способ обустройства вновь создаваемых котлованов свалок промышленно-бытовых отходов для их последующего обезвреживания

Формула изобретения

1. Способ обустройства вновь создаваемых котлованов свалок промышленно-бытовых отходов для их последующего обезвреживания, отличающийся тем, что в донной части котлована прокладывают траншеи, в которых 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 перфорированые трубы для создания в толще свалки разрежения во время ее насыщения инертным газом и установки электроакустических или пневмоакустических выбраторов для разуплотнения грунта путем наложения полей упругих напряжений, а также дистанционных датчиков состава газа и температуры в толще свалки.

2. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве источника инертного газа используют источник аргона.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника инертного газа используют источник азота.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника инертного газа используют источники аргона и азота, связанные со смесителем этих газов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, природных ресурсов и экологии и может быть использовано для обезвреживания вновь закладываемых свалок промышленно-бытовых отходов в процессе их эксплуатации или по ее завершении, включая шахтные терриконы и другие отвалы вмещающих горных пород.

Известен способ подготовки места для захоронения отходов, заключающийся в том, что основание будущего места свалки покрывается слоем каучука. (Патент США, 5246310, В 09 В 1/00, 1993).

Известный способ снижает проникновение в почву загрязнений, однако он не может предотвратить процесс разложения органического вещества и выделения биогаза, в частности метана.

Технический результат способа заключается в обеспечении полного прекращения протекания химических реакций и биогенно-техногенного процесса в толще свалки, в связи с чем она ликвидируется как экологически опасный техногенный объект.

Сущность предложенного способа заключается в том, что в донной части котлована прокладывают траншеи. В этих траншеях по расчетной сети размещают перфорированные трубы, уложенные внутри друг друга по убывающим диаметрам в несколько слоев, обвязанные между собой в единую систему манифольда. Манифольд подключается к источнику инертного газа для насыщения толщи свалки в процессе ее эксплуатации инертным газом при избыточном давлении последнего. На дно котлована устанавливают вертикальные перфорированные трубы для создания в толще сварки разрежения наложением вакуума во время ее насыщения инертным газом с одновременной обработкой электроакустическими или пневмоакустическими вибраторами для разуплотнения грунта путем наложения полей упругих напряжений. В качестве источника инертного газа используют источники аргона, азота или их смеси. В этих же трубах размещают дистанционные датчики газового состава и температуры в толще свалки.

Предложенный способ реализуется следующим образом. В донной части котлована отрывают сеть траншей, в которые укладывают перфорированные трубы, уложенные внутри друг друга по убывающим диаметрам в несколько слоев и охватывающие всю площадь свалки по расчетной сети. Система труба в трубе предотвращает забивание перфорированных труб грунтом во время эксплуатации. Все трубы связывают в систему единого манифольда, подключенного к источнику инертного газа. Вся арматура выполняется из антикоррозийных и кислотоупорных материалов.

На дно котлована устанавливают вертикальные перфорированные трубы, в которых для интенсификации процесса насыщения толщи свалки инертным газом создают разрежение. В этих же трубах размещают электроакустические или пневмоакустические вибраторы для создания полей упругих напряжений, а также дистанционные датчики газового состава и температуры.

Аналогичным образом обустраивают места размещения будущих шахтных терриконов и отвалов вмещающих горных пород, устанавливая на них каркасы различной формы и размеров (конические, прямоугольные и др. согласно ожидаемым объемам отходов и придаваемым им формам хранения), включающие многослойные перфорированные трубы, размещенные по расчетной сети.

Инертный газ подают при давлении, превышающем атмосферное (2-3 кгс/см²). При этом необходимо установить расход инертного газа минимальным, а воздействие его на толщу весьма продолжительным (порядка 2-3 недель) для обеспечения наиболее благоприятных условий протекания латеральной (горизонтальной) и вертикальной миграции инертного газа к поверхностному слою свалки. С учетом рыхлости и невысокой связности искусственно образованного свалочного грунта, в сравнении с естественными геологическими толщами горных пород, это позволяет относительно равномерно насыщать всю свалочную толщу инертным газом, где он замещает воздух и биогаз в пустотах и трещинах как более тяжелый по молекулярному весу относительно воздуха.

При необходимости в зависимости от объема свалочной толщи возможна дополнительная подкачка инертного газа на основании показаний дистанционных датчиков состава газовой смеси и температуры в контрольных скважинах.

В качестве инертного газа могут быть использованы аргон, азот или их смесь.

Аргон как инертный газ для человека и животных является совершенно безвредным и, кроме того, не дефицитным, так как вырабатывается из воздуха доступными дешевыми средствами непосредственно на объекте работ в неограниченном количестве. Особенно важными его свойствами как газа-консерванта, являются абсолютно низкая химическая активность, первые признаки которой появляются лишь при температуре +700^oС, и постоянство упругости в земной коре и воздухе, благодаря чему он может быть строго зафиксирован как в породах, так и в газах, не внося осложнений в интерпретацию результатов газогеохимических и газоэкологических исследований. Кроме того, аргон как газообразный консервант имеет более высокую проницаемость в условиях искусственной свалочной залежи при сопоставлении с жидкими консервантами и в основном будет находиться в толще свалки в свободном состоянии не переходя в атмосферу, так как он тяжелее воздуха, что исключает возможность его вымывания грунтовыми и сточными водами.

Поэтому в среде аргона невозможны ни жизнедеятельность бактерий, ни протекание любых химических реакций, в связи с чем свалки ликвидируется как экологически опасный техногенный объект. На практике азот также относят к инертным газам. Смесь азота с аргоном приобретает инертные свойства, приближающиеся к свойствам аргона, а выработка азота из воздуха требует еще меньших затрат средств.

Первым признаком принудительной ликвидации свалки может служить снижение температуры по всей ее толще до средних температурных показателей, типичных для геологических структур данного региона, что может быть зафиксировано температурными датчиками, установленными в вертикальных трубах.

При высоких температурах в толще свалки (до 200^oС) и после снижения температуры в обработанном аргоном свалках вместо арона можно использовать азот, содержание которого в воздухе во много раз больше, или его смесь с аргоном.

Пример. Условно принимая свалку биогенно-техногенных отходов в качестве искусственно созданной антропогенной залежи постоянно образующихся в ее толще углеводородов (токсичного биогаза) и учитывая невысокую связность свалочного грунта в сравнении с естественными геологическими толщами горных пород, представляется возможным констатировать, что максимальная пористость названного грунта может достигать 25% Следовательно, В каждом кубометре свалочной толщи может быть размещено до 1/4 кубометра биогаза, который, по данным нефтегазопоисковой геохимии, должен быть замещен инертным газом на 85% Этим обеспечивается полная гарантия принудительного подавления жизнедеятельности микроорганизмов и исключения возможности протекания химических реакций в свалочной толще, являющихся причиной биогенно-техногенных процессов как основы экологической опасности свалок для окружающей среды. Исходя из этого срок консервации свалки после снижения в ней температуры до среднегодовых показателей, характерных для данного района, практически будет неограниченным, то есть самовосстановление свалки полностью исключено.

Сеть траншей для укладки труб рассчитывается с учетом того, что каждая четверть кубометра свалочной толщи должна быть примерно на 85% заполнена аргоном, а также возможности создания небольшого вакуума в дополнительно пробуренных контрольных скважинах, обеспечивающего при одновременной обработке грунта вибраторами повышение интенсификации насыщения инертным газом свалочной толщи. В этих конкретных условиях представляется обоснованным принять гарантированную способность радиального распространения инертного газа не менее, чем на 50 м, поскольку общеизвестно, что несопоставимо менее подвижный и вязкий фильтрат промывочных жидкостей в бурящихся скважинах в многократно более плотных породах способен проникать в радиальном направлении от оси скважины на 60 м. Отсюда расстояние между многослойными трубами, уложенными в траншеи должно иметь величину, равную 100 м.

В траншеях размещают перфорированные трубы, уложенные внутри друг друга по убывающим диаметрам в 2-5 слоев, связывают их в систему единого манифольда и подключают к источнику инертного газа.

Диаметр труб уменьшается от 108 до 34 мм. Размер перфорации от 10 мм до 4 мм.

Вертикальные перфорированные трубы устанавливают на дно котлована на расстоянии 150-250 м друг от друга.

Насыщение толщи свалки инертным газом производят при избыточном давлении 2-3 кг/см². При помощи дистанционных датчиков производится контроль газового состава и температуры как во время эксплуатации свалки, так и по ее завершении. В случае необходимости производится дополнительная подпитка толщи свалки инертным газом.