Способ образования противофильтрационного экрана вокруг необустроенного полигона твердых бытовых и промышленных отходов

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА ВОКРУГ НЕОБУСТРОЕННОГО ПОЛИГОНА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Специальное конструкторско-технологическое бюро Металлополимер(72) Авторы Кудян Сергей Георгиевич Чернорубашкин Александр Иванович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Специальное конструкторско-технологическое бюро Металлополимер(57) 1. Способ образования противофильтрационного экрана вокруг неблагоустроенного полигона твердых бытовых и промышленных отходов, при котором определяют коллекторские свойства грунта и водоносного пласта вокруг полигона, глубину залегания водоносного пласта, ореол распространения фильтрата, бурят с поверхности земли до водоупора скважины и закачивают в них схватывающийся раствор, отличающийся тем, что бурение 17811 1 2013.12.30 скважин осуществляют шнековым бурением с использованием полых шнеков, через которые закачивают схватывающийся раствор при одновременном подъеме шнеков. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скважины бурят не менее чем в два ряда. Способ относится к области охраны окружающей среды, в частности к способам уменьшения загрязнения грунтов и грунтовых вод фильтратом необустроенных полигонов твердых бытовых и промышленных отходов. Полигоны захоронения отходов - сложные и дорогостоящие инженерные сооружения. Задачи полигонов складирования отходов многофункциональны - утилизация и переработка отходов, извлечение и использование биогаза и т.д. При складировании отходов одна из главных задач - уменьшение их отрицательного влияния на биосферу, в т.ч. и исключение возможного попадания фильтрата в грунтовые воды. Это достигается использованием различных технологий и материалов, но принцип во всех технологиях одинаков гидроизоляция основания полигона. Так, например, известен способ образования защитного экрана 1. Способ заключается в приготовлении гидроизоляционной смеси, содержащей отходы полиэтилена, укладке ее на основание хранилища и термической обработке. Приготавливают смесь из отходов полиэтилена 70-99 и полипропилена 1-30 , после укладки на основание хранилища ее подвергают термической обработке при температуре плавления смеси или поверхностного слоя хранилища. Известен способ сбора, очистки и отвода фильтрата 2, образующегося в толще полигона за счет сооружения в основании полигона многослойного противофильтрационного экрана с дренажным прослоем. Верхний слой экрана выполняют фильтрующим с заданными параметрами проницаемости, обеспечивающими отстаивание и анаэробную очистку фильтрата, собранного над фильтрующим слоем экрана. Дополнительная очистка фильтрата осуществляется в дренажном прослое. Отвод фильтрата осуществляется через дрены,укладываемые в дренажном прослое над нижним водоупорным слоем экрана. Для защиты грунтов и грунтовых вод от попадания загрязняющих веществ предлагается способ образования защитного экрана 3, включающий подготовку поверхности основания хранилища и нанесение на подготовленную поверхность защитного слоя. В качестве защитного слоя используют по меньшей мере один слой, выполненный из расположенных внахлест кусков стеклоткани, пропитанной водным раствором анионного полимера с концентрацией 0,1 до 5 мас.и вязкостью от 1000 до 10000 мПас. В предпочтительном варианте реализации способа наносят последовательно два аналогичных слоя стеклоткани, пропитанной водным раствором анионного полимера с вышеуказанными концентрацией и вязкостью. Для механической защиты гидроизолирующего экрана насыпают защитный слой песка, порошкообразной глины или щебня. Защитный экран 4 для защиты грунтовых вод может быть образован из тиксотропного раствора, который разливают слоем 20-50 мм на поверхность резервуара с предварительно уплотненным грунтом. Разлитый раствор выдерживают до 1,5 ч и затем засыпают слоем песка не менее 500 мм. Известен способ защиты грунтовых вод за счет создания противофильтрационного экрана 5, включающего выполнение подстилающего слоя из грунта основания, укладку полимерной пленки и отсыпку защитного слоя. Перед укладкой пленки на подстилающий слой выкладывают слой измельченного глауконита толщиной 1,0-2,0 м, затем глинистый слой толщиной 0,5-1,0 м, а в качестве защитного слоя используют слой измельченного глауконита толщиной 0,6-0,7 м. Однако недостатком вышеизложенных аналогов является то, что в них не предусмотрен способ установки защитного экрана, уменьшающего вредное воздействие фильтрата на грунт и грунтовые воды в уже действующих необустроенных полигонах. 2 17811 1 2013.12.30 Известен способ защиты окружающей среды от загрязнения фильтратом бытовых и промышленных отходов 6. Способ относится к защите биосферы при рекультивации свалок, в т.ч. защите грунтов и водоносных слоев. Сущность изобретения состоит в том,что до начала рекультивации проводится предварительное обследование прилегающей к необустроенной свалке территории и определяется характер и степень загрязнения почвы и глубинных грунтовых слоев, а также наличие и параметры водоносного слоя, далее вокруг свалки в грунте устраивается защитный барьер. Защитный барьер в грунте устанавливается из противофильтрационного материала по типу стена в грунте, при котором сначала по периметру загрязненного участка устраивается траншея, заполняемая впоследствии глинистым раствором, либо в виде шпунта из отдельных плоских элементов, соединяемых друг с другом в замок и препятствующих распространению загрязнений. Известен способ охраны грунтовых вод от загрязнения отходами шламохранилищ 7,включающий гидродинамические исследования пласта, бурения с поверхности вокруг шламохранилища наклонных скважин ниже его днища, обсаживание скважин трубами с односторонней перфорацией для нагнетания схватывающегося раствора при создании противофильтрационного экрана через перфорационные отверстия в направлении шламохранилища. Бурение наклонных скважин ведут до тех пор, пока расстояние между встречными забоями достигнет диаметра 2/,где- диаметр области продвижения нагнетаемого агента при радиальной фильтрации или расстояние от оси скважины до точки, где скорость фильтрации при нагнетании будет равна нулю, м- объем связывающего раствора, достаточный для изоляции загрязненного водоносного пласта, м 3- ширина дренируемого водоносного пласта, м- толщина водоносного пласта, м- пористость водоносного пласта, д. ед.- коэффициент подвижной водонасыщенности, д.ед. Основным недостатком названного патента являются большие затраты на бурение наклонно-направленных скважин и спуск в них обсаживаемых труб, а также технологическая сложность ведения процесса. Технический результат настоящего изобретения - создание технологически простого и относительно недорогого, но эффективного способа образования противофильтрационного экрана вокруг необустроенного полигона твердых бытовых и промышленных отходов,уменьшающего распространение фильтрата в грунте и грунтовых водах. Указанный технический результат достигается следующими известными методами. Исследуют коллекторские свойства грунтов и водоносного пласта вокруг полигона, определяют границы распространения ореола фильтрата, свойства пластов за этой границей,глубину залегания водоносного пласта. Затем, используя шнековое бурение, бурят с поверхности земли до водоупора скважины. В пробуренные скважины, с учетом физической характеристики грунтов и водоносного пласта закачивают схватывающийся раствор, который, заполняя поровое пространство в грунте и водоносном горизонте, будет служить противофильтрационным экраном. На фиг. 1 изображен поперечный разрез свалки с пробуренными скважинами, где 1 разрез тела свалки, 2 - разрез грунта, 3 - разрез водоносного слоя, 4 - пробуренная скважина с заполненным схватывающимся раствором, 5 - бурение скважины полым шнеком и закачка раствора,- граница распространения фильтрата,- глубина залегания водоносного слоя, на фиг. 2 - схематичный разрез по водоносному слою, где- граница распространения фильтрата,- расстояние между скважинами. Изобретение реализуется следующим образом. Известными способами определяют коллекторские свойства грунтов 2 и водоносного пласта 3 вокруг свалки 1. Определяют ореол распространения загрязнения как пласта 3, так и водоносного горизонта , глубину залегания водоносного горизонта . Затем, используя шнековое бурение, бурят скважины не 3 17811 1 2013.12.30 посредственно вокруг тела скважины 4 до водоупора. При бурении скважины используют полые шнеки 5. По окончании бурения через полый шнек 5 производят закачку схватывающегося раствора. Закачку схватывающегося раствора производят при одновременном подъеме шнека 5. Расстояниемежду скважинами определяют с учетом допущения, что объем закачиваемого схватывающегося растворавокруг скважины 4 распространится на расстояние, т.е.22,где- объем схватывающегося раствора, закачиваемый в скважину, м 3- математическая константа (3,1415)- расстояние от оси скважины до точки, где скорость фильтрации закачиваемого схватывающегося раствора будет равна нулю при условии радиальной фильтрации раствора, м- глубина залегания водоносного горизонта, м- осредненная пористость грунта и водоносного горизонта, д.ед.- коэффициент подвижной водонасыщенности, доли единицы. Тогда расстояние между скважинами будет определяться 2 / ,где- расстояние между скважинами, м- объем схватывающегося раствора, закачиваемый в скважину, м 3- математическая константа (3,1415)- глубина залегания водоносного горизонта, м- осредненная пористость грунта и водоносного горизонта, д.ед.- коэффициент подвижной водонасыщенности, д.ед. В целях повышения эффективности способа за границей распространения ореола фильтрата бурят второй ряд скважин. Технология бурения второго ряда скважин, закачки схватывающегося раствора аналогична вышеуказанной. Источники информации 1.2255178 , МПК 02 3/12,02 3/16, 2005. 2.2292416, МПК 023/16, 2007. 3.2237781, МПК 0231/00, 2003. 4.2070253, МПК 0231/00, 1996. 5.2213178, МПК 023/16, 2003. 6.2294245, МПК 091/00, 2007. 7.2165497, МПК 0231/00, 2001 (прототип). Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4