Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА НАКОПИТЕЛЯХ ЖИДКИХ ОТХОДОВ

Изобретение относится к способам предотвращения загрязнения грунтов и подземных вод токсичными, химическими, радиологическими и другими вредными веществами, в частности к созданию противофильтрационных покрытий полигонов захоронения и складирования промышленных, бытовых и преимущественно жидких отходов.

Известен способ получения защитного экрана из глины с коэффициентом фильтрации не более 10^-8 см/с и толщиной слоя 5÷100 см, которая укладывается на заранее приготовленное основание и при этом должна быть тщательно примята (СП 127.13330.2012 «Полигоны по обеззараживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию», пп.6.7).

Вышеуказанный способ не обеспечивает необходимой гидроизоляции сооружений. При длительной эксплуатации минералы глин под воздействием температуры и агрессивного минерализованного фильтрата (кислого или щелочного) изменяют структурное состояние, что приводит к растворению карбонатных минералов (в кислом фильтрате) или глинистых минералов (в кислом или щелочном фильтрате) и увеличивает коэффициент фильтрации. Таким образом, экран, имея первоначально высокую прочность, постепенно теряет ее.

Известен способ создания противофильтрационных герметичных экранов из полимерных листов (СП 127.13330.2012 «Полигоны по обеззараживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию», п.6.). Способ заключается в том, что на основание шламохранилища наносится слой песка или несвязного грунта, далее укладываются полимерные листы и защитный грунтовый слой.

Сплошность полимерного экрана достигается обычно соединением отдельных полотнищ (лент) путем их сваривания или склеивания. Однако качественное выполнение этих операций в производственных условиях не всегда может быть обеспечено, в результате чего в стыках полотнищ возникают разрывы (чаще всего вследствие непровара или пережога). Полимерное покрытие по мере заполнения полигона отходами испытывает возрастающие нагрузки, что приводит к нарушению сплошной основы, разрывам, ухудшению эксплуатационных свойств покрытия и является недопустимым. При длительной эксплуатации полигона происходит старение полимерных материалов, что обуславливает снижение прочности и устойчивости гидроизоляционного покрытия.

Известен способ создания противофильтрационных гидроизоляционных покрытий из отходов нефтедобычи (асфальтопарафинистые смолоотложения АСПО) и отходов полиэтилена в виде гранул и пленки (Патент RU №2211817, МПК С04В 26/26, E02D 3/12, от 2003.09.10), заключающийся в перемешивании компонентов при нагревании до температуры 130°C в течение 45 минут с последующим охлаждением на воздухе в течение 3 часов.

Недостатком способа является то, что при взаимодействии с высокоминерализованным фильтратом возможна экстракция из состава экрана токсичных элементов, в частности нефтепродуктов, что приводит к снижению прочности покрытия, повышению водопоглощения и фильтрационной способности.

Известен способ создания противофильтрационного экрана котлована-отстойника (авторское св-во СССР №1710665, МПК E02D 3/12, 07.02.92 г.), включающий нанесение на поверхность грунта сначала состава, содержащего 1 мас.ч. меламиноформальдегидной смолы, 0.02÷0.04 мас.ч. кислого отвердителя из группы: сульфат аммония и 1.18÷1.76 мас.ч. воды, а затем состава, содержащего 1 мас.ч. меламиноформальдегидной смолы, 0.02÷0.04 мас.ч. кислого отвердителя из указанной группы, 1,23÷1,85 мас.ч. воды и 0,005÷0,015 мас.ч. сульфонола, выдержанного до начала его гелеобразования и после нанесение на ту же поверхность грунта.

Недостатком данного способа является применение неэкологичных, загрязняющих окружающую среду компонентов, а также неравномерность распределения состава.

Наиболее близким техническим решением является способ создания противофильтрационного экрана с геомембраной из полимерного материала (Патент РФ №2374386, МПК Е02В 3/16, 27.11.2009), включающий подготовку грунтового основания, укладку на него водонепроницаемой геомембраны, состоящей из герметично соединенных между собой полотнищ полимерного материала, устройство компенсаторов деформаций геомембраны со стыковым соединением полотнищ в местах устройства компенсаторов и перекрытием стыков снизу и сверху полосами материала, отличающегося от материала геомембраны, устройство защитного слоя экрана из грунта или иных материалов.

Недостатком данного способа является низкая эксплуатационная надежность вследствие размыва и сползания защитного слоя противофильтрационного экрана из грунтовых или иных материалов, а также вероятность повреждения геомембраны при укладке или сварке.

Целью изобретения является обеспечение высокой эксплуатационной надежности и практически полной герметичности противофильтрационного экрана накопителя жидких отходов.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в предотвращении загрязнения грунтовых и подземных вод фильтратом из накопителя.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображены противофильтрационное покрытие и его аксонометрия.

Цифрами на чертеже обозначены:

1 - подготовленное грунтовое основание;

2 - противофильтрационный элемент;

3 - нижний нетканый геотекстиль;

4 - верхний тканый геотекстиль;

5 - смесь натриевой и кальциевой бентонитовой глины;

6 - защитный слой из местного грунта;

7 - полимерный закрепитель из отходов полиизобутилена.

Технический результат достигается за счет способа создания противофильтрационного покрытия, включающего укладку защитного слоя из натриевой и кальциевой бентонитовой глины (в соотношении 75% Na-бентонита и 25% Ca-бентонита), помещенной между двумя слоями геотекстиля (нетканого нижнего слоя геотекстиля - «дорнит» и тканого верхнего слоя геотекстиля - «стабитекс», плотностью 890 г/м²), способной увеличиваться в объеме при гидратации в 6÷9 раз, защитный слой из местного минерального грунта (например, суглинка) и полимерного закрепителя грунта из отходов полимеров (например, отходов полиизобутилена от камер автомобильных шин). Обработка полимерным закрепителем позволяет увеличить модуль упругости и прочностные характеристики грунта. Полиизобутилен обладает рядом ценных свойств: так же легок, как и полиэтилен, водостоек и устойчив к агрессивным средам. Возможно применение в полевых условиях при t=34÷40°C. При нормальной температуре на него не действуют кислоты, щелочи, соли галоидов, а также низшие спирты, кетоны, сложные эфиры и другие полярные растворители. Укрепленный грунт будет обладать высокой прочностью, морозостойкостью и водостойкостью.

Способ создания противофильтрационного покрытия на накопителях жидких отходов осуществляется следующим образом (фиг.1).

На подготовленное грунтовое основание 1 укладывается нижний нетканый геотекстиль (дорнит) 3, поверх которого устраивается слой из смеси натриевой и кальциевой бентонитовой глины 5 и верхнего тканого геотекстиля 4. Для пригрузки противофильтрационного элемента отсыпается защитный слой из местного минерального грунта 6, поверхность которого обрабатывается полимерной эмульсией 7 из отходов полиизобутилена при температуре t=34÷40°C. При утечке фильтрата через полимерный закрепитель 7 и защитный слой грунта 6 проходят гидратация смеси бентонитовой глины 5 и регенерация (самозалечивание) возможных повреждений за счет набухания смеси натриевой и кальциевой бентонитовой глины.

Предлагаемое противофильтрационное покрытие отличает высокая эксплуатационная надежность, долговечность, противофильтрационная эффективность, а также устойчивость покрытия на откосах и при просадках основания. Время абсорбции смеси Са- и Na-бентонита будет составлять 15÷20 часов, что следует учитывать для определения времени самозалечивания возможных повреждений при заполнении полигона жидкими отходами. Способность к самозалечиванию возможных повреждений за счет гидратации смеси бентонита обеспечивает практически полную герметичность противофильтрационного покрытия в накопителях жидких отходов, что исключает загрязнение подземных и грунтовых вод.