Система для сумісної експлуатації і рекультивації гудрононакопичувача та полігона твердих побутових відходів

Винахід стосується утилізації відходів і може бути використаний при експлуатації полігонів твердих побутових відходів (ТПВ) та рекультивації ставкових гудрононакопичувачів. Відомою є система для складування відходів (або корисних нафтопродуктів та газів) на спеціальних полігонах - у підземних гірничих виробках, споруджених в кристалічних масивах або в кам'яно-соляних стр уктура х з використанням порожнин за рахунок попередньої обробки масивів. Крім порожнини така система містить технологічні свердловини та ізоляцію речовин, що зберігають, від викидів в атмосферу [1]. Недоліком системи є низька ефективність використання гірничих виробіток при захороненні ТПВ, а також висока затратність утилізації муніципальних відходів. Найближчою за технічною суттю системи, що заявляється, є відома система, яку обрано за прототип [2], що містить ставковий гудрононакопичувач та полігон ТПВ та має наступні ознаки, спільні з ознаками пропонованого технічного рішення, а саме: - наявність попередньо вивільненого від нафтоводяної емульсії та текучих гудронів котловану з бортами та з дном із затверділими гудронами; - наявність в придонних гудронах (на дні котловану) системи трубних ін'єкторів, що разом з ними створюють базову тверду гідроізоляційну підстилку; - розміщення твердих побутових відходів всередині котловану на базовій підстилці; - наявність полігону твердих побутови х відходів, в масиві відходів якого встановлені технологічно-дегазаційні свердловини; - наявність збірника фільтрату для збору, очистки та рециркуляції фільтратів, який споруджений поза масивом полігона ТПВ. Недоліком даної системи є те, що в системі не передбачено відводу фільтрату, який утворюється в котловані в масиві ТПВ, в основному від атмосферних опадів. Це утруднює процеси складування та утрамбовування відходів, а саме ускладнює переміщення техніки всередині котловану, а також підвищує ймовірність забруднення ґрунтови х вод шкідливим фільтратом. Крім того, в значно перезволоженому масиві ТПВ різко спадає вихід енергетичного звалищного газу. В основу винаходу поставлено задачу підвищити ефективність рекультивації ставкового гудрононакопичувача за рахунок відводу фільтрату із вивільненого від гудронів котловану (використовувати поряд розташований полігон ТПВ для утилізації фільтрату, який отримують із котлована гудрононакопичувача) при складуванні в останній ТПВ, а також за рахунок ефективного складування муніципальних відходів з їх утрамбовуванням та економічно доцільної очистки фільтрату, який накопичується в котловані при складуванні ТПВ. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій системі для сумісної експлуатації і рекультивації ставкового гудрононакопичувача та полігона ТПВ, яка містить вивільнений від нафтоводяної емульсії та текучих гудронів котлован з бортами та дном із загустілими гудронами, в основу якого закладено каркасну систему з ін'єкторами, що разом з гудронами створює базову тверду підстилку, поверх якої влаштовано дренажну систему з гідроізоляційним екраном, на який складують тверді побутові відходи, та полігон твердих побутових відходів, в масиві якого встановлені технологічно-дегазаційні свердловини, а також збірник фільтрату для збору, очистки та рециркуляції фільтратів, споруджений поза масивом полігона відходів, яка відрізняється тим, що каркасна система повторює форму базової підстилки котлована, кінці каркасної системи жорстко укріплені в борта котловану, вільні від гудронів, збірник фільтрату виконаний герметичним та розміщений всередині котловану в нижній частині базової підстилки, яка сформована під кутом до збірника фільтрату і порожнина фільтратозбірнка сполучена з дренажною системою та з порожниною свердловини, влаштованої в котловані. Крім того, свердловина виконана горизонтальною або похилою, її гирло - з можливістю нарощування до нього колони труб як у вертикальному, так і в горизонтальному напрямках. Причинно-наслідковий зв'язок між відрізняючими ознаками винаходу і те хнічним результатом полягає в тому, що: - повторення форми каркасної системи до форми базової підстилки котлована дозволяє перекрити каркасом практично всю площу дна котлована, що укріплює підстилку та сприяє надійному переміщенню техніки при складуванні та утрамбовуванні ТПВ; - жорстке укріплення кінців каркасної системи в борта котловану, вільні від гудронів, також укріплює базову підстилку, на яку складують відходи; - розміщення на тверду базову підстилку котлована під кутом утрамбованого шару із глини підвищує її гідроізоляцію та ефективне поступлення фільтрату до збірника; - сполучення порожнини дегазаційної свердловини з порожниною герметичного збірника фільтрату дозволяє зменшити витрати при спорудженні дегазаційної системи та підвищує продуктивність процесу дегазації; - встановлення збірника фільтрату в котловані в нижній частині контура базової похилої підстилки сприяє ефективному поступленню та накопиченню шкідливого фільтрату для його подальшого відводу на очистку; - крім того, виконання свердловини горизонтальною або похилою дає можливість з найменшими витратами під'єднати її порожнину до порожнини фільтратозбірника, влаштованого всередині котловану, а виконання її гирла з можливістю нарощування до нього колони труб як у вертикальному, так і в горизонтальному напрямках дозволяє встановлювати дегазаційні свердловини на різних рівнях в міру нарощування складованих відходів. Техніко-економічними перевагами є і те, що при впровадженні нової системи підвищують ефективність рекультивації ставкового гудрононакопичувача за рахунок ефективного складування муніципальних відходів з їх утрамбовуванням (тобто за рахунок надійного пересування важкої техніки при подальшому складуванні твердих побутових відходів всередині котловану) та за рахунок ефективного відводу фільтрату з котлована, який накопичується при складуванні ТПВ. Крім того, пропонована система містить фільтратозбірник - накопичувач звалищних газів, при допомозі якого найбільш економічно проводять очистку фільтрату та дегазацію масиву ТПВ, які складують всередині котловану. Таким чином, пропонована система є проста у виконанні, для її використання не потрібно розробляти принципово нові устаткування, а впровадження системи є найбільш ефективно для населених пунктів, де гудрононакопичувачі примикають до території існуючих полігонів ТПВ, як наприклад, розміщення “гудронних озер” на території Львівського міського полігону твердих побутови х відходів. Екологічними перевагами нової системи є раціональна експлуатація і рекультивація гудрононакопичувачів та ефективне технологічне використання масиву ТПВ, що мінімізує шкідливий вплив на довкілля згаданих вище техногенних масивів. На кресленнях схематично зображена система для експлуатації і сумісної рекультивації ставкового гудрононакопичувача та полігона ТПВ (у взаємодії): на фіг.1 - система для експлуатації і рекультивації гудрононакопичувача; на фіг.2 - система для експлуатації і рекультивації полігона твердих побутови х відходів. Система містить попередньо вивільнений від нафтоводяної емульсії та текучих гудронів гудрононакопичувач - котлован 1 (фіг.1) з дном 2 із загустілими гудронами, в які закладено каркасну систему 3 з ін'єкторами. Каркасна система 3 повторює форму базової підстилки 4 котлована 1, кінці 5 каркасної системи 3 жорстко укріплені в борта 6 котловану 1, вільні від гудронів. На базовій твердій гідроізоляційній підстилці 4 розміщено під кутом дренажну систему 7 (пошарово сформовані гравій та утрамбована глина, всередині яких розміщено дренажні труби, на фіг. не показано), на яку складують тверді побутові відходи 8. Всередині котловану 1, в нижній частині базової похилої підстилки 4, розміщено герметичний збірник 9 фільтрату для збору, очистки та рециркуляції фільтратів. В збірник 9 входить горизонтально розміщена в масиві ТПВ 8 дегазаційна, перфорована отворами 10, свердловина 11 з гирлом (можливим є варіант виконання свердловини 11 похилою - на фіг.1 не показано) таким чином, що її порожнина сполучена з порожниною збірника 9 фільтрату. Для відводу звалищного газу із збірника-накопичувача 9 газів використовують газохід 12, а для відкачування фільтрату - патрубок 13. При завершенні рекультивації котлована 1 гудрононакопичувача на поверхневий прошарок ТПВ 8 насипають, наприклад, шар глини, поверх якого кладуть родючий грунт 14, озеленюючи поверхню. Система включає також полігон 15 побутових відходів (фіг.2), в масиві 16 якого встановлені технологічні свердловини: свердловина 17 для закачування фільтрату та дегазаційна 18 свердловина, до якої через газопровід 19 підключено помпу 20. Труба 21 для відводу фільтрату розміщена одним кінцем всередині масиву 16 та на похилій базовій основі 22 із глини і виходить назовні з масиву 16 ТПВ через підпірну дамбу 23. Із фільтратозбірнка 24 фільтрат подають на рециркуляцію в технологічну свердловину 17. В неї закачують також фільтрат, який отримують із котловану 1 гудрононакопичувача (фіг.1). Рекультивують полігон 15, покриваючи його верхню частину дегазаційної свердловини сполучена з порожниною герметичного збірника фільтрату масиву 16 ТПВ газоводонепроникним матеріалом 25, зверху якого кладуть родючий грунт 26, який озеленюють. Система працює наступним чином Хіміко-компонентний склад та встановлена шаруватість ставкового гудрононакопичувача 1 обумовлюють його наступну геоте хнологічну розробку, при якій проводять: - відкачку та переробку нафтоводяної суспензії з верхнього шару озера; - відкачку та переробку гудроноводяної суспензії з середнього шару озера; - затвердіння залишків тяжкої високов'язкої органічної маси 2 гудронів, в які закладено каркасну систему 3 з ін'єкторами. Каркасна система 3 повторює форму базової підстилки 4 котлована 1, що дозволяє перекрити каркасом практично всю площу дна котлована, а встановлення кінців 5 каркасної системи 3 жорстко в борта 6 котловану 1 укріплює підстилку 4 та сприяє подальшому надійному переміщенню техніки при складуванні та утрамбовуванні ТПВ 8. Після закінчення складування ТПВ 8 у котловані та після проведення поверхневої рекультивації котлована 1 шаром глини, поверх якого покладений родючий грунт 14 приступають до експлуатації котлована 1, а саме: Фільтрат, який відводиться через дренажну систему 7 та який накопичується в збірнику 9, відводять через патрубок 13 і через свердловину 17 вводять в масив 16 полігону 15 твердих побутови х відходів. Частину фільтрату, очищеного в наземній установці, подають на рециркуляцію в масив 8, а іншу частину - для зрошування поверхні рекультивованого газоводонепроникним матеріалом 25 та родючим ґрунтом 26 полігону 15. Останній також містить похилу, утрамбовану гідроізоляційну базову основу 22 із глини, з похилої площі якої стікає фільтрат. Через трубу 21, яка проходить крізь підпірну дамбу 23, фільтрат з полігону 15 збирають у фільтратозбірник 24, а потім подають на рециркуляцію в технологічну свердловину 17 або, в залежності від вологості масивів, що впливає утворення звалищного газу, закачують у котлован 1. Проводячи дегазацію полігону 15, при роботі помпи 20 звалищний газ з масиву 16 полігону 15 через дегазаційну свердловину 18 та газопровід 19 відводиться на утилізацію, наприклад, для отримання теплоносія (гарячої води) при його згоранні. При видобутку звалищного газу з масиву ТПВ 8, заскладованих в котловані 1, створюючи депресію в масиві через герметичний збірник - накопичувач 9, газ поступає у перфоровані отвори 10 горизонтальної свердловини 11 та відводиться через газохід 12 на утилізацію. Крім того, свердловина 11 може бути виконана похилою, а її гирло - з можливістю нарощування до нього колони труб як у вертикальному (до гирла), так і в горизонтально-похилому (робочому) напрямках (на фіг.1 не показано). Така конструкція дозволяє створювати в всередині масиву 8 замкнутий дегазаційний колектор труб, покращуючи проведення процесу дегазації. Таким чином пропонована система дозволяє економічно вигідно використовувати сумісно вище згадані техногенні масиви (використовувати полігон ТПВ для утилізації фільтрату, який отримують із котлована гудрононакопичувача, і навпаки), при цьому усунення шкідливого впливу на довкілля вивільнених гудрононакопичувачів шля хом ефективної експлуатації відбувається одночасно з екологічною консервацією (рекультивацією) існуючого сміттєзвалища. Джерела інформації: 1. Михалюк А.В., Нечаев Ю.А. Строительство и эксплуатация подземных хранилищ отходов в соляных структурах // Экотехнол. и ресурсосбереж. - 1998. - №2. - С.-44-49. 2. Деклараційний патент України №40808 А МПК7 6 В09В1/00, В09В3/00. Гвоздевич О.В., Лизун С.О., Стефаник Ю.В., Брик Д.В. та ін. Спосіб сумісної рекультивації сміттєзвалища та ставкового гудрононакопичувача // Оп убл. 15.04.2002р., Бюл. Пром. власн. - 2002. №4.