3. Противофильтрационные устройства
Назначение противофильтрационных устройств. Противофильтрационные устройст¬ва применяются в шламохранилищах, пру- дах-испарителях и других ёмкостных сооружениях, содержащих высокотоксичные обводненные промышленные шламы, — для защиты от загрязнения токсичными веществами подземных и поверхностных источников; в емкостях, содержащих нетоксичные шламы, для возврата осветленных вод в систему оборотного водоснабжения.
Рис. 41. 3. Противофильтрационные устройства, земляных емкостей в балках и оврагах
1 — проектная, поверхность шламов: 2 — зеркало воды грунтового потока; 3 — кривая подпора грунтовых вод; 4 — противофильтрационная завеса; 5 — экран
По назначению и характеру работы противофильтрационные устройства подразделяются на два основных вида:
- противофильтрационные устройства дамб обвалования и плотин, которые конструктивно выполняются так же, как и в водохранилищных плотинах, в соответствии с требованиями СНиП II-53-73;
- противофильтрационные устройства днища земляных ёмкостей, которые необходимы в тех случаях, когда уровень сточных вод в этих емкостях превышает уровень грунтовых вод.
Выполняются такие устройства по трем основным схемам в виде:
кольцевой завесы, перерезающей всю толщу сильнофильтрующих грунтов (рис. 41.3,а);
кольцевого экрана, прикрывающего сильнофильтрующие грунты береговой толщи (рис. 41.3,6);
пластового экрана, покрывающего всю смоченную поверхность емкости (рис.41.3, в).
Первая схема применяется при неглубоком залегании водоупора. Вторая схема пригодна в тех же гидрогеологических условиях, но при нецелесообразности по тем или иным причинам устройства вертикальной завесы. Третья схема применяется при расположении сооружений на сильнофильтрующих грунтах большой мощности и низком уровне грунтовых вод.
диспенсер для рулонных полотенец.
Конструкции экранов пластового типа. Противофильтрационные экраны пластового типа выполняются в основном из малопроницаемого глинистого грунта, полимерной пленки и битумных материалов. По конструктивному оформлению и условиям работы они могут быть трех типов: однослойные, двухслойные, комбинированные. Однослойный глинистый экран (рис. 41.4. а) применим лишь в емкостях, содержащих нетоксичные или токсичные производственные сточные воды, фильтрация которых допускается в ограниченных пределах. Однослойный пленочный экран (рис, 41.4, б) выполняется из стабилизированной полиэтиленовой пленки толщиной 0,2; 0,25; 0,3; 0,4 и 0,5 мм. Однослойный асфальтовый экран (рис. 41.4, в) выполняется из асфальтополимербетона толщиной 5—6 см, укладываемого непосредственно на выровненную и укатанную поверхность основания. Вся его поверхность покрывается латексом.
Двухслойный глинистый экран (рис. 41.4, г) состоит из двух непрерывных слоев уплотненного малопроницаемого грунта разделенных между собой слоем песка или гравия, выполняющим роль дрены, которая перехватывает жидкость, профильтровавшуюся из шламохранилища через верхний глинистый слой экрана, и отводит ее к насосной станции для перекачивания в шламохранилище или в оборотную систему водоснабжения. Сверху экран прикрывается слоем местного грунта. Вакуум в дренаже может быть заменен воздушным или водяным противодавлением. Двухслойный дренаж целесообразно применять при складировании шламов, содержащих высокотоксичные загрязнения.
Двухслойный пленочный экран (рис. 41.4, д) состоит из двух слоев стабилизированной полиэтиленовой пленки, разделенных между собой слоем высокопроницаемого песчаного грунта, выполняющего роль дрены. Нижний слой пленки укладывается на песчаную подготовку или тщательно выровненную поверхность грунта. Этот экран при складировании шламов мелкого помола и создании вакуума величиной около 1 м вод. ст. может рассматриваться как водонепроницаемый.
Двухслойный пленочно-глинистый экран (рис. 41.4, е) в конструктивном отношении аналогичен двухслойному глинистому и двухслойному пленочному экранам. Разница состоит в том, что нижний слой экрана выполняется из глинистого грунта, а верхний — из пленки. Экран этого типа применяется при отсутствии на месте достаточного количества глинистого материала.
Комбинированный, экран (рис. 41.4, ж, з) состоит из полиэтиленовой пленки или асфальтового покрытия и уложенного, поверху уплотненного глинистого слоя. Этот экран менее чувствителен к возможным разрывам пленки и образованию трещин в асфальтовом покрытии.
Рис. 41.4. Противофильтрационные экраны земляных емкостей
1 — защитный слой грунта; 2 — уплотненный слой глинистого грунта; 3 — полиэтиленовая пленка; 4 — подстилающий слой песка; 5 — слой асфальтополимербетона или грунтовополимерной смеси; 6 — дренажный слой из сильнопроницаемого грунта; 7 — дренажная труба
Требования, предъявляемые к грунтовым экранам. В качестве материала для грунтовых экранов применяются глинистые грунты, обладающие наряду с незначительной проницаемостью стойкостью к воздействию солей, к ним относятся глинистые грунты, коэффициент фильтрации которых за период существования шламонакопителей иди хвостохранилища не будет превышать 0,001 м/сут. Толщину экрана из уплотненного глинистого грунта следует принимать не менее 0,6 м.
Для экранирования накопителя можно использовать также шламы мелких фракций, которые в слабоуплотненном состоянии имеют коэффициент фильтрации, близкий к 0,001 м/сут.
Дренажный слой двухслойного экрана целесообразно выполнять в виде слоя песчаного или песчано-гравелистого грунта, имеющего коэффициент фильтрации не менее 2 м/сут.
При больших расходах фильтрационных вод дренажный слой экрана целесообразно отсыпать из гравия и щебня. Толщина защитного слоя рекомендуется не менее 0,5 м. Грунт защитного слоя укладывается на откосе с уплотнением, а на горизонтальных участках без уплотнения.
Требования, предъявляемые к пленочным экранам. Согласно «Рекомендациям по проектированию, строительству и эксплуатации противофильтрационньх устройств накопителей сточных вод промышленных предприятий» (М., ВНИИ ВОДГЕО, 1978), применение пленочных противофильтрационных устройств не допускается, если в составе сточных вод содержатся химические вещества, разрушающие пленку. При наличии веществ, не оговоренных в указанных рекомендациях, и в том числе органических соединений, необходимо проводить исследовательские работы. Пленочные противофильтрационные устройства рекомендуются для земляных емкостей, устраиваемых на основаниях из слабосжимаемых грунтов, не склонных к значительным неравномерным осадкам при напоре жидкости до 20 м.
Пленочные экраны применяют при отсутствии в районе строительства глинистых грунтов, пригодных для устройства грунтового экрана, а также при затруднениях с укладкой этих грунтов, обусловленных климатическими и другими условиями. Для пленочных экранов рекомендуется применять стабилизированную полиэтиленовую пленку (ГОСТ 10354—73), обладающую плотностью, прочностью на растяжение не менее 12,7 МПа (130 кгс/см2), относительным удлинением при разрыве 300%, способностью выдерживать отрицательные температуры до —60° С. Толщина пленки принимается в зависимости от крупности частиц грунта подстилающего слоя, напора воды и допускаемого напряжения при растяжении Qмакс=1,95 МПа (20 кгс/см2), но не менее 0,2 мм.
Во всех противофильтрационных экранах подстилающим слоем под полимерную пленку, как правило, является песчаный грунт толщиной 20—30 см. В тех случаях, когда основание чаши земляной емкости сложено грунтом (размер фракций до 2 мм), не содержащим остроугольных включений, которые могут повредить полимерную пленку, допускается в качестве подстилающего слоя использовать укатанный грунт основания. Толщину защитного песчаного слоя над пленкой рекомендуется принимать не менее 0,5 м.
Конструкция крепления экранируемого откоса дамб или берега должна обеспечить надежную защиту экрана от повреждения волнами и льдом. При проектировании экранов необходимо учитывать:
- возможность всплывания экранов при сезонном подъеме уровня грунтовых вод;
- возможность промерзания или высыхания экранов в процессе строительства и эксплуатации;
- снижающее влияние пленки на коэффициент трения и сопротивление защитного слоя сдвигу.
Расчет устойчивости откосов дамб при применений пленки, в соответствии со СНиП II-53-73, производится с учетом данных, приведенных в табл. 41.1.
Для защиты полиэтиленового экрана от повреждения растениями и грызунами грунты подстилающего и защитного слоев должны обрабатываться гербицидами, потребность в которых составляет в среднем 20—30 кг/га. Вода из дренажного слоя двухслойных экранов отводится по специальной сети дренажных труб.
Противофильтрационные завесы. Противофильтрационные завесы, устраиваемые способом стена в грунте, должны полностью прорезать водоносные слои и заглубляться в водоупорный слой грунта не менее чем на 1м. Для заполнения траншей противофильтрационных завес Допускается применять твердеющие (бетон, глиноцементные растворы), нетвердеющие (комовая глина, заглинизированный грунт) и некоторые другие материалы.
Фильтрационная прочность материала противофильтрационной завесы, определяется при соблюдении условия При проектировании противофильтрационных завес способом «стена в грунте» следует руководствоваться СН 477-75.
Рис. 41.2. Горизонтальный и наклонный дренаж с применением трубофильтров из пористого бетона
1 — пионерная дамба 2 — дренаж; 3 — горизонтальная дрена; 4 — наклонные дрены