RU2797281C1 - Waste storage method - Google Patents

Waste storage method Download PDF

Info

Publication number
RU2797281C1
RU2797281C1 RU2022128682A RU2022128682A RU2797281C1 RU 2797281 C1 RU2797281 C1 RU 2797281C1 RU 2022128682 A RU2022128682 A RU 2022128682A RU 2022128682 A RU2022128682 A RU 2022128682A RU 2797281 C1 RU2797281 C1 RU 2797281C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
suspension
screen
soil
backfilling
waste
Prior art date
Application number
RU2022128682A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Леонидович Невзоров
Юрий Викторович Саенко
Юрий Германович Хабаров
Алексей Михайлович Ширанов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2797281C1 publication Critical patent/RU2797281C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: hydraulic engineering.
SUBSTANCE: invention can be used to create storage tanks for domestic and industrial waste. The method includes preparing the base by backfilling the draining soil, laying a waterproof screen, backfilling the protective layer of soil, supplying it to the accumulator and subsequent pumping out liquid to check the tightness of the screen, while a fine clay suspension is used as a liquid, into the draining soil and the soil of the protective layer during backfilling flocculants are introduced, and Portland cement is introduced into the suspension of fine clay, after which it is fed into the storage tank, in an amount of 0.4-1.2% by weight of the suspension. As a suspension of finely dispersed clay, saponite-containing kimberlite ore enrichment waste can be used, and chalk is used as a flocculant introduced into soils.
EFFECT: invention makes it possible to increase the operational reliability of the waste storage tank by ensuring the integrity of the watertight screen, as well as to reduce the time for putting the tank into operation due to the combination of operations of checking the tightness of the screen and eliminating existing defects.
2 cl, 4 dwg, 2 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при создании накопителей бытовых и промышленных отходов.SUBSTANCE: invention relates to hydraulic engineering construction and can be used to create domestic and industrial waste accumulators.

Известен способ создания накопителя отходов, включающий отсыпку дренирующего слоя грунта, укладку противофильтрационного экрана из глинистого грунта или полимерных материалов, отсыпку защитного слоя грунта и контроль герметичности экрана (Пособие по проектированию полигонов по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. ЦИТП Госстроя СССР. 1990, с.22-24 аналог). Контроль герметичности осуществляют путем наполнения накопителя водой и наблюдения за изменением уровня или притоком воды в дренажную систему под экраном. При обнаружении утечек воду из накопителя откачивают, со всего экрана снимают защитный слой, выполняют поиск и устранение дефектов.A known method of creating a waste storage facility, including backfilling a drainage layer of soil, laying an impervious screen made of clay soil or polymeric materials, backfilling a protective layer of soil and monitoring the tightness of the screen (Manual for the design of landfills for the disposal and disposal of toxic industrial waste. CITP Gosstroy USSR. 1990, p. .22-24 analogue). The tightness control is carried out by filling the reservoir with water and observing the change in the level or inflow of water into the drainage system under the screen. When leaks are detected, water is pumped out of the storage tank, the protective layer is removed from the entire screen, and defects are searched for and eliminated.

Определить местоположение дефектов в экране в ходе испытаний можно по пузырькам, поднимающимся через слой воды, при нагнетании воздуха в дренирующий слой под экраном (Пособие по проектированию полигонов по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. ЦИТП Госстроя СССР. 1990 аналог). Способу свойственна невысокая точность определения расположения дефектов. Кроме того, обычная дренажная система не отличается полной герметичностью, поэтому нагнетанием воздуха в нее не удастся обеспечить повышение давления под экраном до значений, достаточных для прорыва воздуха через экран и слой воды.It is possible to determine the location of defects in the screen during tests by the bubbles rising through the water layer when air is injected into the drainage layer under the screen (Manual for the design of landfills for the neutralization and disposal of toxic industrial waste. TsITP Gosstroy USSR. 1990 analogue). The method is characterized by a low accuracy in determining the location of defects. In addition, a conventional drainage system is not completely sealed, so by forcing air into it, it will not be possible to increase the pressure under the screen to values sufficient to force air through the screen and the water layer.

Частично решить проблему выявления дефектов позволяет способ контроля противофильтрационной эффективности двухслойного экрана, в котором дренирующий слой и чашу накопителя разбивают на секции грунтовыми перемычками, а наполнение водой, нагнетание воздуха под экран и устранение обнаруженных дефектов ведут по секциям (Авторское свидетельство CCCP №1564258 А1, МПК Е02 В3/16, 1990 аналог). Недостатком способа является большой объем работ по устройству и последующему удалению грунтовых перемычек и сложность обеспечения герметичности каждой из секций дренирующего слоя.The problem of detecting defects can be partially solved by the method of controlling the anti-filtration efficiency of a two-layer screen, in which the drainage layer and the storage bowl are divided into sections by soil bridges, and filling with water, forcing air under the screen and eliminating the detected defects are carried out in sections (Certificate of CCCP No. 1564258 A1, IPC E02 B3/16, 1990 analogue). The disadvantage of this method is the large amount of work on the device and the subsequent removal of soil bridges and the difficulty of ensuring the tightness of each section of the drainage layer.

Контроль сплошности экрана может осуществляться путем измерения электропроводности защитного и дренирующего слоев грунта с помощью электродов, размещаемых по всей их площади (Пособие по проектированию полигонов по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. ЦИТП Госстроя СССР. 1990; Авторское свидетельство CCCP №1056332 А, МПК Е02 В3/16, 1983 - аналоги). Известны также способы, основанные на контроле влажности грунта под экраном с помощью сети датчиков влажности или электрических кабелей с полупроницаемой оболочкой (Survey of technologies for monitoring containment liners and covers/ US Environmental Protection Agency/ Report 542-R-04-013. 2004. 44 p.аналог). Указанные системы контроля отличаются высокой стоимостью, так как для точного определения координат дефектов необходима густая сеть электродов или датчиков.Screen continuity can be controlled by measuring the electrical conductivity of the protective and draining soil layers using electrodes placed over their entire area (Manual for the design of landfills for the neutralization and disposal of toxic industrial waste. TsITP Gosstroy USSR. 1990; Copyright certificate CCCP No. 1056332 A, MPK E02 B3 / 16, 1983 - analogues). There are also known methods based on monitoring soil moisture under the screen using a network of moisture sensors or electric cables with a semi-permeable sheath (Survey of technologies for monitoring containment liners and covers/ US Environmental Protection Agency/ Report 542-R-04-013. 2004. 44 p.analogue). These monitoring systems are expensive, since a dense network of electrodes or sensors is required to accurately determine the coordinates of defects.

При выявлении утечек одним из описанных способов после удаления жидкости вскрывают защитный слой, уточняют расположение дефектов в экране и устраняют их, затем проводят повторное испытание и восстанавливают защитный слой. Для сокращения сроков подготовки накопителя к приему отходов предложено несколько способов восстановления целостности экрана в процессе испытаний или эксплуатации накопителя.When leaks are detected by one of the described methods, after removing the liquid, the protective layer is opened, the location of the defects in the screen is specified and they are eliminated, then the test is repeated and the protective layer is restored. To reduce the time for preparing the drive for waste acceptance, several methods have been proposed to restore the integrity of the screen during testing or operation of the drive.

Известен способ замоноличивания сквозных дефектов в пленочном противофильтрационном экране грунтового гидротехнического сооружения, включающий погружение через слой жидкости прижимного устройства, работающего по принципу кессона, уплотнение подстилающего экран слоя грунта, подъем экрана за счет снижения давления в прижимном устройстве и пробивку в нем технологических отверстий, нагнетание противофильтрационного состава в полость под экраном (Авторское свидетельство CCCP №1435685 А1, МПК Е02 В3/16, 1988 аналог). При реализации способа сложно определить точное место и размеры дефекта, а также обеспечить герметичность контакта прижимного устройства и экрана.A known method of embedding through defects in a film impervious screen of a soil hydraulic structure, including immersion through a liquid layer of a pressure device operating on the principle of a caisson, compaction of the soil layer underlying the screen, lifting the screen by reducing pressure in the pressure device and punching process holes in it, injection of impervious composition into the cavity under the screen (Author's certificate CCCP No. 1435685 A1, IPC E02 B3 / 16, 1988 analogue). When implementing the method, it is difficult to determine the exact location and size of the defect, as well as to ensure the tightness of the contact between the pressing device and the screen.

Известен способ восстановления экрана путем нагнетания герметизирующего состава через трубчатые инъекторы, заранее размещенные в отделенных друг от друга секциях дренажного слоя (US patent №4753551, 1988 аналог). Реализация способа связана с выполнением трудоемких операций по отсыпке дополнительного дренажного слоя и монтажу системы трубчатых инъекторов.A known method of restoring the screen by injecting a sealing compound through tubular injectors previously placed in sections of the drainage layer separated from each other (US patent No. 4753551, 1988 equivalent). The implementation of the method is associated with the performance of labor-intensive operations for filling an additional drainage layer and installing a system of tubular injectors.

В способе повышения надежности накопителя жидких отходов промышленных предприятий к месту появления дефекта доставляют рулон полотнища полимерного материала, погружают полотнище на дно отстойного пруда и пригружают отходами в мешках (Патент РФ №2442857, МПК Е02 В 7/06, 2012 аналог). Недостатком способа является отсутствие надежного контакта между полотнищем и экраном, так как поверхность экрана покрыта защитным слоем грунта и осевшими частицами, содержащимися в складируемых отходах.In a method for increasing the reliability of a liquid waste accumulator of industrial enterprises, a roll of polymeric material is delivered to the place of occurrence of a defect, the cloth is immersed on the bottom of a settling pond and loaded with waste in bags (RF Patent No. 2442857, IPC E02 B 7/06, 2012 analogue). The disadvantage of this method is the lack of reliable contact between the panel and the screen, since the surface of the screen is covered with a protective layer of soil and settled particles contained in the stored waste.

Известен способ герметизации противофильтрационного экрана под водоемом после отработки карьера, в котором через скважины, пробуренные из подземных выработок в нижнюю часть экрана нагнетают цементный раствор под давлением, превышающим гидростатическое, а после его затвердевания тампонируют локальными инъекциями синтетических смол (Патент РФ №2551585, МПК Е21 В 33/138, 2015 аналог). Способу присущи высокие трудозатраты и стоимость, что ограничивает его применение лишь для герметизации глубоких рудных карьеров, а не защиты основания рядовых накопителей отходов.There is a known method of sealing the impervious screen under a reservoir after mining a quarry, in which cement mortar is injected through wells drilled from underground workings into the lower part of the screen at a pressure exceeding hydrostatic pressure, and after it hardens, it is plugged with local injections of synthetic resins (RF Patent No. 2551585, IPC E21 B 33/138, 2015 analogue). The method is characterized by high labor costs and cost, which limits its use only for sealing deep ore pits, and not for protecting the base of ordinary waste collectors.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ создания накопителя токсичных отходов на сильно деформируемом основании, включающий отсыпку дренирующего грунта, укладку и проверку герметичности водонепроницаемого экрана, отсыпку защитного слоя, в котором проверку герметичности выполняют путем последовательного выполнения операций сканирования основания с поверхности экрана с помощью физических измерений, подачи в накопитель индикаторной жидкости, ее выдержки, последующей откачки и повторного сканирования основания с помощью физических измерений (Патент РФ №2611167, МПК Е02 В 3/16, 2017 прототип). В качестве физических измерений могут использоваться магнитометрическая съемка или измерение активности, а в качестве индикаторной жидкости феррожидкость или раствор соединения короткоживущего радиоактивного элемента, соответственно. Недостатком способа являются затраты на операции двукратного сканирования основания до и после подачи в накопитель индикаторной жидкости, устранение дефектов в экране, повторную подачу индикаторной жидкости.Closest to the proposed invention is a method for creating a toxic waste storage tank on a highly deformable base, including backfilling of draining soil, laying and checking the tightness of a waterproof screen, dumping a protective layer, in which the leak test is performed by sequentially performing operations of scanning the base from the surface of the screen using physical measurements , feeding indicator liquid into the accumulator, its holding, subsequent pumping out and re-scanning of the base using physical measurements (RF Patent No. 2611167, IPC E02 B 3/16, 2017 prototype). As physical measurements, a magnetometric survey or activity measurement can be used, and as an indicator liquid, a ferrofluid or a solution of a compound of a short-lived radioactive element, respectively. The disadvantage of this method is the cost of the operations of double scanning of the base before and after the indicator liquid is fed into the drive, the elimination of defects in the screen, and the repeated supply of the indicator liquid.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности накопителя за счет обеспечения целостности водонепроницаемого экрана, а также сокращение сроков ввода накопителя в эксплуатацию благодаря совмещению операций проверки герметичности экрана и устранения имеющихся дефектов.The objective of the invention is to increase the operational reliability of the drive by ensuring the integrity of the waterproof screen, as well as to reduce the time for putting the drive into operation by combining the operations of checking the tightness of the screen and eliminating existing defects.

Это достигается тем, что в способе создания накопителя отходов, включающем подготовку основания путем отсыпки дренирующего грунта, укладку водонепроницаемого экрана, отсыпку защитного слоя грунта, подачу в накопитель и последующую откачку жидкости для проверки герметичности экрана, в качестве жидкости используется суспензия высокодисперсной глины, в дренирующий грунт и грунт защитного слоя в ходе отсыпки, а в жидкость перед откачкой вносится флокулянт. В качестве суспензии высокодисперсной глины могут использоваться сапонитсодержащие отходы обогащения кимберлитовой руды, в качестве флокулянта, вносимого в грунты, - мел, а в качестве флокулянта, вносимого в суспензию высокодисперсной глины, - портландцемент в количестве 0,41,2% от массы суспензии.This is achieved by the fact that in the method of creating a waste accumulator, including preparation of the base by backfilling the draining soil, laying a waterproof screen, filling the protective layer of soil, supplying the fluid to the accumulator and subsequent pumping out to check the tightness of the screen, a suspension of fine clay is used as a liquid, in the draining soil and soil of the protective layer during filling, and a flocculant is introduced into the liquid before pumping. Saponite-containing kimberlite ore enrichment waste can be used as a suspension of fine clay, chalk as a flocculant introduced into soils, and Portland cement in an amount of 0.41.2% by weight of the suspension as a flocculant introduced into a suspension of fine clay.

Способ иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция ложа накопителя после проведения испытаний при отсутствии дефекта в экране, на фиг.2 то же при наличии дефекта. Динамика седиментации и внешний вид проб суспензии после отстаивания в течение 172 минут представлены на фиг.3 и фиг.4 соответственно, где цифрами обозначены номера опытов.The method is illustrated by drawings, where figure 1 shows the design of the drive bed after testing in the absence of a defect in the screen, figure 2 is the same in the presence of a defect. The dynamics of sedimentation and the appearance of suspension samples after settling for 172 minutes are shown in Fig.3 and Fig.4, respectively, where the numbers indicate the numbers of experiments.

Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.

После возведения по контуру накопителя ограждающей дамбы на грунтовое основание 1 отсыпается и уплотняется дренирующий грунт 2 с добавкой флокулянта, затем укладывается водонепроницаемый экран 3 из местной глины или полимерного материала, называемого обычно геомембраной. Выполнив укладку защитного слоя грунта 4 с добавкой флокулянта, приступают к проверке герметичности экрана. В чашу накопителя подают заранее приготовленную суспензию высокодисперсной глины 5 и устраивают технологический перерыв.After the embankment dam is erected along the contour of the reservoir, on the soil base 1, the draining soil 2 is filled and compacted with the addition of a flocculant, then a waterproof screen 3 is laid from local clay or a polymer material, usually called a geomembrane. Having completed the laying of the protective layer of soil 4 with the addition of a flocculant, they proceed to check the tightness of the screen. A pre-prepared suspension of fine clay 5 is fed into the accumulator bowl and a technological break is arranged.

Если уровень суспензии в накопителе остается постоянным и отсутствует ее приток в дренирующий слой, в суспензию вносят флокулянт. Под действием флокулянта образуются агрегаты глинистых частиц, которые, оседая в чаше накопителя, формируют на поверхности защитного слоя водонепроницаемое покрытие 6, служащее вторым дополнительным слоем изоляции основания от проникновения фильтрата из накопителя. Осветленную воду откачивают из накопителя.If the level of the suspension in the accumulator remains constant and there is no inflow into the drainage layer, a flocculant is added to the suspension. Under the action of the flocculant, aggregates of clay particles are formed, which, settling in the reservoir bowl, form a waterproof coating 6 on the surface of the protective layer, which serves as the second additional layer of base isolation from the penetration of the filtrate from the reservoir. Clarified water is pumped out of the storage tank.

При наличии дефектов в экране, например, линз песка 7 в глинистом экране или отверстий в геомембране, суспензия 5 фильтруется через защитный слой грунта 4, линзу или отверстие и проникает в слой дренирующего грунта 2. Кольматация пор частицами высокодисперсной глины приводит к формированию выше и ниже экрана зон ограниченных размеров в плане 8 и 9, соответственно, с низкой водопроницаемостью. Эффект кольматации пор усиливается и ускоряется благодаря воздействию заранее внесенного в грунты флокулянта, вызывающего агрегацию частиц высокодисперсной глины. Таким образом дефект в экране тампонируется. При сохранении постоянного уровня суспензии и отсутствии притока в дренирующий слой в суспензию вносят флокулянт. На поверхности защитного слоя оседающие частицы образуют водонепроницаемое покрытие 6. Осветленную воду откачивают из накопителя, завершая тем самым испытания. В случае необходимости суспензию можно дополнительно подавать в накопитель, поддерживая заданный напор.In the presence of defects in the screen, for example, sand lenses 7 in the clay screen or holes in the geomembrane, the suspension 5 is filtered through the protective layer of soil 4, lens or hole and penetrates into the layer of draining soil 2. Clogging of the pores by particles of fine clay leads to the formation of above and below screen zones of limited dimensions in terms of 8 and 9, respectively, with low water permeability. The effect of pore clogging is enhanced and accelerated due to the effect of a flocculant introduced into the soil in advance, which causes aggregation of fine clay particles. Thus, the defect in the screen is plugged. While maintaining a constant level of the suspension and the absence of inflow into the drainage layer, a flocculant is introduced into the suspension. On the surface of the protective layer, the settling particles form a waterproof coating 6. Clarified water is pumped out of the accumulator, thereby completing the test. If necessary, the suspension can be additionally fed into the accumulator, maintaining a predetermined pressure.

После успешного проведения совмещенных операций проверки герметичности экрана и устранения имеющихся дефектов накопитель вводят в эксплуатацию.After successfully carrying out the combined operations of checking the tightness of the screen and eliminating existing defects, the drive is put into operation.

Известно, что песок с добавкой 15% и более высокодисперсной глины (бентонита) имеет практически тот же коэффициент фильтрации, что и сама высокодисперсная глина, а смесь с 5-15% глины используется для изоляции накопителей (R.P. Chapuis. The 2000 R.M. Hardy Lecture: Full-scale hydraulic performance of soil-bentonite and compacted clay liners. Canadian Geotech. J. 2002, №39, р. 417-439 https://cdnsciencepub.com/doi/10.1139/t01-092). По данным A.F. Ghazy оптимальное содержание бентонита при приготовлении смесей с песками различного гранулометрического состава составляет 5-10% (A.F. Ghazi. Engineering characteristics of compacted sand-bentonite mixtures/M. thesis. Edith Cowan Univ. 2015. 84 p.https://ro.ecu.edu.au/theses/1615). Считается, что минимальное содержание бентонита в искусственно приготовленной смеси для ее применения на свалках составляет 1,5% (LFE10 Using bentonite enriched soils in landfill engineering. UK Environment Agency. 24 June 2014/ 51 p.https://www.gov.uk/government/publications/using-bentonite-enriched-soils-in-landfill-engineering-lfe10).It is known that sand with the addition of 15% or more fine clay (bentonite) has almost the same filtration coefficient as fine clay itself, and a mixture with 5-15% clay is used to isolate reservoirs (R.P. Chapuis. The 2000 R.M. Hardy Lecture: Full-scale hydraulic performance of soil-bentonite and compacted clay liners, Canadian Geotech J. 2002, No. 39, pp. 417-439 https://cdnsciencepub.com/doi/10.1139/t01-092). According to A.F. Ghazy, the optimal content of bentonite in the preparation of mixtures with sands of various granulometric composition is 5-10% (A.F. Ghazi. Engineering characteristics of compacted sand-bentonite mixtures/M. thesis. Edith Cowan Univ. 2015. 84 p.https://ro.ecu .edu.au/theses/1615). The minimum content of bentonite in an artificial mixture for use in landfills is considered to be 1.5% (LFE10 Using bentonite enriched soils in landfill engineering. UK Environment Agency. 24 June 2014/ 51 p.https://www.gov.uk /government/publications/using-bentonite-enriched-soils-in-landfill-engineering-lfe10).

Уровень суспензии в накопителе при проверке герметичности следует назначать из условия обеспечения такой скорости ее фильтрации через защитный слой и слой дренирующего грунта, чтобы частицы высокодисперсной глины не выносились в основание. Указанная скорость зависит, кроме уровня суспензии, от гранулометрического состава и плотности грунта в указанных слоях, концентрации суспензии и др. Эту скорость можно определить экспериментально, например, в фильтрационных приборах. Концентрация и тип флокулянта также должны определяться экспериментально.The level of the suspension in the reservoir when checking the tightness should be determined from the condition of ensuring such a rate of its filtration through the protective layer and the layer of draining soil so that fine clay particles are not carried into the base. The indicated speed depends, in addition to the level of the suspension, on the particle size distribution and density of the soil in the indicated layers, the concentration of the suspension, etc. This speed can be determined experimentally, for example, in filtration devices. The concentration and type of flocculant must also be determined experimentally.

Кроме суспензии бентонита при реализации способа могут использоваться жидкие промышленные отходы горнодобывающей промышленности. В частности, на предприятиях алмазодобывающей промышленности Архангельской области не находят применения техногенные грунты хвосты обогащения кимберлитовой руды, содержащие в своем составе сапонит высокодисперсный глинистый минерал. Суспензия глинистой фракции, обладающей высокой физико-химической активностью, занимает значительные объемы хвостохранилища, а ее осветление происходит крайне медленно. Поэтому в качестве суспензии высокодисперсной глины могут применяться отходы обогащения кимберлитовой руды из пруда-отстойника хвостохранилища.In addition to the suspension of bentonite, liquid industrial waste from the mining industry can be used in the implementation of the method. In particular, at the enterprises of the diamond mining industry of the Arkhangelsk region, technogenic soils, tailings for the enrichment of kimberlite ore, containing saponite, a highly dispersed clay mineral, are not used. The suspension of the clay fraction, which has a high physical and chemical activity, occupies significant volumes of the tailings, and its clarification is extremely slow. Therefore, as a suspension of fine clay, kimberlite ore enrichment waste from the tailings pond-sump can be used.

Ниже приведены результаты экспериментов, подтвердивших возможность реализации способа. Через образцы мелкого песка фильтровалась сапонитсодержащая суспензия из пруда-отстойника хвостохранилища.Below are the results of experiments that confirmed the possibility of implementing the method. A saponite-containing suspension was filtered through samples of fine sand from the tailings pond-settlement pond.

В качестве вносимого в грунт флокулянта могут использоваться нашедшие широкое применение вещества, например, сульфат алюминия, сульфат железа, хлорид железа и др. В наших экспериментах использовался мел, не представляющий опасности загрязнения грунтовых вод. Известно, что ионы кальция способствуют агрегации глинистых частиц (Грунтоведение /Под ред. Е.М. Сергеева М.: Изд-во Московского университета, 1983. 392 с.).As a flocculant introduced into the soil, widely used substances can be used, for example, aluminum sulfate, ferrous sulfate, ferric chloride, etc. In our experiments, we used chalk, which does not pose a danger of groundwater pollution. It is known that calcium ions contribute to the aggregation of clay particles (Ground science / Under the editorship of E.M. Sergeev M.: Publishing house of Moscow University, 1983. 392 p.).

Пример 1. Испытания проводились на образцах мелкого песка диаметром 73 мм и высотой 145 мм при двух характерных для дренирующих и защитных слоев ложа накопителя значениях коэффициента уплотнения 0,900,92 и 0,930,96. Концентрация отобранной из прудаотстойника хвостохранилища суспензии составляла 0,580,63%. Твердая фаза была представлена преимущественно частицами размером менее 0,001 мм. Example 1. Tests were carried out on samples of fine sand with a diameter of 73 mm and a height of 145 mm at two values of the compaction coefficient of 0.900.92 and 0.930.96, which are characteristic of the drainage and protective layers of the storage bed. The concentration of the suspension taken from the settling pond of the tailing dump was 0.580.63%. The solid phase was represented mainly by particles smaller than 0.001 mm.

Первая серия экспериментов проводилась на образцах песка, вторая на образцах песка с добавкой мела (CaCO3) в количестве 3 и 5% от массы сухого песка. Мел предварительно измельчался и просеивался на сите с размером отверстий 0,1 мм.The first series of experiments was carried out on sand samples, the second on sand samples with the addition of chalk (CaCO 3 ) in an amount of 3 and 5% by weight of dry sand. The chalk was pre-crushed and sieved on a sieve with a hole size of 0.1 mm.

Насытив образцы водой, определяли исходное значение коэффициента фильтрации. Затем через образцы пропускали суспензию со скоростью 3,5 м/сут и более, при которой не происходит осаждение глинистых частиц на пористом диске, размещенном на верхнем торце образца. Указанная скорость была найдена опытным путем. Суспензию пропускали в течение 1 часа с постепенно возрастающим градиентом напора. Испытания завершались повторной фильтрацией воды. Каждая серия экспериментов повторялась два-три раза.After saturating the samples with water, the initial value of the filtration coefficient was determined. Then, a suspension was passed through the samples at a rate of 3.5 m/day or more, at which clay particles do not settle on a porous disk placed on the upper end of the sample. The specified speed was found empirically. The suspension was passed for 1 hour with a gradually increasing pressure gradient. The tests were completed by re-filtering the water. Each series of experiments was repeated two or three times.

Результаты экспериментов приведены в таблице 1, где обозначено: K com коэффициент уплотнения образцов, k 0 - исходный коэффициент фильтрации, k m коэффициент фильтрации после пропуска суспензии, n отношение k 0 /k m .The results of the experiments are shown in Table 1, where it is indicated: K com coefficient of compaction of the samples, k 0 - initial filtration coefficient, k m filtration coefficient after passing the suspension, n ratio k 0 /k m .

Таблица 1.Table 1. Влияние кольматации пор глинистыми частицами на водопроницаемость образцов пескаInfluence of pore clogging by clay particles on the water permeability of sand samples ГрунтPriming Kcom Kcom k0, м/сутk 0 , m/day km, м/сутk m , m/day nn ПесокSand 0,90…0,920.90…0.92 2,052.05 0,990.99 2,12.1 0,93…0,950.93…0.95 1,851.85 0,960.96 1,91.9 Песок,
3% CaCO3
Sand,
3% CaCO3
0,91…0,920.91…0.92 1,581.58 0,050.05 29,929.9
0,94…0,950.94…0.95 1,301.30 0,080.08 15,315.3 Песок,
5% CaCO3
Sand,
5% CaCO3
0,91…0,920.91…0.92 1,111.11 0,030.03 38,538.5
0,93…0,950.93…0.95 0,670.67 0,030.03 25,925.9

Эксперименты с образцами песка показали снижение коэффициента фильтрации после пропуска суспензии всего лишь в 1,85 и 2,05 раза. Причиной столь малого эффекта послужил вынос потоком воды глинистых частиц из образцов уже при градиенте напора 0,25.Experiments with sand samples showed a decrease in the filtration coefficient after passing the suspension by only 1.85 and 2.05 times. The reason for such a small effect was the removal of clay particles from the samples by the water flow even at a pressure gradient of 0.25.

Присутствие флокулянта привело к несущественному снижению водопроницаемости песка, так коэффициент фильтрации образцов с добавкой мела 3 и 5% оказался в 1,31,4 и 1,82,8 раза меньше, чем у образцов без добавки, соответственно. При фильтрации суспензии вынос глинистых частиц из образцов не наблюдался. Кольматация пор глинистыми частицами привела к снижению водопроницаемости - в 15,338,5 раза. При увеличении продолжительности пропуска суспензии через образцы эффект кольматации будет усиливаться.The presence of a flocculant led to an insignificant decrease in the water permeability of sand, so the filtration coefficient of samples with the addition of 3 and 5% chalk turned out to be 1.31.4 and 1.82.8 times less than that of samples without additives, respectively. When filtering the suspension, the removal of clay particles from the samples was not observed. Clogging of pores with clay particles led to a decrease in water permeability - by 15.338.5 times. With an increase in the duration of the passage of the suspension through the samples, the effect of clogging will increase.

Таким образом, эксперименты показали, что в качестве суспензии высокодисперсной глины могут использоваться сапонитсодержащие отходы обогащения кимберлитовой руды, а мел, вносимый в грунт в качестве флокулянта, обеспечивает надежную кольматацию пор при фильтрации суспензии.Thus, the experiments have shown that saponite-containing kimberlite ore enrichment waste can be used as a suspension of fine clay, and chalk introduced into the soil as a flocculant provides reliable clogging of pores during suspension filtration.

Пример 2. Испытания по седиментации частиц высокодисперсной глины проводились на пробах суспензии, отобранной из пруда-отстойника хвостохранилища. Концентрация суспензии находилась в пределах от 0,24 до 0,67% (2,4 - 6,7 г/л). Объем проб составлял 25 мл. В качестве флокулянта использовался портландцемент в количестве от 0,4 до 1,2% от массы суспензии. Продолжительность наблюдений составляла 172 минуты. Example 2. Tests for the sedimentation of fine clay particles were carried out on suspension samples taken from the tailing pond. The suspension concentration ranged from 0.24 to 0.67% (2.4 - 6.7 g/l). The sample volume was 25 ml. Portland cement was used as a flocculant in an amount of 0.4 to 1.2% by weight of the suspension. The duration of observations was 172 minutes.

Результаты, приведенные в таблице 2, на фиг.3 и на фиг.4, свидетельствуют об эффективности использования указанной добавки - слой воды над суспензией в конце экспериментов был прозрачным и бесцветным. В контрольном опыте, где концентрация глинистых частиц в суспензии составляла 0,67%, седиментация глинистых частиц за время наблюдений была крайне медленной (номер VI на фиг.4). Заметим, что внесение цемента обеспечивает не только быстрое осветление воды, но еще и формирование структурных связей между частицами в слое 6.The results shown in table 2, figure 3 and figure 4, indicate the effectiveness of the use of this additive - the layer of water over the suspension at the end of the experiments was transparent and colorless. In the control experiment, where the concentration of clay particles in the suspension was 0.67%, the sedimentation of clay particles during the observation period was extremely slow (number VI in figure 4). Note that the introduction of cement provides not only rapid clarification of water, but also the formation of structural bonds between particles in layer 6.

Таблица 2.Table 2. Объем осветленной воды (мл) через 172 минуты после внесения портландцемента в суспензиюThe volume of clarified water (ml) 172 minutes after adding Portland cement to the suspension Добавка
портландцемента
в % от массы
суспензии
Additive
Portland cement
in % by weight
suspensions
Концентрация суспензии, %Suspension concentration, %
0,240.24 0,510.51 0,670.67 0,40.4 22,0 (I)22.0(I) -- 19,4 (II)19.4(II) 0,90.9 -- 20,8 (V)20.8(v) -- 1,21.2 22,4 (III)22.4 (III) -- 19,2 (IV)19.2(IV)

Примечание: в скобках указаны номера опытов Note: Numbers of experiments are given in parentheses.

Предлагаемый способ позволяет повысить эксплуатационную надежность накопителя отходов за счет обеспечения целостности водонепроницаемого экрана, а также сократить сроки ввода накопителя в эксплуатацию благодаря совмещению операций проверки герметичности экрана и устранения имеющихся дефектов.The proposed method makes it possible to increase the operational reliability of the waste accumulator by ensuring the integrity of the waterproof screen, as well as to reduce the time for putting the accumulator into operation by combining the operations of checking the tightness of the screen and eliminating existing defects.

Claims (2)

1. Способ создания накопителя отходов, включающий подготовку основания путем отсыпки дренирующего грунта, укладку водонепроницаемого экрана, отсыпку защитного слоя грунта, подачу в накопитель и последующую откачку жидкости для проверки герметичности экрана, отличающийся тем, что в дренирующий грунт и грунт защитного слоя в ходе отсыпки вносят флокулянты, а в качестве жидкости используют суспензию высокодисперсной глины, в которую вносят, после ее подачи в накопитель, портландцемент в количестве 0,4-1,2% от массы суспензии, после чего осветленную воду откачивают из накопителя.1. A method for creating a waste storage tank, including preparing the base by backfilling the draining soil, laying a waterproof screen, backfilling the protective layer of soil, supplying it to the storage tank and then pumping out liquid to check the tightness of the screen, characterized in that the draining soil and soil of the protective layer during backfilling flocculants are introduced, and a suspension of highly dispersed clay is used as a liquid, into which Portland cement is added after it is fed into the accumulator in an amount of 0.4-1.2% by weight of the suspension, after which the clarified water is pumped out of the accumulator. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве суспензии высокодисперсной глины используют сапонитсодержащие отходы обогащения кимберлитовой руды.2. The method according to claim 1, characterized in that saponite-containing kimberlite ore enrichment waste is used as a suspension of fine clay.
RU2022128682A 2022-11-07 Waste storage method RU2797281C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2797281C1 true RU2797281C1 (en) 2023-06-01

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1296669A1 (en) * 1985-08-28 1987-03-15 Ленинградское Областное Объединение По Мелиорации Земель Method of constructing counter-seepage screen
RU2130104C1 (en) * 1997-12-09 1999-05-10 Читинский государственный технический университет Method for putting-up of counterfiltration screen and flow-line for its realization
RU2138612C1 (en) * 1998-07-13 1999-09-27 Дочернее открытое акционерное общество "Волгоградский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности" Method for construction and operation of complex of ground stores for collection of drilling waste and brine fluid
RU2611167C1 (en) * 2015-12-15 2017-02-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный" (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) Method of creation of highly toxic waste storage on deformable substrates
CN111350209A (en) * 2018-12-24 2020-06-30 葛洲坝中固科技股份有限公司 Curing agent-silt soil mixed cushion layer for site anti-seepage treatment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1296669A1 (en) * 1985-08-28 1987-03-15 Ленинградское Областное Объединение По Мелиорации Земель Method of constructing counter-seepage screen
RU2130104C1 (en) * 1997-12-09 1999-05-10 Читинский государственный технический университет Method for putting-up of counterfiltration screen and flow-line for its realization
RU2138612C1 (en) * 1998-07-13 1999-09-27 Дочернее открытое акционерное общество "Волгоградский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности" Method for construction and operation of complex of ground stores for collection of drilling waste and brine fluid
RU2611167C1 (en) * 2015-12-15 2017-02-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный" (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) Method of creation of highly toxic waste storage on deformable substrates
CN111350209A (en) * 2018-12-24 2020-06-30 葛洲坝中固科技股份有限公司 Curing agent-silt soil mixed cushion layer for site anti-seepage treatment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Quang et al. Permeability of lime-and cement-treated clayey soils
Shackelford Transit-time design of earthen barriers
CA2800773C (en) Remediation of slurry ponds
Lee et al. Layered clay-sand scheme of land reclamation
Bathurst et al. A column apparatus for investigation of 1-D unsaturated-saturated response of sand-geotextile systems
Ali Performance of partially replaced collapsible soil–Field study
CA2800772C (en) Floating wicks for slurry consolidation
Evans Geotechnics of hazardous waste control systems
Yanful et al. The impact of synthetic leachate on the hydraulic conductivity of a smectitic till underlying a landfill near Saskatoon, Saskatchewan
RU2797281C1 (en) Waste storage method
Rowe et al. Geosynthetics: innovative materials and rational design
Leonards et al. Piping and erosion tests at Conner Run Dam
Favaretti et al. Mineral liners
Renken et al. Effective oxygen diffusion coefficient and field oxygen concentrations below a geosynthetic clay liner (GCL) covering mine tailings
Alsharedah Slope stability enhancement of an upstream tailings dam: Laboratory testing and numerical modelling
Takai et al. Hydraulic barrier performance of soil bentonite mixture cutoff wall
Holtz Discussion of “Predicting Hydraulic Conductivity of Clay Liners” by David E. Daniel (February, 1984)
Martin et al. The influence of vadose zone conditions on groundwater pollution: Part I: Basic principles and static conditions
Araruna Jr et al. A Promising Approach to Mitigate Risks on the Existing Tailings Dams in Brazil
Badv et al. Laboratory assessment of the electro-osmotic consolidation technique for Urmia lake sediments
RU2757792C1 (en) Method for reclamation of household waste storage areas
Al-Yaqout Insitu hydraulic conductivity tests for compacted calcareous sands using Sealed Double Ring Infiltrometers (SDRI)
Hughes Hydrogeologic considerations in the siting and design of landfills
RU2771018C1 (en) Method for reclamation of solid household waste storage areas
Lane et al. Water and contaminant movement: migration barriers