Способ внутриотвальной переработки твердых бытовых отходов
Владельцы патента RU 2537200:
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Великолукская государственная сельскохозяйственная академия" (RU)
Изобретение относится к области обработки бытовых отходов, в частности к выводу тяжелых металлов из отвалов твердых бытовых отходов. Для внутриотвальной переработки твердых бытовых отходов формируют отвал, обрабатывают его водами, насыщенными радиоактивными веществами, разрушают, вымывают и растворяют тяжелые металлы за счет миграции активных вод внутри отвала сверху вниз, осаждают тяжелые металлы в нижнем слое отвала на геохимическом барьере. Формируемый отвал своей длинной стороной размещают по оси простирания зоны разрывного тектонического нарушения, из которого истекает радиоактивный газ радон, ионизирующий поступающую в отвал воду, а ширину основания отвала устанавливают равной размерам вкрест простирания разрыхленных пород тектонического разрыва. Изобретение обеспечивает повышение безопасности выполнения работ по переработке складируемых твердых бытовых отходов и снижение их стоимости. 1 ил.
зобретение относится к области обработки бытовых отходов, в частности, к выводу тяжелых металлов из отвалов твердых бытовых отходов, а также может быть использовано при внутриотвальном обогащении некондиционных руд.
Известен способ приготовления компоста из осадков сточных вод, включающих перемешивание осадков с влагоемкими и газопоглощающими добавками, формирование из полученной смеси кучи на перфорированном трубопроводе, периодическое продувание кучи изнутри воздухом по этому трубопроводу, создание в верхней части кучи окислительной обстановки, а в нижней части - восстановительной обстановки, размещение под основанием кучи фильтрационного и антифильтрационного слоев, образование испарительной площадки за пределами компостной кучи [1].
К недостаткам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что для обеспечения подвижности катионов тяжелых металлов в компостной куче необходимо обеспечить, за счет внесения добавки с кислыми свойствами в верхней ее части, окислительную обстановку, что повышает стоимость работ по выведению из кучи тяжелых металлов.
Известен также способ внутриотвальной радиационно-химической переработки складируемых материалов, включающий формирование отвала, обработку его водами, насыщенными радиоактивными веществами, разрушение, вымывание и растворение металлов за счет миграции активных вод внутри отвала сверху вниз, последующее осаждение металлов в нижнем слое отвала на геохимическом барьере [2], принят за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе внутриотвальной переработки складируемых материалов растворение металлов происходит за счет специально привнесенных в верхний слой отвала, способных ионизировать среду, урансодержащих минералов с большим периодом полураспада, что снижает безопасность и удорожает стоимость работ по переработке складируемых материалов.
Сущность изобретения заключается в использовании способности радиоактивного газа радона, постоянно и повсеместно выделяющегося на дневную поверхность из недр земли, ионизировать среду и генерировать окислители для ускорения физико-химических реакций, снижение стоимости и повышение безопасности переработки складируемых твердых бытовых отходов.
В частности, размещение отвалов в местах с наиболее интенсивным выделением радона, которое происходит в районах тектонических разрывов и трещин в земной коре, радиоактивный газ радон оказывает значительное влияние на складируемые бытовые отходы, а именно способствует их механическому разрушению, изменению агрегатного состояния и окраски, является катализатором химических реакций.
Эманации радона, обладая небольшим периодом полураспада (менее четырех суток) и являясь природным активным агентом, не требует дополнительных затрат на их доставку и использование, т.е. является даровыми силами природы, способными ускорить переработку складируемых отходов, не продуцируют побочных продуктов, которые могут оказывать токсическое действие.
Появление радиоактивного газа радона в складируемом массиве приводит, при спонтанном его распаде, к радиолизу (радиационному разрушению) воды, поступающей в отвал в виде осадков или специально подаваемой сверху влаги, и образованию в нем свободных радикалов водорода и гидроксила, в связи с чем в теле отвала ускоряются окислительно-восстановительные реакции.
Технический результат - снижение стоимости переработки складируемых твердых бытовых отходов, в связи с использованием природных эманаций радона, и повышение безопасности выполнения работ за счет использования радиоактивного газа радона, обладающего небольшим периодом полураспада.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе внутриотвальной переработки складируемых материалов, включающем формирование отвала, обработку его водами, насыщенными радиоактивными веществами, разрушение, вымывание и растворение тяжелых металлов за счет миграции активных вод внутри отвала сверху вниз, последующее осаждение тяжелых металлов в нижнем слое отвала на геохимическом барьере, формируемый отвал своей длинной стороной размещают по оси простирания разрывного тектонического нарушения, из которого интенсивно истекает радиоактивный газ радон, ионизирующий поступающую в отвал воду, а ширину основания отвала устанавливают равной размерам вкрест простирания зоны разрыхленных пород тектонического разрыва.
Снижение стоимости переработки складируемых отходов происходит за счет использования естественных выделений радиоактивного газа радона из недр земли по природно созданным каналам, т.е. тектоническим разрывам и трещинам в земной коре, эманации из которых, совместно с влагой, способны генерировать окислители и не требуют при их использовании дополнительных расходов.
Безопасность работ по переработке складируемых бытовых отходов с применением радиоактивного газа радона обеспечивается малым периодом полураспада радона, отсутствием дополнительного радиационного фона в районе ведения работ, складируемые отходы не перемешиваются с радиоактивными веществами, нет наведенной активности в переработанном материале.
На чертеже представлен поперечный разрез зоны тектонического нарушения типа «сброс», у которого породы висячего бока раздроблены больше, чем лежачего, с размещенным на нем отвалом из твердых бытовых отходов.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышесказанного технического результата.
Складируемый материал в виде отвала 1 готовят, например, из твердых бытовых отходов, состоящих из органических и неорганических материалов с высоким содержанием тяжелых металлов, представляющих собой цветные металлы с плотностью, большей, чем у железа, такие, например, как широко представленные на свалках свинец, цинк, никель, кадмий, медь (от отслуживших срок аккумуляторов, батареек, электронно-бытовой техники и лакокрасочных изделий и материалов), ртуть (от расколотых ламп дневного света и термометров), и формируют его в зоне разрыхленных пород 2 тектонического разрыва 3, местоположение и параметры которого (размеры по простиранию и вкрест простирания) на поверхности земли определяют, например, с помощью эманационной (газовой) съемки, ориентируя его длинную сторону по оси простирания разрывного нарушения, а ширину основания отвала 1 устанавливают равной размерам зоны 2 тектонического разрыва 3, по которому из недр земли постоянно и интенсивно в отвал 1 поступает со стороны его основания (через окно 4, оставленном в антифильтрационном слое) радиоактивный газ радон.
Сверху и с боков отвал 1 покрывают фильтрационным слоем 5 (например, из песка), который ограждает его от разноса складируемых отходов ветром, загораний и неприятных запахов.
В основании отвала 1 размещают слой материала с основными свойствами 6 (например, известь).
Ниже и сбоку размещают фильтрационный слой 7 (золу ТЭЦ или песок) и антифильтрационный слой 8 (например, глину или полиэтиленовую пленку).
Под действием атмосферной влаги или специально подаваемой сверху воды и содержащихся в ней, а также приобретаемых ею (после взаимодействия воды и поступающего снизу отвала 1, через окно 4, оставленное в антифильтрационном слое 8, радиоактивного газа радона), активных агентов в отвале 1 протекают процессы окисления и растворения тяжелых металлов. Металлоносные растворы мигрируют в отвальном массиве сверху вниз под действием сил гравитации к подножию отвала 1, где они попадают в зону резкой смены геохимической обстановки - зону геохимического барьера 6. Здесь в основной среде происходит осаждение мигрирующих соединений тяжелых металлов и накопление их в фильтрационном слое 7.
Передвигаясь далее в слое 7 в сторону испарительной площадки 9, огражденной антифильтрационным слоем 8, влага осажденных мигрирующих соединений испаряется, а тяжелые металлы концентрируются в углублении 10 за пределами отвала 1.
Одновременно в отвале 1, в связи с низкой плотностью твердых бытовых отходов и постоянным присутствием в нем кислорода воздуха, а также кислорода, полученного в результате химических реакций в теле отвала 1 под действием радона, происходит размножение аэробных бактерий, питательной средой для которых являются органические отходы, сопровождающееся значительным увеличением температуры внутри отвала 1, что способствует, помимо ускорения процесса компостирования органической части отходов, свободному перемещению металлоносных растворов внутри него в любых погодных условиях.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения (способа) следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в обработке бытовых отходов и, в частности, вывода тяжелых металлов из отвалов твердых бытовых отходов.;Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».
Библиографические данные
1. Патент РФ №2159756, кл. C05F 7/00. 1999.
2. Воробьев А.Е. Научно-методические основы управления качеством сырья в техногенных минеральных объектах с использованием геохимических барьеров. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 1996, с.24-26 (прототип).
Способ внутриотвальной переработки твердых бытовых отходов, включающий формирование отвала, обработку его водами, насыщенными радиоактивными веществами, разрушение, вымывание и растворение тяжелых металлов за счет миграции активных вод внутри отвала сверху вниз, последующее осаждение тяжелых металлов в нижнем слое отвала на геохимическом барьере, отличающийся тем, что формируемый отвал своей длинной стороной размещают по оси простирания зоны разрывного тектонического нарушения, из которого интенсивно истекает радиоактивный газ радон, ионизирующий поступающую в отвал воду, а ширину основания отвала устанавливают равной размерам вкрест простирания зоны разрыхленных пород тектонического разрыва.
