СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА НАКОПИТЕЛЯХ ЖИДКИХ ОТХОДОВ Российский патент 2015 года по МПК E02B3/16 E02B3/12 E02D17/10 E02D31/02 

Изобретение относится к способам предотвращения загрязнения грунтов и подземных вод токсичными, химическими, радиологическими и другими вредными веществами, в частности к созданию противофильтрационных покрытий полигонов захоронения и складирования промышленных, бытовых и преимущественно жидких отходов.

Известен способ получения защитного экрана из глины с коэффициентом фильтрации не более 10^-8 см/с и толщиной слоя 5÷100 см, которая укладывается на заранее приготовленное основание и при этом должна быть тщательно примята (СП 127.13330.2012 «Полигоны по обеззараживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию», пп.6.7).

Вышеуказанный способ не обеспечивает необходимой гидроизоляции сооружений. При длительной эксплуатации минералы глин под воздействием температуры и агрессивного минерализованного фильтрата (кислого или щелочного) изменяют структурное состояние, что приводит к растворению карбонатных минералов (в кислом фильтрате) или глинистых минералов (в кислом или щелочном фильтрате) и увеличивает коэффициент фильтрации. Таким образом, экран, имея первоначально высокую прочность, постепенно теряет ее.

Известен способ создания противофильтрационных герметичных экранов из полимерных листов (СП 127.13330.2012 «Полигоны по обеззараживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию», п.6.). Способ заключается в том, что на основание шламохранилища наносится слой песка или несвязного грунта, далее укладываются полимерные листы и защитный грунтовый слой.

Сплошность полимерного экрана достигается обычно соединением отдельных полотнищ (лент) путем их сваривания или склеивания. Однако качественное выполнение этих операций в производственных условиях не всегда может быть обеспечено, в результате чего в стыках полотнищ возникают разрывы (чаще всего вследствие непровара или пережога). Полимерное покрытие по мере заполнения полигона отходами испытывает возрастающие нагрузки, что приводит к нарушению сплошной основы, разрывам, ухудшению эксплуатационных свойств покрытия и является недопустимым. При длительной эксплуатации полигона происходит старение полимерных материалов, что обуславливает снижение прочности и устойчивости гидроизоляционного покрытия.

Известен способ создания противофильтрационных гидроизоляционных покрытий из отходов нефтедобычи (асфальтопарафинистые смолоотложения АСПО) и отходов полиэтилена в виде гранул и пленки (Патент RU №2211817, МПК С04В 26/26, E02D 3/12, от 2003.09.10), заключающийся в перемешивании компонентов при нагревании до температуры 130°C в течение 45 минут с последующим охлаждением на воздухе в течение 3 часов.

Недостатком способа является то, что при взаимодействии с высокоминерализованным фильтратом возможна экстракция из состава экрана токсичных элементов, в частности нефтепродуктов, что приводит к снижению прочности покрытия, повышению водопоглощения и фильтрационной способности.

Известен способ создания противофильтрационного экрана котлована-отстойника (авторское св-во СССР №1710665, МПК E02D 3/12, 07.02.92 г.), включающий нанесение на поверхность грунта сначала состава, содержащего 1 мас.ч. меламиноформальдегидной смолы, 0.02÷0.04 мас.ч. кислого отвердителя из группы: сульфат аммония и 1.18÷1.76 мас.ч. воды, а затем состава, содержащего 1 мас.ч. меламиноформальдегидной смолы, 0.02÷0.04 мас.ч. кислого отвердителя из указанной группы, 1,23÷1,85 мас.ч. воды и 0,005÷0,015 мас.ч. сульфонола, выдержанного до начала его гелеобразования и после нанесение на ту же поверхность грунта.

Недостатком данного способа является применение неэкологичных, загрязняющих окружающую среду компонентов, а также неравномерность распределения состава.

Наиболее близким техническим решением является способ создания противофильтрационного экрана с геомембраной из полимерного материала (Патент РФ №2374386, МПК Е02В 3/16, 27.11.2009), включающий подготовку грунтового основания, укладку на него водонепроницаемой геомембраны, состоящей из герметично соединенных между собой полотнищ полимерного материала, устройство компенсаторов деформаций геомембраны со стыковым соединением полотнищ в местах устройства компенсаторов и перекрытием стыков снизу и сверху полосами материала, отличающегося от материала геомембраны, устройство защитного слоя экрана из грунта или иных материалов.

Недостатком данного способа является низкая эксплуатационная надежность вследствие размыва и сползания защитного слоя противофильтрационного экрана из грунтовых или иных материалов, а также вероятность повреждения геомембраны при укладке или сварке.

Целью изобретения является обеспечение высокой эксплуатационной надежности и практически полной герметичности противофильтрационного экрана накопителя жидких отходов.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в предотвращении загрязнения грунтовых и подземных вод фильтратом из накопителя.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображены противофильтрационное покрытие и его аксонометрия.

Цифрами на чертеже обозначены:

1 - подготовленное грунтовое основание;

2 - противофильтрационный элемент;

3 - нижний нетканый геотекстиль;

4 - верхний тканый геотекстиль;

5 - смесь натриевой и кальциевой бентонитовой глины;

6 - защитный слой из местного грунта;

7 - полимерный закрепитель из отходов полиизобутилена.

Технический результат достигается за счет способа создания противофильтрационного покрытия, включающего укладку защитного слоя из натриевой и кальциевой бентонитовой глины (в соотношении 75% Na-бентонита и 25% Ca-бентонита), помещенной между двумя слоями геотекстиля (нетканого нижнего слоя геотекстиля - «дорнит» и тканого верхнего слоя геотекстиля - «стабитекс», плотностью 890 г/м²), способной увеличиваться в объеме при гидратации в 6÷9 раз, защитный слой из местного минерального грунта (например, суглинка) и полимерного закрепителя грунта из отходов полимеров (например, отходов полиизобутилена от камер автомобильных шин). Обработка полимерным закрепителем позволяет увеличить модуль упругости и прочностные характеристики грунта. Полиизобутилен обладает рядом ценных свойств: так же легок, как и полиэтилен, водостоек и устойчив к агрессивным средам. Возможно применение в полевых условиях при t=34÷40°C. При нормальной температуре на него не действуют кислоты, щелочи, соли галоидов, а также низшие спирты, кетоны, сложные эфиры и другие полярные растворители. Укрепленный грунт будет обладать высокой прочностью, морозостойкостью и водостойкостью.

Способ создания противофильтрационного покрытия на накопителях жидких отходов осуществляется следующим образом (фиг.1).

На подготовленное грунтовое основание 1 укладывается нижний нетканый геотекстиль (дорнит) 3, поверх которого устраивается слой из смеси натриевой и кальциевой бентонитовой глины 5 и верхнего тканого геотекстиля 4. Для пригрузки противофильтрационного элемента отсыпается защитный слой из местного минерального грунта 6, поверхность которого обрабатывается полимерной эмульсией 7 из отходов полиизобутилена при температуре t=34÷40°C. При утечке фильтрата через полимерный закрепитель 7 и защитный слой грунта 6 проходят гидратация смеси бентонитовой глины 5 и регенерация (самозалечивание) возможных повреждений за счет набухания смеси натриевой и кальциевой бентонитовой глины.

Предлагаемое противофильтрационное покрытие отличает высокая эксплуатационная надежность, долговечность, противофильтрационная эффективность, а также устойчивость покрытия на откосах и при просадках основания. Время абсорбции смеси Са- и Na-бентонита будет составлять 15÷20 часов, что следует учитывать для определения времени самозалечивания возможных повреждений при заполнении полигона жидкими отходами. Способность к самозалечиванию возможных повреждений за счет гидратации смеси бентонита обеспечивает практически полную герметичность противофильтрационного покрытия в накопителях жидких отходов, что исключает загрязнение подземных и грунтовых вод.

Изобретение относится к способам предотвращения загрязнения грунтов и подземных вод, в частности к созданию противофильтрационных покрытий на полигонах захоронения и складирования промышленных, бытовых и преимущественно жидких отходов. Подготавливают грунтовое основание 1 и устраивают на нем защитный слой 2. Защитный слой 2 предварительно помещают между двумя слоями геотекстиля 3 и 4. В качестве защитного слоя 2 используют смесь натриевой и кальциевой бентонитовой глины 5 в соотношении 75% Na-бентонита и 25% Ca-бентонита. Поверх защитного слоя 2 укладывают слой из минерального грунта 6 с обработанной поверхностью закрепителем 7. В качестве закрепителя используется полимерная жидкая эмульсия из отходов полиизобутилена при t=34-40°C. Обеспечиваются высокая эксплуатационная надежность, долговечность, а также устойчивость покрытия на откосах и при просадках основания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ создания противофильтрационного покрытия на накопителях жидких отходов, включающий подготовку грунтового основания, устройство на нем защитного слоя, помещенного между двумя слоями геотекстиля, отличающийся тем, что поверх защитного слоя укладывают слой из минерального грунта с обработанной поверхностью закрепителем, а в качестве защитного слоя используют смесь натриевой и кальциевой бентонитовой глины в соотношении 75% Na-бентонита и 25% Ca-бентонита.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве закрепителя поверхности защитного слоя используют полимерную жидкую эмульсию из отходов полиизобутилена при t=34-40°C.