Глубокое погружение в материал для покрытия свалок

Под большими, часто поросшими травой холмами современных свалок скрывается сложная и жизненно важная инженерная система, единственная функция которой — удерживать отходы. Главной и самой важной линией защиты этой системы является материал, из которого изготовлена ​​подложка для свалки. Эти материалы — не просто пластиковые листы, а вершина геосинтетической инженерии, созданная для того, чтобы на десятилетия, если не на столетия, отделять отходы, производимые обществом, от окружающей среды. Их путь, конструкция и эксплуатационные характеристики — основа обеспечения безопасности водных источников, сохранения природы и обеспечения безопасной утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) в мире, где отходов производится все больше и больше.

1. Необходимость использования защитного материала для свалок

До эпохи санитарных полигонов отходы сбрасывались на открытые свалки, где образование фильтрата – самой вредной жидкости, образующейся в результате инфильтрации осадков в отходы, – было неизбежным. Этот фильтрат находится в непосредственном контакте с почвой и грунтовыми водами, поэтому перемещается вместе с тяжёлыми металлами, органическими соединениями и патогенами. Экологические катастрофы середины XX века пробудили законодателей и привели к эпохе строгих правил и норм, наиболее ярким примером которых является эпохальный Закон США о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA). Эти правила предписывали установку композитных мембранных систем на вновь строящихся полигонах, таким образом, эти объекты перестали быть приёмниками неочищенных отходов и превратились в высокотехнологичные объекты локализации. Системы мембранных покрытий играют важную роль, и эта роль неоспорима: они призваны снизить вероятность бесконтрольного перемещения фильтрата и свалочных газов, что способствует защите здоровья людей и окружающей среды.

2. Анатомия современного композитного материала для покрытия полигонов ТБО

Редко можно встретить на полигонах современную систему подкладок, выполненную из одного материала. Это тщательно спланированная многослойная композитная система, каждый компонент которой играет определённую роль. Наиболее вероятными основными компонентами, перечисленными снизу вверх, являются:

2.1 Подготовленное земляное полотно

Местный грунт не только достаточно уплотняется, но и формуется заново, чтобы обеспечить прочное и ровное основание.

2.2 Глинистый слой (бентонит или уплотненная глина)

Основной водонепроницаемый барьер. Во многих случаях используется слой уплотнённой глины с низкой проницаемостью (проницаемостью ≤ 1×10⁻⁷ см/с) толщиной 30–60 см. В качестве альтернативы используются геосинтетические глиняные подложки (ГКЛ). ГКЛ состоит из слоя натриевой бентонитовой глины, помещённой между двумя геотекстилями или приклеенной к геомембране. При добавлении воды бентонит расширяется, образуя чрезвычайно эффективный самоуплотняющийся барьер.

2.3 Геомембрана

Изюминка сборки. Материал для покрытия полигона — это гибкий искусственный лист с очень низкой проницаемостью. Он служит основным, долговечным барьером. Геомембрана HDPE укладывается непосредственно поверх слоя глины или ГКЛ.

2.4 Геотекстильный защитный слой

Для защиты геомембраны от проколов при монтаже следующего слоя обычно используется прочный нетканый геотекстиль.

2.5 Слой сбора фильтрата

Над полигоном располагается слой достаточной толщины из зернистого гравия или геосетки (пластикового дренажного сердечника, похожего на решетку). Этот слой предназначен для быстрого сбора фильтрата и его транспортировки к коллекторным трубам, что снижает гидравлический напор (давление) на первичном слое.

Отличительной особенностью композитного покрытия является взаимодействие между глиняной частью и геомембраной. Геомембрана для полигона захоронения отходов служит очень эффективным барьером для диффузии и адвекции, а расположенный под ней слой глины служит резервным, способным самостоятельно заделать образовавшуюся крошечную пробоину и замедлить любую утечку, которая может произойти через трещину в геомембранном покрытии полигона захоронения отходов.

3. Проверка материалов на предмет наличия основного материала для облицовки полигона

3.1 Геомембраны: главный барьер

Выбор полимерной геомембраны — очень важное решение, и во многом он зависит от устойчивости материала к химическим веществам, его долговечности и простоты монтажа.

3.1.1 Полиэтилен высокой плотности (HDPE)

Наиболее удачным вариантом для полигона, вероятно, является HDPE (полиэтилен высокой плотности). Он славится практически идеальной химической стойкостью к различным компонентам фильтрата, высокой прочностью на разрыв и очень низкой проницаемостью. Главной проблемой геомембраны HDPE является образование трещин под действием напряжений при определённых условиях и её ограниченная гибкость в холодную погоду, что делает процесс сварки швов крайне важной задачей, требующей от оператора определённых навыков.

3.1.2 Линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП)

Обладая большей гибкостью и растяжимостью, чем HDPE, продукт более устойчив к неравномерной осадке грунта и легко адаптируется к сложным грунтовым основаниям. Он обладает хорошей стойкостью к химическим веществам; однако, в целом, геомембрана LLDPE менее устойчива к воздействию растворителей, чем HDPE.

3.1.3 Поливинилхлорид (ПВХ)

Гибкий металлический лист, изготовленный из цельного куска и легко свариваемый. Однако миграция пластификатора в материале (что, в свою очередь, может сделать пластик хрупким) и более низкая устойчивость продукта к некоторым органическим материалам привели к сокращению использования ПВХ в качестве первого слоя покрытия на полигонах ТБО. Геомембрана из ПВХ по-прежнему широко используется в качестве покрытия и других материалов.

3.1.4 Гибкий полипропилен (fPP) и армированный полиэтилен

Недавно разработанный полимер, такой как fPP, характеризуется сочетанием таких свойств, как гибкость и устойчивость к химическим веществам. В местах армирования материалов для повышения прочности на разрыв используется тканевая сетка.

3.2 Геосинтетическая глиняная подложка (GCL): разбухающая глина

Инновационные GCL-лайнеры полностью изменили барьерный компонент глины. Их преимущества весьма заметны:

3.2.1 Быстрая установка

В рулонах большого размера их поставляют и разворачивают как ковер, таким образом, они покрывают большую площадь гораздо быстрее, чем перевозка, распределение и трамбовка 2 футов природной глины.

3.2.2 Чистота

Изготовленные в контролируемых условиях, они обеспечивают равномерную толщину и гидравлические характеристики.

3.2.3 Превосходные гидравлические характеристики

Гидратированный натриевый бентонит способен достигать проницаемости до 1x10⁻⁹ – 1x10⁻¹⁰ см/с, что в несколько раз ниже проницаемости уплотненных слоев глины.

3.2.4 Функция самогерметизации

Бентонит способен расширяться и запечатывать небольшие проколы в вышележащей геомембране. Однако геосинтетические покрытия имеют и недостатки, такие как низкая стойкость к определённым химическим средам (например, в среде с высокой ионной силой выщелачивания) и склонность к ионному обмену, что может привести к снижению их набухания.

3.3 Уплотненная глиняная подкладка (CCL): традиционная

Минеральный барьер. При правильном изготовлении CCL из хороших местных грунтов они способны обеспечить прочный, безопасный и проверенный временем барьер. Их эффективность во многом зависит от качества конструкции, которое, в свою очередь, должно строго контролироваться (среди прочего, влажность, усилие уплотнения, толщина слоя), чтобы не было трещин, пустот и увеличения проницаемости. Главным их преимуществом является предсказуемое минералогическое поведение и высокая адсорбционная способность к загрязняющим веществам.

4. Материал для покрытия свалок – эффективность, проблемы и будущее

Основная проблема при выборе материала для покрытия свалок — это время.

производятся с учётом периода после закрытия (30–50 лет), тогда как отходы остаются опасными ещё долгое время. Основные долгосрочные проблемы:

4.1 Долгосрочная деградация

Полимеры могут подвергаться окислительной деградации, растрескиванию под напряжением и потере пластификатора. Добавки, такие как технический углерод (придающий полиэтилену высокой плотности устойчивость к ультрафиолетовому излучению) и антиоксиданты, очень важны для долговечности материалов.

4.2 Химическая совместимость

Химический состав фильтрата меняется на протяжении десятилетий. Подложка для свалок должна быть устойчива к воздействию кислот, разбуханию под воздействием растворителей и окислению.

4.3 Физические нагрузки

Проседание грунта, сейсмическая активность и проникновение корней (для заглушек) — вот некоторые из физических нагрузок, с которыми приходится сталкиваться облицовочной системе.

Ожидается, что будущие материалы для покрытия свалок будут обладать повышенной прочностью и «умной» функциональностью. Некоторые направления исследований включают:

- Новые полимеры и нанокомпозиты:Добавление наноглины или других частиц может улучшить барьерные свойства, механическую прочность и химическую стойкость материала.

- Мониторинг долговечности:Установка сенсорных сетей может помочь отслеживать изменения температуры, деформации и даже утечки в режиме реального времени, что позволяет проводить профилактическое обслуживание.

- Биохимические барьеры:Одна из идей заключается в том, что определенные слои могут поддерживать микробную активность, которая будет биологически разлагать загрязняющие вещества до их миграции.

Заключение

Материалы для покрытия полигонов захоронения отходов – это, по сути, безмолвные герои, защищающие нашу подземную среду. От широко используемой геомембраны из полиэтилена высокой плотности (HDPE) до новейшего GCL – эти тщательно разработанные материалы воплощают концепцию «концентрации и локализации», лежащую в основе современной системы управления отходами. Выбор, проектирование и установка этих материалов требуют глубоких знаний в области геотехники, полимерной науки и гидрогеологии.

Учитывая общемировую тенденцию к росту отходов и снижение толерантности людей к экологическим рискам, упорство в инновациях и рациональное применение этих материалов, несомненно, станут основой устойчивой инфраструктуры управления отходами в будущем. Это не просто пластиковые листы или слои глины; это важнейший социальный контракт с будущим, гарантирующий, что сегодняшние отходы не станут источником экологического кризиса завтра.

Выбор надежного поставщика геосинтетических материалов GEOSINCERE для получения ценового предложения для вас:

Компания GEOSINCERE Geosynthetics постоянно работает над технологическими инновациями, модернизацией производственных мощностей и расширением возможностей реализации проектов «под ключ». Мы инвестировали 10 миллионов долларов в наше производство, оснащенное передовыми полностью автоматизированными производственными линиями для производства высококачественных геомембран из полиэтилена высокой плотности (HDPE) и других геосинтетических материалов с использованием эффективных технологических процессов.

Наш широкий ассортимент геосинтетической продукции пользуется большой популярностью благодаря гарантированному качеству, высоким эксплуатационным характеристикам, долговечности и наилучшей экономической эффективности.

Компания Shandong Geosino New Material Co., Ltd.（GEOSINCERE Геосинтетика) геомембран HDPE, а также других геосинтетических продуктов и решений, может стать вашим идеальным партнером благодаря нашим надежным технологиям, инновационным инженерным решениям и превосходному обслуживанию клиентов. Компания GEOSINCERE Geosynthetics постоянно стремится решать самые сложные задачи в сфере гражданского строительства, горнодобывающей промышленности и охраны окружающей среды, используя наши инновационные, высокоэффективные геосинтетические продукты.

Мы конкурентоспособны за счет гарантии качества, заводских цен и быстрых сроков поставки.