Способ образования защитного экрана
Владельцы патента RU 2255178:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) (RU)
Изобретение относится к способам предотвращения загрязнения грунтов и подземных вод токсичными химическими веществами, в частности к созданию противофильтрационных экранов полигонов захоронения и складирования отходов, свалок, водных резервуаров, гидроизоляционных покрытий емкостей строительного назначения, шламовых амбаров, складов нефтепродуктов и строительных материалов. В способе образования защитного экрана, заключающемся в приготовлении гидроизоляционной смеси, содержащей отходы полиэтилена, укладке ее на основание хранилища и термической обработке, приготавливают смесь из отходов полиэтилена - 70-99% и полипропилена - 1-30%, после укладки на основание хранилища ее подвергают термической обработке при температуре плавления смеси или поверхностного слоя хранилища. Технический результат - повышение экологичности, технологичности и снижение затрат при сооружении противофильтрационных экранов, повышение прочности, надежности, сроков безаварийной эксплуатации гидроизоляционных покрытий.
Изобретение относится к способам предотвращения загрязнения грунтов и подземных вод токсичными химическими веществами, в частности к созданию противофильтрационных экранов полигонов захоронения и складирования отходов, свалок, водных резервуаров; гидроизоляционных покрытий емкостей строительного назначения, шламовых амбаров, складов нефтепродуктов и строительных материалов.
Известен способ образования защитного экрана из глины с коэффициентом фильтрации не более 10-8 см/с толщиной 500-1000 мм, которая укладывается на заранее подготовленное основание и при этом должна быть тщательно перемята [СНиП 2.01.2885 "Полигоны по обеззараживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию", пп.6.7.]. На грунтах необходимо предусматривать экран из мятой глины по дну и откосам слоем не менее 1 м.
Данный способ весьма трудоемок, так как требует употребления перемятой глины и, кроме того, больших объемов этой глины.
При длительной эксплуатации минералы глин под воздействием температуры (60-80°С в теле полигона) и агрессивного минерализованного фильтрата (кислого или щелочного) изменяют свое структурное состояние, что приводит к растворению карбонатных минералов (в кислом фильтрате) или глинистых минералов (в кислом или щелочном фильтрате). Таким образом, экран, имея первоначально высокую прочность, постепенно теряет ее.
Известен способ создания противофильтрационных герметических экранов из полимерных листов [СНиП 2.01.2885 "Полигоны по обеззараживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию", пп.6.9.]. Способ заключается в том, что на основание хвостохранилища наносится слой песка, или несвязного грунта, или шламов, далее укладываются полимерные листы, которые перекрывают защитным грунтовым слоем. Количество слоев может быть увеличено.
Полимерное покрытие по мере заполнения полигона отходами испытывает все возрастающие нагрузки, что приводит к нарушению сплошности основы, разрывам и ухудшению эксплуатационных свойств покрытия, что является недопустимым. Способ весьма трудоемок, т.к. требует создания нескольких подстилающих и перекрывающих слоев из насыпных грунтов различного состава.
Известен способ создания противофильтрационных гидроизоляционных покрытий из отходов нефтедобычи (асфальтопарафинистые смолоотложения АС-ПО) и отходов полиэтилена в виде гранул или пленки [Патент РФ №2211817, МПК С 04 В 26/26, E 02 D 3/12, от 2003.09.10 (прототип)], которые перемешиваются при нагревании до температуры 130°С в течение 45 минут, затем смесь охлаждается на воздухе в течение 3 часов.
Недостатками этого состава являются токсичность отходов нефтедобычи (в процессе эксплуатации состав продолжает быть токсичным и вступает в реакцию с минерализованным фильтратом), снижение прочности покрытия, повышение водопоглощения и фильтрационной способности. Создание противофильтрационного экрана осуществляется ступенчато, требует строгого соблюдения рецептуры и технологии приготовления покрытия, поэтому является сложным и трудноосуществимым в полевых условиях на месте устройства покрытия.
Техническим результатом изобретения является повышение экологичности, технологичности и снижение затрат при сооружении противофильтрационных экранов, повышение прочности, надежности, сроков безаварийной эксплуатации гидроизоляционных покрытий.
Технический результат достигается тем, что по способу образования защитного экрана приготавливают гидроизоляционную смесь, содержащую отходы полиэтилена, укладывают ее на основание хранилища и подвергают термической обработке, согласно изобретению приготавливают смесь из отходов полиэтилена (70-99%) и полипропилена (1-30%), после укладки на основание хранилища ее подвергают термической обработке при температуре плавления смеси или поверхностного слоя.
Предлагаемое изобретение позволяет:
- повысить прочность и тем самым сохранить форму покрытия на длительный срок, а также использовать как гидроизолирующий экран полигонов захоронения отходов, покрытие днища и стен подземных резервуаров, амбаров, ям и др., расположенных в различных горно-геологических условиях, за счет термического преобразования композиционного материала;
- упростить, повысить технологичность процесса получения покрытия, способного реализовать гидроизоляционные свойства в условиях постоянно возрастающей нагрузки при увеличении массы отходов в теле полигона, воздействия агрессивной среды от продуктов брожения отходов и кислой или щелочной среды фильтрата как результата химического взаимодействия компонентов отходов, а также в условиях контакта с режущими и колющими предметами или осколками и т.д.;
- уменьшить коэффициент фильтрации за счет повышения антифрикционных свойств покрытия, увеличения плотности и беспористости;
- уменьшить водопоглощение покрытия за счет термического взаимодействия композиционного материала и грунтового основания;
- повысить устойчивость к агрессивной среде за счет предложенной термической обработки отходов полиэтилена, обеспечивающих повышенную изоляцию покрытия от разрушающего влияния рН среды фильтрата и продуктов брожения отходов;
- существенно удешевить стоимость покрытия и снизить загрязнение окружающей среды за счет использования и отходов полиэтилена и полипропилена.
Способ осуществляется следующим образом.
Приготавливают гидроизоляционную смесь из отходов полиэтилена (70-99%) и полипропилена (1-30%), состав смеси определяется климатическими условиями и литологическим строением основания хранилища.
В районах развития многолетнемерзлых пород требуется сохранение пластичности покрытия при низких температурах, в этом случае смесь должна содержать 90-99% - полиэтилена и 1-10% - полипропилена. В районах жаркого и засушливого климата при необходимости сохранения термоустойчивости покрытия содержание полипропилена в смеси увеличивается до максимума, т.е. до 30%.
Если в литологическом строении основания хранилища преобладают рыхлые несвязные породы, то покрытие должно обладать большей жесткостью, в этом случае смесь должна содержать 75-85% полиэтилена и 15-25% полипропилена. В случае наличия в строении основания хранилища трещиноватых пород, а также при наличии неоднородностей на поверхности основания хранилища, покрытие должно обладать большей пластичностью, в этом случае смесь должна содержать 85-95% полиэтилена и 5-15% полипропилена.
Перед образованием защитного экрана проводятся планировочные работы на поверхности хранилища. Смесь приготавливают путем перемешивания на месте ее нанесения, равномерным слоем распределяют по поверхности основания хранилища, заполняя ею трещины и неоднородности. Далее смесь подвергают, например, электротермической обработке с помощью нагревательного устройства при температуре плавления смеси (150-170°С). Такой обработке подвергаются хранилища, предназначенные для складирования отходов III и IV классов опасности и при низкой обводненности территории. При необходимости повышения изоляционных свойств покрытия при складировании отходов I и II классов опасности и повышенной обводненности грунтов основания температура термической обработки может быть увеличена до температуры плавления поверхностного слоя хранилища (грунтов основания) (до 1300°С). Кроме того, высокотемпературная термическая обработка приводит к повышению прочностных свойств защитного экрана за счет оплавления этого слоя.
Таким образом, применение данного способа позволяет повысить прочность, устойчивость к деформации экранирующего покрытия, создать покрытие, устойчивое к воздействию агрессивных сред, экологически безопасное для окружающей среды.
Способ образования защитного экрана, заключающийся в приготовлении гидроизоляционной смеси, содержащей отходы полиэтилена, укладке ее на основание хранилища и термической обработке, отличающийся тем, что приготавливают смесь из отходов полиэтилена - 70-99% и полипропилена - 1-30%, после укладки на основание хранилища ее подвергают термической обработке при температуре плавления смеси или поверхностного слоя хранилища.
