Спосіб утилізації твердих побутових відходів

1. Спосіб утилізації твердих побутових відходів (ТПВ) на звалищах, що включає буріння свердловин в товщі звалища до її підошви, з'єднання свердловин в єдину систему, в якій частина свердловин використовується для тимчасового створення вакууму, а також розущільнення ґрунту накладенням спеціальних хвильових полів для пересування газів, який відрізняється тим, що додатково пробурюють мережу свердловин з поверхні до перетину з природним чи техногенним протифільтраційним шаром під дном звалища ТПВ, яку розташовують по периметру звалища, в свердловини закачують хімічно активну рідину, на яку діють хвильовими полями розрахункової структури, і омонолічують зони масиву ґрунту на відстані затухання градієнта свердловинного тиску, утворюючи протифільтраційний захист в вертикальній площині звалища, при цьому природні фільтраційні потоки, що проходять через перетин звалища, відводять від периметра звалища в напрямку природної фільтрації обвідними фільтраційними каналами, які утворюють через додаткові свердловини хвильовим дилатантним розущільненням ґрунту, а по єдиній системі свердловин здійснюють відвід утвореного газу та керовану інтенсифікацію постійного газоутворення метаногенними бактеріями газу в масиві ТПВ постійним або періодичним хвильовим впливом на тверду і рідинну фазу ТПВ, що заскладовані в звалищі, після чого здійснюють видобуток перероблених в мінеральне середовище ТПВ та рекультивацію території звалища ТПВ. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що свердловини, які утворюють протифільтраційний захист, обсаджують обсадними колонами з утворенням фільтрової зони на рівні 2/3 глибини свердловини від її вибою. 2 (19) 1 3 Корисна модель відноситься до охорони навколишнього середовища, природних ресурсів та екології і може бути використаний для високотехнологічної і безпечної утилізації твердих побутових відходів (ТПВ) на місці їх накопичення в звалищах. Відомий спосіб утилізації ТПВ [1], що полягає в тому, що по краям звалища і по центру пробурюють свердловини, які пересікають забруднений шар. В центральній свердловині забезпечують вакуум, а в крайні - подають пару. Пара, що проходить через товщу ТПВ вимиває рухомі забруднення, які збираються в центральній свердловині, після чого відкачуються разом з парою. Цей спосіб може бути використаний при очищені масиву ТПВ від окремих забруднюючих речовин. Проте недоліком відомого способу є те, що він не здатний запобігти процесу розкладення органічних речовин та виділенню газу, зокрема метану. Найближчим до технічного рішення, що заявляється, є спосіб утилізації твердих побутових відходів (ТПВ) [2], в якому здійснюють буріння свердловин в товщі звалища до її підошви, з'єднання свердловин в єдину систему, в якій частина свердловин використовується для тимчасового створення вакууму, а також розущільнення ґрунту накладенням спеціальних хвильових полів для пересування газів. При цьому інертним газом насичують всю товщу звалища шляхом подачі його в придонний шар під збитковим тиском, при цьому частину свердловин використовують для тимчасового створення вакууму. Для розущільнення ґрунту шляхом збільшення його фазової проникності на товщину звалища накладають поля пружних загрузок за допомогою електроакустичних або пневмоакустичних вібраторів. Відомий спосіб забезпечує припинення протікання хімічних реакцій і біогенно-техногенного процесу в товщі звалища, у зв'язку з чим воно припиняє діяти як екологічно небезпечний техногенний об'єкт. До недоліків цього способу належить те, що він не забезпечує достатню екологічну безпеку звалища внаслідок того, що шкідливі речовини, що утворюються в товщі звалища в процесі протікання хімічних реакцій і біогенно-техногенного процесу проникають за межі звалища, що обумовлено відсутністю гідроізоляції звалища ТПВ. Крім того, спосіб не передбачає утилізації метану та його видобуток, а також подальше приведення площі звалища до санітарно-екологічних норм і подальшої експлуатації звалища в екологічно-безпечному режимі. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого способу утилізації твердих побутових відходів (ТПВ), в якому шляхом гідроізоляції звалища досягається екологічно безпечний та прибутковий режим експлуатації звалища до повного використання генерованого газу, видобуток перероблених в мінеральне середовище ТПВ з подальшою рекультивацією території звалища. Поставлена задача вирішується тим, що у способі утилізації твердих побутових відходів (ТПВ), що включає буріння свердловин в товщі 54616 4 звалища до її підошви, з'єднання свердловин в єдину систему, в якій частина свердловин використовується для тимчасового створення вакууму, а також розущільнення ґрунту накладенням спеціальних хвильових полів для пересування газів, згідно корисної моделі, додатково пробурюють мережу свердловин з поверхні до перетину з природним чи техногенним протифільтраційним шаром під дном звалища ТПВ, яку розташовують по периметру звалища, в свердловини закачують хімічно активну рідину, на яку діють хвильовими полями розрахункової структури, і омонолічують зони масиву ґрунту на відстані затухання градієнту свердловинного тиску, утворюючи протифільтраційний захист в вертикальній площині звалища, при цьому природні фільтраційні потоки, що проходять через перетин звалища, відводять від периметру звалища в напрямку природної фільтрації обвідними фільтраційними каналами, які утворюють через додаткові свердловини хвильовим ділатантним розущільненням ґрунту, а по єдиній системі свердловин здійснюють відвід утвореного газу та керовану інтенсифікацію постійного газоутворення метаногенними бактеріями газу в масиві ТПВ постійним або періодичним хвильовим впливом на тверду і рідинну фазу ТПВ, що заскладовані в звалищі, після чого здійснюють видобуток перероблених в мінеральне середовище ТПВ та рекультивацію території звалища ТПВ. При цьому, свердловини, які утворюють протифільтраційний захист, обсаджують обсадними колонами з утворенням фільтрової зони на рівні 2/3 глибини свердловини від її вибою. Доцільно, коли свердловини, які утворюють обвідний фільтраційний канал, бурять на відстані двох відстаней затухання градієнту свердловинного тиску. При цьому, свердловини, які утворюють обвідний фільтраційний канал, обсаджують обсадними колонами з утворенням фільтрової зони на глибині 1/3 від вибою свердловини. Доцільно, коли розущільнення ґрунту між свердловинами, які утворюють обвідний фільтраційний канал, здійснюють на товщині фільтрової зони свердловини. Крім того, обвідний фільтраційний канал, можуть розташовувати в зоні потенційного зсуву ґрунту, утворюючи через свердловини на заданій глибині дренажний шар, який спрямовують в напрямку обхідного водовідведення. При цьому, відвід газу через свердловини забезпечують в режимі, при якому тиск газу в масиві ТПВ менше атмосферного тиску на 0,01-0,1атм. Доцільно, коли техногеннопротифільтраційний шар під дном звалища ТПВ утворюють через похилі свердловини, пробурені по периметру звалища, в які закачують хімічно активну рідину, на яку діють хвильовими полями розрахункової структури, і омонолічують зони масиву ґрунту на відстані затухання градієнту свердловинного тиску. Крім того, на поверхню звалища діють направленими хвилями з закритичними швидкостями хвильового руху, генерованими камуфлетним розподіленим вибухом або ударом. 5 54616 6 При цьому, видобуток перероблених в мінеравин на відстані двох відстаней затухання градієнту льне середовище ТПВ здійснюють через єдину свердловинного тиску і обсаджують обсадними систему свердловин, розчиняючи і вимиваючи їх колонами з утворенням фільтрової зони на глибині водою. 1/3 від вибою свердловини, що забезпечує розраДоцільно, коли рекультивацію території звахункову заглибленість обвідного фільтраційного лища ТПВ здійснюють після повної переробки ТПВ каналу. метаногенними бактеріями, після того, як повністю Розущільнення ґрунту між свердловинами для зникають газопроявлення. утворення обвідного фільтраційного каналу здійсЗавдяки тому, що навколо звалища по перинюють шляхом хвильового ділатантного розущільметру утворюють протифільтраційний захист в нення на товщині фільтрової зони свердловини. вертикальній його площині, досягається припиЗавдяки цьому забезпечується водовідведення від нення небезпечних викидів в оточуюче водне сеперетину звалища. редовище в наслідок чого в акваторії звалища заЗдійсненням відводу утвореного газу по єдиній безпечується безпечне санітарно-екологічне системі свердловин та керованої інтенсифікації середовище та стає можливою його подальша постійного газоутворення метаногенними бактеріексплуатація. Протифільтраційний захист утворюями газу в масиві ТПВ постійним або періодичним ють через мережу свердловин, які пробурюють з хвильовим впливом на тверду і рідинну фазу ТПВ, поверхні до перетину з природним чи техногенним що заскладовані в звалищі, досягається запобіпротифільтраційним шаром під дном звалища гання викидугазу в атмосферу та можливість його ТПВ. Причому мережу свердловин розташовують збору з подальшим використанням для побутових і по периметру звалища і закачують в них хімічно промислових цілей. Газ, який отримали зі звалища активну рідину, на яку діють хвильовими полями ТПВ, очищують від твердих примішок, пару, збагарозрахункової структури. Внаслідок того, що хіміччують на підвищення концентрації метану, стискано активна рідина вступає в хімічну реакцію з ґрунють до стандартного значення тиску і подають товими породами, виникають нерозчинні у воді споживачам для побутових і промислових цілей сполуки, які заповнюють капіляри і тріщини ґрунчерез трубопроводи, що робить експлуатацію зватового масиву і омонолічують зони масиву ґрунту лища прибутковою. на відстані затухання градієнту свердловинного Завдяки тому, що відвід газу через свердлотиску, роблячи його рідинно і газово непроникливини забезпечують в режимі, при якому тиск газу в вими. масиві ТПВ менше атмосферного тиску на 0,01Свердловини, які утворюють протифільтрацій0,1атм, оптимізуючи цю різницю по максимальноний захист, обсаджують обсадними колонами, наму виходу газу в одиницю часу і по максимальній приклад з корозійностійких матеріалів що є доціконцентрації метану в добуваємому газі, досягальним для зміцнення свердловини та для ється запобігання викиду газу в атмосферу і беззабезпечення подачі рідини для омонолічування печний режим експлуатації звалища. зони масиву ґрунту, а утворення фільтрової зони Після припинення газоутворення через єдину на рівні 2/3 глибини свердловини від її вибою дає систему свердловин, що залишилися після газозмогу при необхідності подальше використання видобутку, здійснюють видобуток перероблених площі звалища і складування ТПВ. метаногенними бактеріями ТПВ в мінеральне сеСлід відзначити, що створення протифільтраредовище, розчиняючи і вимиваючи їх водою на ційного захисту можна виконувати на різних етаповерхню з подальшим використанням в якості пах: до початку використання звалища ТПВ, в добрива, що забезпечує додаткове прибуткове процесі його використання, або після закінчення. використання території звалища ТПВ. Причому, у випадку, коли під дном звалища Завдяки тому, що на поверхню звалища діють ТПВ відсутній природний протифільтраційний шар, направленими хвилями з закритичними швидкосутворюють техногенно протифільтраційний шар тями хвильового руху, генерованими камуфлетчерез похилі свердловини, пробурені по периметним розподіленим вибухом або ударом забезпечуру звалища, в які закачують хімічно активну рідиється періодичне зменшення об'єму звалища по ну, на яку діють хвильовими полями розрахункової всьому периметру або на окремих ділянках зваструктури, і омонолічують зони масиву ґрунту на лища та ущільнення ґрунту, що дає змогу при невідстані затухання градієнту свердловинного тиску обхідності постійного додаткового складування і таким чином забезпечують протифільтраційний ТПВ в процесі утилізації ТПВ в звалищі. шар під дном звалища. Крім того, слід відзначити, що після припиненВ наслідок того, що природні фільтраційні поня газоутворення можлива подальша рекультиватоки, які проходять через перетин звалища, відвоція території звалища ТПВ, що забезпечує санітадять від периметру звалища в напрямку природної рно-екологічну безпеку навколишнього фільтрації утвореними обвідними фільтраційними середовища. каналами, забезпечується захист їх від забрудСпосіб, що заявляється, здійснюється таким нення шкідливими речовинами зі звалища. чином. Крім того, при розташуванні звалища ТПВ в Масив ТПВ в звалищі покривають шаром ґрунгірській місцевості, утворення обвідних фільтрату. ційних каналів запобігає зсувним явищам завдяки Бурять свердловини в товщі звалища з поверобезводненню площі ґрунтових порід в потенційній хні до її підошви, в які встановлюють обсадні козоні зсуву вздовж периметра звалища. лони, забезпечені знизу перфораційними отвораПричому обвідні фільтраційні канали утворюми і зверху змінним фільтром попередньої грубої ють шляхом буріння рядів вертикальних свердлоочистки газу. 7 54616 8 На оголовок обсадної колони закріплюють геприродні ґрунтові потоки, відводять від периметру нератор хвиль стиску-розтягу асиметричної струкзвалища в напрямку природної фільтрації або затури та забезпечують пригрузом. гального скиду ґрунтових вод в найближчі водойСвердловини з'єднують в єдину систему трумища обвідними фільтраційними каналами, які бопроводами і створюють в них тиск нижче атмоутворюють через додаткові свердловини хвильосферного на 0,01-0,1атм. вим ділатантним розущільненням ґрунту. За допомогою вакуум-насоса здійснюють відПри розташуванні звалища ТПВ в гірській міскачку газу, пропускаючи його через фільтри перцевості утворюють обвідні фільтраційні канали, які винної очистки, через вузол повної очистки газу, запобігають зсувним явищам в потенційній зоні через вузол збагачення метану і далі за допомозсуву вздовж периметра звалища. Для цього через гою компресора піднімають тиск до стандартного свердловини на розрахунковій глибині створюють рівня і транспортують трубопроводами до спожидренажний шар для обезводнювання нависаючого вача. борту звалища ТПВ з боку водопритоку на площі Керовану інтенсифікацію газовіддачі твердих і потенційного зсуву ґрунту в напрямку звалища рідких фаз ТПВ забезпечують періодичним чи посТПВ, і дренажний шар спрямовують в напрямку тійним хвильовим впливом на масив ТПВ за допообхідного водовідведення. могою генератора хвиль. В твердих і рідинних фаПроцес утилізації ТПВ в звалищі триває понад зах ТПВ розчиняються, наприклад, до 6м3 метану 50 років. Весь цей час звалище продукує газ, який в одній тоні ТПВ і до 12м3 вуглекислого газу в одзбирають і використовують по описаній в корисній ній тоні ТПВ. Оптимізацію відбору газу забезпечумоделі технології. Якщо звалище доповнюється ють по максимальній кількості газу, відібраного з свіжим ТПВ то термін дії утилізації звалища рахумасиву ТПВ в одиницю часу і по максимальній ється від дати останнього поповнювання звалища концентрації метану в добутому газі. свіжим ТПВ, яке також буде продукувати газ ще 50 В разі необхідності поповнення звалища ТПВ років. свіжими ТПВ на поверхню звалища діють направПісля повного перетворення ТПВ метаногенленими хвилями з закритичними швидкостями ними бактеріями в мінеральне середовище, на хвильового руху, генерованими камуфлетним розмісті органічних складових ТПВ залишаються виподіленим вибухом або ударом і забезпечують сокоефективні мінеральні добрива, які через єдину періодичне зменшення об'єму звалища по всьому систему свердловин, що залишилися після газопериметру або на окремих ділянках звалища та видобутку, розчиняються і вимиваються водою на ущільнення ґрунту. поверхню і в подальшому використовуються в якоДля створення протифільтраційного захисту сті добрива в рідинному чи сухому виді. по периметру звалища ТПВ додатково бурять меДля забезпечення санітарно-екологічної безрежу свердловин і закачують в них хімічно активну пеки навколишнього середовища після припиненрідину, на яку діють хвильовими полями розрахуння газоутворення здійснюється рекультивація текової структури. Хімічно активна рідина вступає в риторії звалища ТПВ. хімічну реакцію з ґрунтовими породами, внаслідок Для рекультивації під сільськогосподарські цілі чого виникають нерозчинні у воді сполуки, які заповерхня території звалища ТПВ покривається повнюють капіляри і тріщини ґрунтового масиву і шаром родючого ґрунту. омонолічують зони масиву ґрунту на відстані затуДля рекультивації території звалища ТПВ під хання градієнту свердловинного тиску, роблячи будівництво по окремому проекту виконують ущійого рідинно і газово непроникливими. льнення додаткових насипних ґрунтів методом Створення протифільтраційного захисту можхвильової консолідації для надання їм необхідної на виконувати до початку використання звалища стійкості і міцності. ТПВ, в процесі його використання, або після закінКонтроль надійності протифільтраційного зачення. хисту здійснюють через мережу похилих свердлоПід дном звалища ТПВ у випадку відсутності вин, що пробурені по периметру звалища ТПВ, і природного протифільтраційного шару утворюють які утворюють техногенно-протифільтраційний техногенно-протифільтраційний шар через похилі шар під його дном. свердловини, пробурені по периметру звалища, в Таким чином, запропоноване технічне рішення які закачують хімічно активну рідину, на яку діють дозволяє забезпечити екологічно безпечний та хвильовими полями розрахункової структури, і прибутковий режим експлуатації звалища до повомонолічують зони масиву ґрунту на відстані затуного використання генерованого газу, видобуток хання градієнту свердловинного тиску і таким чиперероблених в мінеральне середовище ТПВ з ном забезпечують протифільтраційний шар під подальшою рекультивацією території звалища. дном звалища. Джерела інформації: Одночасно з створенням протифільтраційного 1. Патент США №5076727, опубл. 31.12.1991, захисту звалища створюють обвідні фільтраційні МПК5 В09В1/00. канали для відведення чистих ґрунтових вод, що 2. Патент Російської Федерації №2099158, проходять через перетин звалища. При цьому опубл. 20.12.1997, МПК6 В09В1/00, A61L11/00. Комп’ютерна верстка А. Рябко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601