеологических условиях участка складирования: уровень грунтовых вод не менее 6 м от поверхности основания рабочих карт; наличие в основании карт суглинков с коэффициентом фильтрации не более 10–3 см/с и мощностью не менее 6 м.
Дренажный слой предусматривается для аварийных ситуаций и контроля выхода фильтрата.
Складируемые на полигоне ТБО подвергаются уплотнению и изоляции.
Складируют ТБО на рабочей карте, отведенной на данные сутки. Размеры рабочей карты, длина 30–150 м, ширина 5 м. Мусоровозы разгружают ТБО у рабочей карты. Бульдозеры сдвигают ТБО на рабочую карту, создавая слой высотой 0,3–0,5 м.
Уплотнение в 3–4 раза достигается 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 возможно использование полученного. из ТБО компоста. Слой промежуточной изоляции 0,15–0,25 м.
На европейских полигонах практикуется ежедневное изоляционное покрытие складируемых ТБО. Для покрытия используют слой грунта толщиной не менее 0,15 м, либо используют химическую пену или полимерные пленки.
Существует две основные технологические схемы складирования ТБО на полигонах: складирование по схеме выравнивания и траншейная. Все другие схемы являются их модификацией.
Отходы по схеме выравнивания слоевой укладкой складируют на ровных участках с уклоном, оврагах и др. Послойная укладка достигается надвигом снизу вверх или сталкиванием с откоса, образованного ТБО.
Наиболее распространенной является технология разравнивания и уплотнения складируемых отходов на полигонах снизу вверх методом «надвига».
Технологическая последовательность операций методом «надвига» по временной подъездной дороге, которая прокладывается у основания уплотненных слоев отходов, следующая.
Мусоровозы разгружаются на суточной карте складирования отходов. После этого бульдозером отходы надвигают снизу вверх до ранее уложенных, далее по карте их разравнивают с дальнейшим уплотнением бульдозером (3–4 прохода). Перемещение отходов надвигом повторяют до заданной ранее отметки. Объемный вес ТБО при этом повышается до 0,8–0,9 т/м3
. Толщина уплотняемого слоя не должна превышать 0,5 м.
Общая высота рабочего слоя отходов (независимо от их количества), которые разгружаются ежедневно на суточную карту, должна быть не менее 2 м. Высота слоя, который складируется на ранее уплотненный, должна быть такой же.
Широко применяется технология складирования отходов методом «сталкивания». При котором по временной подъездной дороге, проложенной по верху ранее уложенного яруса уплотненных отходов, мусоровозы разгружаются на суточную карту складирования отходов, после чего их разравнивают в направлении склона с дальнейшим уплотнением бульдозером. Операцию повторяют до выхода высоты рабочего слоя на запланированную отметку. Недостаток этого метода заключается в небезопасной работе бульдозера вблизи склона и в невозможности засыпки изолирующим материалом склона по причине его крутизны.
Траншейная схема применяется в районах с горизонтальным или незначительным уклоном рельефа местности. Преимущество такой системы заключается в том, что всегда есть грунт для укрытия отходов.
Существует несколько способов складирования и обезвреживания отходов по траншейной схеме:
грунт из траншеи ссыпают вдоль ее края, а траншею заполняют отходами и уплотняют, потом засыпают землей с ее краев;
выкапывают траншею параллельно той, в которой складируют отходы, и используют грунт из этой траншеи для засыпки отходов;
траншею выкапывают по частям – по мере заполнения ее продолжают, а грунт используют для засыпки отходов.
Рекомендуемая литература
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. Технологические основы 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 по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов, утв. Минстроем России 02.11.96, согласована с Госкомсанэпиднадзором России 10.06.96 № 01 − 8/1711.
6. СанПиН 2.1.7.722-98 Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов.