RU2288318C2

RU2288318C2 - Method for prevention of contaminated water leakage from ground base of slurry tank

Info

Publication number: RU2288318C2
Application number: RU2005104758/03A
Authority: RU
Inventors: Валентина Михайловна Баньковска (RU); Валентина Михайловна Баньковская; Игорь Иванович Боринских (RU); Игорь Иванович Боринских; Юрий Николаевич Тюмин (RU); Юрий Николаевич Тюмин
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-11-27
Also published as: RU2005104758A

Abstract

FIELD: ground hydraulic structures, particularly watertight diaphragms for industrial waste storages or tailing dumps and similar accumulation facilities.

SUBSTANCE: method involves preparing underlying ground layer; arranging tubular drainage system; laying watertight polyethylene sheets provided with anchoring ribs; pouring upper protective ground layer having low permeability; creating artificial contaminated water leakage means in predetermined points uniformly distributed over the full slurry tank base; directing contaminated liquid towards artificial leakage means due to creation of excessive liquid column pressure and gravity drainage of water infiltrated in drainage system via protective ground layer having low permeability. Drainage system is made of water polyethylene pipes provided with perforations in upper cross-sectional sectors thereof. Polyethylene sheets are arch-shaped during polyethylene sheet arrangement between two adjacent water pipes so that the arch-shaped sheets span gap between the pipes. Anchoring sheet ribs are directed downwards and located in compacted underlying ground layer.

EFFECT: reduced ground and underground water contamination due to prevention of waste water penetration through ground base of slurry tank.

3 cl, 3 dwg

Description

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.The invention relates to the construction of hydraulic structures from soil materials and can be used to create anti-filter screens for storage of industrial waste, tailings and the like storage tanks.

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.The need to improve the existing methods for protecting the soil bases of containers accumulating contaminated industrial wastes is dictated not only by the continuing urgency of the problem of protecting soils and groundwater, but also by the emergence of new modern antifiltration materials.

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.A known method (see AS USSR No. 1666621, IPC E 02 B 3/16) of creating an anti-filter screen, consisting of two horizontal layers of low-permeability material, separated by a drainage layer associated with a collector of water collection, seeped through the upper layer, which then with the help of a pump and a pipeline return to the sludge collector.

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.The relative simplicity of this technical solution is not combined, however, with its sufficient reliability, as a result of which, during operation of the sludge collector, part of the contaminated water will inevitably penetrate its base and through the lower layer, which is also not completely waterproof.

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.A known method of creating an anti-filter screen (see AS USSR No. 1629373, IPC E 02 B 3/16), the reliability of which is improved by blocking leaks due to laying, between the lower underlying and upper protective layers of the soil, two layers of film with partitions separating the total screen area into separate sections, isolated from each other, inside of which drainage material can also be placed.

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.The disadvantage of this method is the possibility of damage to thin films, which are usually used as a plastic film up to 0.2 mm thick, not only during their installation, but also during operation - due to the constant excess pressure of the liquid column on a flat horizontal screen under which places with subsidence are formed due to the fact that the underlying soil layer is not monolithic and during its preparation there are areas of insufficiently compacted loose soil.

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.There is also a method of protecting the soil base of the storage tank-accumulator of moisture-saturated slurry of industrial production (see AS No. 1300079, figure 2). The soil base of the drive, as well as the internal slopes of the dams of its deboning, are covered with a multilayer anti-filtration device consisting of an underlying layer of coarse sand, a low-permeability layer made of a polymer film, and its permeability is initially allowed due to poor-quality work (gusts, lack of welds between individual panels and t .p.), and made of fine sand, the upper protective layer in which the tubular system of the drainage drainage is located.

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.In the soil base of the sludge collector under the anti-filter device there is a pneumatic injection system made of perforated metal pipes and connected to a reservoir with compressed air supplied by the compressor station.

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.Due to the constant effect of air pressure on the anti-filtration device of the sludge collector, the filtration flows are directed to the drainage water pumping station, which prevents the filtration of the liquid into the base soil and almost completely eliminates its contamination with waste water.

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.The obvious disadvantage of this method is, along with increased reliability, the complexity in combination with significant investment and operating costs, which can only be justified if sludge contains particularly harmful toxic substances, the spread of which outside the storage tanks is unacceptable.

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.The objective of the present invention is to create a sufficiently reliable and more rational way of shielding the soil bases of sludge traps, storage tanks industrial waste, tailings and the like storage tanks. The technical result is the protection of soil and groundwater from pollution by preventing the filtration of wastewater through the soil bases of storage tanks, for example, from a sludge trap.

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.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that the places of possible leakage of contaminated water are created artificially, initially, at well-defined points, with their uniform distribution over the entire base of the sludge tank and direct the fluid flows inside the sludge tank to artificially created leak points due to excess pressure of the liquid column and free, without backwater, discharge of water seeping through the upper protective low-permeable layer of soil into the drainage system.

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.In addition, the drainage system is made of water-receiving polyethylene pipes, provided with perforation only in the upper sector of the pipe cross-section, connected by heat welding to a tubular polyethylene collector with a slope of 0.005-0.015 and placed uniformly along the entire base of the sludge trap with a step equal to, for example, two meters ; and when laying polyethylene sheets with anchor ribs between two adjacent water intake pipes, the sheets are given the shape of an arch overlap of the distance between the pipes, fixed by thermal welding of sheets of the required length with pipes, while the anchor ribs of the sheets are directed downward, placing them in a compacted underlying soil layer.

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.The claimed set of essential features ("the places of possible leakage of contaminated water are created artificially, initially, at well-defined points ..., the drainage system is made of water-receiving polyethylene pipes equipped with perforations only in the upper sector of the pipe cross section ..., the sheets are shaped like an arched ceiling the distance between the pipes ... ") provides reliable prevention of wastewater filtration through the soil base of the sludge trap, as well as other storage tanks of this purpose.

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.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed us to establish a set of significant distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed method set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

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.To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention is not revealed from the prior art determined by the applicant to solve the problem.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

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.Figure 1 presents a General view of the sludge tank with protection of the soil base from leakage of contaminated water by the proposed method, figure 2 shows a cross section of a water intake polyethylene pipe, indicating the places of welding with sheets of arch overlapping the distance between adjacent pipes, figure 3 shows the connection of the water intake pipes with a collector.

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.The anti-filter screen created by the proposed method for protecting the soil base of the sludge tank from leaks of contaminated water includes an underlying soil layer 1, a tubular collector 2, water intake pipes 3, plastic sheets with anchor ribs 4 and an upper protective soil layer 5.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

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.The places of possible leaks of contaminated water are artificially determined on a previously prepared soil base of the sludge tank, initially, at well-defined points, with their even distribution over the entire base of the sludge tank, an underlying layer 1 of clay soil is applied, which, after compaction with one of the known methods, is brought to an impenetrable state.

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).A tubular polyethylene collector 2 is laid on the border with the slope of the dam, to which, with a pitch of, for example, two meters, a water-intake polyethylene pipe 3 is welded with a slope of 0.005-0.015 by thermal welding, provided with perforation only in the upper sector “α” of the pipe cross section. When laying polyethylene sheets with anchor ribs 4 between two adjacent pipes, 3 sheets are shaped as arched overlapping the distance between the pipes, fixing it by continuous thermal welding of sheets of the required length with pipes, while the anchor ribs of the sheets are directed downward, placing them in a compacted underlying soil layer 1 . Anchor ribs (located, according to TU 2246-003-399330985-2000, with a pitch of 40 mm and having a height of 10 mm) provide polyethylene sheets (1.6 mm thick - TU the same) with the necessary rigidity, which allows, in contrast from thin polymer films, to give the sheets a stable curvilinear shape with a bulge upwards, which achieves two goals: the load-bearing capacity (allowable load) of the sheets in the area between two adjacent pipes is increased, and conditions are created for directing fluid flows inside the sludge trap to the places of created leaks due to excessive pressure of a liquid column and free, without back-up, discharge of water seeping through the upper protective low-permeable layer of soil into the drainage system (see figure 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.The upper protective layer of soil 5 is made of fine clay sand, after covering the perforation of the water intake pipes with a polyester mesh with cells of the appropriate size. In the case of siltation of the mesh and perforation during operation, which may be indicated by a decrease in the flow of water from the collector to a suction well equipped with a submersible pump (not shown), the drainage system must be purged with compressed air until its bubbles appear on the surface of the water in the sludge trap.

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.The sheets with anchor ribs created by the method of melting and pressing compacted polyethylene are a modern waterproof material with great chemical, physical and biological resistance, as well as resistance to the activity of microorganisms, plants and rodents. A significant advantage of polyethylene sheets and pipes is the possibility of their connection by thermal welding, which has long proved its reliability.

Claims

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.1. A method of protecting the soil base of the sludge tank from leaks of contaminated water, including preparing the underlying soil layer, installing a tubular drainage system, laying anti-filter polyethylene sheets with anchor ribs and dumping the upper protective low-permeability soil layer, characterized in that the places of possible leakage of contaminated water are created artificially, initially at well-defined points with their uniform distribution over the entire base of the sludge trap and direct fluid flows inside the sludge trap oynika to the artificially created sites of leaks due to excess pressure of the liquid column and no free backwater draining leaked through Tight upper protective layer of soil into the drainage system.

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.2. The method according to claim 1, characterized in that the drainage system is made of water-receiving polyethylene pipes provided with perforation only in the upper sector of the pipe cross-section, connected by thermal welding to a tubular polyethylene collector with a slope of 0.005-0.015 and placed uniformly throughout the base of the sludge trap in increments of, for example, 2 m.

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.3. The method according to claim 1, characterized in that when laying polyethylene sheets with anchor ribs between two adjacent water intake pipes, the sheets are given the form of arched overlapping of the distance between the pipes, fixed by thermal welding of sheets of the required length with pipes, while the anchor ribs of the sheets are directed down placing them in a compacted underlying layer of soil.