Зачем использовать глиняную подкладку на свалках?

Управление твердыми бытовыми отходами является одной из самых насущных экологических проблем нашего времени. С ростом населения мира и потребительских цен увеличивается и количество отходов, направляемых на свалки. Исторически эти свалки представляли собой не более чем открытые свалки, позволяя фильтрату — ядовитому коктейлю из воды и растворенных загрязняющих веществ — свободно просачиваться в окружающую почву и грунтовые воды, представляя серьезную опасность для здоровья людей и экосистем. Однако современный инженерный полигон — это довольно современный механизм локализации, предназначенный для изоляции отходов от окружающей среды. В основе этого механизма лежит, казалось бы, скромный, но чрезвычайно важный компонент: глиняная подложка. В данной статье рассматриваются наука, инженерия, строительство и долгосрочная функция геосинтетической глиняной подложки как важнейшего барьера против загрязнения воздуха на объектах локализации отходов.

1. Глиняная подложка на свалке. Наука, стоящая за барьером: почему глина работает

Глина, в частности натриевый бентонит, является востребованным материалом для гидроизоляционных покрытий полигонов благодаря своим особым геотехническим свойствам. Эффективность глины как барьера обусловлена ​​тремя ключевыми характеристиками: низкой гидравлической проводимостью, способностью к затуханию и долговечностью.

1.1 Низкая гидравлическая проводимость

Важной характеристикой глиняного покрытия является его максимальная непроницаемость. Гидравлическая проводимость (часто называемая проницаемостью) – это мера того, насколько легко жидкость может проходить через поры в грунте. Крупнозернистые грунты, такие как песок и гравий, обладают высокой проницаемостью, что позволяет воде быстро просачиваться. Глина, напротив, состоит из чрезвычайно мелких пластинчатых частиц. Эти частицы образуют плотное, извилистое сообщество микроскопических пор. При уплотнении до нужной влажности эти поры становятся настолько маленькими и взаимосвязанными, что движение воды существенно затрудняется. Нормативные стандарты, такие как стандарты Агентства по охране окружающей среды США (EPA), как правило, требуют, чтобы геосинтетическое покрытие, используемое на свалках, имело гидравлическую проводимость 1 x 10⁻⁷ см/с или менее. При таком значении этого показателя потребовались бы годы или даже столетия, чтобы огромное количество фильтрата прошло через хорошо сложенный слой глины.

1.2 Способность к затуханию

Помимо того, что глинистые минералы фактически выполняют функцию физического барьера, они обладают эффективным химическим свойством, известным как потенциал катионного обмена (CEC). Поверхности глинистых частиц заряжены отрицательно, что позволяет им притягивать и удерживать положительно заряженные ионы (катионы), многократно обнаруженные в фильтрате, такие как тяжёлые металлы (например, свинец, кадмий, мышьяк). Этот процесс, известный как сорбция, успешно фильтрует и иммобилизует эти опасные загрязнители, предотвращая их миграцию в грунтовые воды. Хотя эта способность не безгранична, она представляет собой важную вторичную линию защиты, замедляя распространение загрязнений, даже если часть влаги проникает через гидроизоляционную пленку пруда.

1.3 Долговечность и самовосстановление

В отличие от искусственных материалов, которые подвержены химическому разрушению или разрыву, геокомпозитные глиняные покрытия обеспечивают долговременную стабильность. Они, как правило, устойчивы к химическим соединениям, содержащимся в фильтрате. Кроме того, глина обладает определённой способностью к самовосстановлению. Если небольшая трещина образуется из-за высыхания или осадки, глина может разбухнуть при повторном увлажнении, эффективно запечатывая её и восстанавливая свою низкую проницаемость. Эта устойчивость необходима для конструкции, которая должна сохранять свои герметичные свойства в течение длительного времени после закрытия полигона.

2. Анатомия глиняной подложки на свалке

В современных проектах полигонов геокомпозитная глиняная подложка редко используется отдельно. Как правило, она является частью многослойного композитного устройства, которое использует преимущества различных материалов для создания особо прочного барьера. Типичное поперечное сечение снизу вверх включает:

2.1 Подготовленное земляное полотно

Местный грунт вынимается и выравнивается под определённым уклоном для облегчения сбора фильтрата. Затем он плотно утрамбовывается для создания надёжного основания.

2.2 Глиняный вкладыш (уплотненный глиняный вкладыш - CCL)

Это основной травяной барьер. Слой подходящей глины, обычно толщиной от 0,6 до 1 метра, укладывается несколькими утрамбованными слоями. Каждый слой геоглины тщательно проверяется на влажность, плотность и, что самое главное, на проницаемость.

2.3 Геосинтетическая глиняная подложка (GCL)

Геосинтетическая глиняная мембрана «Бентомат», часто устанавливаемая над или в непосредственной близости от компонента CCL, представляет собой изготовленный на заводе гидравлический барьер, состоящий из слоя бентонитовой глины, зажатого между двумя геотекстилями или приклеенного к геомембране. GCL славятся простотой установки и отличными характеристиками, являясь прекрасным дополнением к обычной CCL.

2.4 Гибкая мембранная подложка (FML - геомембрана)

Это искусственный слой, обычно изготавливаемый из полиэтилена высокой плотности (HDPE), который сразу же укладывается на вершину глиняного полигона. Геомембрана обладает исключительной водонепроницаемостью и служит основным гибким барьером.

2.5 Защитный слой и система сбора фильтрата

Поверх геомембраны укладывается слой гравия или геокомпозитного материала для защиты от проколов. Этот слой также служит основным каналом для системы сбора фильтрата – комплекса труб, который активно собирает и откачивает фильтрат для использования в лечебных целях до того, как он успеет накопиться и оказать значительное гидравлическое давление на нижележащие гидроизоляционные материалы.

Синергия между бентоматным покрытием для пруда и геомембраной делает эту композитную систему настолько эффективной. Геомембрана служит первым и самым мгновенным барьером. Однако любые небольшие отверстия или дефекты в геомембране (которые могут появиться в процессе установки или в результате длительного воздействия) закрываются слоем глины. Глиняное покрытие, таким образом, выступает в качестве вторичного, надежного барьера, обеспечивая целостность всей системы.

3. Глиняная подложка на свалке — гарантия эффективности

Теоретические дома из глины бессмысленны, если не считать уникального и качественного строительства. Создание высокоэффективного лайнера из глиняного сайдинга — кропотливый процесс.

3.1 Выбор материала

Не все глины подходят. Необходимо проверить гранулометрический состав грунта, его индекс пластичности (показатель глинистости) и способность уплотняться до необходимой низкой водопроницаемости.

3.2 Контроль влажности и уплотнения

Это самый важный этап. Глина должна быть доведена до «оптимальной влажности» или близкой к ней — содержания воды, при котором она может быть уплотнена до максимальной плотности и минимальной проницаемости. Если глина слишком сухая, она не будет хорошо связываться и будет образовывать комки и пустоты. Если она слишком влажная, она становится гладкой и неустойчивой. Для замешивания и уплотнения глины тонкими слоями используется тяжёлая техника, например, катки с валиком. Это обеспечивает однородность и устраняет воздушные карманы.

3.3 Обеспечение качества/контроль качества (ОК/КК)

На протяжении всего строительства независимые специалисты и инженеры проводят непрерывные испытания. Полевые измерения плотности (например, с использованием радиоактивного плотномера) и лабораторные испытания проницаемости образцов, собранных в полевых условиях, проводятся для подтверждения соответствия каждой детали облицовки строгим нормативным стандартам.

4. Ограничения и будущее глиняной подложки на свалках

Несмотря на свою доказанную эффективность, глиняные изоляционные материалы не имеют строгих ограничений. Их общие эксплуатационные характеристики могут быть снижены воздействием определённых агрессивных химических выщелачиваний, которые могут изменить форму глины и со временем увеличить её проницаемость (этот процесс называется химико-механической деградацией). Кроме того, если глиняные изоляционные материалы на основе геосинтетической глины подвергаются воздействию интенсивных условий высыхания до нанесения покрытия, возможно их высыхание и растрескивание.

Будущее защитных покрытий для полигонов захоронения отходов связано с постоянным развитием композитных систем. Исследования сосредоточены на улучшении свойств глины, например, путем обработки бентонита полимерами для повышения его химической стойкости. Использование бентонитовой геосинтетической глиняной подложки становится все более распространенным благодаря ее общей стабильности. В конечном счете, цель заключается не только в сокращении отходов, но и в переходе к более рациональной экономической системе, которая минимизирует отходы в целом. Однако до тех пор, пока полигоны остаются важной частью нашей инфраструктуры управления отходами, глиняная подложка на полигоне, в сочетании с искусственными материалами, будет продолжать служить необходимым непроницаемым щитом, защищая наши драгоценные водные ресурсы для будущих поколений.

Заключение

Глиняный вкладыш является свидетельством того, что фантастическая экологическая инженерия часто включает в себя работу с растительными системами и их улучшение. Глиняный вкладыш представляет собой прочный, долговечный и самовосстанавливающийся барьер на пути загрязнения: от критически важных научных условий с низкой проницаемостью и химическим ослаблением до инженерных функций внутри композитной системы футеровки. Его прибыльная реализация основана на строгом методе выбора ткани, контроле влажности и уплотнении, подкрепленном неустанным контролем высокого качества. В то время как искусственные геомембраны обеспечивают первую линию защиты, слой глины под ними обеспечивает критически важную долгосрочную безопасность, необходимую для такой вечной экологической структуры. В безмолвном, скрытом мире под нашими свалками геотекстильный глиняный вкладыш выступает молчаливым стражем, непроницаемым стражем, усердно защищающим биосферу от побочных продуктов человеческого потребления.

Выбор надежного поставщика глиняного покрытия для свалок

Shandong Geosino New Material Co., Ltd (Бренд:GEOSINCERE Геосинтетика) — профессиональный производитель, экспортер и оптовый продавец геосинтетических изделий, включая геосинтетические глиняные подкладки, подкладки из полиэтилена высокой плотности, геотекстиль, георешетки, геоячейки и дренажные панели, со штаб-квартирой в Шаньдуне, Китай. Обладая более чем 10-летним опытом экспорта в более чем 100 стран, включая Австралию, Францию, Великобританию, Бразилию, Индию, ОАЭ и ЮАР, компания Geosincere заслужила репутацию производителя высококачественной, долговечной и экономически эффективной продукции. Инвестируя более 10 миллионов долларов в современные автоматические производственные линии, Geosincere постоянно совершенствует технологии, производственные процессы и возможности комплексного проектирования. Наши геосинтетические материалы разработаны для решения сложных задач в сфере гражданского строительства, горнодобывающей промышленности и охраны окружающей среды, предлагая инновационные инженерные решения, гарантию качества, заводские цены и быструю доставку, чтобы гарантировать удовлетворенность клиентов по всему миру.