Результат интеллектуальной деятельности: МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ИЗОЛЯЦИИ УПЛОТНЕННЫХ СЛОЕВ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ НА ПОЛИГОНЕ

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для промежуточной изоляции уплотненных слоев твердых коммунальных отходов, расположенных на полигонах.

Известны традиционные изолирующие материалы, такие как природный грунт, строительные отходы, битый кирпич, известь, мел, древесина, стеклобой, бетон, керамическая плитка, гипс, сода и др. (Санитарные правила СП 2.1.7.1038-01 «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов»).

В случае применения в качестве изолирующего материала природного грунта его получают, как правило, путем экскавации непосредственно на полигоне до начала складирования твердых отходов. Однако экономические затраты на добычу данного природного материала велики. Работы по экскавации грунта нарушают гидрологический режим местности, загрязняют водные объекты и почву, а в зимнее время из-за промерзания затруднены. Строительные отходы разнородны по своему фракционному (гранулометрическому) составу, содержат в своем составе в большинстве случаев крупные элементы железобетонных, армокаменных и металлических изделий, а значит требуют перед использованием дробления и грохочения.

Известна смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, донных осадков, шламов и нефтезагрязненных грунтов, включающая алюмосиликатную породу, известь и портландцемент, дисперсный органический сорбент при следующем соотношении компонентов, мас. %: алюмосиликатная порода 55-80, известь 5-10, портландцемент 10-30, дисперсный органический сорбент 5-30. При этом в качестве органического сорбента могут содержаться торф, древесная мука, измельченные отходы сельского хозяйства, например мякина, а также сапропель (RU 2184095, опубл. 27.06.2002 г. ).

Недостатком указанной смеси является ее многокомпонентность и сложность технологии ее получения, кроме того, органические компоненты смеси имеют способность возгораться.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является материал для промежуточной изоляции уплотненных слоев твердых коммунальных отходов (ТКО) на полигоне, содержащий конечный шлак, образующийся при производстве феррованадия алюмосиликотермическим способом (RU 2521861, опубл. 10.07.2014 г.).

Недостатком известного изолирующего материала, принятого за прототип, является его недостаточная распространенность ввиду того, что предприятия по производству феррованадия алюминосиликотермическим способом встречаются довольно редко и количество получаемого при производстве феррованадия отхода в виде шлака относительно невелико. Однако имеются многотоннажные отходы угольной промышленности, которые образуются в том числе и при добыче угля шахтным способом. Они близки по составу к природным грунтам.

Задачей предлагаемого изобретения является промежуточная изоляция уплотненных слоев ТКО на полигонах с использованием отходов угольной промышленности, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду при длительном хранении на поверхности.

Технический результат заключается в утилизации промышленных отходов угольной промышленности в виде террикоников без ухудшения экологической обстановки на полигоне.

Сущность предлагаемого решения заключается в том, что в материале для промежуточной изоляции уплотненных слоев ТКО на полигоне, включающем промышленные отходы, согласно изобретению, промышленными отходами служат терриконики, подвергшиеся в процессе хранения самовозгоранию и содержащие в своем составе песок и щебень.

Отличительным признаком заявляемого материала для промежуточной изоляции слоев ТКО от прототипа является замена отходов производства феррованадия алюминосиликотермическим способом на отходы угольной промышленности.

Отходы угольной промышленности, так называемые терриконики, представляют собой смесь песка и щебня и состоят из алевритов, алевролитов и углистых сланцев. Известны два вида террикоников. Для промежуточной изоляции слоев ТКО предлагается использовать ту часть отходов угольной промышленности, которая в процессе хранения подверглась самовозгоранию, это «красные» терриконики, названные так в силу их кирпично-красного цвета. «Красные» терриконики представляют собой продукты обжига и по составу соответствуют метакаолиниту в виде сланцеватого материала. В составе «красных» террикоников в отличие от «черных», не подвергшихся в процессе хранения самовозгоранию, отсутствует свободный углерод, что исключает возможность протекания самопроизвольных высокотемпературных процессов горения в изолирующих слоях полигона во время хранения ТКО.

Отходы угольной промышленности в настоящее время не утилизируют, а размещают в платообразных, хребтовидных или конических отвалах, достигающих высоты 100 метров. Как правило, эти отвалы расположены в непосредственной близости от населенных пунктов, а зачастую и на их территории.

Как правило, «красные» терриконики являются промышленным отходом V класса опасности и удовлетворяют по содержанию в водной вытяжке токсичных веществ (1 л воды на 1 кг отходов) требованиям к материалам для «пересыпки» полигонов ТКО. Они являются нетоксичными, пожаро- и взрывобезопасными.

В таблице отображены сравнительные показатели химической потребности в кислороде (ХПК) и биохимической потребности в кислороде (БПК_полн) «красных» террикоников Кизеловского угольного бассейна Пермского края и материала - прототипа.

Как видно из таблицы, заявленный материал по показателям ХПК и БПК_полн удовлетворяет требованиям санитарных правил СП 2.1.7.1038-01 «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов». Значения данных показателей у заявленного материала лучше чем у прототипа.

«Красные» терриконики способны в высокой степени препятствовать грызунам в устройстве нор и ходов, предохранять ТКО от контакта с насекомыми.

Содержание химических элементов в «красных» террикониках Кизеловского угольного бассейна Пермского края следующее, мас. %:

SiO₂ 42-60; ТiO₂ 0-2,5; Аl₂O₃ 14-23; МnО 0-0,5; MgO 0-0,5; СаО 0-4; Na₂O 0-2; К₂O 0-4; P₂O₅ 0-0,5; S 0-7. Основными составляющими «красных» террикоников являются песок и щебень.

Заявляемый материал для промежуточной изоляции слоев ТКО на полигоне получают следующим образом.

Отходы предварительно направляют на грохочение. В ходе грохочения отделяют фракцию размером более 250 мм, которую затем направляют на дробление до размеров менее 250 мм. Это обусловлено требованиями санитарных правил СП 2.1.7.1038-01 «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов». Содержание крупной фракции в общей массе отходов относительно невелико и, как правило, не превышает 5%, что обуславливает невысокие трудозатраты при производстве изолирующего материала с нормативным гранулометрическим составом.

Таким образом, предложенный материал для промежуточной изоляции слоев ТКО на полигоне удовлетворяет требованиям нормативных документов и может быть получен по простой экономически доступной технологии. При этом используются не природные ресурсы, а техногенное широко распространенное дешевое сырье. Указанные материалы могут использоваться круглогодично.

Преимущество заявляемого решения состоит в том, что оно способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы материалов для промежуточной изоляции слоев ТКО на полигонах, т.е. решена задача утилизации промышленных отходов без ухудшения экологической обстановки на полигоне.