Способ захоронения сточных вод
О П И С,А.Н„.И". Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Соцкалнстическмк
Республик
С 02 С 5/00
1осудерстввиный комитет (53) УД К б28543. . 3/9 (088.8) Опубликовано 05 04.80 Бюллетень,% 13
Дата опубликования описания 05.04.80 по делам изобретений и открытий
А. П. Титов, В. Г. Додов, В. В. Кирин, В. Т. Зайцев и С, Е, Кривега (72) Авторы изобретения
Опытный полигон "Красный Бор" Специализированного (71) Заявитель 1 транспортного управления по очистке городских тер,: "орий и водных протоков (54) СПОСОБ ЗАХОРОНЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД
Изобретение относится к способам обезвреживания промышленных отходов методом захоронения.
В настоящее время особое внимание обращается на организацию централизованного сбора и обезвреживания промышленных отходов как крайне опасных для окружающей среды городов и пригородов.
При централизованном сборе отходов происо ходит смешение десятков сотен и тысяч совершенно различных видов веществ.
Обезвреживание такой смеси отходов существующими физико-химическими методами . трудно осуществимо. Поэтому захоронение токсичных промышленных отходов при централизованном сборе является одним из способов их
15 обезвреживания (1) .
Захоронение жидких промышленных отходов — процесс очень сложный и трудоемкий.
Зто объясняется тем„что захоронение связано
?0 с обратной засыпкой грунтом захороняемого предмета или вещества.
Захоронение твердых и пастообразных тел не вызывает затруднений. Жидкие промышлен2 ные отходы известными способами захороняют путем, предварительного помещения их в контейнеры из металла, пластмасс и других материалов (2).
В этом случае происходит захоронение контейнера и нет прямого контакта между грунтом и жидкими отходами.
Известен способ захоронения жидких отходов путем их закачки через специаль1тьте скважи-. ны в подземные горизонты на глубину до 89 км (3).
В этом случае не производят засыпки грунтом закаченные в (подземные пласты жидкие промышленные отходы, а именно непосредственно засыпается грунтом лишь сама нагнетательная скважина. Приведенные примеры имеют существенные недостатки и не могут быть широко использованы. Невозможно большие количества жидких отходов упаковать в контейнеры. Это было бы дорого и практически не осуществимо.
Закачка жидких отходов в подэемнтие горизонты возможна в весьма редких случаях иэ7260
3 "за onaeaости зараженйя подземных вбд токсичными веществами.
Кроме того, жидкие отходы перед закачкой необходимо очищать от взвесей, волокон, колоиднь|х частиц, органических остатков, от масел, жиров, парафинов, осмоляющих веществ, а также составов, сйособствующих бактериальной деятельности.
Этот способ требует специального оборудо вания для закачки жидких отходов в пластыколлекторы (скважины, имеющие антикоррозионное покрытие, насосы, рассчитанные на рабочее давление 300-350 ат, производйтельность от 1000 до 4000 мз/сут и соответствующие энергетические мощности для работы этого обо-15 рудов ения), Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ захоронения сточных вод в емкость в толще водоупорного грунта с последующей засыпкой водоупорным и растительным грунтами (4), Однако на практике данный способ захоронения жидких промышленных отходов не эффективен и не экономичен. Глина естественной влажности тяжелее жидких отходов в 2,2 раза (S глины = 2200 кг/мз, Я жидких отходов
1000 кг/м ), ойа сразу же оседает- на дно и вытесняет жидкие отходы на поверхность.
Коэффициент влагонасыщения глины, вынутой при отрытии котлована (глина естественной влажности), близок к единице, поэтому она не поглощает. жидкость. Использование полезного объема котлована (емкости), т.е. объема, расположенного в толще кембрийской глины, крайне мало (не более 10%) . Жидкая фаза промышленных отходов находится в основном в пустотах между комьями глины. Частицы сырой глины не связывают жидкую фазу,в связи с этим имеется возможность проникновения токсичных ве-4о ществ в поверхносгный водоносный горизонт почвы.
Целью изобретения является повышеййе эффективнрсти способа путем увеличения заполнения полезного объема емкости, Поставленная цель достигается тем;"что эа- 4> хоронение сточных вод осуществляют совместно с сьшучйми тонкодисперсными промышленными от. ходами в соотношении 1: (1,8-2,1); соответственно.
Рекомендуется в качестве тонкодисперсных промышленных отходов использовать керамзи товую или цементную пыль.
Способ осуществляют следующйм образом.
В емкость, выполненную в водоупорном
Грунте (например, в толще глины), сливают жидкие npomanJnenw e orxopbr (концентри1 ованные растворы минеральных и органических веществ), не оказывающие агрессивного дейст. вия на водоупорный грунт, реакция среды которых в пределах 3 < рН < )2. В этту же
28 4 емкость принимают сыну в с тонкодисперсные промышленные отходы, например шллеунос при производстве керамзита, цемента, пыль из фильтров газовой очистки и т.п. Сьптучие тонкодисперсные промышленные отходы обладают пластичностью и вяжущими свойствами. Консистенция смеси сыпучего тонкодисперсного материала с жидкими отходами может быть различной (твердой, пластичной, текучей). При загущении жидких промышленных отходов сыпучими тонкодисперсными промышленными отходами необходимо стремиться получить смесь, в которой содержание жидких отходов было бы максимальное (таким образом увеличивается содержание жидких отходов в единице объема емкости), получить смесь такой консистенции, которая выдержала бы нагрузку, создаваемую укрывочным слоем водоупорного грунта
Многочисленные экспериментальные данные и практика захоронения жидких отходов на полигоне предлагаемым способом показали, что оптимальным вариантом смешения отходов является соотношение объемов жидких отходов и сыпучих тонкодисперсных отходов 1: (1,8-2,1), соответственно. Причем общий объем смеси.не отличается от объема загруженных сыпучих тонкодисперсных отходов.
Таким образом, в предлагаемом способе жидкие промышленные отходы занимают 50% объема емкости, тогда как в известном способе только 10 .
Итак, предлагаемый способ захоронения жидких отходов позволяет в пять раз увеличить по сравнению с известным количество захороненных жидких промышленных отходов в единице объема емкости. Это, в свою очередь, приводит к пятикратному снижению расходов на захоронение одной тонны жидких отходов и пятикратному снижению использовайия отведенной под захоронение земельной площади.
Смешение отходов одинаково достигается как в случае одновременной подачи отходов в емкость, так и в том случае, если в емкость сначала принимают все жидкие отходы, а затем в двойном количестве по отношению к объему жидких отходов подают сыпучие тонкодисперсные промышленные отходы. Заполнение емкости отходами ведут до полного использования всего полезного объема емкости.
Тонкодисперсные промышленные отходы обладают способностью связывать жидкость.
Связь жидкости с частицами пыли обусловлена большой удельной новерхность1о частиц пыли и значительной свободной энергией, которой обладает эта поверхность. Вся жидкость в смеси находится в виде неподвижной связанной, жидкости. Только применяя очень высокие градиенты напора, можно заставить двигаться в этой смеси. Это обстоятельство особенно важно, 5 7260, так, как связывание жидкости с частицами сыпучих тонкодиснерсных поглотителей исключает проникновение жидких отходов в поверхностный водоносный горизонт и их дальнеишее распространение с поверхностными и грунтовыми
S водами, повышает эффективность обезвреживания жидких отходов по сравнению с методом обезвреживания, указанным в прототипе. В методе обезвреживания, укаэанном в прототипе, жидкость физически не связана с частицами сы- 1О рой глины, а находится в пространстве между комьями глины и может свободно перемещаться под действием нагрузки.
Учитывая, что захоронение жидких промышленных отходов производится навечно, необходимо полностью исключить возможиость митрации захороненных жидких отходов в грунте.
Это достигается в предлагаемом способе обезвреживания. В связи с тем, что срок эксплуатации полигона невелик (7 лет), а миграция ° токсичных веществ в грунтах — процесс сравнительно медленный, эффективность обезвреживания жидких промьппленных отходов предлагаемым способом по сравнению с прототипом определится спустя более значительный проме- 2s жуток времени.
П, р и м е р 1. Рассмотрим способ захоронения в глине, расположенной под водоносным слоем вскрышных пород, жидких промышленных отходов путем их загущения в емкости керамзитовой пылью и засыпки полученной смеси изолирующими слоями глины н растительного грунта.
На участке, предназначенном для захоронения жидких отходов, открывают емкость (котлован) так, чтобы большая часть объема емкости находилась в толще глины (полезный объем емкости). Толща глины должна быть однородной плотного сложения и не иметь йрослоек песчаника, пустот, водоносных слоев.:. 4p
Меньшая часть объема емкости располагается в слоях вскрышных пород, представляющих собой водоносный горизонт, не обладавший водоупорцьтми свойствами. Глубина (мощность) вскрышных пород 2 м, общая глубина котлована 12-15 м. Глубина котлована обсусловлена техническими возможностями используемого для образования котлованов оборудования (экскаваторы, бульдозеры, автосамосвал) . В котлован по лоткам сливают жидкие промытштен- gp ные отходы, которые представляют собой загрязненные механическими примесями концентрированные растворы минерального или органического состава. В этот же котлован принимают керамзитовую пыль — пылеунос при производстве керамзита. Это тонкодиспе сный порошок, дегидратированный при 1100-1200 С, с насыпным весом 1,1 г /см, влажность менее 14, ненабухающий при увлажнении. Керамзитовую
28 6 пыль доставляют специальным тржтспортом— цементовозами и по шлангам под напором подают в жидкие промышленные отходы. Заполнение котлована смесью жтщких отходов с керамзитовой газелью ведут до полного использования всего полезного объема котлована. При сметпении 1,8 объема керамзитовой пыли с 1 объемом жидких промышленных отходов происходит загущение жидкости с образованием смеси пластичной консистенции, которая со временем способна затвердевать. Общий объем смеси не отличается от объема загруженной керамзитовой пыли. Это происходит за счет полного поглощения жидких отходов сухими тонкодисперсными промътшленными отходами и отсутствия набухания керамзитовой пыли при ее увлажнении.
Таким образом, можно считать, что жидкие промышленные отходы практически занимают
50 o полезного объема котлована (в то время как в известном способе только 10%), что приводит к повышению эффективности заполнения котлована жидкими отходами в пять раэ.
Полученную смесь изолируют от грунтовых и поверхностных вод слоями водоупорного грунта (глиной) . Глину подают в котлован автосамосвалами, разравнивают и уплотняют бульдозерами. Высота изолирующего слоя глины равна мощности вскрышного водоносного слоя.
В рассматриваемом случае около 2 м. В целях рекультивации отведенной под захоронение отходов площади изолирующий слой глины покрывают полуметровым слоем растительного грунта, на котором производят посев трав, посадку деревьев и декоративных кустарников. Двухметровый изолирующий слой глины и полуметровый слой растительного грунта производят общее давление на смесь жидких отходов с керамзитовой пылью, равное 500 г/см, что значительно меньше того нормативного давления, которое согласно СНиП (у} выдерживают смеси тонкодисперсных материалов (подобно супесям и сутлинкам) с жидкостью, имеющих пластичную консистенцию.
Пример 2. Рассмотрим способ захоронения жидких промышленных отходов вместе с цементной пылью в толще водоупорного грунта, когда на территории, отведенно" под захоронение, нет верхнего водоносного горизонта (вскрьпцных пород) .
На участке, предназначенном под захоронение промышленных отходов, образуют емкость (котлован). В этом случае полезный объем котлована будет равен его полному объему, так как на участке нет толщи вскрышных пород.
Глубина котлована зависит от технических возможностей мехатптзмов (в частности, экскаваторов), образующих котлован, длина н ширина могут быть произвольных размеров. tin специ40
Сверху смесь жидких промьЪпленньтх отхо— дов с "сьптучими тонко1тйсперсййьйт=ойсбдами покрывают солями водоупорного грунта, который привозят на автосамосвалах, а затем разрав. нивают и уйпотняют бульдозерами. Слой водо- 5п упорного грунта изолирует смесь от поверхност.ных вод и атмосферных осадков. %го толщина должна бысть не меньеше 2 м. Двухметровый уплотненный слой глины является надежным водоупором, Пбверх водоупорного грунта по- ББ мещают полуметровый слой растительного
ЦНИИПИ Заказ 591/18
Филиал 1ШП 11атент, т. Ужго. 7260 альным лоткам, расположенным на бортах котлована, сливают жидкие промьпаленные отходы, заполняя котлован примерно до половины (47 °
49%) его объема. Затем в жидкость по шлангам под напором подают цементную пыль, достав- 5 ляемую цементовозами.
Цементная пыль — пылеунос при производстве цемента, представляет собой тонкодисперсный порошок, обладающий вяжущими свойствами, имеющий влажность до 5-6%, насыпной вес 1о
1,1 г/см, ненабухающий при увлажнении.
Подачу цементной пыли в жидкие отходы можно производить с любой точки по периметру. котлована. Загрузку цементной пыли осуществляют до полного заполнения котлована от- 15 ходами, т.е, до полного использования его геометрического объема.
Соотношение жидких промышленных отходов и сыпучих тонкодисперсньтх отходов в образовавшейся смеси по объему равно 1, жид- 2О ких 2,1. Некоторое увеличение объема цементной пыли прч загущении жидких отходов по сравнению с необходимым объемом керамзитовой пыли (на 1 объем жидких отходов 1;8 объемов керамзитовой пыли) происходит эа счет большей влажности цементной пыли. При загущенйи жидких отходов цементйой пылью образуется смесь пластичной консйстенттттн, которая со временем способна затвердевать. Общий объем смеси почти не отличается от объе- Зо ма загруженной цементной пыли, Это происходит за счет полного поглощения жидких отхо-: дов сухими тонкодисперсньпйи промышленными отходами и отсутствием набухания цементной пьши при ее увлажйении ; - " 35
Таким образом, в предлагаемом способе жидкие промышленные отходы занимают 50 o объема емкости, тогда как в известном способе только 10%.
Итак, предлагаемый способ захоронения жидких отходов позволяет в пять раз увеличить по сравнению с известным количество за- хороненных жидких промышленных отходов в едппще объема емкости.
28 8 грунта, на котором производят посев трав, посадку деревьев и кустарников.
Использование предлагаемого способа захоронения жидких промышленных отходов обеспечивает по сравнению с известным следующие преимушества, Повышение эффективности обезвреживания жидких отходов эа счет физико-химической связи жидкости с частицами сыпучих тонкодисперсных отходов.
Заполнение всего полезного объема котлована промышленными отходами.
Пятикратное увеличение объема захороняе. мых жидких отходов в единице объема котлована и соответственно такое же уменьшение расходования земельных площадей, отведенных нод захоронение отходов, Снижение материальных затрат, связанных с захоронением промышленных отходов.
Полезное использование тонкодисперсных промышленных отходов, которые в отвалах загрязняли окружающую среду, а в отдельных случаях являлись токсичными.
Кроме того при использовании предлагаемого способа высвобождается большое количество водоупорного грунта, например глины, который может быть использован в производстве строительных материалов, например кирпича.
Формула изобретения
1. Способ захоронения сточных вод в емкость в толще водоупорного грунта с последующей засыпкой водоупорным и растительными грунтами, о т л и ч а ю тц и и с я тем, что, с целью повышения эффективности способа путем увеличения заполнения полезного объема емкости, захоронение сточных вод осуществляют вместе с сыпучими тонкодисперсными промышленными отходами в соотношении
1: (1,8-2,1), соответственно.
2. Способ по п1, о т л и ч а ю щ и й1 с я тем, что в качестве сыпучих тонкодисперсных промышленных отходов используют керамзитовую или цементную пыль.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1Новое в жизни, науке и технике. Серия.
М 9„Хймия, 1975, с.40-44.
2.Санитарные правила работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующего излучения. Госавтомиздат, 1963.
3. Гольдберг В. М. Подземное захоронение промстбков химической промьниленности.М., 1968.
4. Технологический проект Опытного полигона "Красный Бор" по приему н обезвреживанию промышленных отходов предприятий,г.Ленинграда. Ленгипрогор, 1969 (прототип).
Тираж 1020 Подписное род, ул. ПроеКтная, 4
