Подложка для свалок , или композитная подложка , предназначена для создания слабопроницаемого барьера, который укладывается под спроектированными свалками . Пока она не испортится, подложка сдерживает миграцию фильтрата и его токсичных компонентов в нижележащие водоносные горизонты или близлежащие реки, не вызывая потенциально необратимого загрязнения местного водного пути и его отложений.
Современные свалки обычно требуют слоя уплотненной глины с минимально необходимой толщиной и максимально допустимой гидравлической проводимостью , покрытого геомембраной из полиэтилена высокой плотности .
Агентство по охране окружающей среды США заявило, что барьеры «в конечном итоге рухнут», в то время как объекты будут оставаться угрозой в течение «тысяч лет», предполагая, что современные конструкции полигонов задерживают, но не предотвращают загрязнение грунтовых и поверхностных вод. [1]
Для поддержки и изоляции подкладки используются измельченные или отработанные шины . [2]
Различные типы жидкого мусора будут различаться по своим химическим свойствам и угрозе, которую они представляют для местной окружающей среды, поэтому на отдельных свалках могут использоваться различные системы подкладок в зависимости от типа мусора, который там собирается. Используются два основных типа систем подкладок: однослойные и двухслойные.
Однослойные системы обычно используются на свалках, где хранятся строительные отходы. Свалки с однослойными системами не предназначены для хранения вредных жидких отходов, таких как краска или смола , которые могут легко просочиться через однослойную систему.
Системы с двойным слоем обычно встречаются на муниципальных свалках твердых отходов, а также на всех свалках опасных отходов . Первый слой сконструирован для сбора фильтрата, в то время как второй слой спроектирован как система обнаружения утечек , чтобы гарантировать, что никакие загрязняющие вещества не просочятся в землю. [3]
Композитные облицовки должны использоваться в муниципальных системах твердых отходов для свалок и использовать двойную систему облицовки, которая состоит из системы фильтрата , которая представляет собой жидкость, которая собирает твердые частицы из вещества, которое оно пропускает через нее. Система фильтрата окружена в типе твердого дренажного слоя, такого как гравий, который заключен в геомембрану и спрессованную глину, также известную как геосинтетическая глиняная облицовка . Эта геосинтетическая глиняная облицовка обычно изготавливается из натриевого бентонита, который уплотняется между двумя толстыми кусками геотекстиля. Следующим материалом, окружающим композитную облицовку, будет система обнаружения утечек, состоящая из другого материала, такого как гравий, с дополнительной геомембраной или сложной облицовкой. [4] Геомембраны внутри композитной облицовки состоят из полиэтилена высокой плотности, который обеспечивает эффективную минимизацию потока и доставки и полезный барьер, который используется для неорганических загрязнителей. [5] Его можно использовать в качестве замены песка или гравия, а также он имеет очень высокую пропускаемость и низкую аккумуляцию. Нижняя поверхность помогает обеспечить эффективный тест на герметичность после правильной установки. Он также является барьером для паров и жидкостей с низкой проницаемостью. Геосинтетические глиняные подкладки производятся на заводах, и цель их изготовления из натриевого бентонита заключается в том, что они регулируют движение жидкостей в газах внутри отходов. [6] Геокомпозиты, которые представляют собой комбинацию геомембран и геосинтетического подкладочного материала, также включают слой бентонита между серединой слоев геотекстиля; однако допускается наличие воздушного пространства. Затем он покрывается финальным покрытием. [ требуется ссылка ]
Основная роль, которую композитный лайнер выполняет в муниципальной системе твердых отходов для свалок, заключается в уменьшении количества утечек через небольшие просачивающиеся отверстия, которые иногда образуются в геомембранной части композитного лайнера. Часть защитного слоя служит в качестве препятствующего образованию этих отверстий внутри геомембраны, что позволило бы отходам просачиваться через всю лайнер. Он также снимает давление и напряжение, которые могут привести к образованию трещин и отверстий в мембране. [7] Эффективный лайнер в системе свалок должен иметь возможность контролировать воду с точки зрения движения и защиты окружающей среды. Он должен иметь возможность регулировать поток от зоны отходов и удерживать содержимое отходов, когда оно попадает на сам свалку. Из-за эффективности того, как свалки размещаются на склонах, чтобы вода текла вниз по склону и в чрезвычайной ситуации на саму свалку. Вода движется через свалку и вниз через композитный лайнер. Основная цель всего этого заключается в том, чтобы движение было боковым, что снижает вероятность катастрофы склона и просачивания отходов вниз и свободного загрязнения всего, что находится на его пути. Последнее покрытие выполняет функцию способа удержания воды от загрязнения и контроля стока от попадания в систему. Это помогает предотвратить вред, наносимый растениям и животным загрязненной отходами водой, фильтратом. Используя гравитацию и насосы, фильтрат может быть вытеснен в отстойник, откуда он удаляется насосом. При разработке композитных облицовок крайне важно учитывать факторы риска, такие как землетрясения и другие проблемы с обрушением склона, которые могут возникнуть. [8] Композитные облицовки используются на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО) для снижения загрязнения воды . Композитная облицовка изготавливается из геомембраны вместе с геосинтетической глиняной облицовкой . Системы композитной облицовки лучше сокращают миграцию фильтрата в подпочву, чем глиняная облицовка или один слой геомембраны. [9]
Основные формы механической деградации, связанные с геомембранами, возникают из-за недостаточной прочности на разрыв, сопротивления разрыву, ударопрочности, сопротивления проколу и восприимчивости к растрескиванию под воздействием окружающей среды (ESC). Идеальным методом оценки степени деградации подложки было бы исследование полевых образцов в течение срока их службы. Из-за длительности времени, необходимого для полевых испытаний образцов, были разработаны различные ускоренные в лабораторных условиях испытания на старение для измерения важных механических свойств. [10]
Прочность на разрыв представляет собой способность геомембраны противостоять растягивающему напряжению. Геомембраны чаще всего испытываются на прочность на разрыв с использованием одного из трех методов: одноосное испытание на растяжение, описанное в ASTM D639-94, испытание на растяжение широкой полосы, описанное в ASTM D4885-88, и испытание на многоосное растяжение, описанное в ASTM D5617-94. Разница между этими тремя методами заключается в границах, накладываемых на образцы для испытаний. Одноосные испытания не обеспечивают бокового ограничения во время испытания и, таким образом, испытывают образец в условиях одноосного напряжения. Во время испытания широкой полосы образец ограничивается сбоку, в то время как средняя часть не ограничивается. Многоосное испытание на растяжение обеспечивает граничное условие плоского напряжения на краях образца. [11] Типичный диапазон прочности на разрыв в машинном направлении составляет от 225 до 245 фунтов/дюйм для 60-мил HDPE и от 280 до 325 фунтов/дюйм для 80-мил HDPE. [12]
Сопротивление разрыву геомембраны становится важным, когда она подвергается воздействию сильного ветра или нагрузки при обработке во время установки. Существуют различные методы ASTM для измерения сопротивления разрыву геомембран, при этом наиболее распространенные отчеты используют ASTM D1004. Типичные значения сопротивления разрыву показывают значение от 40 до 45 фунтов для 60-мил HDPE и от 50 до 60 фунтов для 80-мил HDPE. [12]
Ударопрочность обеспечивает оценку последствий ударов падающих предметов, которые могут либо разорвать, либо ослабить геомембрану. Как и в случае с предыдущими механическими свойствами, существуют различные методы ASTM для оценки. Значительно более высокая ударопрочность достигается, когда геотекстиль размещается над или под геомембраной . Более толстые геомембраны также демонстрируют более высокую ударопрочность. [12]
Прочность геомембраны на прокол важна из-за неоднородного материала над и под типичным лайнером. Грубые поверхности, такие как камни или другие острые предметы, могут проткнуть мембрану, если она не обладает достаточной прочностью на прокол. Существуют различные методы, выходящие за рамки стандартных испытаний ASTM; один из таких методов, испытание критической высоты конуса, измеряет максимальную высоту конуса, на которой сжатая геомембрана, подвергающаяся возрастающему давлению, не разрушается. Образцы HDPE обычно имеют критическую высоту конуса около 1 см. [13]
Растрескивание под воздействием окружающей среды определяется как внешнее или внутреннее растрескивание пластика, вызванное приложенным растягивающим напряжением, превышающим его кратковременную прочность на разрыв. ESC является довольно распространенным наблюдением в геомембранах HDPE и, таким образом, требует тщательной оценки. Соответствующие полимерные свойства, такие как молекулярная масса, ориентация и распределение, способствуют сопротивлению ESC. ASTM D5397 [стандартный метод испытаний для оценки сопротивления растрескиванию под напряжением полиолефиновых геомембран с использованием надрезанной постоянной растягивающей нагрузки (NCTL)] обеспечивает необходимую процедуру для измерения сопротивления ESC большинства геомембран HDPE. Текущее рекомендуемое время перехода для приемлемой геомембраны HDPE составляет около 100 ч. [12]