Рекультивант строительный из отходов строительства, сноса и демонтажа зданий и строений, грунтов
Группа изобретений относится к рекультивации нарушенных земель, нефтезагрязненных земель, иловых полей, илохранилищ, полигонов промышленных и бытовых отходов, может быть применена при строительстве дорожных сетей и благоустройстве территории. Технический результат – создание широкоспециализированного рекультиванта с повышенными функциональными характеристиками из отходов строительства, сноса и демонтажа зданий и строений. Рекультивант строительный из отходов строительства, сноса и демонтажа зданий и строений, незагрязненных грунтов, представляющий собой смесь сухих фракций, включает в состав две фракции: первую фракцию - измельченную смесь строительных отходов, отходов от сноса зданий, за исключением древесных отходов, с размером гранул от 20 до 80 мм, с влажностью не более 20%, вторую фракцию - смесь фракции строительных отходов и отходов от сноса зданий с природным незагрязненным грунтом с размером гранул от 10 до 20 мм. В качестве исходного сырья используют строительные отходы 4-5 классов опасности с усредненной плотностью 0,8-1,1 т/м3, исключая полимеры, резину, металлы, древесные отходы. Рекультивант содержит первую и вторую фракции в соотношении, мас.%: первая фракция 70-85, вторая фракция 15-30, и дополнительно природные биореагенты - шунгитовый порошок, гуминовые кислоты, нативные почвенные бактерии в количестве: 1,8 кг природных биореагентов на 1 тонну измельченной смеси строительных отходов и незагрязненных грунтов при рекультивации нефтезагрязненных объектов, шламоотвалов, иловых полей; 100 граммов природных биореагентов на 1 тонну измельченной смеси строительных отходов и незагрязненных грунтов при проведении рекультивационных работ шламохранилищ, полигонов промышленных отходов. Природные биореагенты берут в следующем соотношении друг к другу, мас.%: шунгитовый порошок 45-52; гуминовые кислоты 45-47; нативные почвенные бактерии 1-10. 2 н.п. ф-лы, 4 пр.
Рекультивант строительный из отходов строительства, сноса и демонтажа зданий и строений, грунтов предназначен для проведении рекультивации нарушенных земель (оврагов, балок, карьеров и т.д.), нефтезагрязненных земель, иловых полей, илохранилищ, полигонов промышленных и бытовых отходов, может быть применен при строительстве дорожных сетей и благоустройства территории.
Предлагаемый рекультивант имеет аналоги, представляющие собой различные продукты, получаемые в процессе обработки и утилизации отходов, предназначенных для восстановления нарушенных земельных участков, выработанных карьеров, для благоустройства территории. Например, известны следующие продукты:
по патенту РФ №2654074 на изобретение под названием «Способ восстановления нарушенных земельных участков с применением грунта для рекультивации» используется грунт для рекультивации, который получают из отходов строительства и сноса, переработанных на дробильной установке до состояния щебеночно-песчаной смеси древесных отходов и грунта, образовавшегося при проведении землеройных работ, не загрязненного опасными веществами, с фракцией с размером частиц 5-10 мм. Нарушенный земельный участок разбивают на условные технологические карты производства работ площадью 1 га (100 м × 100 м), доставляют ингредиенты для производства грунта для рекультивации в технологическую карту для формирования технологических ярусов, включающих закладку выработанного пространства, его выравнивание и укладку почвенного слоя, включающего этапы:
а) отсыпки и разравнивания щебеночно-песчаной смеси,
б) отсыпки и разравнивания грунта, образовавшегося при проведении землеройных работ, не загрязненного опасными веществами,
в) перемешивания и уплотнения строительной техникой,
г) отсыпки и разравнивания армирующего слоя из древесных отходов.
по патенту RU 2690557 «Грунт технический «Фишт-грунт» марка техно для рекультивации нарушенных земель и способ его производства», грунт технический «Фишт-грунт» получен путем утилизации отходов IV-V классов опасности и содержит компоненты при следующем соотношении, об. %: щебеночно-песчаная смесь из строительных отходов 50-57, отходы грунта 33-40, измельченные древесные отходы 3-10. С помощью грунта обеспечивается получение однородного и экологически безопасного технического грунта для рекультивации нарушенных земель.
Наиболее близким аналогом является известный по патенту RU №2611750 способ восстановления выработанных карьеров для строительства кладбища, в котором используют строительные отходы с размером фракций до 200 мм без предварительного дробления. Указанный способ включает раздельную выемку, перемещение и складирование в отдельные ленточные отвалы почвенного слоя и вскрышных пород, выработку карьерного поля, закладку выработанного пространства до границы верхнего уровня грунтовых вод строительными отходами, близкими по своему составу к природным минералам с различной крупностью фракций, послойно с последующим уплотнением каждого слоя, укладку дренирующего слоя строительными отходами, с крупностью фракций 150-200 мм. Поверх дренирующего слоя отсыпают промежуточный слой строительными отходами с крупностью фракций не более 120 мм. Отсыпку производят до того момента, пока верхняя граница промежуточного слоя не достигнет 1/2 высоты выработанного пространства карьера. Затем поверх промежуточного слоя производят первичную засыпку выработанного пространства карьера смесью, состоящей из смешанных в равных пропорциях вскрышных пород, глины и измельченных строительных отходов с крупностью фракций не более 100 мм, причем засыпку производят послойно с толщиной каждого последующего слоя не более одного метра и уплотнением каждого слоя. Эту операцию выполняют до полного заполнения выработанного пространства карьера. По спланированной бульдозером поверхности, производят отсыпку всей поверхности выработанного пространства карьера смесью из песка и гравия фракции 5 мм, смешанных в равных пропорциях с толщиной слоя не менее 100 мм.
Указанные способы и грунты представляют собой почвенно-шламовые грунтовые смеси с содержанием древесных отходов, размером фракции от 5-200 мм и предназначены для послойной засыпки, обеспечивающей повышение надежности изоляции и обезвреживания отходов, соответствующих природоохранным и санитарным нормам.
Целью изобретения является создание из отходов строительства, сноса и демонтажа зданий и строений и грунтов более широкоспециализированного рекультиванта с повышенными функциональными характеристиками.
Цель достигается за счет состава рекультиванта, а именно, за счет того, что рекультивант включает две фракции, а именно:
первую фракцию - измельченную смесь строительных отходов, отходов от сноса зданий, за исключением древесных отходов, с размером гранул от 20 до 80 мм, с влажностью не более 20%,
вторую фракцию - смесь фракции строительных отходов и отходов от сноса зданий с природным незагрязненным грунтом с размером гранул от 10 до 20 мм, причем в качестве исходного сырья используют строительные отходы 4-5 классов опасности с усредненной плотностью 0,8-1,1 т/м3, исключая полимеры, резину, металлы, древесные отходы,
при этом рекультивант содержит первую и вторую фракции в соотношении, мас. %: первая фракция 70-85, вторая фракция 15-30,
и дополнительно природные биореагенты - шунгитовый пророшок, гуминовые кслоты, нативные почвенные бактерии в количестве:
1,8 кг природных биореагентов на 1 тонну измельченной смеси строительных отходов и незагрязненных грунтов при рекультивации нефтезагрязненных объектов, шламоотвалов, иловых полей,
100 граммов природных биореагентов на 1 тонну измельченной смеси строительных отходов и незагрязненных грунтов при проведении рекультивационных работ шламохранилищ, полигонов промышленных отходов, природные биореагенты берут в следующем соотношении друг к другу, мас. %:
45-52- шунгитовый порошок,
45-47 - гуминовые кислоты,
1-10 - нативные почвенные бактерии.
За счет этого рекультивант имеет сорбирующие и несущие характеристики, соответствующие с одной стороны подложке дорожного полотна высокого качества, а с другой, обеспечивающие высокие рекультивирующие характеристики. Естественное перемешивание, заключающееся в смешивание фракций в следствие широкого распределения размера частиц, придает свойства, близкие к естественным грунтовым массам и/или техногенному грунту.
Цель также достигается за счет способа изготовления рекультиванта, предполагающего следующие действия:
для создания рекультиванта в качестве исходного сырья берут строительные отходы 4-5 классов опасности с усредненной плотностью 0,8-1,1 т/м3, производят сортировку отходов, исключают полимеры, резину, металлы, древесные отходы, производят измельчение отходов с использованием дробильного оборудования, берут фракции в следующем соотношении, мас.%: первая фракция 70-85, вторая фракция 15-30, где первая фракция это измельченная смесь строительных отходов, отходов от сноса зданий, с размером гранул от 20 до 80 мм, с влажностью не более 20%, вторая фракция это смесь фракции строительных отходов и отходов от сноса зданий с природным незагрязненным грунтом с размером гранул от 10 до 20 мм, и добавляют и природные биореагенты - шунгитовый порошок, гуминовые кислоты, нативные почвенные бактерии в количестве:
1,8 кг природных биореагентов на 1 тонну измельченной смеси строительных отходов и незагрязненных грунтов при рекультивации нефтезагрязненных объектов, шламоотвалов, иловых полей,
100 грамм природных биореагентов на 1 тонну измельченной смеси строительных отходов и незагрязненных грунтов при проведении рекультивационных работ шламохранилищ, полигонов промышленных отходов природные биореагенты в количестве,
природные биореагенты берут в следующем соотношении друг к другу, мас. %:
45-52 - шунгитовый порошок,
45-47 - гуминовые кислоты,
1-10 - нативные почвенные бактерии.
Добавление в состав рекультивантов природных реагентов в виде шунгитового порошка приводит к наличию у получаемого рекультиванта уникальных очистительных, каталитических, детоксицирующих свойств, способствующих быстрому очищению почвы от загрязнителей (нефтепродукты, тяжелые металлы) и к быстрому формированию плодородного почвенного слоя.
Применение шунгитового порошка обусловлено его уникальными очистительными, каталитическими и детоксицирующими свойствами. Присутствующая вода в результате химического распада экотоксикантов очищается от хлора, хлорорганических элементов, тяжелых металлов и нитратов, а также насыщается полезными макро- и микроэлементами до физиологических величин.
Гуминовые вещества выступают в качестве природных детоксицирующих веществ, что делает их перспективными препаратами для рекультивации территорий, загрязненных органическими веществами, в том числе и иловых полей и шламонакопителей. Наряду со связывающими, гуминовые вещества обладают выраженными поверхностно-активными свойствами, что позволяет использовать их в качестве агентов, увеличивающих растворимость гидрофобных органических веществ, включая жиры и нефтепродукты. Поэтому гуминовые вещества могут быть использованы как основа для растворов, предназначенных для ликвидации загрязнений ароматическими органическими веществами. В отличие от синтетических ПАВ, обычно используемых для этих целей, при получении гуминовых веществ не используются токсичные вещества. Кроме того, гуминовые препараты не являются ксенобиотиками, то есть их использование не наносит ущерба окружающей среде. При использовании гуминовых веществ улучшается структура почвы, ее буферные и ионообменные свойства, активизируется деятельность почвенных микроорганизмов.
Нативные почвенные бактерии (микроорганизмы), потребляющие углеводороды, являются обычными компонентами биоценозов почв. Во всех почвах в большом количестве содержатся микроорганизмы, способные окислять углеводороды различного происхождения (растительного, животного, нефтяного). Поступление в почву свежего энергетического материала вызывает интенсивное развитие углеводородоокисляющей микрофлоры, что обеспечивает утилизацию этого поллютанта.
Применение реагентов осуществляется методом биоремедиации - биостимуляция in situ. Этот подход основан на стимулировании роста нативных природных микроорганизмов, естественно содержащихся в любой почве и потенциально способных утилизировать загрязнитель, но не способных делать это эффективно из-за отсутствия полного набора пищевых компонентов (соединений азота, фосфора, калия и пр.).
В количественном выражении при рекультивации нефтезагрязненных объектов, шламоотвалов, иловых полей необходимо использование 1,8 кг природных реагентов на 1 тонну измельченной смеси строительных отходов и незагрязненных грунтов.
При проведении рекультивационных работ шламохранилищ, полигонов промышленных отходов и т.д. природные биореагенты в количестве 100 грамм на тонну измельченной смеси строительных отходов и незагрязненных грунтов.
Применяемые природные реагенты являются естественными для окружающей среды, не образуют токсичных соединений в почве и воде, не загрязняют атмосферу, не оказывают негативного влияния на флору, фауну и биогеоценозы даже при использовании высоких концентраций (в иловых полях и нефтезагрязненных грунтах). Данный способ активизирует и многократно ускоряет натуральные природные процессы самоочищения и самовосстановления почв.
При проведении рекультивационных работ выработанных карьеров, оврагов, балок, при проведении работ по вертикальной планировке территории, дорожном строительстве поднятия уровня грунта отсутствует загрязнение территории отходами, в том числе нефтесодержащими, в связи с чем использование природных биореагентов нецелесообразно.
Внесение природных реагентов разделено на несколько этапов. На первом этапе вносят 100% всей массы шунгитового порошка, после чего осуществляется полив и перемешивание (вспашка) смеси с применением промышленного миксера и/или культиватора. На втором этапе добавляется смесь солей гуминовых кислот и нативных почвенных бактерий, после чего опять осуществляется полив и перемешивание (вспашка) смеси с применением промышленного миксера и/или культиватора. На третьем этапе через 5-10 дней после окончания второго этапа вносится вторая половина смеси солей гуминовых кислот и нативных почвенных бактерий, после чего опять осуществляется полив и перемешивание (вспашка) смеси с применением промышленного миксера и/или культиватора.
Использование природных реагентов в виде шунгитового порошка гуминовых кислот и нативных почвенных бактерий целесообразно при температуре выше 5 градусов по Цельсию.
Морфологический состав используемых отходов и применяемых биореагентов очень близок к свойствам природных компонентов, включая физико-химические и гранулометрические свойства, влажность и плотность.
В результате в предлагаемом рекультиванте отсутствуют древесные отходы, используется только измельченная смесь инертных строительных материалов и грунтов размером от 10 до 80 мм с добавлением природных реагентов и отсутствует необходимость послойной укладки слоев при использовании.
Осуществление изобретения
Рекультивант строительный из отходов строительства, сноса и демонтажа зданий и строений, грунтов» представляет собой измельченную смесь инертных материалов, полученную из:
• строительных отходов (бетона, цемента, кирпича, песка, пгс, железобетона и т.д.);
• отходов от сноса и демонтажа зданий и строений (бетонные и железобетонные перекрытия, балки, фундамент и т.д.);
• незагрязненных грунтов;
• других отходов, подобных по морфологическому составу;
• природных реагентов (шунгитовый порошок, гуминовые кислоты, нативные почвенные бактерии).
Берут строительные отходы и отходы от сноса и демонтажа зданий и строений с усредненной плотностью 0,8-1,1 т/м3, производят сортировку и анализ компонентов исходной смеси строительных отходов, исключают отходы, содержащие полимеры, резину, металлы и другие отходы с влажностью более 20%.
Основная часть рекультиванта - 70-85% получена на дробильно-сортировочном участке с использованием специального оборудования - навесной дробильный ковш SimexCB1400, гидромолот DeltaF-5. Оставшиеся 15-30%о, представляют собой фракции, образовавшиеся в результате перемешивания уже измельченной основной части рекультиванта и грунта размером от 10 до 20 мм и природные реагенты (шунгитовый порошок, гуминовые кислоты, нативные почвенные бактерии), которых нет в вышеуказанных патентах, а они являются составной частью рекультиванта.
Совместное использование инертных отходов, схожих по морфологическому составу, влажности, плотности и разрыхлению, позволяет сформировать устойчивый к механическим, физическим и химическим нагрузкам продукт. Добавление природных реагентов позволяет в короткие сроки очистить почвы от нефтяных загрязнений, переработать иловые отложения, и сформировать плодородный почвенный слой.
Морфологический состав продукта близок к компонентам окружающей среды, таким образом, данный продукт является экологически абсолютно безопасным, в связи с чем имеет очень широкий спектр применения и может использоваться для:
- устройства оснований автомобильных дорог IV и V технических категорий;
- укрепления обочин автомобильных дорог;
- устройства временных дорог;
- устройства оснований тротуаров, пешеходных дорожек;
- устройства оснований автостоянок, площадок отдыха и т.п.;
- восстановительных работ по рекультивации нарушенных земель природного и антропогенного происхождения. К природным объектам относятся овраги, балки и т.д., к антропогенным - отработанные карьеры по добыче полезных ископаемых, полигоны промышленных и коммунальных отходов, нефтезагрязненные почвы и грунты, иловые поля и илонакопители, требующие рекультивации и т.д.;
- благоустройства территории;
- и других отраслей строительства.
Данный компонентный состав позволяет:
- повторно использовать строительные отходы 4-5 класса опасности;
- сохранить нерудные полезные ископаемые (щебень, песок и т.д.), раннее используемые для аналогичных работ (рекультивация, благоустройство территории, дорожные работы и т.д.);
- очистить загрязненные нефтепродуктами и илами земли;
- быстро восстановить и/или сформировать почвенный слой;
- разгрузить существующие полигоны твердых коммунальных отходов, тем самым сохраняя объемы для профильных отходов;
- снизить число несанкционированных свалок;
- восстановить исходный ландшафта и природную экосистему на территории проведения работ;
- улучшить санитарно-эпидемиологическую обстановку и условия состояния окружающей среды.
Заявляемый способ производства продукта «Рекультивант строительный из отходов строительства, сноса и демонтажа зданий и строений и грунтов» заключается в процессе обработки и утилизации отходов 4-5 классов опасности и состоит из следующих основных этапов:
1. Организация дробильно-сортировочного участка. Так как используемое оборудование является мобильным, проведение работ возможно, как на территории Исполнителя, так и на территории Заказчиков работ.
2. Оборудование мест санитарно-бытового назначения для обеспечения жизнедеятельности рабочего персонала.
3. Организация мест временного хранения отходов в соответствии с санитарными и экологическими требованиями
4. Обучение и инструктаж рабочего персонала.
5. Установка и монтаж эксплуатируемого оборудования (Навесной дробильный ковш Simex СВ 1400, Гидромолот DeltaF-5)*.
*оборудование может быть заменено на аналогичное других марок и производителей
6. Обустройство подъездных дорог (при необходимости).
7. Организация склада сырья (строительные отходы 4-5 классов опасности по ФККО), площадью не менее 15x15 м.
8. Организация склада готовой продукции, площадью не менее 20×20 м.
9. Доставка сырья (строительные отходы 4-5 классов опасности, природные реагенты) на подготовительное отделение участка (склад сырья). При необходимости доставка сырья на дробильно-сортировочный участок осуществляется как собственным транспортом, так и транспортом сторонних организаций. Взвешивание отходов производится либо на весах Заказчика, либо определяется по грузоподъемности машины, с учетом плотности отходов.
10. Визуальный осмотр поступивших отходов для исключения попадания запрещенных к использованию отходов.
11. Радиологический контроль поступивших отходов с использованием дозиметра.
12. Обработка (первоначальное измельчение крупных частей) с использованием передвижного навесного оборудования – гидромолота Delta F-5, работающих на базе (носителе) гидравлического экскаватора-погрузчика TLB 825-RM.T.e. производится предварительное дробление отходов на куски размером до 700×700×1200 мм.
13. Загрузка предварительно измельченного (обработанного) сырья в дробилку. Загрузка сырья осуществляется при помощи погрузчика или экскаватора.
14. Утилизация (измельчение на навесном дробильном ковше Simex СВ1400), с получением готовой продукции, размером 10-80 мм.
15. Выход из дробилки получаемой продукции - рекультивант с размером частиц 10-80 мм.
16. Добавление природных реагентов.
17. Складирование полученной продукции «Рекультивант строительный из отходов строительства, сноса и демонтажа зданий и строений и грунтов» на складе готового сырья.
Хранение продукта осуществляется навалом на асфальтированной площадке под навесом. Транспортирование возможно автомобильным или железнодорожным транспортом в контейнерах, накрытых тентом.
На основании проведенных лабораторных исследований «Рекультивант строительный из отходов строительства, сноса и демонтажа зданий и строений, грунтов» относится к 5 классу опасности для окружающей природной среды. В сравнении с природными материалами, ранее используемыми для рекультивации нарушенных земель (щебень, песок и пр.), продукт обладает хорошими сорбционными свойствами и при этом имеет невысокую себестоимость, не требуя дополнительной добычи полезных ископаемых с образованием новых карьерных выработок.
Ниже представлены результаты по определению компонентного состава и результаты биотестирования с определением класса опасности получаемого продукта.
1. Рекультивант строительный из отходов строительства, сноса и демонтажа зданий и строений, незагрязненных грунтов, представляющий собой смесь сухих фракций, отличающийся тем, что рекультивант включает в состав две фракции:
первую фракцию - измельченную смесь строительных отходов, отходов от сноса зданий, за исключением древесных отходов, с размером гранул от 20 до 80 мм, с влажностью не более 20%,
вторую фракцию - смесь фракции строительных отходов и отходов от сноса зданий с природным незагрязненным грунтом с размером гранул от 10 до 20 мм,
причем в качестве исходного сырья используют строительные отходы 4-5 классов опасности с усредненной плотностью 0,8-1,1 т/м3, исключая полимеры, резину, металлы, древесные отходы,
при этом рекультивант содержит первую и вторую фракции в соотношении, мас.%: первая фракция 70-85, вторая фракция 15-30,
и дополнительно природные биореагенты - шунгитовый порошок, гуминовые кислоты, нативные почвенные бактерии в количестве:
1,8 кг природных биореагентов на 1 тонну измельченной смеси строительных отходов и незагрязненных грунтов при рекультивации нефтезагрязненных объектов, шламоотвалов, иловых полей,
100 граммов природных биореагентов на 1 тонну измельченной смеси строительных отходов и незагрязненных грунтов при проведении рекультивационных работ шламохранилищ, полигонов промышленных отходов,
природные биореагенты берут в следующем соотношении друг к другу, мас.%:
шунгитовый порошок 45-52
гуминовые кислоты 45-47
нативные почвенные бактерии 1-10.
2. Способ создания рекультиванта строительного из отходов строительства, сноса и демонтажа зданий и строений, грунтов, включающий в себя измельчение строительных отходов и их дальнейшее естественное перемешивание, отличающийся тем, что для создания рекультиванта по п. 1 в качестве исходного сырья берут строительные отходы 4-5 классов опасности с усредненной плотностью 0,8-1,1 т/м3, производят сортировку отходов, исключают полимеры, резину, металлы, древесные отходы, производят измельчение отходов с использованием дробильного оборудования, берут фракции в следующем соотношении, мас.%: первая фракция 70-85, вторая фракция 15-30, где первая фракция - это измельченная смесь строительных отходов, отходов от сноса зданий, с размером гранул от 20 до 80 мм, с влажностью не более 20%, вторая фракция - это смесь фракции строительных отходов и отходов от сноса зданий с природным незагрязненным грунтом с размером гранул от 10 до 20 мм, и добавляют природные биореагенты - шунгитовый порошок, гуминовые кислоты, нативные почвенные бактерии в количестве:
1,8 кг природных биореагентов на 1 тонну измельченной смеси строительных отходов и незагрязненных грунтов при рекультивации нефтезагрязненных объектов, шламоотвалов, иловых полей,
100 грамм природных биореагентов на 1 тонну измельченной смеси строительных отходов и незагрязненных грунтов при проведении рекультивационных работ шламохранилищ, полигонов промышленных отходов,
природные биореагенты берут в следующем соотношении друг к другу, мас.%:
шунгитовый порошок 45-52
гуминовые кислоты 45-47
нативные почвенные бактерии 1-10.
