СПОСОБ ЗАЩИТЫ ВОДНОГО ОБЪЕКТА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК E02B3/16 E02B11/00 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к области защиты открытых водных объектов, и может быть использован при разработке и реализации природозащитных мероприятий для водных объектов: рек, озер и водохранилищ путем предотвращения попадания в них загрязняющих веществ от твердых отходов, складированных в непосредственной близости к открытому водному объекту в результате технологических производственных процессов, например, горнодобывающей отрасли.

В настоящее время многие открытые водные объекты весьма загрязнены. При этом постоянно происходит дальнейшее их загрязнение, обусловленное технологическими последствиями деятельности человека. В частности, при функционировании горнодобывающей отрасли промышленности происходят существенные негативные изменения во всех элементах окружающей среды: нарушение естественной поверхности над отработанными площадями месторождений, загрязнение воздушной среды из-за воздействия пыли, формирование отвалов вблизи выполнения горных работ и пр. Наиболее значительные загрязнения окружающей среды наблюдаются при изъятии из недр полезных ископаемых открытым способом из-за выполнения вскрышных работ и образования отходов. Отходы в виде известняковой и доломитовой муки образуются также при добыче, дроблении и сортировке горной породы в целях получения готовой продукции - щебеня. Обычно такие отходы складируются в отвалы на поверхности земли. Часто такие отвалы формируются вблизи водного объекта (реки, озера, водохранилища и пр.). В качестве примера на фиг.3 представлен общий вид складированных отходов горнодобывающего комбината «СОК» (Самарская область). В результате деятельности этого предприятия образуются отвалы доломитовой муки. Отходы складируются на береговом откосе реки Сок, являющейся притоком реки Волги. Продукты производства Сокского карьера загрязняют береговую зону, русло реки, оказывают отрицательное влияние на судоходные условия и рыбное хозяйство. За счет нерастворенной доломитовой муки значительно увеличилась мутность воды. Доломитовая мука, попадая в реку, формирует наносы, которые, оседая, образуют ил на мелководных участках реки. Загрязнение повлияло на ухудшение многих показателей качества воды, таких как жесткость, содержание сульфатов и другие, тем самым негативно сказалось на жизни рыб. При этом ежегодно происходит увеличение проникновения загрязнений в реку.

Загрязняющие вещества в открытый водный объект могут попадать разными путями. Первый - вместе с атмосферными осадками (водами дождевых осадков и весенними водами от таяния снега) непосредственно по поверхности складированных твердых отходов, расположенных в непосредственной близости к водному объекту, или по загрязненному береговому откосу сразу в водный объект. Второй - за счет проникновения атмосферных осадков в толщу складированных твердых отходов и попадания загрязненного водного потока в грунтовые воды и далее вместе с грунтовыми водами - в водный объект (т.е. при инфильтрации). Третий - вместе со складированными твердыми отходами или загрязненным грунтом откоса при обрушении берегового склона из-за потери его устойчивости.

Известен способ защиты водного объекта от загрязнения (патент RU №2237129. Способ защиты берегового откоса от разрушения, МПК Е02В 3/02, 2004, бюл. №27) [1]. Способ включает устройство дренажных элементов. За счет устройства дренажных элементов понижается уровень загрязненных грунтовых вод и осуществляется организованный отвод инфильтрата из массива грунта берегового откоса.

Недостатком известного способа является то, что способ не защищает открытый водный объект от проникновения в него загрязненного инфильтрата, находящегося ниже дренажных элементов, не защищает водный объект от загрязняющих веществ, смываемых атмосферными осадками непосредственно с поверхности складированных твердых отходов, а также не защищает массив отходов от проникновения атмосферных осадков с его поверхности внутрь массива отходов и образования загрязненного инфильтрата, с которым затем и выносятся загрязняющие вещества в водный объект.

Известен также способ защиты водного объекта от загрязнения (патент RU №2336206. Способ защиты грунтовых вод от загрязнения, МПК B65G 5/00, 2008, бюл. №29) [2]. Принят за прототип. Способ включает устройство дренажных элементов открытого и закрытого типов, устройство резервуара для сбора загрязненных вод и отвод загрязненной воды (инфильтрата) из резервуара. В этом способе атмосферные осадки проникают в толщу отходов, и образующийся при этом загрязненный инфильтрат попадает в дренажные трубы, а далее - в секции резервуара. Дренажные элементы открытого типа в виде канав и лотков препятствуют поступлению атмосферных осадков с внешней прилегающей стороны.

Недостатком известного способа является низкая эффективность защиты водного объекта, расположенного вблизи от складированных твердых отходов, поскольку он не защищает водный объект от загрязнения загрязняющими веществами, смываемыми атмосферными осадками с поверхности складированных твердых отходов непосредственно в водоем.

Также недостатком прототипа является то, что он не защищает массив отходов от проникновения атмосферных осадков с поверхности внутрь массива отходов и образования загрязненного инфильтрата.

В качестве недостатка можно отметить также и его низкую надежность защиты водного объекта, поскольку его нельзя применить для защиты протяженного водного объекта по всей его длине вдоль берегового откоса.

Сущность изобретения состоит в повышении эффективности и надежности защиты водных объектов: рек, озер и водохранилищ от загрязнения веществами, поступающими вместе с атмосферными осадками по поверхности складированных в непосредственной близости от водного объекта твердых отходов и при их инфильтрации через толщу твердых отходов.

Технический результат - сбор и отведение атмосферных осадков с поверхности складированных в непосредственной близости от водного объекта твердых отходов и предотвращение смешивания атмосферных осадков с загрязненным инфильтратом отходов.

Указанный технический результат при осуществлении предлагаемого способа достигается тем, что в известном способе, включающем устройство дренажных элементов открытого и закрытого типов, устройство резервуаров для сбора загрязненных вод и отвод загрязненной воды, дополнительно выполняют планировку поверхности массива складированных твердых отходов с помощью технических средств с обеспечением постепенного увеличения уклона его поверхности от вершины массива складированных твердых отходов к основанию в направлении к урезу воды водного объекта с одной стороны и от вершины к его основанию в противоположном направлении с другой противоположной от водного объекта стороны. При этом дренажные элементы открытого типа устраивают в виде внутренней и внешней сборных канав и отводной канавы и размещают: внутреннюю сборную канаву - вдоль основания массива складированных твердых отходов как со стороны водного объекта, так и с противоположной от водного объекта стороны, внешнюю сборную канаву - только вдоль удаленного от водного объекта основания массива складированных твердых отходов за внутренней сборной канавой, а отводную канаву - от внешней сборной канавы к урезу водного объекта. Причем резервуары для сбора загрязненных вод в виде отдельных открытых резервуаров размещают за внешней сборной канавой вдоль удаленного от водного объекта основания массива складированных твердых отходов, а дренажные элементы закрытого типа устраивают в виде закрытых сборных емкостей, а также соединительных труб и дренажных сборных труб под массивом складированных твердых отходов, причем соединительные трубы сообщают внутреннюю сборную канаву с закрытыми сборными емкостями, а дренажные сборные трубы сообщают с резервуарами для сбора загрязненных вод. Кроме того, покрывают массив складированных твердых отходов двумя слоями тонкого материала: сначала нижним - дренажным материалом и затем верхним - водонепроницаемым материалом, причем, для верхнего водонепроницаемого материала используют рулонный материал шириной b, а покрытие осуществляют по нижнему слою дренажного материала путем разматывания рулонов полосами от внешней сборной канавы по уклону массива складированных твердых отходов в сторону вершины массива складированных твердых отходов и далее к урезу воды водного объекта. При этом укладку полос верхнего водонепроницаемого материала осуществляют в последовательности: первая, третья, вторая, пятая, четвертая, седьмая, шестая, девятая, восьмая и т.д., а расстояния между нечетными полосами выдерживают равными (0,7-0,8)b для обеспечения накладки соседних полос (четных и нечетных) друг на друга на ширину (0,15-0,10)b, а после укладки обоих слоев материала их закрепляют к массиву складированных твердых отходов с помощью шпилек, которые устанавливают вдоль уложенных полос материала по накладкам. Причем нижний край дренажного материала по всему своему периметру размещают во внутренней сборной канаве, а нижний край водонепроницаемого материала укладывают со стороны удаленного от водного объекта основания массива складированных твердых отходов - во внешней сборной канаве, а со стороны прилегающего к водному объекту основания массива складированных твердых отходов - на поверхности земли и в водный объект.

Для качественного и эффективного отвода атмосферных осадков по поверхности складированных в непосредственной близости от водного объекта твердых отходов в качестве верхнего водонепроницаемого материала используют материал, подобный брезенту. Для надежной защиты складированных твердых отходов от проникновения атмосферных осадков через дефекты верхнего водонепроницаемого материала или стыки соседних слоев под водонепроницаемым материалом укладывают дренажный материал. В качестве нижнего дренажного материала может быть использован материал, подобный геотекстилю «Дорнит».

Эффект от предлагаемого способа заключается в том, что обеспечивается защита окружающей среды - водного объекта от попадания в него загрязняющих веществ, поступающих вместе с атмосферными осадками по поверхности складированных твердых отходов, а также от загрязняющих веществ, поступающих при инфильтрации атмосферных осадков через толщу отходов в водный объект.

Способ может быть использован для реализации природозащитных мероприятий водных объектов: рек, озер, водохранилищ.

На фиг.1 изображен схематичный разрез массива складированных твердых отходов, на фиг.2 - вид сверху массива складированных твердых отходов, на фиг.3 - общий вид массива складированных твердых отходов, где приняты следующие обозначения

на фиг.1:

1 - поверхность земли, 2 - водный объект, 3 - массив складированных твердых отходов, 4 - исходная поверхность массива складированных твердых отходов, 5 - поверхность массива складированных твердых отходов после выполнения планировки, 6 - атмосферные осадки, 7 - инфильтрат, 8 - внутренняя сборная канава, 9 - внешняя сборная канава, 11 - резервуар для сбора загрязненных вод, 12 - закрытая сборная емкость, 13 - соединительная труба, 14 - отвод, 15 - дренажная сборная труба, 16 - дренажный материал, 17 - водонепроницаемый материал, 18 - шпильки.

на фиг.2:

2 - водный объект, 8 - внутренняя сборная канава, 9 - внешняя сборная канава, 10 - отводная канава, 11 - резервуар для сбора загрязненных вод, 17 - водонепроницаемый материал, 18 - шпильки, 19 - накладка полос водонепроницаемого материала, C1, С2, …, С7 - номера полос водонепроницаемого материала.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Способ защиты водного объекта 2 от загрязнения веществами, поступающими вместе с атмосферными осадками 6 с поверхности массива складированных твердых отходов 3, размещенного в непосредственной близости от водного объекта 2, включает выполнение планировки поверхности массива складированных твердых отходов с помощью технических средств с обеспечением постепенного увеличения уклона его поверхности от вершины массива складированных твердых отходов 3 к основанию в направлении к урезу воды водного объекта 2 с одной стороны и от вершины к его основанию в противоположном направлении с другой противоположной от водного объекта 2 стороны. Дренажные элементы открытого типа устраивают в виде внутренней сборной канавы 8, внешней сборной канавы 9 и отводной канавы 10. При этом внутреннюю сборную канаву 8 размещают вдоль основания массива складированных твердых отходов 3 со стороны водного объекта 2 и с противоположной от водного объекта 2 стороны. Внешнюю сборную канаву 9 размещают вдоль удаленного от водного объекта 2 основания массива складированных твердых отходов 3 за внутренней сборной канавой 8, а отводную канаву 10 размещают от внешней сборной канавы 9 к урезу водного объекта 2. Резервуары для сбора загрязненных вод 11 размещают за внешней сборной канавой 9 вдоль удаленного от водного объекта основания массива складированных твердых отходов 3. Дренажные элементы закрытого типа в виде закрытых сборных емкостей 12 устраивают под массивом складированных твердых отходов 3. Соединительные трубы 13 также устраивают под массивом складированных твердых отходов 3. Дренажные сборные трубы 15 устраивают в массиве складированных твердых отходов 3 с уклоном в сторону резервуара для сбора загрязненных вод 11 и сообщают с ним. Соединительные трубы 13 сообщают внутреннюю сборную канаву 8 с закрытыми сборными емкостями 12. Массив складированных твердых отходов 3 покрывают двумя слоями тонкого материала: сначала нижним дренажным материалом 16 и затем верхним водонепроницаемым материалом 17. При этом для верхнего водонепроницаемого материала 17 используют рулонный материал шириной b, а покрытие осуществляют по нижнему слою дренажного материала 16 путем разматывания рулонов полосами от внешней сборной канавы 9 по поверхности массива складированных твердых отходов после выполнения планировки 5 в сторону вершины массива складированных твердых отходов и далее к урезу воды водного объекта 2. Укладку полос верхнего водонепроницаемого материала 17 осуществляют в последовательности: первая, третья, вторая, пятая, четвертая, седьмая, шестая, девятая, восьмая и т.д., а расстояния между нечетными полосами выдерживают равными (0,7-0,8)b для формирования соседних накладок полос водонепроницаемого материала 19 (четных и нечетных) друг на друга на ширину (0,15-0,10)b. После укладки обоих слоев материала их закрепляют к массиву складированных твердых отходов 3 с помощью шпилек 18, которые устанавливают вдоль уложенных полос материала по накладкам полос водонепроницаемого материала 19. Нижний край дренажного материала 16 по всему своему периметру размещают во внутренней сборной канаве 8, а нижний край водонепроницаемого материала 17 укладывают со стороны удаленного от водного объекта 2 основания массива складированных твердых отходов 3 во внешнюю сборную канаву 9, а со стороны прилегающего к водному объекту 2 основания массива складированных твердых отходов 3 укладывают на поверхности земли 1 и далее - в водный объект 2.

При выпадении атмосферных осадков 6 или вследствие таяния снега вода попадает на верхний водонепроницаемый материал 17 и, благодаря подготовленной планировке поверхности массива складированных твердых отходов 3, стекает незагрязненной по водонепроницаемому материалу 17 либо в прилегающий водный объект 2, либо во внешнюю сборную канаву 9 и далее по отводной канаве 10 в водный объект 2. Попадания воды в массив складированных твердых отходов 3, а также образования инфильтрата 7 и загрязнения водного объекта не происходит.

В случае нарушения целостности верхнего водонепроницаемого материала 17 вода, проникшая через него, попадает на нижний дренажный материал 16. Благодаря дренажным свойствам материала вода перехватывается им и организованно отводится во внутреннюю сборную канаву 8 и далее - в закрытую сборную емкость 12. При необходимости воду из закрытой сборной емкости 12 отводят через отвод 14 с помощью насосного оборудования (не показано). Попадания воды в массив складированных твердых отходов 3, образования инфильтрата 7 и загрязнения водного объекта также не происходит.

Если по каким-либо причинам нарушится целостность и верхнего водонепроницаемого материала 17 и нижнего дренажного материала 16, то вода проникнет в толщу массива складированных твердых отходов 3 и образуется инфильтрат 7 с загрязняющими веществами массива складированных твердых отходов 3. Инфильтрат 7 под действием силы тяжести попадет в дренажную сборную трубу 15 и далее самотеком организованно поступает в резервуар для сбора загрязненных вод 11, из которого отводится известными способами. Попадания загрязненной воды и инфильтрата 7 в водный объект 2 и его загрязнения не происходит.

Факт появления инфильтрата 7 в резервуаре для сбора загрязненных вод 11 является свидетельством повреждения и верхнего водонепроницаемого материала 17, и нижнего дренажного материала 16, а следовательно, сигналом для выполнения их ремонта (восстановления). После проведения ремонта водонепроницаемый материал 17 и нижний дренажный материал 16 вновь будут осуществлять защиту массива складированных твердых отходов 3 и водного объекта 2 от проникновения в них атмосферных осадков 6 и образования инфильтрата 7 с загрязняющими веществами.

Таким образом, предлагаемый способ позволит осуществить эффективную и надежную защиту водного объекта от загрязнения загрязняющими веществами, поступающими вместе с атмосферными осадками по поверхности складированных в непосредственной близости от водного объекта твердых отходов и при их инфильтрации через толщу твердых отходов.

Способ может быть реализован при разработке и реализации природозащитных мероприятий для водных объектов: рек, озер и водохранилищ от загрязнения веществами, находящимися в складированных в непосредственной близости от водного объекта твердых отходов, образующихся в результате технологических процессов горнодобывающей отрасли.

В результате использования предлагаемого способа достигается эффективная и надежная защита водного объекта от попадания загрязняющих веществ вместе с атмосферными осадками и инфильтратом от складированных твердых отходов горнодобывающей отрасли.

Источники информации

1. Патент РФ 2237129, МПК Е02В 3/04, 11/00. Способ защиты берегового откоса от разрушения. / Патентообладатель - ГОУВПО «Самарская государственная архитектурно-строительная академия». - №2003105358 заявл. 25.02.2003, опубл. 27.09.2004, бюл. №27.

2. Патент РФ 2336206, МПК B65G 5/00. Способ защиты грунтовых вод от загрязнения. / Патентообладатель - ФГОУВПО «Калининградский государственный технический университет». - №2007119208/11 заявл. 23.05.2007, опубл. 20.10.2008, бюл. №29.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к области защиты открытых водных объектов. Способ включает устройство дренажных элементов открытого и закрытого типов, устройство резервуаров для сбора загрязненных вод и отвод загрязненной воды. Дополнительно выполняют планировку поверхности массива складированных твердых отходов с помощью технических средств с обеспечением постепенного увеличения уклона его поверхности от вершины массива отходов к основанию в направлении к урезу воды водного объекта с одной стороны и от вершины к его основанию в противоположном направлении с другой противоположной от водного объекта стороны. Дренажные элементы открытого типа устраивают в виде внутренней и внешней сборных канав и отводной канавы. Внутреннюю сборную канаву размещают вдоль основания массива отходов как со стороны водного объекта, так и с противоположной от водного объекта стороны. Внешнюю сборную канаву размещают только вдоль удаленного от водного объекта основания массива отходов за внутренней сборной канавой. Отводную канаву размещают от внешней сборной канавы к урезу водного объекта. Резервуары для сбора загрязненных вод в виде отдельных открытых резервуаров размещают за внешней сборной канавой вдоль удаленного от водного объекта основания массива отходов. Дренажные элементы закрытого типа устраивают в виде закрытых сборных емкостей, а также соединительных труб и дренажных сборных труб под массивом отходов. Причем соединительные трубы сообщают внутреннюю сборную канаву с закрытыми сборными емкостями, а дренажные сборные трубы сообщают с резервуарами для сбора загрязненных вод. Массив отходов покрывают двумя слоями тонкого материала: сначала нижним - дренажным материалом и затем верхним - водонепроницаемым материалом. Для верхнего водонепроницаемого материала используют рулонный материал шириной b. Покрытие осуществляют по нижнему слою дренажного материала путем разматывания рулонов полосами от внешней сборной канавы по уклону массива отходов в сторону вершины массива отходов и далее к урезу воды водного объекта. Укладку полос верхнего водонепроницаемого материала осуществляют в последовательности: первая, третья, вторая, пятая, четвертая, седьмая, шестая, девятая, восьмая и т.д. Расстояния между нечетными полосами выдерживают равными (0,7-0,8)b для обеспечения накладки соседних полос (четных и нечетных) друг на друга на ширину (0,15-0,10)b. После укладки обоих слоев материала их закрепляют к массиву отходов с помощью шпилек, которые устанавливают вдоль уложенных полос материала по накладкам. Нижний край дренажного материала по всему своему периметру размещают во внутренней сборной канаве. Нижний край водонепроницаемого материала укладывают со стороны удаленного от водного объекта основания массива отходов - во внешней сборной канаве, а со стороны прилегающего к водному объекту основания массива отходов - на поверхности земли и в водный объект. Предотвращается поступление в водный объект загрязняющих веществ. 3 ил.

Способ защиты водного объекта от загрязнения, включающий устройство дренажных элементов открытого и закрытого типов, устройство резервуаров для сбора загрязненных вод и отвод загрязненной воды, отличающийся тем, что дополнительно выполняют планировку поверхности массива складированных твердых отходов с помощью технических средств с обеспечением постепенного увеличения уклона его поверхности от вершины массива складированных твердых отходов к основанию в направлении к урезу воды водного объекта с одной стороны и от вершины к его основанию в противоположном направлении с другой противоположной от водного объекта стороны, дренажные элементы открытого типа устраивают в виде внутренней и внешней сборных канав и отводной канавы и размещают: внутреннюю сборную канаву - вдоль основания массива складированных твердых отходов как со стороны водного объекта, так и с противоположной от водного объекта стороны, внешнюю сборную канаву - только вдоль удаленного от водного объекта основания массива складированных твердых отходов за внутренней сборной канавой, а отводную канаву - от внешней сборной канавы к урезу водного объекта, резервуары для сбора загрязненных вод в виде отдельных открытых резервуаров размещают за внешней сборной канавой вдоль удаленного от водного объекта основания массива складированных твердых отходов, дренажные элементы закрытого типа устраивают в виде закрытых сборных емкостей, а также соединительных труб и дренажных сборных труб под массивом складированных твердых отходов, причем соединительные трубы сообщают внутреннюю сборную канаву с закрытыми сборными емкостями, а дренажные сборные трубы сообщают с резервуарами для сбора загрязненных вод, массив складированных твердых отходов покрывают двумя слоями тонкого материала: сначала нижним - дренажным материалом и затем верхним - водонепроницаемым материалом, причем для верхнего водонепроницаемого материала используют рулонный материал шириной b, а покрытие осуществляют по нижнему слою дренажного материала путем разматывания рулонов полосами от внешней сборной канавы по уклону массива складированных твердых отходов в сторону вершины массива складированных твердых отходов и далее к урезу воды водного объекта, при этом укладку полос верхнего водонепроницаемого материала осуществляют в последовательности: первая, третья, вторая, пятая, четвертая, седьмая, шестая, девятая, восьмая и т.д., а расстояния между нечетными полосами выдерживают равными (0,7-0,8)b для обеспечения накладки соседних полос (четных и нечетных) друг на друга на ширину (0,15-0,10)b, а после укладки обоих слоев материала их закрепляют к массиву складированных твердых отходов с помощью шпилек, которые устанавливают вдоль уложенных полос материала по накладкам, причем нижний край дренажного материала по всему своему периметру размещают во внутренней сборной канаве, а нижний край водонепроницаемого материала укладывают со стороны удаленного от водного объекта основания массива складированных твердых отходов - во внешней сборной канаве, а со стороны прилегающего к водному объекту основания массива складированных твердых отходов - на поверхности земли и в водный объект.