СИСТЕМА ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПРОТЕЧКИ ПОЛИГОНА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ И СПОСОБ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2018 года по МПК B09B3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к системе предотвращения протечки фильтрата в полигонах твердых бытовых отходов, способных продлить время разрушения фильтратом стенок полигона, и способам изготовления таких систем.

Уровень техники.

[0002] Производство твердых бытовых отходов стремительно растет с ростом урбанизации и с ростом непрерывного повышения уровня жизни людей в Китае. В настоящее время годовой объем производства твердых бытовых отходов в Китае составляет 240 миллионов тонн и продолжает стремительно расти темпами от 8% до 15% в год, а это самые высокие темпы роста во всем мире. Такие большие количества твердых бытовых отходов наносят непосредственный ущерб городской экологии.

Специальные санитарные мусорные свалки с низким технологическим порогом и большой утилизационной емкостью являются средством окончательной утилизации и в настоящее время является одной из основных мер по обращению с твердыми бытовыми отходами и их захоронению, занимающей до 90,5% от общей мощности утилизации

[0003] Твердые бытовые отходы в Китае содержат большое количество кухонных отходов, а также большое количество воды, что вызывает накопление большого количества жидкого фильтрата после сброса отходов, что соответственно, в свою очередь может легко вызвать оползни, которые могут нанести ущерб городской экологии и могут быть угрозой жизни граждан и их имуществу. Большое количество фильтрата может также разрушить защитные барьеры и привести к распространению загрязняющих веществ, загрязнения окружающей среды отходами мусорной свалки и заражения грунтовых вод. После того как окружающая среда будет заражена, потом уже будет очень трудно ее восстановить, что приведет к непредсказуемым серьезным последствиям.

[0004] Для создания непроницаемой системы полигона твердых бытовых отходов Министерство жилищного строительства, городского и сельского развития КНР выпустило «Инженерно-техническую спецификацию для полигона твердых бытовых отходов CJJ113-2007», предписывающую, чтобы полигон обязательно имел двухслойную непроницаемую структуру, состоящую из уложенных последовательно сверху вниз в следующем порядке слоев:

дренажный слой для сбора фильтрата,

основной непроницаемый слой (содержащий непроницаемые и защитные материалы),

слой испытаний на протечку фильтрата,

дополнительный непроницаемый слой,

основной слой и

дренажный слой для сбора подземных вод.

За счет двухслойной непроницаемой структуры полигона становится возможным своевременно проверить непроницаемость основного непроницаемого слоя.

[0005] В настоящее время оба этих непроницаемых слоя выполняются в виде геомембранных слоев из ПВД (полиэтилен высокого давления). Они соответственно располагаются в верхней и нижней части структуры полигона, и, как правило, быстро изнашиваются и становятся пористые. При высоком уровне фильтрата, как только такой ПВД-слой будет разрушен загрязнителями, фильтрат скоро достигнет нижнего уплотненного глинистого слоя и разрушит и его, что серьезно будет угрожать окружающей среде.

Известны два уровня техники, в которых раскрыто, как можно предотвратить разрушение фильтратом слоев непроницаемой системы полигона:

Первый: подмешивание специальных добавок, чтобы модифицировать непроницаемый слой из глины, тем самым повышая непроницаемость глины и улучшая свойства глины; и второй: укладывание геосинтетических материалов в грунтозащитный слой, выполненный на основе геомембраны из ПВД, для того чтобы увеличить предохранение геомембраны из ПВД.

Первый предшествующий уровень техники включает сложные операции, что делает его трудоемким и недоступным для промышленного применения.

Второй прототип, хотя и имеет повышенную защиту для геомембраны из ПВД, но также не в состоянии значительно улучшить неуязвимость слоя и в то же время он является длительным и трудоемким.

Краткое изложение изобретения

[0006] Целью настоящего изобретения является создание непроницаемой системы полигона для твердых бытовых отходов, способной продлить время разрушения фильтратом его слоев. А также описан способ производства такой системы, причем система и способ могут преодолеть недостатки указанных уровней техники.

[0007] Для достижения указанной цели настоящее изобретение имеет следующие технические решения: непроницаемая система полигона твердых бытовых отходов, способная продлить время разрушения фильтратом ее слоев, включающая дренажный слой для сбора фильтрата (1), первый непроницаемый слой, являющийся геомембраной из ПВД (2), глинистый слой (5) и дренажный слой сбора подземных вод (6), которые последовательно укладываются сверху вниз. Глинистый слой (5) содержит нижний глинистый слой (51), средний глинистый слой (52) и верхний глинистый слой (53), которые располагаются последовательно, при этом средний глинистый слой заполнен мелкозернистым песком (7) с размерами частиц от 0,1 до 0,5 мм и содержанием воды не более 3%, так что коэффициент фильтрации слоя из песка варьируется в пределах от 1×10-5 до 1×10-3 см/с

[0008] Предпочтительно, чтобы толщина слоя из мелкозернистого песка (7) составляла не менее 200 см.

[0009] Предпочтительно, чтобы коэффициент фильтрации глинистого слоя (5) составлял не более 1×10-7 см/с, а толщина и среднего глинистого слоя глины (52), и нижнего глинистого слоя (51) составляли не менее 30 см каждый.

[0010] Предпочтительно, чтобы между глинистым слоем (5) и первым непроницаемым слоем, являющимся геомембраной из ПВД (2), был расположен слой (3) для испытания на проникновение фильтрата.

[0011] Кроме того, предпочтительно, чтобы между слоем (3) для испытания на проникновение фильтрата и глинистым слоем (5) расположен второй непроницаемый слой, являющийся геомембраной (4).

[0012] Настоящее изобретение также раскрывает способ изготовления непроницаемой системы полигона твердых бытовых отходов, способной продлить время разрушения фильтратом ее слоев, включающий следующие этапы, при которых:

(а) высушивают песок до тех пор, пока содержание воды станет не более чем на 3%, а потом отсеивают мелкозернистый песок, оставляя только частицы с размерами в диапазоне от 0,1 до 0,5 мм;

(б) выкапывают яму на полигоне ТБО и укладывают дренажный слой (6) для сбора подземной воды и на нем укладывают нижний глинистый слой (51) на верхнюю часть дренажного слоя (6) для сбора подземной воды;

(в) укладывают и уплотняют мелкозернистый песок в нижний глинистый слой (51), образуя слой мелкозернистого песка (7); далее, укладывают и уплотняют средний глинистый слой (52) на слой мелкозернистым песком (7); после укладывают и уплотняют верхний глинистый слой (53), располагая его в верхней части слоя из мелкозернистого песка (7) и средним глинистым слоем (52);

(д) наконец, на верху верхнего глинистого слоя (53), последовательно выкладывают первый непроницаемый слой, являющийся геомембраной из ПВД (2) и сверху него - дренажный слой для сбора фильтрата (1);

причем вышеуказанные шаги (а) и (б) могут выполняться в любом порядке.

[0013] Предпочтительно, на этапе (а), процесс сушки включает в себя этап, на котором песок подвергают воздействию солнечного света в течение 24 часов или размещают песок в духовку большого размера и выдерживают его при температуре 105-110°С до постоянного веса.

[0014] Предпочтительно, на этапе (д), последовательно укладывают второй непроницаемый слой, являющийся геомембраной из ПВД (4), и слой (3) для испытания на проникновение фильтрата, который располагают перед укладкой первого непроницаемого слоя, являющегося геомембраной из ПВД (2).

[0015] С применением указанных выше технических решений настоящее изобретение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:

при заполнении среднего глинистого слоя слоем мелкозернистого песка с коэффициентом фильтрации, который варьируется в пределах от 1×10^-5 до 1×10^-3 см/с и причем размер частиц песка находится в диапазоне от 0,1 мм до 0,5 мм, а содержание воды ≤ 3%, то полученная система полигона обеспечивает непроницаемость его стенок, и способно продлить время разрушения фильтратом его слоев. То есть такое устройство полигона может показать неожиданные эффекты: значительно продлить время разрушения фильтратом его слоев и повышения непроницаемости слоя, что повышает эффективность всего полигона ТБО.

Мелкозернистые пески имеют низкую стоимость и легкодоступны в Китае, так как они там широко распространены;

предлагаемая непроницаемая система полигона твердых бытовых отходов имеет простую структуру и может эффективно защитить окружающие подземные воды от попадания в них загрязнений, насыщая слой из мелкозернистого песка и поддерживая этот слой из мелкозернистого песка все время в ненасыщенном состоянии.

Краткое описание чертежей

[0016] Фиг. 1 является структурной схемой непроницаемой системой полигона твердых бытовых отходов, способной продлить время разрушения фильтратом ее слоев, согласно настоящему изобретению; на которой обозначено:

1: дренажный слой для сбора фильтрата;

2: первый непроницаемый слой, являющийся геомембраной из ПВД;

3: слой испытания фильтрата на протечку;

4: второй непроницаемый слой, являющийся геомембраной из ПВД;;

5: глинистый слой;

51: нижний глинистый слой;

52: средний глинистый слой;

53: верхний глинистый слой;

6: подземная для сбора воды и дренажный слой;

7: слой из мелкозернистого песка;

10: твердые бытовые отходы.

Подробное описание изобретения

[0017] Далее описаны наиболее предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения в сопровождении с рисунком.

Как показано на фиг.1, непроницаемая система полигона твердых бытовых отходов, способная продлить время разрушения фильтратом ее слоев, включает дренажный слой для сбора фильтрата (1), первый непроницаемый слой, являющийся геомембраной из ПВД (2), глинистый слой (5) и дренажный слой сбора подземных вод (6).

[0018] При этом глиняный слой (5) содержит нижний глиняный слой (51), средний глиняный слой (52) и верхний глиняный слой (53), которые располагаются последовательно; при этом средний глиняный слой заполняют слоем из мелкозернистого песка (7), который образован песком с размерами частиц от 0,1 мм до 0,5 мм и содержание воды ≤ 3%, так что коэффициент фильтрации слоя из мелкозернистого песка варьируется от 1×10-5 до 1×10-3 см/с. Предлагаемая система полигона твердых бытовых отходов имеет неожиданные технические свойства: хотя она и имеет простую структуру, но такая система способна значительно продлить время разрушения фильтратом слоев полигона и повысить стойкость непроницаемого слоя полигона. Кроме того, систему характеризует низкая стоимость, так как пески широко распространены в Китае и легкодоступны. Система не требует использования химических веществ, предохраняя окружающую среду от вторичного загрязнения, так как в интересах окружающей среды; отдел глиняного слоя (5), разбитый на три части, может эффективно предотвратить грунтовые воды от загрязнения, насыщая слой из мелкозернистого песка и поддерживая этот слой из мелкозернистого песка все время в ненасыщенном состоянии.

[0019] Существует вариант настоящего изобретения, при котором толщина слоя из мелкозернистого песка (7) составляет не менее 200 см. Это позволяет в дальнейшем увеличивать время разрушения фильтратом стенок полигона. Также существует вариант настоящего изобретения, при котором коэффициент фильтрации глинистого слоя (5) составляет не более 1×10^-7 см/с, а толщина и среднего глинистого слоя глины (52), и нижнего глинистого слоя (51) составляют не менее 30 см каждый, что в дальнейшем позволяет предотвратить грунтовые воды от забивания мелкозернистым песком из слоя (7). Также существует вариант настоящего изобретения, при котором между глинистым слоем (5) и первым непроницаемым слоем, являющимся геомембраной из ПВД (2), расположен слой (3) для испытания на проникновение фильтрата, что приводит к увеличению водонепроницаемости стенок полигона.

[0020] Способ изготовления непроницаемой системы полигона твердых бытовых отходов, способной продлить время разрушения фильтратом ее слоев, включающий следующие шаги:

(а) высушивают песок до тех пор, пока содержание воды станет не более чем на 3%, а потом отсеивают мелкозернистый песок, оставляя только частицы с размерами в диапазоне от 0,1 до 0,5 мм, при этом песок подвергают воздействию солнечного света в течение 24 часов или размещают песок в духовку большого размера и выдерживают его при температуре 105-110°С до постоянного веса. При измерении содержания воды в песках, выбирают случайным образом 3 пробы песка из 10 м³ для тестирования и проводят измерения содержания в них воды в соответствии с требованиями «Стандарта Китая для инженерно-геологических испытаний ” БГ/T50123-1999».

[0021] (б) выкапывают яму на полигоне ТБО и укладывают дренажный слой (6) для сбора подземной воды и на нем укладывают нижний глинистый слой (51) на верхнюю часть дренажного слоя (6) для сбора подземной воды;

(в) укладывают и уплотняют мелкозернистый песок в нижний глинистый слой (51), образуя слой мелкозернистого песка (7); далее, укладывают и уплотняют средний глинистый слой (52) на слой мелкозернистым песком (7); после укладывают и уплотняют верхний глинистый слой (53), располагая его в верхней части слоя из мелкозернистого песка (7) и средним глинистым слоем (52);

(д) наконец, на верху верхнего глинистого слоя (53), последовательно выкладывают первый непроницаемый слой, являющийся геомембраной из ПВД (2) и сверху него - дренажный слой для сбора фильтрата (1).

Причем вышеуказанные шаги (а) и (б) могут выполняться в любом порядке. Строительство следует проводить в ясные дни, и как только будет завершена закладка слоя из мелкозернистого песка (7), укладывается слой глины (5), его следует утрамбовать, чтобы предотвратить вымывание мелкозернистого песка (7) в результате увеличения содержания воды в процессе строительства.

[0022] Приведенное выше раскрытие изобретения всего лишь иллюстрирует саму техническую идею и особенности настоящего изобретения, с целью научить специалистов в данном уровне техники содержанию настоящего изобретения так, чтобы они могли на практике воплотить настоящее изобретение, что в целом не ограничивает объем заявленного изобретения. Ясно, что любые эквивалентные изменения или модификации, не меняющие принципов настоящего изобретения, должны попадать в объем заявленного изобретения.

Изобретение относится к системам предотвращения протечки фильтрата в полигонах твердых бытовых отходов, способным продлить время до разрушения фильтратом стенок полигона и способам изготовления таких систем. Система включает в себя дренажный слой для сбора фильтрата, первый непроницаемый слой, являющийся геомембраной из ПВД, глинистый слой и дренажный слой сбора подземных вод, которые последовательно укладываются сверху вниз. Глинистый слой содержит нижний глинистый слой, средний глинистый слой и верхний глинистый слой, которые располагаются последовательно. Средний глинистый слой заполнен мелкозернистым песком с размерами частиц от 0,1 до 0,5 мм и содержанием воды не более 3%, так что коэффициент фильтрации слоя из песка варьируется в пределах от 1×10^-5 до 1×10^-3 см/с. За счет указанных признаков может быть значительно увеличено время разрушения фильтратом стенок полигона, за счет повышения стойкости непроницаемого слоя. При этом мелкозернистый песок легкодоступен, имеет низкую себестоимость и широко распространен в Китае. Предлагаемая система позволяет продлить срок службы полигона, имеет простое устройство и может эффективно предотвратить грунтовые воды от загрязнения за счет наличия слоя из мелкозернистого песка, поддерживая этот слой все время в ненасыщенном состоянии. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Непроницаемая система полигона твердых бытовых отходов, способная продлить время разрушения фильтратом ее слоев, включающая

дренажный слой для сбора фильтрата (1),

первый непроницаемый слой, являющийся геомембраной из ПВД (2),

глинистый слой (5) и

дренажный слой сбора подземных вод (6),

которые последовательно укладываются сверху вниз, причем

глинистый слой (5) содержит нижний глинистый слой (51), средний глинистый слой (52) и верхний глинистый слой (53), которые располагаются последовательно, при этом средний глинистый слой заполнен мелкозернистым песком (7) с размерами частиц от 0,1 до 0,5 мм и содержанием воды не более 3%, так что коэффициент фильтрации слоя из песка варьируется в пределах от 1×10^-5 до 1×10^-3 см/с.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что толщина слоя из мелкозернистого песка (7) составляет не менее 200 см.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что коэффициент фильтрации глинистого слоя (5) составляет не более 1×10^-7 см/с, а толщина и среднего глинистого слоя глины (52), и нижнего глинистого слоя (51) составляют не менее 30 см каждый.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что между глинистым слоем (5) и первым непроницаемым слоем, являющимся геомембраной из ПВД (2), расположен слой (3) для испытания на проникновение фильтрата.

5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что между слоем (3) для испытания на проникновение фильтрата и глинистым слоем (5) расположен второй непроницаемый слой, являющийся геомембраной (4).

6. Способ изготовления непроницаемой системы полигона твердых бытовых отходов, способной продлить время разрушения фильтратом ее слоев, по пп. 1-5, включающий следующие этапы, при которых:

(а) высушивают песок до тех пор, пока содержание воды станет не более чем на 3%, а потом отсеивают мелкозернистый песок, оставляя только частицы с размерами в диапазоне от 0,1 до 0,5 мм;

(б) выкапывают яму на полигоне ТБО и укладывают дренажный слой (6) для сбора подземной воды и на нем укладывают нижний глинистый слой (51) на верхнюю часть дренажного слоя (6) для сбора подземной воды;

(в) укладывают и уплотняют мелкозернистый песок в нижний глинистый слой (51), образуя слой мелкозернистого песка (7); далее, укладывают и уплотняют средний глинистый слой (52) на слой мелкозернистым песком (7); после укладывают и уплотняют верхний глинистый слой (53), располагая его в верхней части слоя из мелкозернистого песка (7) и средним глинистым слоем (52);

(д) наконец, на верху верхнего глинистого слоя (53), последовательно выкладывают первый непроницаемый слой, являющийся геомембраной из ПВД (2), и сверху него - дренажный слой для сбора фильтрата (1);

причем вышеуказанные шаги (а) и (б) могут выполняться в любом порядке.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что на шаге (а), процесс сушки включает в себя этап, на котором песок подвергают воздействию солнечного света в течение 24 часов или размещают песок в духовку большого размера и выдерживают его при температуре 105-110°С до постоянного веса.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что на шаге (д), последовательно укладывают второй непроницаемый слой, являющийся геомембраной из ПВД (4) и слой (3) для испытания на проникновение фильтрата, который располагают перед укладкой первого непроницаемый слоя, являющегося геомембраной из ПВД (2).