Разработка городской системы управления твердыми коммунальными отходами с учетом региональных условий

РАЗРАБОТКА ГОРОДСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТВЕРДЫМИ КОММУНАЛЬНЫМИ ОТХОДАМИ С УЧЕТОМ РЕГИОНАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ

Учебно-методическое пособие

 

 

Москва

Издательство РГАУ-МСХА

2016

УДК 628.4 (075.8)

ББК 38.19я 73

С 60

Соломин И.А. Разработка городской системы управления твердыми коммунальными отходами с учетом региональных условий: Учебно-методическое пособие /И.А. Соломин. М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2016, 84 с.

 

Пособие предназначено для систематизации самостоятельной работы студентов в процессе курсового проектирования при углубленном изучении сбора, транспортирования, обработки, утилизации, обезвреживания, размещения твердых коммунальных отходов.

При выполнении курсовой работы студенты осваивают последовательность работ по организации экологически безопасной системы управления городскими твердыми коммунальными отходами. Приобретают навыки работы с нормативной, справочной и технической литературой.

 

 

Предназначено для студентов, обучающихся направлениям: 20.03.02 – Природообустройство и водопользование, 20.03.01 – Техносферная безопасность

 

Рецензенты: доктор технических наук, заведующий лабораторией Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова, М.Ю. Храбров; доктор технических наук, профессор кафедры мелиорации и рекультивации земель РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, Ю.И. Сухарев.

 

 

ISBN

 

 

© Соломин И.А., 2016 © ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2016 © Издательство РГАУ-МСХА, 2016

 

 

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ.. 4

1. Общие сведения о нормативной базе в системе управления отходами. 5

2. Исходные данные для разработки «Генеральной схемы» городов и сельских поселений 9

2.1. Демографические, хозяйственные и природно-климатические условия. 9

3. Расчет объема накопления ТКО.. 13

4. Состав ТКО и объемы образования вторичного сырья. 17

5. Свойства ТКО.. 19

5.1. Физические свойства ТКО.. 19

5.2. Химические свойства ТКО.. 20

5.3. Агрохимические показатели. 21

5.4. Особые свойства ТКО.. 21

6. Анализ современного состояния системы санитарной очистки населенного пункта от ТКО 23

7. Стратегия сбора, удаления, обезвреживания и переработки твердых коммунальных отходов 23

7.1. Сбор и удаление твердых коммунальных отходов. 23

7.2. Обоснование схемы сбора и транспортировки ТКО.. 25

7.2.1. Вывоз твердых коммунальных отходов. 25

7.2.2. Мусороперегрузка твердых коммунальных отходов. 25

7.2.3. Расчет необходимого количества мусоровозов. 28

7.2.4. Расчет необходимого количества мусоросборников. 32

8. Выбор оптимальных технологий обезвреживания и переработки ТКО.. 32

8.1. Анализ существующих и перспективных технологий обезвреживания и утилизации ТКО 32

8.2. Критерии выбора технологии переработки. 35

8.2.1. Технико-экономические критерии. 39

8.2.2. Экологические критерии. 43

8.2.3. Климатический и социальный критерии. 45

8.2.4. Выбор оптимальной технологии обезвреживания и утилизации ТКО.. 46

9. Проектные решения по строительству полигона захоронения ТКО.. 47

9.1. Расчет требуемой площади земельного участка для размещения полигона. 48

9.2. Проектирование участка складирования. 51

9.2.1. Расчет вместимости полигона. 51

9.2.2. Проектирование котлованов. 55

9.2.3. Проектирование противофильтрационных экранов в основании полигона ТКО.. 57

9.3. Внутренний дренаж и система удаления фильтрата. 59

9.3.1. Общие положения проектирования дренажа. 59

9.3.2. Определение объема фильтрата, удаляемого из свалочного тела в период эксплуатации полигона. 62

9.4. Проектирование нагорных каналов. 65

9.5. Проектирование системы удаления биогаза (дегазация полигонов). 68

9.6. Закрытие полигона и передача участка под дальнейшее использование. 71

9.6.1. Технический этап рекультивации. 71

9.6.2. Биологический этап рекультивации. 74

Библиографический список. 75

Приложения. 77

ВВЕДЕНИЕ

Одна из современных проблем градостроительства – задача рационального использования территориальных ресурсов. Увеличение численности населения, развитие экономики и повышение жизненного уровня сопровождаются ростом потребления земельных ресурсов и значительным увеличением объемов образования твердых коммунальных отходов (ТКО).

Поэтому, одним из существенных элементов градостроительной политики является санитарная очистка населенных мест, под которой подразумевают комплекс плановых, организационных, санитарных, санитарно-технических, хозяйственных мероприятий по сбору, удалению, обезвреживанию и утилизации твердых отходов, образующихся в населенных местах, в целях сохранения здоровья населения и общего благоустройства. Задачи санитарной очистки заключаются в обеспечении всех источников отходов услугой по удалению отходов, в соответствии с санитарными и экологическими требованиями и минимальными затратами и сборе с источников оплаты за данные услуги.

Проблема, связанная с ТКО, включают экологические (загрязнение окружающей среды), экономические (убыточность, значительные расходы на ликвидацию несанкционированных свалок) и социальные (неудовлетворительные санитарно–эпидемиологические условия) аспекты.

В целях снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду, решения экономических и социальных задач при обращении с твердыми коммунальными отходами предпринимаются природоохранные меры законодательного и нормативного характера, разрабатывается и затем реализовывается определенная стратегия управления ТКО, то есть принимаются экологически ориентированные методы управления с одновременным решением экономических и социальных задач.

 

Исходные данные для разработки «Генеральной схемы» городов и сельских поселений

Нормы накопления ТКО

На первый год	На последний год
У*вес, кг/год•чел	У*об, м3/год•чел	У**вес, кг/год•чел	У**об, м3/год•чел

 

4. Состав ТКО и объемы образования вторичного сырья

Морфологический состав.

ТКО по морфологическому признаку подразделяются на компоненты: бумагу, картон; пищевые отходы; дерево; металл (черный и цветной); текстиль; кости; стекло; кожа; резина; камни; полимерные материалы; прочие (неклассифицируемые части); отсев (менее 15 мм).

Содержание вторичного сырья в отходах из жилого фонда.

В составе отходов из жилого фонда содержится большое количество ценных вторичных материальных ресурсов. Проблема состоит в том, как собрать эти полезные компоненты в таком виде и такого качества, чтобы их можно было использовать.

Несмотря на то, что отходы из жилого фонда являются мощным источником вторичного сырья, практическая реализация селективного сбора ценных компонентов представляет собой сложную проблему, связанную как с организацией сбора, так и с фактической переработкой загрязненного материала, а также с уровнем цен на сырье соответствующего качества.

Среднее содержание вторичного сырья в твердых коммунальных отходах жилого сектора населенных пунктов приведен в таблице 4.1 (гр.3), возможный объем его утилизации приведен в таблице 4.2 (гр. 3).

Наибольший интерес представляет собой сбор отходов от общественных и коммерческих организаций и учреждений, качество которых выше качества отходов из жилого фонда. Содержание вторичного сырья в отходах общественных и коммерческих организаций приведен в таблице 4.1 (гр. 6), возможный объем его утилизации приведен в таблице 4.2 (гр. 6). (Исследования АКХ им. К.Д. Памфилова).

Расчеты по определению возможного содержание вторичных материальных ресурсов в ТКО и сбора вторичных материалов города определяем в форме таблиц 4.1–4.2.

 

 

Таблица 4.1

Объемы образования вторичных ресурсов, т/год

№№ п|п	Компонент	Отходы жилого сектора	Отходы общественных и коммерческих организаций	Итого по городу
Содер–жание в общем объеме %	Объем вторич–ных материа–лов на 1 год	Объем вторич–матери–алов на посл. год	Содер–жание в общем объеме %	Объем образова–ния на 1 год	Объем образова–ния на посл. год	Объем образова–ниия 1 год	Объем образова–ния на посл. год
	Бумага/ картон	41,0			66,6
	Полимеры	6,2			7,6
	Стекло	4,4			1,6
	Текстиль	4,6			1,1
Металл:
	цветной	1,7			1,3
	Черный	2,8			3,0
	Дерево, листья	1,6			2,9
	Пищевые отходы	26,3			10,4
			ΣР* ж.с.	ΣР** ж.с.		ΣР*инс	ΣР**инс

 

Таблица 4.2

Объемы образования вторичных ресурсов при селективном сборе, т/год

№№ п|п	Компонент	Отходы жилого сектора	Отходы общественных и коммерческих организаций	Итого по городу
Содер–жание в общем объеме %	Объем вторич–ных материа–лов на 1 год	Объем вторич–матери–алов на посл. год	Содер–жание в общем объеме %	Объем образова–ния на 1 год	Объем образова–ния на посл. год	Объем образова–ниия 1 год	Объем образова–ния на посл. год
	Бумага/ картон	36,6			60,0
	Полимеры	5,0			7,1
	Стекло	3,0			1,3
	Текстиль	5,0			0,1
	Металл:
	цветной	0,62			1,3
	Черный	5,0			3,0
	Дерево, листья	0,5			1,0
	Итого:		ΣР* ж.с.	ΣР** ж.с.		ΣР*инс	ΣР**инс	ΣР*вм	ΣР**вм

Свойства ТКО

В разделе приводится характеристика свойств ТКО города.

Физические свойства ТКО

Плотность.

Важным показателем свойств ТКО является плотность. Зависит от физического состояния отходов (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Плотность твердых коммунальных отходов

Физическое состояние отходов	Плотность, кг/м3
Свободно	60–120
В мусоросборнике	180–220
В мусоровозе	300–420
После выгрузки из мусоровоза	210–240
На полигоне после уплотнения	400–700

 

Влажность ТКО.

Влажность бытовых отходов зависит от содержания в них пищевых отходов. Этот компонент на 70-80% состоит из воды. Общая влажность усредненной массы бытовых отходов редко превышает 50%. Влажность отходов, собранных в дни снегопадов или дождя, в среднем на 5% выше, чем в остальные дни, за счет попадания атмосферных осадков в незакрытые контейнеры. По данным АКХ им. К.Д. Памфилова влажность ТКО составляет: весна/лето – 39,6%, зима/осень – 49%.

Удельная теплоемкость.

Удельная теплоемкость – количество тепла (тепловой энергии) необходимое для нагрева вещества на 1 градус. Удельная теплоемкость ТКО, Дж/(кг°С), зависит в основном от влажности отходов и определяется по формуле: С_ТКО=21,9W+2000, где W – влажность ТКО, %.

Теплофизические параметры ТКО.

Теплота сгорания является наиболее важной характеристикой топлива, так как определяет количество тепла, получаемого при сжигании 1 кг твердого или жидкого топлива, или 1 м³ газообразного топлива в кДж/кг (ккал/кг). 1 ккал = 4,19 кДж. При отсутствии данных о теплоте сгорания ТБО она может быть ориентировочно определена по формуле, предложенной АКХ:

Q^H_p = 4600 – 4A^p– 51,85W^p, кДж/кг,

где Q^H_p – низшая теплота сгорания ТКО, определена на рабочую массу; А^p– зольность ТБО, %;W^p – влажность ТКО, %.

Средние значения низший теплоты сгорания ТКО [5] приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2

Процентное содержание инертного остатка после сжигания и низшая теплота сгорания ТКО

Компонент	Процентное содержание инертного остатка после сжигания (по весу),%	Низшая теплота сгорания ТКО,кДж/кг
Интервал	Среднее значение	Интервал	Среднее значение
Органика
Пищевые отходы	2–8		3489–6978
Бумага	4–8		11630–18608
Картон	3–6		13956–17445
Пластик	6–20		27912–37216
Текстиль	2–4	2,5	15119–18608
Резина	8–20		20934–27912
Кожа	8–20		15119–19771
Растительные отходы	2–6	4,5	2326–18608
Древесные отходы	0.6–2	1,5	17445–19771
Неорганические
Стекло	96–99		116–233
Металлические банки	96–99		233–1163
Алюминий	90–99		233–1163
Другие металлы	94–99		233–1163
Смет	60–80		2326–11630
Твердые коммунальные отходы	–	–	9304–13956

 

Химические свойства ТКО

Качество получаемого в процессе переработки ТКО органического удобрения или биотоплива зависит от химического состава исходных ТКО. Химический состав ТКО некоторых городов Центрального Федерального округа РФ приведенными в таблице 5.3.

Таблица 5.3

Химический состав ТКО, % сухой массы (Данные АКХ им. К.Д. Памфилова)

Показатель, %	Величина
Органическое вещество	56 – 72
Зольность	28 – 44
Общий азот	0,9 – 1,9
Кальций	2 – 3
Углерод	30 – 35
Фосфор	0,5 – 0, 8
Общий калий	0,5 – 1
Сера	0,2 – 0,3
Реакция среды, рН	5 – 6,5
Влажность, % общей сухой массы	40 – 50

Агрохимические показатели

Для разработки технологии переработки ТКО в компост необходимо знать агрохимические свойства отдельных фракций ТКО.

Все фракции ТКО условно подразделяются на три группы:

· I группа: органические фракции биологически легко разлагаемые – пищевые отходы, бумага.

· II группа: органические фракции биологически медленно подвергающиеся изменению – дерево, текстиль, кости.

· III группа – балластные составляющие биологически не подвергающиеся изменению – металл, стекло, резина, камни, пластики.

Химические показатели определяются в компонентах первых двух групп. Усредненные данные по агрохимическим показателям компонентов ТКО приведены в таблице 5.4.

Таблица 5.4

Усредненные данные по агрохимическим компонентам ТКО и компоста, получаемого из ТКО, % на сухое вещество

Компонент ТКО	Азот общий, N	Фосфор, Р2О5	Калий, К2о	Кальций, СаО
Пищевые отходы	2,3–2,6	0,58–0,62	2,0–2,3	3,0–4,0
Бумага, картон	0,3–0,4	0,25–0,28	0,15–0,20	0,70–0,90
Дерево, садовые отходы	0,2	0,1–0,15	0,2–0,25	0,8
Кости	4,0	15,0	0,5
Текстиль	1,0	0,2	0,1	0,2
Отсев (менее 16 мм)	0,7–1,4	0,6–0,7	0,3–0,45	6,5–8,0
Компост	0,5	0,4	0,3	3,0–4,0

 

Особые свойства ТКО

ТКО обладают механической (структурной) связью за счет волокнистых фракций (текстиль, проволока и т.д.) и сцепления, обусловленного наличием влажных липких компонентов. За счет связности ТКО обладают склонностью к сводообразованию и не просыпаться в неподвижную решетку с расстоянием между стержнями 20–30 см. ТКО могут прилипать на металлическую стенку с углом наклона к горизонту до 65–70°.

За счет наличия твердых балластных фракций (фарфор, стекло) ТКО (и компост) обладают образивностью – свойством истирать соприкасающиеся с ними взаимно перемешивающиеся поверхности.

ТКО обладает слеживаемостью, т.е. при длительной неподвижности теряют сыпучесть и уплотняются (с возможностью выделения фильтрата) без всякого внешнего воздействия.

ТКО при длительном контакте оказывают на металл коррозирующее воздействие, что связано с высокой влажностью, наличием в фильтрате растворов различных солей.

Компрессионная характеристика ТКО.

При проектировании установок для переработки ТКО необходимо знать компрессионную характеристику материала, т.е. зависимость степени уплотнения ТКО от давления. В зависимости от нагрузки свойства ТКО меняются следующим образом [6] (табл. 5.5).

Таблица 5.5

Исходные данные для расчета вывоза ТКО мусоровозами

Параметры	Ед. изм.	Обозначение	Марка
Собирающий мусоровоз	Транспортный мусоровоз	Бункеровоз
Суточная величина накопления ТКО КГО
Основная часть
Первый год	м3/сут	q*сут	q*сут	q*сут	q*кгм
Последний год	м3/сут	q**сут	q**сут	q**сут	q**кгм
Данные по сбору и вывозу отходов
Количество ТКО, вывозимых за один рейс	т	m			1,6
Емкость кузова	м3	С
Продолжительность рабочего дня, смены	час	Т
Время на подготовительно–заключительные операции	час	tпз	0,45	0,45	0,45
Расстояние от парка мусоровозов до центра района сбора мусора, МПС	км	L0
Средняя скорость мусоровоза от базы до пункта сбора ТКО	км/ч	V0		–
Средняя скорость мусоровоза по городу	км/ч	v1		–
Средняя скорость мусоровоза за городом	км/ч	v2
Суммарное время загрузки мусоровоза в районе сбора мусора, включая переезды от одного пункта загрузки к другому и подъезды к местам нахождения сборников	ч	tn	0,33	–	0,16
Время загрузки мусоровоза на МПС	ч	tn мпс	–	0,63	–
Расстояние между районом загрузки мусоровоза и пунктом разгрузки его в месте приема мусора – полигоном	км	L	L	–	L
Расстояние между районом загрузки мусоровоза и пунктом разгрузки его в месте приема мусора – МПС	км	L1	L1	–	–
Расстояние между районом загрузки мусоровоза и пунктом разгрузки его в месте приема мусора – МПС–полигоном	км	L2	–	L2	L2
Время на разгрузку ТКО, включая маневрирование	ч	tp	0,20	0,25	0,20
Время на разгрузку ТКО на МПС	ч	tp мпс	0,20	–	–
Коэффициент использования автомобилей в парке		kисп	0,75	0,9	0,6

 

Расчеты по определению количества мусоровозов при прямом и двухэтапном вывозе ТКО выполняются в форме таблиц 7.3 и 7.4.

Таблица 7.3

Расчет количества мусоровозов для вывоза ТКО (первый год)

Показатели	Единица измере–ния	Обозна–чение	Расчетная формула	Вели–чина
Прямой вывоз
Собирающий мусоровоз: город–полигон
Количество рейсов в сутки	рейс/сутки	r	r=(T– tпз–L0/Vo)/[tn+tp+2(L1/V1+L2/V2)]
Производительность работы мусоровоза	м3/сут	В	В =r•С
Необходимое количество мусоровозов	шт	n	n= q*сут /B•kисп
Двухэтапный вывоз
Собирающий мусоровоз: город–МПС
Количество рейсов в сутки	r /сутки	r	r = (Т– tпз– L0/Vo)/[tn+2•(L1/v1) + tpмпс]
Производительность работы мусоровоза	м3/сут	В	В =r•С
Необходимое количество мусоровозов	шт	n	n = q*сут /B•kисп
Транспортный мусоровоз: МПС–полигон
Количество рейсов в сутки	r /сутки	r	r = (Т– tпз– L0/Vo)/[tn мпс+ 2•(L2 /v2)+ tp]
Производительность работы мусоровоза	м3/сут	В	В =r•С
Необходимое количество мусоровозов	шт	n	n= q*сут/B•kисп=
Бункеровоз ЗИЛ ММЗ 49525: город–полигон
Количество рейсов в сутки	r /сутки	r	r=(T– tпз– L0/Vo)/[tn+tp+2(L1/V1+L2/V2)]
Производительность работы мусоровоза	м3/сут	В	В =r•С
Необходимое количество мусоровозов	шт	n	n= q*кгм/B•kисп

Таблица 7.4

Расчет количества мусоровозов для вывоза ТКО (последний год)

Показатели	Единица измерения	Обозна–чение	Расчетная формула	Вели–чина
Прямой вывоз
Собирающий мусоровоз: город–полигон
Количество рейсов в сутки	r /сутки	r	r=(T– tпз– L0/Vo)/[tn+tp+2(L1/V1+L2/V2)]
Производительность работы мусоровоза	м3/сут	В	В =r•С
Необходимое количество мусоровозов	шт	n	n= q**сут /B•kисп
Двухэтапный вывоз
Собирающий мусоровоз: город–МПС
Количество рейсов в сутки	r /сутки	r	r = (Т– tпз– L0/Vo)/[tn+ 2•(L1/v1) +tpмпс]
Производительность работы мусоровоза	м3/сут	В	В =r•С
Необходимое количество мусоровозов	шт	n	n= q**сут /B•kисп
Транспортный мусоровоз: МПС–полигон
Количество рейсов в сутки	r /сутки	r	r = (Т– tпз– L0/Vo)/[tn мпс+ 2•(L2/v2)+tp]
Производительность работы мусоровоза	м3/сут	В	В =r•С
Необходимое количество мусоровозов	шт	n	n= q**сут /B•kисп
Бункеровоз ЗИЛ ММЗ 49525 Город–полигон
Количество рейсов в сутки	r /сутки	r	r=(T– tпз– L0/Vo)/[tn+tp+2(L1/V1+L2/V2)]
Производительность работы мусоровоза	м3/сут	В	В =r•С
Необходимое количество мусоровозов	шт	n	n= q**кгм/B•kисп

 

 

Индекс по приведенным затратам (А)

Технология	Приведенные затраты, млн. руб.	Индекс (А)
	Зп1
	Зп2
	Зп3
	Зп4
	Зп5
	Зп6
	Зп7
	Зп8

Расчет критерия В (наличие отходов производства). Присвоение индекса проведем, основываясь на данные таблицы 8.1 (табл. 8.7).

Таблица 8.7

Индекс по наличию отходов производства (B)

Технология	Объем образующихся отходов производства	Индекс (В)
		20,0
		16,0
		13,0
		13,0
		10,5
	4,2	10,4
		12,5
	0,3	10,0

 

Экологические критерии

При сравнении различных технологий переработки по экологическим показателям учитываем следующие критерии:

С – Технология переработки ТКО должна быть экологически чистой;

D – Конечные продукты переработки (компост, зола, RDF и т.д.) не должны наносить вред окружающей среде.

Расчет критерия С.

Для сравнения экологической чистоты технологии переработки ТКО относительно загрязнения воздушной среды (критерий С), проведем расчет по выбросам вредных веществ по 1-му и 2-му классу опасности. Для сравнения технологий, приравниваем валовые выбросы 1-го класса к выбросам второго класса, умножая их на К_ф=150 (примерное соотношение ПДК).

Результаты сравнительного анализа по воздействию на окружающую среду приведен в таблице 8.9.

Таблица 8.9

Сводная таблица выбросов вредных веществ в атмосферу при различных технологиях обезвреживания и переработки ТКО (Производительность сооружений Ǥ=200000 т/год)

Класс опасности	Количество выбросов, т/год (С)
1 (С1)	–	–	0,109	–	–	–	–	0,002
2 (С2)	0,652	0,203	143,387	8,184	8,184	150,744	8,184	0,02
	1,383	16,373	79,114	252,483	252,483	279,233	252,483
Выбросы, приравненные к 2 классу Свв=С1·150+С2	0,652	0,203	159,737	8,184	8,184	150,744	8,184	3,02

В таблице 8.10 проводим перечет выбросов вредных веществ в атмосферу(С*)для своей расчетной производительности ПР, т/год, по зависимости С*=Свв·Ǥ/200000.

Таблица 8.10

Выбросы вредных веществ в атмосферу при различных технологиях обезвреживания и переработки ТКО (Производительность сооружений Ǥ=____________, т/год)

Класс опасности	Количество выбросов, т/год (С*)
С*=Свв·П/200000

 

Для сравнения технологий по критерию (с) принимаем наиболее оптимальную (по объему выбросов вредных веществ) технологию за 10 и наиболее худшую – за 20. В среде Excel получаем зависимость Индекс (С)=f(С*) – рисунок8.5.

Рисунок 8.5. Индекс по суммарным выбросам вредных веществ в атмосферу

 

По зависимости: y = 0,062•х + 9,959 определяем индекс (С) для различных технологий. Расчет проводим в форме таблицы 8.11.

Таблица 8.11

Индекс по классу опасности конечных неутилизируемых продуктов (D)

Технология	Класс опасности отходов для ОС	Индекс (D)

 

Расчет вместимости полигона

Реальный участок складирования ТКО площадью Ф_ус, (м²) в плане имеет форму квадрата, тогда:

L_ус=B_ус= ,

где L_ус= B_ус, (м) – соответственно, длина и ширина участка складирования (рис. 9.5).

Рисунок 9.5. Участок складирования ТКО в плане	Рисунок 9.6. Поперечное сечение участка складирования (без котлована). Разрез А–А

 

После заполнения полигона отходами до проектных отметок участок складирования будет иметь форму усеченной пирамиды, а в поперечном сечении – трапеции (рис. 9.6).

Размеры верхней площадки полигона захоронения отходов, определяем по зависимости:

В_п = L_п = В_ус–2•m•Н_пл, м,

где В_п и L_п – соответственно ширина и длина верхней площадки участка складирования, м; m –заложение внешних откосов, принимается m=3.

Площадь верхней площадки участка складирования: Ф_п=В²_п, м².

С целью получения грунта для послойной и окончательной изоляции ТКО, в основании полигона, проектируют котлован. Среднюю глубину котлована рассчитывают из условия баланса земляных работ и учета положения уровня грунтовых вод. Дно котлована размещают выше уровня грунтовых вод не менее чем на 2 м.

Участок складирования разбивают на очереди эксплуатации из условия приема ТКО на каждой очереди в течение 3…5 лет

Фактическую вместимость полигона с учетом уплотнения ТКО рассчитывают по формуле для определения объема усеченной пирамиды:

Е_ф = ,

где Ф_ус и Ф_п – площади нижнего и верхнего оснований свалочного тела, м².

Вместимость котлована в основании полигона не учитывается, так как грунт, вынимаемый из него, расходуется на изоляцию ТКО.

Полигон ТКО разбиваем на пять очередей эксплуатации, (рис. 9.7). При этом сам котлован для складирования ТКО, будет разбит на четыре части.

Откосы котлована из условий работы бульдозера принимают с коэффициентом заложения не менее m=2,5.

 

Рисунок 9.7. План и разрез высоконагруженного полигона захоронения ТКО:

а – план полигона; б – разрез А–А; (I–Y) – очереди строительства и эксплуатации полигона

 

Каждую очередь эксплуатации полигона рассчитывают из условия обеспечения приема ТКО в течение времени Т_оч = , лет.

Площадь участка складирования каждой из четырех очередей эксплуатации в пределах первого яруса составит ф_оч= , м².

Ширина и длина участка складирования одной очереди составит а=в=√ ф_оч, м

Объем отходов, складируемых в каждой очереди эксплуатации полигона, составит V_оч = , м³.

Высота первого яруса (с I–IY очереди) определяется по зависимости:

Н _{оч (I–IY)} = ·V_оч•4, м, где 1,1 – коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему заполнения котлована.

Учитывая послойное заполнение полигона отходами: 2,0 м – отходы и 0,2 м –минеральный грунт, толщина одного слоя составит: h_с=2,0+0,2=2,2 м.,

Количество укладываемых слоев с I по IY очереди 1–го яруса составит

n_сл(I–IY)= = ,слоев.

Тогда высота 1–го яруса над уровнем поверхности земли составит Н^I= h_с• n_сл(I–IY), м.

Наращивание высоты полигона 2–го яруса с отметки 1–го яруса до проектной будет производиться заполнением V очереди полигона.

После заполнения 2–го яруса будет выполнено окончательное его перекрытие. Количество слоев V очереди полигона составит n_слY= , слоев.

Тогда общее количество слоев ТКО, укладываемых в тело полигона, составит:

N= n_слI–IY+ n_слY, слоев.

Согласно геологической характеристики участка, грунт в основании полигона представлен (наименование грунта, по механическому составу ). Грунтовые воды расположены на глубине h_гв,м. (прил. 4, табл. 1).

Принимаем решение – полностью удовлетворить потребность в грунте для промежуточной и окончательной изоляции за счет сооружения котлована в основании полигона.

Потребность в минеральном грунте (V_г) определяется по формуле:

V_г= , где к₂= 1,1.

Объем котлована одной очереди составит v_г^оч = , м³_.

Так как грунт, вынимаемый из котлована, расходуется на изоляцию ТКО, то вместимость котлована равна потребности в изолирующем материале. Средняя проектная глубина котлована в основании полигона определяется по формуле: , где 1,1 – коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему заполнения котлована.

Проверяем условие размещения полигона: Н_угв-Н_к ≥2 м, где: Ну_гв – глубина залегания грунтовых вод (рис. 9.8).

Рисунок 9.8. Расчетная схема определения глубины котлована

 

Перед производством работ снимают плодородный слой почвы со всей площади участка складирования ТКО, который отсыпают во временные кавальеры, размещаемые в стороне от участка складирования (рис. 9.1). В последствии этот грунт используют для рекультивации полигона. Грунт вынимаемый, из котлована 1 очереди, складируют во внешний кавальер для последующего использования при устройстве промежуточной изоляции при заполнении 4 и 5 очередей формирования полигона (рис. 9.1).

Проектирование котлованов

На топографическом плане стр