Способ обезвреживания свалок промышленно-бытовых отходов

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды. При осуществлении способа обезвреживания свалок промышленно-бытовых отходов, включающего образование котлованов, освобождают участок территории свалки от свалочной массы (СВ) и котлован образуют на освобожденном участке, при этом извлекаемый из котлована растительный грунт (РГ) и минеральный грунт (МГ) отсыпают раздельно на обочину котлована. МГ в соотношении 1:0,3-0,7 смешивают с 10-40 мас.% водной суспензией гидролизованных алюмосиликатов (ВСГА) с 9≤рН≤12 и укладывают слой полученного материала на поверхность котлована. Затем котлован последовательно слоями заполняют свалочной массой, при этом каждый уложенный слой пропитывают ВСГА. После этого освобождают от свалочных масс один или более других участков территории свалки, на которых дополнительно образуют, соответственно, один или более котлованов, в которых осуществляют процесс обезвреживания оставшейся СВ так же, как и в первоначально образованном котловане. После обработки СВ ее покрывают сначала слоем материала, ранее полученного при смешении МГ с ВСГА, а затем засыпают слоем РГ, который засевают дернообразующими травами. Предложенная технология поэтапного образования котлованов и последовательной обработки свалочной массы на всей территории свалки позволяет локализовать и до конца осуществить весь процесс ее обезвреживания в пределах этой территории, за эти пределы не транспортируется ни один килограмм СВ. 1 табл., 8 ил.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, природных ресурсов и экологии и может быть использовано для обезвреживания существующих свалок, в особенности занимающих большую территорию при сравнительно небольшой толщине свалочной массы.

Существует большое количество стихийно сформировавшихся свалок, в том числе в Российской Федерации, которые не оборудованы необходимой изоляцией свалочной массы, в связи с чем происходит беспрепятственная миграция экотоксикантов в окружающую среду (в воздух, в гидросферу и в литосферу). Кроме того, земля, занятая свалками, выведена полностью из хозяйственного оборота.

Указанные обстоятельства подчеркивают актуальность решения задачи ликвидации или санации таких свалок, при этом следует подчеркнуть, что, если свалочная масса не обезврежена, то практически невозможно осуществление эффективной изоляции свалочной массы от окружающей среды, поскольку она подвержена процессам биоферментации.

Существуют многие широко известные способы ликвидации свалок путем вывоза свалочной массы, ее переработки и уничтожения в заводских условиях с применением специального оборудования. Эти способы мало эффективны в условиях большого количества свалок, их территориальной разобщенности и весьма большого объема свалочной массы, поскольку требуют огромных инвестиций в соответствующее оборудование и его эксплуатацию.

В настоящей заявке рассматриваются такие решения задачи обезвреживания свалок промышленно-бытовых отходов, которые позволяют осуществить санацию свалки на месте ее образования.

Известен способ обезвреживания свалок в процессе их эксплуатации, включающий создание котлованов, в донных частях которых прокладывают траншеи. В них размещают по расчетной сети перфорированные трубы, уложенные внутри друг друга по убывающим диаметрам в несколько слоев, обвязанные между собой в систему единого манифольда, подключенного к источнику инертного газа, для насыщения толщи свалки инертным газом при избыточном давлении последнего. На дно котлована устанавливают вертикальные перфорированные трубы для создания в толще свалки разрежения во время ее насыщения инертным газом и установки электроакустических или пневмоакустических вибраторов для разуплотнения грунта путем наложения полей упругих напряжений, а также дистанционных датчиков состава газа и температуры в толще свалки (см. RU №2099157, В 09 В 1/00 от 21.10.1996).

Недостатком этого способа является сложность достижения необходимой степени насыщения свалочной массы инертным газом, поскольку это потребовало бы осуществление газоизоляции всего объема свалки, что практически недостижимо. Кроме того, этот способ требует наличия сложного и догостоящего оборудования, а также связан с применением дефицитных и дорогостоящих инертных газов.

Известен способ обезвреживания свалок промышленно-бытовых отходов, включающийся образование котлованов. Сущность способа заключается в том, что для обезвреживания отходов, заполняющих котлован свалки, обеспечивают постоянно доставку жидких осадков свалки со дна котлована на земную поверхность, подвергают их очистке и обезвреживанию, после чего в очищенную воду жидких осадков вводят обезвреживающие агенты и возвращают ее в котлован, образуя таким образом рециркуляцию жидкой фазы. Хотя бы часть очищенной воды от жидких осадков возвращают в котлован сквозь толщу отходов путем орошения ею поверхности свалки в пределах котлована. В котлован подают частично и воду от внешних независимых источников для изменения консистенции и уровня капиллярных вод. Способ отбора представительных проб характерен тем, что в качестве представительных проб отбирают пробы жидких осадков свалки. В варианте пробы жидких осадков берут из нескольких мест, рассредоточенных по площади котлована свалки (см. заявку RU 94009473, В 09 В 1/00, 21.03.1994).

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения. Способ не требует наличия дефицитных и дорогих инертных газов, однако его нельзя признать эффективным, поскольку необходима постоянная очистка части материала свалки, а именно, жидкой фазы со дна котлована, при этом загрязнения необходимо транспортировать за пределы свалки к месту очистки и возвращать обратно в котлован, необходимо постоянное использование чистой воды с обезвреживающим агентом. Таким образом, свалка превращается в сложное, дорогостоящее, постоянно и бесконечно действующее предприятие.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи упрощения и удешевления способа обезвреживания свалок промышленно-бытовых отходов, предотвращения поступления экотоксикантов в окружающую среду и возвращения территории свалки в хозяйственный оборот.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в способе обезвреживания свалок промышленно-бытовых отходов, включающем образование котлованов, освобождают участок территории свалки от свалочной массы и котлован образуют на освобожденном участке, при этом извлекаемый из котлована растительный и минеральный грунт отсыпают раздельно на обочину котлована, минеральный грунт в соотношении 1:0,3-0,7 смешивают с 10-40 мас.% водной суспензией гидролизованных алюмосиликатов с 9≤рН≤12 и укладывают слой полученного материала на поверхность котлована, затем котлован последовательно слоями заполняют свалочной массой, при этом каждый уложенный слой пропитывают водной суспензией гидролизованных алюмосиликатов, после чего освобождают от свалочной массы один или более других участков территории свалки, на которых дополнительно образуют соответственно один или более котлованов, в которых осуществляют процесс обезвреживания оставшейся свалочной массы так же, как и в первоначально образованном котловане. После обработки свалочной массы ее покрывают сначала слоем материала, ранее полученного при смешении минерального грунта с водной суспензией гидролизованных алюмосиликатов, а затем засыпают слоем растительного грунта, который засевают дернообразующими травами.

Реализация отличительных признаков изобретения обусловливает важный технический эффект, отсутствующий в способе-прототипе.

Предложенная технология поэтапного образования котлованов и последовательной обработки свалочной массы на всей территории свалки позволяет локализовать и до конца осуществить весь процесс ее обезвреживания в пределах этой территории, за эти пределы не транспортируется ни один килограмм свалочной массы, что является важным новым свойством заявленного способа в сравнении с прототипом, согласно которому жидкую фазу отходов вывозят за пределы свалки, очищают, возвращают назад и так проделывают множество раз.

Кроме того, имеет место существенное значение и то обстоятельство, что если при реализации последнего предполагается химическое обезвреживание жидких осадков свалочной массы, что неэффективно и обусловливает, практически, бесконечность процесса обезвреживания, то заявленный способ обеспечивает полное уничтожение микроорганизмов, вызывающих процесс биоферментации свалочной массы. В условиях резко щелочной среды (рН>9) происходит щелочной гидролиз всех компонентов биоты: бактерий, грибов, одноклеточных водорослей и др., в результате чего разрушаются их клеточные мембраны. Кроме того, гидролизованные алюмосиликаты обеспечивают высокую степень сорбции органических и неорганических загрязнителей, обработанная свалочная масса литифицируется, что предотвращает миграцию загрязнителей в окружающую среду.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию “изобретательский уровень”.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, где на фиг.1-7 представлены последовательные этапы осуществления способа, схематический вид в плане; на фиг.8 - разрез I-I по фиг.7.

Заявленный способ реализуют следующим образом. Участок 1 территории свалки 2 освобождают от свалочной массы, сгребая последнюю с помощью бульдозера в сторону в пределах территории свалки (слева направо по фиг.1). Линия 3 отделяет освобожденный участок 1 территории свалки 2 от остальной ее территории, покрытой свалочной массой, как находившейся там ранее, так и перемещенной с участка 2. Затем (фиг.2) на участке 1 отрывают котлован 4, при этом извлекаемый из котлована 4 растительный грунт отсыпают на обочину котлована с одной стороны, а минеральный грунт - с другой стороны. Далее минеральный грунт смешивают водной суспензией гидролизованных алюмосиликатов с 9≤рН≤12, содержание которых составляет в суспензии 10 - 40 мас.%. Происходит щелочной гидролиз минерального грунта, который становится непригодным для жизнедеятельности микроорганизмов и литифицируется в течение 1-10 суток. Слой полученного материала укладывают на поверхность котлована. После этого котлован последовательно слоями заполняют свалочной массой (фиг.3), при этом уложенный слой пропитывают водной суспензией гидролизованных алюмосиликатов. Происходит щелочной гидролиз микроорганизмов и других компонентов биоты, а также литификация свалочной массы, что предотвращает процесс биоферментации, исключает миграцию загрязнителей в окружающую среду. Поскольку при этом происходит уплотнение свалочной массы, площадь освобожденного от свалочной массы участка 1 расширяется до линии 5, которая будет отделять его от территории, покрытой свалочной массой к моменту, когда котлован 4 будет заполнен обезвреженным материалом свалки. После этого от свалочной массы освобождают аналогичным образом другой участок 6, сгребая ее за линию 7 до линии 5. На освобожденном до линии 7 участке 6 образуют котлован 8 (фиг.3) аналогично тому, как был образован котлован 4. Обработка минерального грунта, извлеченного из котлована 8, и обезвреживание в нем свалочной массы (фиг.6) осуществляется аналогично описанному выше процессу, осуществлявшемуся в котловане 4. В результате в конкретном примере обработана вся свалочная масса и освобождена вся занимавшаяся ею территория. Над котлованами 4 и 8 образованы небольшие техногенные массивы 9 и 10 (фиг.7). Если территория свалки имеет большую площадь, то количество котлованов может быть и более двух.

После обработки всей свалочной массы сформированные из нее техногенные массивы 9 и 10 покрывают сначала слоем материала, ранее полученного при смешении минерального грунта с водной суспензией гидролизованных алюмосиликатов, а затем засыпают слоем 11 растительного грунта, который засевают дернообразующими травами (фиг.8). В результате образуется прочный дерновой слой, который предотвращает поверхностную эрозию техногенных массивов 9 и 10, обезвреженная свалка приобретает эстетически привлекательный вид, ее территория может быть использована в хозяйственной деятельности.

Результаты испытаний образцов свалочной массы при различных значениях концентрации водной суспензии гидролизованных алюмосиликатов в диапазоне 10 - 40 мас.% и различных значениях рН суспензии в диапазоне 12≥рН≥9 приведены в таблице.

Для реализации способа использованы доступные химические реагенты и обычное оборудование, что обусловливает соответствие изобретения критерию “промышленная применимость”.

Формула изобретения

Способ обезвреживания свалок промышленно-бытовых отходов, включающий образование котлованов, отличающийся тем, что освобождают участок территории свалки от свалочной массы и котлован образуют на освобожденном участке, при этом извлекаемый из котлована растительный и минеральный грунт отсыпают раздельно на обочину котлована, минеральный грунт в соотношении 1:0,3-0,7 смешивают с 10-40 мас.% водной суспензией гидролизованных алюмосиликатов с 9≤рН≤12 и укладывают слой полученного материала на поверхность котлована, затем котлован последовательно слоями заполняют свалочной массой, при этом каждый уложенный слой пропитывают водной суспензией гидролизованных алюмосиликатов, после чего освобождают от свалочной массы один или более других участков территории свалки, на которых дополнительно образуют, соответственно, один или более котлованов, в которых осуществляют процесс обезвреживания оставшейся свалочной массы так же, как и в первоначально образованном котловане, при этом после обработки свалочной массы ее покрывают сначала слоем материала, ранее полученного при смешении минерального грунта с водной суспензией гидролизованных алюмосиликатов, а затем засыпают слоем растительного грунта, который засевают дернообразующими травами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8