Загрязнения грунтов, обводнение площадок, изменения состава подземных вод

Жидкие агрессивные среды являются основными источниками загрязнения грунтов и подземных вод. Ими могут быть подземные и надземные наливные сооружения: резервуары, поддоны, трубопроводы, ка­нализационные колодцы, коллекторы, каналы. Налив­ными конструкциями часто являются многочисленные лотки, приямки, зумфы, а нередко и полы, располо­женные на грунте в производствах с мокрыми тех­нологическими процессами.

Продукты попадающие из оборудования в под­земные воды, могут быть причиной инфекционных болезней (брюшной тиф, холера, амебная дизентерия и др.), а также влиять на генетические факторы, которые в свою очередь отражаются на наследствен­ности.

Вопросы влияния техногенных загрязнений на здоровье людей являются предметом геогигиенистов. В то же время инженеры-строители, проектировщики и эксплуатационники должны знать, что наливные сооружения и трубопроводы с агрессивными продук­тами являются одним из источников загрязнений и потому требуют самого серьезного внимания. Неда­ром в США в некоторых штатах уже с 1985 года принят закон, согласно которому все подземные резервуары должны иметь надежную облицовку, чтобы исклю­чить утечки жидких веществ или же оборудоваться системой постоянного автоматизированного контроля
для своевременного обнаружения таких утечек. Там же стала интенсивно внедряться система прогнозиро­вания опасности загрязнений подземных вод с ис­пользованием ЭВМ [29 33].

В отечественной практике отмечаются. участив­шиеся аварии наливных подземных сооружений, лишь некоторые из них доведены до общественности. Значительное количество случаев связано с повреж­дениями канализационных коллекторов, где 60% всех аварий вызваны коррозией бетона и арматуры [34].

Чем ближе подземные воды расположены к по­верхности, тем в большей степени они подвергнуты

Загрязнения грунтов, обводнение площадок, изменения состава подземных вод

Некоторые конструктивные решения по уменьшению опас­ного влияния на подземные воды твердых продуктов: [18] 1 — слой растительного грунта; 2 — слой утрамбованной глины 0,6 м; 3 — твердые продукты (ил, бытовые отходы и т. д.); 4 — дренирующий слой; 5 — контрольные детекторы для выявления утечек; 6 — система труб на очистные сооружения; 7 — контрольная скважина; 8 — водонепрони­цаемая пленка; 9—специально подготовленное основа­ние.

загрязнению, т. к. верхний слой является слоем актив­ного водообмена. Именно верхний слой связан как с поверхностными, так и атмосферными водами. В этом слое более высокие скорости фильтрации чем в воде глубоких горизонтов, поэтому он является наиболее уязвимым для токсичных и агрессивных продуктов, попадающих из источника выделений.

Кроме того в нашей стране около 70% городов используют питьевую воду из подземных горизонтов.

По данным Американского института нефти от 40 до 75% из почти четырех млн. обследованных подзем­ных резервуаров для промышленных отходов, рас­положенных на территории страны имели утечки неф­тепродуктов.

Ревизии, выполненные в США в 1984 году отдела­ми водоснабжения штата Калифорния, показали, что в среднем до 10% воды не доходит до потребителя [33].

Об огромных потерях воды в нашей стране при ее транспортировке и все увеличивающемся сбросе сто­чных вод можно судить по следующим цифрам (млрд, м3): [36]

1985

1988

% увеличения

Забор воды из источников

330

344

102

Потери воды при транспорти­ровке

43

51

117

Сброшено загрязненных сточ­ных вод

16

29

180

Таким образом, огромное количество воды ухо­дит в грунты и подземные воды, вызывая обводнение площадок. Не меньший процент утечек происходит при транспортировке сточных вод, многие из которых обладают высокой степенью агрессивности к матери­алам из которых выполнены коллекторы, резервуары, трубы.

В то же время существующие нормативы раз­решают не только терять воду, но и соответственно допускают поступления подземных вод (табл. 7.3) в трубопроводы.

Таблица 7.3

ДОПУСТИМЫЕ УТЕЧКИ М3/СУТ. ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ НА 1 КМ ДЛИНЫ

Материал

Диаметр труб в

мм

труб

150

200

300

400

500

600

Керамика

7

12

18

21

23

23

Бетон, железобетон, асбестобетон

7

20

26

32

36

40

Полихлорвинил с рас­трубными соединени­ями

1,15

1,4

1,6

2,0

2,2

2,4

Чугунные с герметиза­цией стыков

1,05

_

_

_

_

0

Многие промышленные производства, особенно в черной металлургии, химии, горно-добывающей про­мышленности, потребляют значительное количество воды на единицу продукции. Под землей размещают­ся многочисленные коммуникации, которые на хими­ческих предприятиях занимают до 20% всей террито­рии, располагаются десятки километров труб, по кото­рым перекачиваются тысячи кубометров агрессивных

ОБЪЕМ СТОКОВ И ПЛОТНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ [35]

Показатели

ЕД.

изм.

| Хлорорганика

Азотная |

Нефте­

химия

Расход оборотной воды

м3/час

26-32х103

37-50 хЮ3

35 х 103

То же, на 1 га территории

м3/час

га

150 — 600

500-600

400

Протяженность сетей

км

12-35

11-18

14

То же, на 1 га территории

м/га

СО

-I-

i5

130-174

155

и токсичных продуктов. (Табл. 7.4).

Утечки из сооружений и коммуникаций приводят к обводнению площадок со скоростью до 1 м в год. Подтопление чаще всего имеет место в слабопроница­емых грунтах. При наличии мощных источников оно наблюдается в песчаных и скальных грунтах.

На промышленных площадках имеются и другие источники повышения уровня подземных вод. Высо­кая плотность застройки (до 70—80%) приводит к нарушению равновесия в зоне аэрации, так как зда­ния, сооружения и проезжая часть дорог уменьшают естественное испарение в атмосферу из этой зоны. Происходит так называемое «затенение поверхнос­ти».

При перемещении к «дневной поверхности» водя­ной пар, имеющий более высокую температуру чем подземные конструкции (разность может достигать 5—7° С), конденсируется под затененной поверхнос­тью. Влажность при этом возрастает на 10—15%. Только в результате конденсации под зданием может накапливаться до 50—100 мм грунтовой воды ежегод­но.

Обводнение происходит также в результате за­держки фильтрации просачивающихся атмосферных осадков частями зданий и сооружений: фундамента­ми, перекрытиями, ростверками. Создается «барраж — ный эффект» и влияние на изменение поверхностного стока.

Сточные воды, циркулирующие в трубопроводах и сооружениях, делятся на два типа: условно чистые и сильно загрязненные, причем последние составляют 20—30% от общего количества сточных вод, сбрасы­ваемых предприятием, (табл. 7.5)

Состав и объем сточных вод отличается огром­ным разнообразием в зависимости от типа производ­ства. Даже внутри одного цеха, отделения, участка они могут изменяться от не агрессивных до сильно агрессивных.

Коррозионная, токсическая или другая опасность загрязнения подземных вод определяется по следую­щим показателям [8]:

1. Характер загрязнений: минеральные, органи­ческие вещества, ядовитые, бактериальные, смеси в различных сочетаниях.

2. По объему поступлений в сооружения и режи­му эксплуатации до 100 м3 — малый объем отходов. Очень большое количество — более 1000 м3/сутки.

3. По фазово-дисперсному состоянию: от грубо дисперсных (частицы 0,1 мм) до веществ в коллоид­ном состоянии частицы 0,1—0,001 мкм.

4. По количеству нерастворенных загрязняющих веществ: условно частые и высокозагрязненные.

Подпись: СОСТАВ ПРОМЫШЛЕННЫХ сточных ВОД Наименование среды Вид среды Содержание в г/л или % Промывные воды Хромосодержащие Цианосодержащие Фторосодержащие до 5 г/л Производ- Кислотощелочные с органическими примесями до 50 г/л ственные стоки Отработанные растворы Хромосодержащие Цинкосодержащие Фторосодержащие Кислые С органическими примесями Щелочные 10-350 г/л 50-160 г/л 10-300 г/л 10-300 г/л свыше 50 г/л свыше 100 г/л Растворы реагентных хозяйств Коагулянты: А12(04)3; Fe2(S04)3; FeCb Реагенты: Na2C03; NaCl; NaHS03; NaCl; H2S04 и др. до 30% Подпись:

8. По токсичности все вещества делятся на 4 класса: 1 класс — чрезвычайно опасные, 2 класс — высокоопасные, 3 класс — умеренноопасные, 4 класс — малоопасные.

Наиболее сложными при выборе защиты соору­жений являются стоки, обладающие агрессивным воз­действием на материал и сильно токсичным действи­ем на живую природу. При таком сочетании сооруже­ния необходимо выполнять из стали или полимеров с обязательным контролем за утечками в процессе экс­плуатации, а сами растворы хранить в специальных контейнерах.

В настоящее время появились документы, рег­ламентирующие проектирование наливных сооруже­ний, в которых могут быть одновременно как агрес­сивные, так и токсичные среды [2, 8, 23, 24].

Ввиду того, что такие сооружения являются объ­ектами повышенной опасности для окружающей при­роды перед их применением необходима информация по характеру и составу грунтов и подземных вод, залегающих ниже уровня заложения, включая мощ­ность слоя, наличие слабо проницаемых пород. При этом особенно велика экологическая опасность для подземных вод, используемых в качестве водозабо­ров. Поэтому существует специальная методика, со­гласно которой определяется уязвимость водоносных горизонтов в случае утечек из сооружений [9].

Наливные подземные сооружения с кислотой, щелочью, концентрированными солями эксплуатиру­ются на многих предприятиях. Их номенклатура и типоразмеры отличаются большим разнообразием, а утечки кроме коррозионного воздействия на строи­тельные материалы, способны вызывать деструкцию грунтов оснований и химическое пучение.

При взаимодействии серной кислоты с алювиаль — ными глинами, содержащими окислы алюминия и же­леза, образуются сернокислотные соли с большим количеством кристаллизационной воды. При этом на­бухание достигает 50—75%, а величина давления, создаваемого деструкцией (давление набухания), 10—20 МПа.

Наибольшей химической активностью обладают лессовидные суглинки, бентонитовая и каолиновая глины. Наименьшей — песчаные грунты. Процессы опасны тем, что появляются не сразу. «Скрытый пери­од» протекает порой 5—10 лет.

На многих предприятиях, связанных с получением и переработкой кислот, пучение грунтов приводит к деформациям железнодорожных путей, полов, ко­лонн и других строительных конструкций.

Щелочи активно взаимодействуют с гипсом, ан­гидридом, разрушают глинистые материалы, раство — ряют аморфный кремнезем, гидроокислы железа и алюминия. Концентрированные щелочи вызывают на­бухание суглинков. Опасность воздействия кислот и щелочей состоит также в том, что после первичного взаимодействия при их замачивании происходит до­полнительный прирост объема в 2—2,5 раза (вторич­ное замачивание). [7, 20, 21, 22].

Действие на грунты оснований растворов, различ — них солей (сульфатов, нитратов, хлоридов и др.) зави­сит от их концентрации. Следствием взаимодействия солей с грунтом могут быть (в зависимости от геохими­ческого состава грунтов): набухание, повышение сжи­маемости, неравномерные осадки сооружений. Раз­рушают грунты не только кислые и щелочные рас­творы. Спирты, углеводороды при интенсивном воз­действии на глинистые грунты выносят из них алюми — натные и другие составляющие, снижая несущую спо­собность.

Некоторые жидкие среды, не взаимодействую­щие с грунтами, хорошо через них фильтруют и спо­собны ускорить диффузионное проникание к водонос­ным горизонтам. [19]

Таким образом, утечки большинства жидких сред из наливных сооружений приводят к отрицательным последствиям: кислоты; щелочи и их соли влияют на несущую способность грунтов оснований и ускоряют коррозионный процесс в бетоне, железобетоне, ме­талле. Нефтепродукты повышают проницаемость грунтов, а при накоплении в значительном количестве способствуют возгоранию или взрыву. Последствия попадания в грунты и грунтовые воды токсичных и бактерицидных сред могут явиться причиной отравле­ний или заболеваний среди животных и людей. Даже питьевая вода при постоянных утечках приводит к обводнению площадок, а при наличии просадочных грунтов вызывает деформации зданий и сооружений.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *