способ защиты грунтовых вод от загрязнения

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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);

УГВ1 - уровень грунтовых вод до выпадения осадков;

УГВ2 - 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.