Способ защиты грунтового основания шламоотстойника от утечек загрязненных вод
Владельцы патента RU 2288318:
Федеральное государственное унитарное предприятие Межотраслевой научно-исследовательский институт экологии топливно-энергетического комплекса (ФГУП МНИИЭКО ТЭК) (RU)
Изобретение относится к строительству гидротехнических сооружений из грунтовых материалов и может быть применено при создании противофильтрационных экранов накопителей промстоков, хвостохранилищ и тому подобных аккумулирующих емкостей. Способ включает подготовку подстилающего слоя грунта, установку трубчатой дренажной системы, укладку противофильтрационных полиэтиленовых листов с анкерными ребрами и отсыпку верхнего защитного малопроницаемого слоя грунта. При этом места возможных утечек загрязненных вод создают искусственно, изначально, во вполне определенных точках, с равномерным их размещением по всему основанию шламоотстойника. Потоки жидкости внутри шламоотстойника направляют к искусственно созданным местам утечек за счет избыточного давления столба жидкости и свободного, без подпора, слива воды, просочившейся через верхний защитный малопроницаемый слой грунта, в дренажную систему. Дренажную систему выполняют из водоприемных полиэтиленовых труб, снабженных перфорацией только в верхнем секторе поперечного сечения трубы. При укладке полиэтиленовых листов с анкерными ребрами между двумя соседними водоприемными трубами листам придают форму арочного перекрытия расстояния между трубами, при этом анкерные ребра листов направляют вниз, располагая их в уплотненном подстилающем слое грунта. Обеспечивается защита почв и подземных вод от загрязнения за счет предотвращения фильтрации сточных вод через грунтовые основания аккумулирующих емкостей, например, из шламоотстойника. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к строительству гидротехнических сооружений из грунтовых материалов и может быть применено при создании противофильтрационных экранов накопителей промстоков, хвостохранилищ и тому подобных аккумулирующих емкостей.
Потребность в совершенствовании существующих способов защиты грунтовых оснований емкостей, аккумулирующих загрязненные производственные стоки, диктуется не только сохраняющейся актуальностью проблемы защиты почв и грунтовых вод, но и появлением новых современных противофильтрационных материалов.
Известен способ (см. а.с. СССР №1666621, МПК Е 02 В 3/16) создания противофильтрационного экрана, состоящего из двух горизонтальных слоев малопроницаемого материала, разделенных дренажной прослойкой, связанной с коллектором сбора вод, просочившихся через верхний слой, которые затем с помощью насоса и трубопровода возвращаются в шламонакопитель.
Относительная простота указанного технического решения не сочетается, однако, с достаточной его надежностью, вследствие чего в процессе эксплуатации шламонакопителя часть загрязненных вод неизбежно будет проникать в его основание и через нижний слой, также не являющийся полностью водонепроницаемым.
Известен способ создания противофильтрационного экрана (см. а.с. СССР №1629373, МПК Е 02 В 3/16), надежность работы которого повышается путем блокировки утечек за счет укладки, между нижним подстилающим и верхним защитным слоями грунта, двух слоев пленки с перегородками, разделяющими общую площадь экрана на отдельные изолированные друг от друга секции, внутри которых к тому же может размещаться дренажный материал.
Недостатком указанного способа является возможность повреждения тонких пленок, в качестве которых обычно используется полиэтиленовая пленка толщиной до 0,2 мм, не только при их укладке, но и в процессе эксплуатации - вследствие постоянного избыточного давления столба жидкости на плоский горизонтально расположенный экран, под которым могут образовываться места с просадкой из-за того, что подстилающий слой грунта не является монолитным и при его подготовке остаются участки недостаточно уплотненного рыхлого грунта.
Известен также способ защиты грунтового основания аккумулирующей емкости-накопителя влагонасыщенных шламов промышленного производства (см. а.с. №1300079, фиг.2). Грунтовое основание накопителя, а также внутренние откосы дамб его обвалования покрывают многослойным противофильтрационным устройством, состоящим из подстилающего слоя крупного песка, малопроницаемого слоя, выполненного из полимерной пленки, причем ее проницаемость изначально допускается вследствие некачественного производства работ (порывы, непроварка швов между отдельными полотнищами и т.п.), и выполненного из мелкого песка верхнего защитного слоя, в котором расположена трубчатая система отводящего дренажа.
В грунтовом основании шламонакопителя под противофильтрационным устройством размещена пневмонагнетательная система, выполненная из перфорированных металлических труб и подсоединенная к резервуару со сжатым воздухом, подаваемым компрессорной станцией.
За счет постоянного воздействия воздушного давления на противофильтрационное устройство шламонакопителя обеспечивается направление фильтрационных потоков к насосной станции дренажных вод, что предотвращает фильтрацию жидкости в грунт основания и практически полностью исключает его загрязнение промстоками.
Очевидным недостатком данного способа является, наряду с повышенной надежностью, сложность в сочетании со значительными капиталовложениями и эксплуатационными расходами, которые могут быть оправданы лишь в случае содержания в шламах особо вредных токсичных веществ, распространение которых за пределы аккумулирующих емкостей недопустимо.
Задача настоящего изобретения - создать достаточно надежный и более рациональный способ экранирования грунтовых оснований шламоотстойников, накопителей промстоков, хвостохранилищ и тому подобных аккумулирующих емкостей. Технический результат - защита почв и подземных вод от загрязнения за счет предотвращения фильтрации сточных вод через грунтовые основания аккумулирующих емкостей, например, из шламоотстойника.
Указанный технический результат при осуществления изобретения достигается тем, что места возможных утечек загрязненных вод создают искусственно, изначально, во вполне определенных точках, с равномерным их размещением по всему основанию шламоотстойника и направляют потоки жидкости внутри шламоотстойника к искусственно созданным местам утечек за счет избыточного давления столба жидкости и свободного, без подпора, слива воды, просочившейся через верхний защитный малопроницаемый слой грунта, в дренажную систему.
Кроме того, дренажную систему выполняют из водоприемных полиэтиленовых труб, снабженных перфорацией только в верхнем секторе поперечного сечения трубы, соединенных посредством термической сварки с трубчатым полиэтиленовым коллектором с уклоном 0.005-0.015 и размещенных равномерно по всему основанию шламоотстойника с шагом, равным, например, двум метрам; а при укладке полиэтиленовых листов с анкерными ребрами между двумя соседними водоприемными трубами листам придают форму арочного перекрытия расстояния между трубами, зафиксированную посредством термической сварки листов требуемой длины с трубами, при этом анкерные ребра листов направляют вниз, располагая их в уплотненном подстилающем слое грунта.
Заявленная совокупность существенных признаков ("места возможных утечек загрязненных вод создают искусственно, изначально, во вполне определенных точках..., дренажную систему выполняют из водоприемных полиэтиленовых труб, снабженных перфорацией только в верхнем секторе поперечного сечения трубы..., листам придают форму арочного перекрытия расстояния между трубами ...") обеспечивает надежное предотвращение фильтрации сточных вод через грунтовое основание шламоотстойника, а также и других аккумулирующих емкостей подобного назначения.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для решения поставленной задачи.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".
На фиг.1 представлен общий вид шламоотстойника с защитой грунтового основания от утечек загрязненных вод предлагаемым способом, на фиг.2 показано поперечное сечение водоприемной полиэтиленовой трубы, с указанием мест сварки с листами арочного перекрытия расстояния между соседними трубами, на фиг.3 показано соединение водоприемной трубы с коллектором.
Противофильтрационный экран, созданный предлагаемым способом защиты грунтового основания шламоотстойника от утечек загрязненных вод, включает в себя подстилающий слой грунта 1, трубчатый коллектор 2, водоприемные трубы 3, полиэтиленовые листы с анкерными ребрами 4 и верхний защитный слой грунта 5.
Способ осуществляется следующим образом.
На заранее подготовленное грунтовое основание шламоотстойника определяют места возможных утечек загрязненных вод искусственно, изначально, во вполне определенных точках, с равномерным их размещением по всему основанию шламоотстойника, наносят подстилающий слой 1 глинистого грунта, который после уплотнения одним из известных методов доводят до малопроницаемого состояния.
На границе с откосом дамбы укладывают трубчатый полиэтиленовый коллектор 2, к которому с шагом, равным, например, двум метрам, приваривают с уклоном 0.005-0.015 методом термической сварки водоприемные полиэтиленовые трубы 3, снабженные перфорацией только в верхнем секторе "α" поперечного сечения трубы. При укладке полиэтиленовых листов с анкерными ребрами 4 между двумя соседними трубами 3 листам придают форму арочного перекрытия расстояния между трубами, фиксируя ее посредством сплошной термической сварки листов требуемой длины с трубами, при этом анкерные ребра листов направляют вниз, располагая их в уплотненном подстилающем слое грунта 1. Анкерные ребра (расположенные, согласно ТУ 2246-003-399330985-2000, с шагом 40 мм и имеющие высоту 10 мм) обеспечивают полиэтиленовым листам (толщиной 1,6 мм - ТУ те же) необходимую жесткость, что позволяет, в отличие от тонких полимерных пленок, придавать листам устойчивую криволинейную форму с выпуклостью вверх, чем достигается две цели: повышается несущая способность (допустимая нагрузка) листов на участке между двумя соседними трубами, и создаются условия для направления потоков жидкости внутри шламоотстойника к местам созданных утечек за счет избыточного давления столба жидкости и свободного, без подпора, слива воды, просочившейся через верхний защитный малопроницаемый слой грунта, в дренажную систему (см. фиг.1).
Верхний защитный слой грунта 5 выполняют из мелкого глинистого песка, предварительно накрыв перфорацию водоприемных труб полиэфирной сеткой с ячейками соответствующего размера. В случае заиливания сетки и перфорации в процессе эксплуатации, о чем может свидетельствовать снижение притока воды из коллектора в снабженный погружным насосом приемный колодец (не показано), дренажная система должна быть продута сжатым воздухом до появления его пузырьков на поверхности воды в шламоотстойнике.
Созданные методом переплавки и прессования уплотненного полиэтилена листы с анкерными ребрами представляют собой современный водонепроницаемый материал, обладающий большой химической, физической и биологической стойкостью, а также устойчивостью к деятельности микроорганизмов, растений и грызунов. Существенным достоинством полиэтиленовых листов и труб является возможность их соединения методом термической сварки, давно доказавшим свою надежность.
1. Способ защиты грунтового основания шламоотстойника от утечек загрязненных вод, включающий подготовку подстилающего слоя грунта, установку трубчатой дренажной системы, укладку противофильтрационных полиэтиленовых листов с анкерными ребрами и отсыпку верхнего защитного малопроницаемого слоя грунта, отличающийся тем, что места возможных утечек загрязненных вод создают искусственно, изначально во вполне определенных точках с равномерным их размещением по всему основанию шламоотстойника и направляют потоки жидкости внутри шламоотстойника к искусственно созданным местам утечек за счет избыточного давления столба жидкости и свободного без подпора слива воды, просочившейся через верхний защитный малопроницаемый слой грунта, в дренажную систему.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дренажную систему выполняют из водоприемных полиэтиленовых труб, снабженных перфорацией только в верхнем секторе поперечного сечения трубы, соединенных посредством термической сварки с трубчатым полиэтиленовым коллектором с уклоном 0,005-0,015 и размещенных равномерно по всему основанию шламоотстойника с шагом, равным, например, 2 м.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при укладке полиэтиленовых листов с анкерными ребрами между двумя соседними водоприемными трубами листам придают форму арочного перекрытия расстояния между трубами, зафиксированную посредством термической сварки листов требуемой длины с трубами, при этом анкерные ребра листов направляют вниз, располагая их в уплотненном подстилающем слое грунта.
