Для #ThrowbackThursday мы пересматриваем самую популярную проектную историю о Geosynthetica с 2018 года. История была первоначально опубликована 29 января 2018 года, что дало статье Oriokot об использовании обезвоживающих мешков для удаления шлама хороший скачок в конкурсе проектных историй в том году; но следует отметить, что его первый месяц читательского интереса также превзошел другие истории 2018 года в аналогичной 4-недельной выборке первого запуска.
Джонни Ориокот, Донован Бэйт и Джерард Диркс . Когда пруды для очистки сточных вод достигают своей вместимости, можно либо построить новые, либо опустошить существующие сооружения. Эти пруды должны быть очищены от шлама, чтобы освободить дополнительное место для отходов. Строгие экологические нормы при очистке сточных вод, хотя и необходимы, могут усложнить проведение функциональной модернизации объекта.
Здесь геотекстильные мешки для обезвоживания представляют собой эффективный и экономичный метод удаления шлама. Они могут работать в ограниченном пространстве и эффективно содержать материал, который необходимо удалить и утилизировать с минимальным воздействием на окружающую среду.
Геотекстильные мешки для обезвоживания в южно-африканских сточных водах
Конечной целью очистки сточных вод является, конечно же, преобразование непригодной жидкости в сточные воды, безопасные для возврата в окружающую среду. Твердые частицы (шлам) отделяются от сточных вод и вывозятся на безопасные места захоронения или содержатся в хвостохранилище.
Экономичное и эффективное отделение твердых частиц остается проблемой для хвостохранилищ по всему миру.
Южная Африка служит ярким примером решения общих проблем очистки сточных вод с использованием обезвоживающих мешков из геотекстиля. Здесь было определено, что несколько объектов по очистке сточных вод достигли своей максимальной вместимости. Основным фактором было накопление избыточного ила.
Накопление ила на хвостохранилище сточных вод. Фото Fibertex Южная Африка.
Для всех объектов, указанных на рис. 1, вариант строительства новой дамбы хвостохранилища был непомерно дорогим. (Это тот случай, когда почти все очистные сооружения достигают своей мощности.) Кроме того, хвостохранилища на этих объектах, как и на многих других, были старше и не были построены с соответствующей системой облицовки. Таким образом, объекты представляли опасность для окружающей среды в связи с потенциальной утечкой сточных вод.
БОЛЬШЕ ГЕО: Водоотливные трубы решают проблему засорения ливневых стоков в реке Брисбен
Чтобы исправить ситуацию и избавить эти объекты от заботы о старых хвостохранилищах, был инициирован проект по удалению шлама из каждого хранилища, реконструкции хранилищ и установке современных систем футеровки. Работа велась не только для достижения лучших экологических и эффективных показателей, но и для быстрого приведения объектов в соответствие со стандартами, установленными новыми правилами, принятыми Департаментом водного хозяйства.
ВАРИАНТЫ УДАЛЕНИЯ ШЛАМА И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ
Дноуглубительные работы на сегодняшний день являются наиболее распространенной формой удаления шлама, за которой следуют другие методы, включающие механическое удаление из дамбы хвостохранилища. Шлам удаляется, высушивается и вывозится на свалку или на предприятие по обработке земли. Однако дноуглубительные работы могут быть чрезвычайно сложным, трудоемким и дорогостоящим процессом. Дноуглубительные работы также могут повредить систему облицовки, что может нарушить структурную целостность шламонакопителя и привести к просачиванию.
Для описанных здесь проектов в Южной Африке ограниченный бюджет и срочные окна модернизации для удаления шлама из прудов сточных вод вынуждали проектные группы искать альтернативные методы. Геотекстильные мешки для обезвоживания на месте оказались более экономичным и компактным решением.
Механический метод драгирования избыточного ила из хвостохранилища сточных вод. Фото Fibertex Южная Африка.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ С МЕШКАМИ ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ
Для проектов здесь зона обезвоживания была покрыта геомембраной толщиной 1 мм, чтобы предотвратить локальную эрозию и собрать все сточные воды, которые будут высвобождаться из геомешков во время процесса обезвоживания. Затем сточные воды будут направляться обратно в плотину или направляться на дальнейшую очистку.
Геотекстильные обезвоживающие мешки, изготовленные из устойчивого к ультрафиолетовому излучению тканого полипропиленового (ПП) геотекстильного материала с высокопрочными швами, использовались для улавливания вынутого шлама при минимальных потерях воды. Прочность шва обезвоживающего мешка из геотекстиля важна для долговечности в эксплуатации и для противостояния нагрузкам, связанным с перекачиванием материала под высоким давлением. Нить, использованная для сшивания мешков в этой серии проектов, обладала более высокой прочностью на разрыв, чем сам геотекстиль, что обеспечивало достаточную прочность на растяжение для геомешков.
Один из основных источников эффективности использования обезвоживающих мешков из геотекстиля заключается в том, как они позволяют воде течь через поры геотекстиля, отфильтровывая твердые частицы, содержащиеся внутри мешка. Удаляются даже твердые частицы меньшего размера, чем апертурные отверстия в ткани, поскольку в процессе обезвоживания образуется фильтровальная корка, но она не полностью блокирует поток воды. Это создает эквивалентный двухступенчатый фильтр с эффективностью фильтрации выше 98% для мелкозернистого материала, отфильтрованного через тканые высокопрочные обезвоживающие мешки из геотекстиля (Bindra 2002).
Подготовка почвы перед операцией. Фото Fibertex Южная Африка.
Для размещения трубных соединений было предусмотрено два входа на мешок стандартного размера 200 мм. Эти входы подходят для труб диаметром до 200 мм. Когда процессы заполнения были завершены, трубы были удалены, а входы перекрыты. Скорость откачки поддерживалась ниже 40 м³/ч. Присутствовал коллектор для разделения потока и снижения скорости на входе в случае превышения насосом расчетной скорости. Скорость откачки не влияла на скорость потока через обезвоживающие мешки из геотекстиля, потому что размер отверстия геотекстиля контролирует отток.
БОЛЬШЕ ГЕО: очистка отстойников с помощью геосинтетических материалов
Когда дело доходит до утилизации, место окончательной утилизации обезвоживающих геотекстильных мешков должно быть как можно ближе к зоне генерации, чтобы минимизировать транспортные расходы. Оставшиеся твердые вещества можно безопасно утилизировать или, возможно, повторно использовать с пользой, например, в качестве удобрений. Сами геомешки следует утилизировать ответственно, так как они не подлежат повторному использованию.
При выборе места захоронения необходимо:
- Убедитесь, что место захоронения не находится в чувствительной зоне, где захоронение недопустимо.
- Убедиться, что площадка для захоронения шлама расположена как можно дальше от места сброса конечных стоков, чтобы ограничить возможное загрязнение конечных стоков, а также ограничить возможный вклад загрязняющих веществ в водные ресурсы.
- Предусмотреть максимальные буферные зоны на расстоянии более 400 м от поверхностных вод.
- Учитывайте уклон места захоронения, чтобы свести к минимуму сток, эрозию и запруживание.
- Убедитесь, что место захоронения не находится в пределах линии затопления 1:100 года.
Никаких флокулянтов не требовалось, так как использование геомешков позволяло материалу достаточно быстро обезвоживаться только под действием силы тяжести, что еще больше снижало стоимость проекта.
Заполнение обезвоживающих мешков из геотекстиля. Фото Fibertex Южная Африка.
Хотя продолжительность обезвоживания и уплотнения этим методом варьируется в зависимости от типа геотекстиля, размера мешка, материала наполнителя и условий на участке, по опыту авторов, для осушения этих типов мешков требуется в среднем неделя.
ВЫВОДЫ ПО ОБОРУДОВАНИЮ СТОЧНЫХ ВОД
Мешки для обезвоживания из геотекстиля способны экономически конкурировать с другими методами обезвоживания, используемыми на очистных сооружениях. Использование техники геомешка является пассивным. Он не требует обширного или постоянного контроля и обслуживания оборудования. Поскольку такие мешки для обезвоживания из геотекстиля, как правило, на 50–70% дешевле, чем другие методы удаления шлама, если учитывать все факторы (например, время строительства и обезвоживания, затраты на рабочую силу, оборудование). Простота их использования для отделения твердых частиц и простота удержания обезвоженных сточных вод также делает геомешки экологически безопасным инженерным решением. Аквакультура, промышленная переработка и отстойники – вот некоторые другие области применения, которые выигрывают от использования обезвоживающих мешков из геотекстиля.
Фильтрация через обезвоживающие мешки из геотекстиля. Фото Fibertex Южная Африка.
Выбор размера геомешка зависит от объема, который необходимо удалить из хвостохранилища, и свободного места на площадке, где будут размещены обезвоживающие мешки. Самый большой геомешок в упомянутом здесь проекте имел окружность 15 м и длину 60 м. Это обеспечило примерно 720 м3 объема.
Стоимость обезвоживающих мешков из геотекстиля определяется тканым геотекстильным материалом, прочностью нити и процессом сшивания.
Можно также найти преимущества в измерении объема отходов, которые могут быть извлечены из хвостохранилища в месяц на мешок, хотя этот анализ еще не проводился для указанных здесь участков в Южной Африке.
На момент публикации статьи авторы работали над проектом в компании Fibertex South Africa или сотрудничали с ней. Посетите страницу геосинтетики Fibertex для получения дополнительной информации о материалах и стратегиях обезвоживания, упомянутых в статье.
Сегодня Джонни Ориокот работает в PSM Technologies | Престо Геосистемс . Донован Бейт работает в TeMa . Джерард Диркс работает в HUESKER .
РЕКОМЕНДУЕМОЕ ЧТЕНИЕ
Биндра, М. В. (2002). Обезвоживание дноуглубительного материала с использованием геотекстильных трубок. В материалах Международной конференции по борьбе с эрозией 2004 г., Филадельфия, Пенсильвания (стр. 203-212).
Гаффни Д.А., Мартин С.М., Махир М.Х. и Беннерт Т.А. (1999). «Обезвоживание загрязненного мелкозернистого материала с использованием геотекстиля». Материалы конференции Geosynthetics ’97, Бостон, США. Том. 2. С. 1017–1032.
GRI-GT8. (2014). Фильтрация мелких фракций с использованием геотекстильных фильтров. Научно-исследовательский институт геосинтетики.
ГРИ-ГТ10. (2012) Методы испытаний, свойства и частоты для высокопрочных геотекстильных труб, используемых в качестве прибрежных и речных сооружений для защиты от эрозии. Научно-исследовательский институт геосинтетики.
ГРИ-ГТ11. (2012). Установка геотекстильных труб, используемых для прибрежных и речных сооружений. Научно-исследовательский институт геосинтетики.
ГРИ-ГТ14. (2014). Испытание подвесного мешка для полевой оценки тканей, используемых для геотекстильных мешков. Научно-исследовательский институт геосинтетики.
Руководство по утилизации и удалению осадка сточных вод – Том 3. (2007 г.). Требования к размещению на площадке и за ее пределами осадка осадка сточных вод. Отчет ВКР № TT 349/08. 2007.
Мастин, Б.Дж., Лебстер, Г.Э., и Салли, младший (2008). Использование контейнеров для обезвоживания Geotube® в экологических дноуглубительных работах. Труды GeoAmericas, 390-399.