Способ локализации загрязнений и хранилище для отходов

 

Изобретение относится к способам и средствам для уменьшения загрязнений окружающей среды бытовыми и промышленными отходами. Технический результат - уменьшение эксплуатационных расходов. Способ локализации загрязнений включает создание вокруг загрязнения защитного барьера посредством электрического поля, которое образуется благодаря электродам, находящимся на периферии и в середине загрязнения, а также под захоронением и над захоронением. Хранилище для отходов включает углубление со стенками и днищем. В его центральной части и по периферии установлены электроды, подключенные к источнику постоянного напряжения. Под хранилищем и над хранилищем установлены дополнительные электроды, подключенные к периферийным электродам. Периферийные электроды выполнены в виде оголенного провода, уложенного вокруг загрязнения. 2 с.п. и 2 з.п.ф-лы и 1 ил.

Предлагаемый способ и устройство относится к способам и средствам для уменьшения загрязнения окружающей среды промышленными и бытовыми отходами.

Наиболее близким к предлагаемому является способ захоронения вредных отходов (1) предусматривающий создание в грунте водонепроницаемой полости до глубины водоупорного пласта и откачивание жидкости при помощи скважин, пробуренных в хранилище. Кроме того, для повышения надежности предотвращения выхода радионуклидов за пределы хранилища перед заполнением контура водонепроницаемым материалом в его стенках могут быть размещены электроды, к которым подают напряжение постоянного тока, вызывая тем самым принудительную электрическую поляризацию материала границ хранилища с вектором напряженности поля, направленным к центру сооружения.

Известен способ дезактивации гидрогеологических структур (2), предусматривающий создание резервуара из гидрорадионуклидостойкого материала и использующий электрическое поле для перемещения заряженных частиц от специально пробуренных скважин к центральной выработке с дальнейшим удалением зараженных радионуклидами веществ и из резервуара.

Очевидным недостатком как (1), так и (2) являются значительные затраты на создание и эксплуатацию хранилища (1) и резервуара (2).

Существенным недостатком (1) и (2) является отсутствие замкнутого барьера электрозащиты на поверхности и под днищем хранилища, что позволяет заряженным частицам мигрировать через купол и днище, снижая экологические показатели всего процесса захоронения вредных отходов. Кроме того, использование способа (1) невозможно на уже существующих свалках и местах захоронения, а способ (2) в соответствии с формулой изобретения не предусмотрен для локализации загрязнений.

Задача предлагаемого изобретения - создание способа локализации в полном объеме мест загрязнений, как на уже существующих, так и на вновь создаваемых местах захоронения отходов и свалках, а также предложение конструкции хранилища.

В предлагаемом способе эта задача решается тем, что способ локализации загрязнений включает создание вокруг мест захоронения отходов защитного барьера, создаваемого электрическим полем, направленным навстречу перемещения ионов к периферии захоронения.

Основным отличием предлагаемого способа является создание защитного электрического поля не только по периферии хранилища, но также над поверхностью и под днищем, что позволяет создать замкнутый барьер электрозащиты.

В настоящее время проблема захоронения отходов приобрела особо актуальные значения, так как такие отходы представляют большую опасность для жизнедеятельности человека. Существующие на сегодня способы локализации загрязнений сводятся в основном к созданию барьеров, не позволяющих распространение загрязнений в виде растворенных в жидкости веществ за границы хранилища. Но, как известно, распространение загрязнений из локализованного пространства происходит не только под действием механических сил (текучесть, выветривание), но и из-за миграции ионов как в грунте, так и в воздушной среде.

Применение защитного барьера, создаваемого электрическим полем не только по периферии хранилища, но и над захоронением и под ним, позволяет ликвидировать проникновение заряженных частиц за границы хранилища.

Кроме этого, в данном изобретении используется постоянное электрическое поле между центральным и периферийными электродами, в отличие от электростатического поля в (1), что позволяет использовать для локализации загрязнений как явление электроосмоса так и явления электрофореза, а также предусматривает возможность динамического изменения напряженности поля в зависимости от размеров и содержания хранилища.

В предполагаемом устройстве эта задача решается созданием хранилища для отходов, включающем углубление в грунте со стенками и днищем, а также средство для создания защитного барьера вокруг хранилища, выполненное в виде электродов, установленных в периферийной части хранилища, подключенных к источнику постоянного напряжения.

Основным отличием предлагаемого устройства является наличие нижнего электрода, устанавливаемого под днищем хранилища и верхнего электрода, устанавливаемого над углублением посредством мачтового сооружения, подключенных к периферийным электродам, а также, в отличие от (1), использование центрального электрода. Верхний, нижний и периферийные электроды совместно с центральным создают электрическое поле, не позволяющее ионам проникать за пределы зоны локализации загрязнений.

Схема предлагаемого устройства изображена на чертеже.

Хранилище для отходов включает углубление 1 в грунте 2, имеющее стенки 3 и днище 4. Углубление 1 заполнено отходами 5. В средней части углубления 1 размещен центральный электрод 6, а за стенками - 3 периферийные электроды 7. Под днищем 4 размещен нижний электрод 8, а над углублением 1 по средством мачтового сооружения 9 размещен верхний электрод 10, выполненный, например, в виде металлических подвешенных проводов. Центральный электрод 6 подключен к одному (например, отрицательному), а периферийные электроды 7 - к другому (например, положительному) полюсам источника постоянного напряжения 11. Верхний 10 и нижний 8 электроды соединены с периферийными электродами 7, которые могут быть выполнены в виде оголенного провода, уложенного вокруг хранилища отходов. Стрелкам 12 показано перемещение ионов химических элементов и их соединений.

Места складирования (полигоны) и промышленных отходов представляют собой сложную многокомпонентную среду, где встречаются чрезвычайно разнородные по составу отходы, представленные пищевыми остатками, бумагой, металлом, синтетическими органическими соединениями, древесиной, тканью, строительными отходами (кирпич, штукатурка и др.), золой, шлаком и др.

Эти материалы и вещества, находясь в контакте друг с другом, атмосферными осадками и газами, претерпевают непрерывные во времени сложные физико-химические и биохимические изменения, в результате которых полигон отходов превращается в дисперсную (коллоидную) систему, где химические соединения за счет диссоциации находятся в ионном состоянии.

За счет процессов диффузии, фильтрации, инфильтрации и электромагнитных полей земной толщи ионы химических элементов и их соединений перемещаются за пределы границы полигона бытовых и промышленных отходов, загрязняя при этом окружающую среду ( литосферу, гидросферу и атмосферу).

Способ локализации загрязнений окружающей среды осуществляется следующим образом.

Промышленные и бытовые отходы 5 находятся в углублении 1 в грунте 2. При этом, как было сказано выше, ионы химических элементов и их соединений стремятся переместиться из углубления в прилегающие участки грунта 2, заражая последние, а также в атмосферу над хранилищем. Для исключения этого в хранилище создают электрический потенциальный барьер по средством электрического поля, для чего отрицательное напряжение подают на центральный электрод 6, а положительное напряжение - на периферийные 7, нижний 8 и верхний 10 электроды. При этом электрическое поле в хранилище будет удерживать ионы в пределах границ хранилища, не давая им уходить в атмосферу и окружающие хранилище грунты.

В процессе разложения органических бытовых отходов (пищевые остатки, бумага и др.) целлюлозными анаэробными организмами при участии бактерий метанового брожения в толще захороненных отходов хранилища образуется биогаз, состоящий, в основном, из метана и углекислого газа. Биогаз загрязняет приземную атмосферу в районе хранилища отходов. Благодаря созданию в гранилище электрического поля, которое угнетающе действует на жизнедеятельность газовыделяющих бактерий, выделение биогаза из хранилища уменьшается.

Предлагаемые способ и устройство исключают применение химических реагентов для формирования защитного барьера вокруг хранилища. Вследствие этого снижаются эксплуатационные расходы на создание защитного барьера, а также исключается побочное загрязнение почвы от этих химических реагентов.

Формула изобретения

1. Способ локализации загрязнений, включающий создание вокруг места захоронения отходов защитного барьера, создаваемого электрическим полем, направленным навстречу перемещению ионов к периферии захоронения, отличающийся тем, что отрицательный потенциал электрического поля создают в центральной части захоронения, а положительный потенциал - по его периферии, под захоронением и над захоронением.

2. Хранилище для отходов, включающее углубление в грунте со стенками и днищем, а также средство для создания защитного барьера вокруг хранилища, выполненное в виде электродов, установленных по периферийной части хранилища, подключенных к источнику постоянного напряжения, отличающееся тем, что в его состав введены нижний электрод, установленный под днищем, и верхний электрод, установленный над углублением посредством мачтового сооружения, подключенные к периферийным электродам, а также центральный электрод.

3. Хранилище по п.2, отличающееся тем, что верхний электрод выполнен в виде подвешенных металлических проводов.

4. Хранилище по п.2, отличающееся тем, что периферийный электрод выполнен в виде оголенного провода, уложенного вокруг хранилища.

РИСУНКИ

Рисунок 1