Первое масштабное закрытие свалки в Калифорнии с использованием искусственного газона

Полигон бытовых отходов «Сумасшедшая лошадь» занимает участок в 160 акров рядом с одноименным каньоном в девяти милях к северу от города Салинас, Северный округ Монтерей, Калифорния.

Свалка принадлежит и поддерживается Органом контроля за твердыми бытовыми отходами Salinas Valley (SVSWA). Этот полигон эксплуатируется уже 75 лет, а конечный объем отходов оценивается в 4,3 миллиона кубических метров.

Окончательный выбор материала для закрытия полигона прошел три этапа, прежде чем SVSWA остановила свой выбор на искусственном газоне для финишного покрытия. Этот проект является первой масштабной реализацией покрытия такого типа в Калифорнии.

История проекта

История проекта

Свалка начала свою работу в 1934 году, как место горения отходов. Это место сначала называлось «Модуль 1» и работало в такой специфике до 1966 года.

В 1966 году Модуль 1 был преобразован в санитарно-эксплуатационный полигон, который работал примерно до 1972 года. Полигон был закрыт в 1988 году, когда началось покрытие 80 миль прилегающего растительного слоя почвы геомембраной из полиэтилена высокой плотности (HDPE). Эта геомембрана и верхний слой почвы служили в качестве корректирующих мер.

Агентство США по охране окружающей среды разместило Модуль 1 в Национальном приоритетном списке и полигон в 1990 стал участком Суперфонда.

Свалка экологически-опасных, жилых, коммерческих и промышленных твердых отходов на основной полигон продолжалась до декабря 2009 года, когда SVSWA прекратила прием отходов.

Площадь основного полигона примерно 66 акров. Трехфазный (всего 15 акров) участок находится на западной стороне свалки, на нем хранились твердые бытовые отходы после принятия правил о сточных отходах 9 октября 1993 года. Облицовочные модули были изготовлены из композитных полимерных покрытий. Основная свалка состояла из шести необлицованных акров под Модуль 1, 51 под первичный сбор отходов и 15 акров были обработаны полимерным покрытием.

Условия местности для проектирования и строительства

Финишное покрытие должно было соответствовать пяти критериям SVSWA:

  1. Система должна была выдерживать условия окружающей среды, в том числе ветровую эрозию и подъем, дождевую эрозию, деградацию под воздействием ультрафиолета и движения.
  2. Система должна была обеспечить статический коэффициент безопасности (FS) как минимум 1,5 и противостоять сейсмической деформации из-за разлома Сан-Андреас, расположенного примерно в пяти милях к северо-востоку от полигона.
  3. Покрытие из искусственного газона должно было обеспечить защиту от грунтовых вод, чтобы препятствовать влиянию местных подземных вод. Из-за встречного движения на развязке шоссе, риск для водителей должен был быть сведен к минимуму.
  4. Новая система не должна была создать помех для жителей близлежащих районов, которые были обеспокоены деятельностью полигона в течение многих лет.
  5. Кроме того, поверхностные воды, которые могли бы затронуть полигон, должны были обеспечить пополнение запасов подземных вод, для рекреационного отдыха, флоры и фауны.

Чтобы добраться до места, необходимо проехать примерно 1.5 мили по U.S. Highway 101.

Рядом с полигоном находятся земли, где расположены жилые дома и осуществляется выпас скота. Жильцы часто подавали жалобы в SVSWA, связанные с образованием пыли и мусора, переносимых ветром, а также запахом и общим видом местности.

Покрытие Evapotranspirative (ET)

Покрытие ET является эстетическим подходом к закупорке свалки. Тем не менее это покрытие требовало значительных объемов грунта. На полигоне не было необходимого запаса почвы.

Кроме того, гидрологические исследования местности показали, что почва слишком влажная для покрытия ET. Первоначально, при разработке проекта были использованы данные об осадках из соседнего муниципального аэропорта Salinas . Свалка, расположенная с наветренной поверхности на севере Gabilan Range, получает значительно больше осадков, чем Salinas, потому что местность, где расположена свалка, является первым изменением высоты, с которым сталкиваются тихоокеанские бури. В связи с этим покрытия требовалось больше, чем это было предусмотрено изначально, чтобы обеспечить возможность удержания ожидаемого просачивания осадков.

В конечном счете зависимость от условий климата и качества почвы привели к тому, что CHLF отклонили проект с покрытием ET.

Финишное покрытие Subtitle D

Предварительный план закрытия полигона был оценен с использованием текстурированной геомембраны в качестве барьерного слоя в финальном покрытии. Тем не менее в пяти милях от свалки «Сумасшедшая Лошадь» находится разлом Сан-Андреас, поэтому финальный слой должен был обеспечить шпон.

Далее, SVSWA рассмотрела структурированную геомембрану, которая обеспечивает высокую прочность на сдвиг. Геомембрана для проекта CHLF состояла из линейного полиэтилена низкой плотности (LLDPE). Программа тестирования прочности геомембраны на сдвиг была проведена с использованием почвы, характерной для полигона. В тестах были использованы различные типы почв и геомембрана показала приемлемый статический коэффициент безопасности (FS). В конце концов, CHLF утвердила работы по закрытию свалки с использованием этой структурированной геомембраны.

Однако, получение растительного покрова почвы на местность оказалось дорогостоящим. По оценкам необходимо было доставить в общей сложности около 660 000 миль грунта. Стоит также отметить, что на шоссе была сложная транспортная ситуация. В итоге потребовалось бы потратить на доставку грунта около 2,6 миллиона долларов. Это оказалось слишком дорого.

Применение искусственного газона

Искусственный газон

В 2010 SVSWA рассмотрела в качестве альтернативы финишное покрытие, состоящее из пяти слоев, снизу вверх:

  1. Минимальный слой грунта толщиной 1 фут.
  2. Слой структурированной геомембраны с низкой магнитной проницаемостью.
  3. Слой над геомембраной из тканого полипропиленового геотекстиля.
  4. Геосинтетический слой для защиты от эрозии в виде искусственного газона.
  5. Слой песка, помещенный в ячейки искусственного газона для защиты от эрозии ветра и воды.

Сначала инженер-конструктор и основной регулирующий орган скептически отнеслись к способности продукта служить в качестве адекватной альтернативы, которую предписывают требования RCRA Subtitle D к полигонам для неопасных отходов. SVSWA решила пересмотреть описание проекта после рассмотрения исходных данных и материальных затрат, касающихся искусственного газона.

По оценкам агентства, материалы стоимостью $1,75/кв.м. могли быть оплачены из средств, выделенных на закрытие свалки. Что касается скептицизма инженера и регулирующего органа, то программа испытаний уже доказала способность системы выдерживать экстремальные условия окружающей среды: ветровую эрозию и подъем, дождевую эрозию, деградацию под воздействием ультрафиолета и движения.

Эрозия ветра и подъем

Открытые геомембраны могут быть подвержены ветру, получая урон от подъемной силы, особенно на подветренных склонах. Также открытым геомембранам может потребоваться балласт из мешков с песком, чтобы противостоять силе подъема.

Испытания в аэродинамической трубе показали неожиданные результаты для материала с учетом силы ветра. При скорости ветра около 40 миль/час подъемная сила достигла своего пика, а затем начала снижаться при скорости 55 миль/час. Подъемная сила уменьшилась до нуля при приблизительной скорости ветра в 70 миль/час и направилась вниз при более высокой скорости ветра (до 120 миль/час или 3 категория скорости ураганного ветра).

Расчетная скорость ветра для калифорнийского побережья Тихого океана в 2010 году была 85 миль/час. Для финишной системы укрытия полигона с минимальным балластом из песка этого было достаточно, чтобы противостоять ветровому подъему.

Эрозия дождя

Требования Subtitle D для полигона допускают ограничение на эрозийную потерю почвы до 2 тонн/га, которое также относится к искусственным покрытиям с балластом из песка.

Наибольшую опасность для песка эрозия могла принести на склонах полигона. Но тестирование склонов на эрозию, показало, что никаких потерь практически не произошло. Результат эрозионного разрушения почв по результатам тестов составил 0,03 тонны/га.

Деградация под воздействием ультрафиолета

SVSWA хотела узнать, как долго открытый искусственный газон сможет продержаться под воздействием УФ-излучения.

Испытания на растяжение проводились на образцах искусственного газона в месте, недалеко от Феникса, штат Аризона. В результате испытаний материал показал свою эффективность и по оценкам экспертов он может прослужить более 100%.

Транспортное движение

Финишное покрытие должно было выдерживать движение пикапов и другой грузовой техники.

При анализе транспортного потока рассматривалось сопротивление, прочность на растяжение, устойчивость к проколам и скольжение автомобиля при торможении. После всесторонних испытаний, финишное покрытие показало отличные результаты во всех аспектах.

Интеграция с солнечными батареями электростанции

Солнечные батареи
Установленные солнечные панели в Хартфорд

Финишное покрытие полигона поддерживает мощную установку солнечных батарей без влияния на синтетические материалы покрытия.

Солнечные панели со временем теряют свою эффективность из-за накопления грязи и пыли на поверхности. Отсутствие почвы под солнечными батареями означало значительное сокращением мер по содержанию панелей в чистоте.

С момента завершения проекта по закрытию «Сумасшедшей Лошади» это видение стало реальностью, после установки таких панелей на месте свалки Хартфорд. И 5 солнечных батарей были развернуты на площади в пять акров.

Выводы и стоимость проекта

Финишное покрытие газона
Так стал выглядеть полигон твердых бытовых отходов после укладки искусственного газона

Первоначальный бюджет проекта составил $10,4 млн на материалы, монтаж, строительство и расходы на проверку качества.

Завершенный проект, после финишной укладки геомембраны, включаю строительство и проверку на качество обошелся примерно в $10,5 млн.

Типичное закрытие свалки требует специализированного оборудования и рабочей силы из-за сложных земляных работы и специальных геосинтетических материалов.

С применением искусственного газона, который достаточно легко укладывается, SVSWA могли бы нанять местную рабочую силу для выполнения такой работы, так как в то время в Monterey Count наблюдался высокий уровень безработицы.

Закрытая свалка с искусственным газоном и присыпанная сверху серым песком практически неразличима с природными холмами позади. Улучшился эстетический вид, уменьшились жалобы от жителей на запах свалки, а многим жителям, проживающим рядом с местом нравится внешний вид местности.