Владельцы патента RU 2338835:
Изобретение относится к области экологии и предназначено для снижения степени загрязнения грунтовых вод при инфильтрации атмосферных осадков через толщу бытовых, промышленных и сельскохозяйственных отходов в местах их складирования. Изобретение может быть использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве, в различных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве. Способ защиты грунтовых вод включает возведение контурной противофильтрационной завесы в сочетании с поверхностными дренажными устройствами в виде контурной и законтурной канав, оборудование сборного резервуара и отвод воды из резервуара. Контурную канаву выполняют с порогами и оборудуют лотками с перфорированным дном, а контурную противофильтрационную завесу устраивают на время выпадения осадков путем размещения в лотках солей, содержащих одновалентные катионы калия или натрия. Отвод воды из резервуара прекращают при достижении предельно допустимой концентрации в воде загрязняющих веществ. Изобретение позволяет снизить трудоемкость при возведении контурных противофильтрационных завес без снижения их эффективности защиты грунтовых вод от загрязнения в местах складирования твердых бытовых и промышленных отходов. 1 ил.
Изобретение относится к области экологии и предназначено для снижения степени загрязнения грунтовых вод при инфильтрации атмосферных осадков через толщу бытовых, промышленных и сельскохозяйственных отходов в местах их складирования. Изобретение может быть преимущественно использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве, в различных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве.
Известен способ предотвращения загрязнения подземных и грунтовых вод (патент РФ №2141441, МПК В65G 5/00, опубл. 20.11.1999 г.) грунтов и почв промышленными отходами и продуктами аварийных выбросов и утечек. В этом способе противофильтрационную завесу в виде дуги создают с применением струйной технологии в верхней части водоносного горизонта высотой, равной высоте загрязненного потока. Дуга вогнутой частью обращена к источнику загрязнения. Удаление загрязнения выполняют через скважину, участок которой над водоносным горизонтом герметизируют. Способ позволяет снизить объем загрязненной воды и повысить надежность защиты подземных вод.
Недостатком вышеописанного способа является трудоемкость оборудования противофильтрационной завесы в грунте с применением струйной технологии.
Наиболее близким к предлагаемому способу защиты грунтовых вод от загрязнения является способ охраны горных выработок и котлованов от притоков подземных вод с использованием контурных противофильтрационных завес в сочетании с поверхностными дренажными устройствами, оборудование сборного резервуара и отвод воды из резервуара («Справочник по осушению горных пород». Под редакцией И.К.Станченко. М.: Недра, 1984. - С.184-185, 278 с.). Контурные противофильтрационные завесы создают путем устройства замкнутой по контуру котлована траншеи и ее заполнения слабопроницаемым материалом (например, глиной). Дренажные устройства представляют собой открытые канавы, расположенные с внутренней и внешней стороны завесы.
Недостатком способа является высокая трудоемкость возведения контурных противофильтрационных завес.
Изобретение решает задачу снижения трудоемкости при возведении контурных противофильтрационных завес без снижения их эффективности защиты грунтовых вод от загрязнения в местах складирования твердых бытовых и промышленных отходов.
Для достижения указанного технического результата в известном способе защиты грунтовых вод, включающем возведение контурной противофильтрационной завесы в сочетании с поверхностными дренажными устройствами в виде контурной и законтурной канав, оборудование сборного резервуара и отвод воды из резервуара, предлагается контурную канаву выполнить с порогами и оборудовать лотками с перфорированным дном, а контурную противофильтрационную завесу устраивать на время выпадения осадков путем размещения в лотках солей, содержащих одновалентные катионы калия или натрия, а отвод воды из резервуара прекращать при достижении предельно допустимой концентрации в воде загрязняющих веществ.
Способ поясняется чертежом, на котором изображен вертикальный разрез полигона твердых бытовых отходов и толщи подстилающих горных пород по направлению стока поверхностных грунтовых вод.
На чертеже приняты следующие обозначения:
1 - канава для отвода законтурных поверхностных вод;
2 - законтурная канава;
3 - контурная канава;
4 - толща отходов;
5 - инфильтрат;
6 - атмосферные осадки;
7 - вал из грунта от проходки канав;
8 - грунтовые воды;
9 - контурная противофильтрационная завеса;
10 - водоносный слой;
11 - водоупор;
12 - резервуар для сбора загрязненных вод (совершенный колодец);
ΔУГВ1 - уровень грунтовых вод до выпадения осадков;
ΔУГВ2 - уровень грунтовых вод во время осадков.
Способ осуществляется следующим образом. По контуру полигона твердых бытовых или иных отходов 4 устраивают замкнутые, концентрически расположенные законтурную канаву 2 и контурную канаву 3. Законтурную канаву 2 соединяют с отводной канавой 1, а контурную канаву 3 сообщают с резервуаром 10 для сбора загрязненного инфильтрата 5 при протекании атмосферных осадков 6 через толщу отходов 4. Между канавами 2 и 3 размещают вал 7 из грунта, полученного при их проходке. Контурную канаву 3 оборудуют лотками с перфорированным дном и порогами (на чертеже не показаны), высоту и расстояние между которыми определяют исходя из уклона дна канавы, с таким расчетом, чтобы при полном стоке воды из канавы во всех ее отсеках между порогами оставался слой воды. Например, высоту порогов в лотках можно принять равной 2/3 высоты лотка, а расстояние между порогами принять по зависимости
где l - расстояние между порогами;
h n - высота порога;
J - максимальный уклон дна внутри контурной канавы.
Перед выпадением атмосферных осадков 6 в отсеки канавы 3 насыпают соль, содержащую одновалентные катионы калия или натрия (например, NaCl), или наливают приготовленный раствор. Этот раствор (при размещении в канаве кристаллической соли раствор образуется во время выпадения осадков) проникает в водоносный слой 10 пород и над водоупором 11 по всему контуру полигона отходов 4 одновременно с проникновением в грунт загрязненного инфильтрата 5 формируется кольцевая замкнутая область 9 с существенно пониженной проницаемостью, которая выполняет роль противофильтрационной завесы (согласно данным, приведенным на стр.247 в книге Денисова «Инженерная геология». М.: Стройиздат, 1960. - 404 с., а также проведенным в лабораторных условиях опытам водопроницаемость пород, содержащих даже незначительное количество глинистых частиц, уменьшается в присутствии одновалентных катионов калия или натрия в сотни раз).
Грунтовые воды во время выпадения осадков обтекают контурную противофильтрационную завесу с внешней стороны, не попадая в грунт, непосредственно расположенный под толщей отходов 4. Инфильтрат 5, загрязненный в результате прохождения через толщу отходов 4, собирается в резервуаре 12 и отводится из него одним из известных способов в очистные сооружения. Поверхностный сток за пределами полигона собирается внешней канавой 2 и далее отводится канавой 1 вниз по рельефу.
Во время и после выпадения осадков периодически, например, раз в сутки производят химанализ поступающей в резервуар воды. Отвод воды из резервуара прекращают при снижении концентрации загрязняющих веществ и соли, используемой для создания противофильтрационной завесы до допустимых норм. Количество соли, необходимое для создания надежной противофильтрационной завесы, определяют опытным путем. После прекращения отвода воды из резервуара грунтовые воды следуют под полигоном транзитом.
Именно оборудование контурной канавы лотками с перфорированным дном и порогами, устройство контурной противофильтрационной завесы на время выпадения осадков путем размещения в лотках солей, содержащих одновалентные катионы калия или натрия, проведение периодического анализа воды, поступающей в резервуар, и прекращение отвода воды из резервуара при достижении предельно допустимой концентрации в воде загрязняющих веществ позволяет избежать загрязнения грунтовых вод в местах складирования твердых бытовых и иных отходов и существенно снижает трудоемкость возведения контурной противофильтрационной завесы.
Способ защиты грунтовых вод от загрязнения при инфильтрации атмосферных осадков на полигонах твердых бытовых и промышленных отходов, включающий возведение контурной противофильтрационной завесы в сочетании с поверхностными дренажными устройствами в виде контурной и законтурной канав, оборудование сборного резервуара и отвод воды из резервуара, отличающийся тем, что контурную канаву выполняют с порогами и оборудуют лотками с перфорированным дном, контурную противофильтрационную завесу устраивают на время выпадения осадков путем размещения в лотках солей, содержащих одновалентные катионы калия или натрия, а отвод воды из резервуара прекращают при достижении предельно допустимой концентрации в воде загрязняющих веществ.
Похожие патенты:
Изобретение относится к способам неразрушающего контроля за противофильтрационной защитой водохозяйственных гидротехнических и гидромелиоративных объектов. .
Изобретение относится к гидротехнике, а именно к способам создания противофильтрационных завес в гидротехнических сооружениях, и может быть использовано в горной промышленности, преимущественно при разработке россыпных месторождений полезных ископаемых, а также в гидротехническом строительстве.
Изобретение относится к охране грунтовых вод и открытых водотоков и предназначено для перехвата загрязненных грунтовых потоков из прудов-накопителей отходов производства, стоков животноводческих комплексов, утечек нефти и нефтепродуктов из нефтехранилищ, бензоколонок, выноса с полей орошения ядохимикатов, таких как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др.
Изобретение относится к области экологии и рационального природопользования, а именно способам консервации ценных компонентов в хранилищах минеральных отходов, а также предотвращения загрязнения грунтов, подземных вод и атмосферного воздуха токсичными химическими веществами, в частности к созданию экранов шламохранилищ, карт намыва и отвалов, препятствующих загрязнению подземных вод токсичными компонентами и пылению, с выносом компонентов, в том числе ценных.
В практике санитарной охраны водоемов пользуются гигиеническими нормативами - предельно допустимыми концентрациями (ПДК) веществ, влияющих на качество воды.
За ПДК принимают ту максимальную концентрацию вещества, при которой не нарушаются (не ухудшаются) процессы минерализации органических веществ, органолепгические свойства воды и промысловых организмов (рыб, раков, моллюсков) и не допускаются токсичные свойства веществ, которые могут вызвать нарушения в жизнедеятельности (выживаемость, рост, размножение, плодовитость, качество потомства) основных групп водных организмов (растений, беспозвоночных животных, рыб), играющих важнейшую роль в формировании качества воды, создании и трансформации органического вещества.
Следует признать, что современные методы очистки вод, механической и биологической, далеки от совершенства. Даже после биологической очистки в сточных водах остается 10 процентов органических и 60-90 процентов неорганических веществ, в том числе до 60 процентов азота, 70 -фосфора, 80 - калия и почти 100 процентов солей ядовитых тяжелых металлов.
Наиболее сложной проблемой является защита поверхностных вод от загрязнения. Главным загрязнителем поверхностных вод служат бытовые и промышленные сточные воды, поэтому наиболее актуальной с экологической точки зрения является разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод.
Самым действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами может служить разработка и внедрение безводной или безотходной технологии производства, в частности, создание оборотного водоснабжения. При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод, полностью исключающий их попадание в поверхностные водоемы.
Ввиду многообразия состава сточных вод применяют различные способы их очистки: механический, физико-химический, химический, биологический и др. В процессе очистки предусматривают обработку осадка и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем. При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляется до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности, а из бытовых сточных вод - до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники. Вещества, образующие пленку на поверхности воды (нефть, масла, смолы, полимеры и др.), задерживают специальными нефте- и маслоловушками, либо выжигают.
В случае физико-химической очистки используются:
Коагуляция - введение в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа, меди и др.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются;
Сорбция - способность некоторых веществ (глины, активированный уголь, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнение;
Флотация - пропускание через сточные воды воздуха. Газовые пузырьки при движении вверх захватывают поверхностно-активные вещества, нефть, масла, другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко удаляемый слой пены.
После биологической очистки и отстаивания сточные воды обеззараживают (дезинфицируют) с помощью соединений хлора или других сильных окислителей. При хлорировании уничтожаются патогенные бактерии, вирусы и другие болезнетворные организмы. После этого сточные воды можно использовать в оборотном водоснабжении либо сбрасывать в поверхностные водоемы.
В последние годы разрабатываются новые методы, способствующие экологизации процессов очистки сточных вод. К таким методам относятся:
Электрохимические методы, основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления (электролиз);
Мембранные процессы очистки;
Магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц;
Радиационная очистка воды;
Озонирование;
Внедрение новых селективных типов сорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с целью их вторичного использования.
Значительную роль в загрязнении водных объектов играют пестициды и удобрения, смываемые поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения попадания загрязняющих стоков в водоемы необходим комплекс мероприятий, включающих соблюдение норм и сроков внесения удобрений и ядохимикатов, очаговую обработку пестицидами вместо сплошной, замену ядохимикатов биологическими способами защиты растений и т.д.
Сложную задачу представляет утилизация стоков животноводческих комплексов, губительно действующих на водные экосистемы. В настоящее время наиболее экономичной признана технология, согласно которой стоки разделяют с помощью центрифугирования на твердую и жидкую фракции. При этом твердая фракция превращается в компост и вывозится на поля. Жидкая часть (навозная жижа) проходит через химический реактор и превращается в гумус. При разложении органики выделяются метан, двуокись углерода и сероводород. Энергию этого биогаза можно использовать для производства тепла.
Одним из перспективных способов уменьшения загрязнения поверхностных вод является закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты через систему поглощающих скважин (подземное захоронение). При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке сточных вод и строительстве очистных сооружений. Однако данный метод целесообразен для изоляции лишь небольших количеств высокотоксичных сточных вод, так как очень непросто оценить возможные экологические последствия обширного загрязнения изолированных глубокозалегающих горизонтов подземных вод. В частности, при этом способе технически очень сложно полностью исключить возможность проникновения загрязненных вод из подземных водоносных горизонтов на поверхность земли или в другие водоносные горизонты через затрубные пространства скважин.
Основными мерами борьбы с загрязнением подземных вод являются профилактические. С этой целью совершенствуются методы очистки сточных вод, внедряются производства с бессточной технологией, тщательно изолируются резервуары промышленных стоков, регламентируется использование пестицидов и удобрений в сельском хозяйстве и т.д.
Важнейшей мерой предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов является устройство вокруг них санитарно-защитных зон, состоящих из трех поясов. На территории поясов запрещается размещение любых объектов, способных вызвать химическое или бактериальное загрязнения, запрещается использование минеральных удобрений и пестицидов, промышленная вырубка леса.
Значительную роль в деле охраны поверхностных вод от загрязнения и засорения играют агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек, а также эрозию, образование оползней, обрушение берегов и т.д.
Однако с учетом неразрывной связи всех природных и антропогенных экосистем необходимо иметь в виду, что невозможно обеспечить чистоту поверхностных водоемов и водотоков без защиты от загрязнений атмосферы, почв, подземных вод и т.д.
Опыт эксплуатации горнодобывающих предприятий показывает, что наиболее экологически опасными объектами являются накопители промышленных стоков (хвостохранилища, шламохранилища, рассолосборники, пруды-накопители), на которые приходится до 70-80% всего объема загрязнений, выделяемых из поверхностных источников загрязнения.
Современные накопители промстоков (например, хвостохранилища обогатительных фабрик) представляют собой сложный комплекс гидротехнических сооружений, включающий системы гидротранспорта и гидроукладки промышленных отходов, осветления и отвода воды, а также системы оборотного водоснабжения, противо-фильтрационных устройств и т.п.
При проектировании, строительстве, эксплуатации и консервации накопителей промстоков обязательным условием является выполнение требований, регламентирующих хозяйственную деятельность человека в плане охраны окружающей природной среды. Например, решение об устройстве промстоков должно приниматься в каждом конкретном случае отдельно с учетом всех возможностей, исключающих загрязнение воздушной среды, питьевых и производственных источников воды и окружающих участков земли.
Использование под накопители промстоков естественных водоемов, рек и озер и их загрязнение допускаются только в исключительных случаях на основе специального обоснования их непригодности для промышленного водоснабжения, питьевых целей и для разведения рыб и других организмов, имеющих народнохозяйственное значение.
Защита открытых водоемов и водотоков, а также подземных вод от загрязнения предусматривает решение основного вопроса - предупреждение фильтрации агрессивной сточной жидкости (промстоков) через ограждающие сооружения (дамбы, плотины) и его основание или перехват инфильтрующихся вод путем дренажа оснований накопителей, дамб и плотин или других конструктивных решений.
Наиболее радикальным средством, применяемым для такой защиты, является создание противофильтрационных экранов, которые могут иметь естественное и искусственное происхождение.
В первом случае на месте будущего хранилища оставляют естественные отложения глинистого состава (глины, тяжелые суглинки) мощностью не менее 3 м. Такие естественные экраны используются для резервуаров чистой воды или накопителей слабоминерализованных, нетоксичных и химически неагрессивных стоков.
Искусственные противофильтрационные экраны могут выполняться из грунтовых (торф, суглинок, глина) и негрунтовь х (полимерные пленки, асфальтобитум) материалов. Исполнение их может быть различным. Наиболее просты в исполнении однослойные противофильтрационные экраны (рис.5.5, а, б, в). Многослойные экраны предусматривают применение одного и того же материала (рис.5.5, г, д) или нескольких материалов (рис.5.5, е, ж, з). Они могут включать также дренажные устройства (рис.5.5, г, д, е) }
