Спосіб безпечного збереження побутових відходів на існуючих полігонах

Реферат: Спосіб безпечного збереження побутових відходів на існуючих полігонах передбачає укладання відходів, їх пошарове пересипання ізолюючим матеріалом, та влаштування відвідних засобів у вигляді траншей-поглиначів, заповнених ізолюючим матеріалом. Ізолюючий матеріал модифікують шляхом рівномірного внесення в його об'єм ефективних мікроорганізмів, що акумулюють іони важких металів. UA 84018 U (54) СПОСІБ БЕЗПЕЧНОГО ЗБЕРЕЖЕННЯ ПОБУТОВИХ ВІДХОДІВ НА ІСНУЮЧИХ ПОЛІГОНАХ UA 84018 U UA 84018 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до охорони навколишнього середовища і може бути використана для захисту природних ландшафтів від важких металів, що надходять із фільтратом зі звалищ відходів, одночасно з можливістю безпечного відведення вологи з масиву забруднювача. Відомий спосіб зберігання відходів і використанням ізолюючого покриття по дну та стінках котловану і влаштування по периметру полігону відвідних засобів для перехоплення і відводу інфільтрату. Відходи у міру надходження періодично пересипаються шарами ізолюючого покриття товщиною в четверть метра. Тип ґрунту, який використовується для ізолюючого покриття - глина, мул або їх комбінація з піском або гравієм. (Фролов К.И., Шайдуров B.C. Химическая и технологическая защиты окружающей среды. -Л.: ГИПХ, 1980. С. 27-28.). Недоліком даного способу є неефективна акумуляція та знешкодження важких металів внаслідок низької вбирної здатності матеріалу ізолюючого шару та неможливість безпечного відведення вологи з масиву забруднювача. Найбільш близьким до запропонованого способу (спосіб безпечного збереження відходів на існуючих полігонах, який передбачає укладання відходів, їх пошарове пересипання ізолюючим матеріалом, та влаштування відвідних засобів, що являють собою траншеї-поглиначі, заповнені ізолюючим матеріалом, які виконують по периметру полігону твердих побутових відходів і дублюють у міру заповнення полігону, а як ізолюючий матеріал для зберігання відходів використовують цеолітовий туф із товщиною шару його укладки потужністю, яка витримає масу накопичуваних відходів. [Патент України на корисну модель, № 25546, В 09 В 3/00, Б № 12,2007]. Позитивною стороною рішення є можливість відведення пологи з масиву забруднювача за рахунок відвідних засобів у вигляді траншей-поглиначів, що влаштовані по периметру об'єкта складування відходів. Недоліком способу безпечного збереження відходів на існуючих полігонах є недостатньо ефективне перехоплення і знешкодження важких металів шляхом їх акумуляції в прошарку ізолюючого матеріалу. В основу запропонованого способу поставлена задача біологічної екстракції важких металів із розчину фільтрату, який надходить з об'єкта складування відходів відповідними ефективними мікроорганізмами, що акумулюють іони металів та безпечне відведення вологи з масиву забруднювача. Поставлена задача вирішують тим, що у способі безпечного збереження відходів на існуючих полігонах, який передбачає укладання відходів, їх пошарове пересипання ізолюючим матеріалом, та влаштування відвідних засобів, що представляють собою траншеї поглиначі, заповнені ізолюючим матеріалом, які виконують по периметру полігону твердих побутових відходів і дублюють у міру заповнення полігону, ізолюючий матеріал модифікують шляхом рівномірного внесення в його об'єм ефективних мікроорганізмів, що акумулюють іони важких металів. В результаті випадання опадів на поверхню звалища відходів встановлюється інфільтраційне живлення і активуються процеси механічної та фізико-хімічної міграційної здатності. При цьому здійснюється перенесення речовини як на макрорівні під дією об'ємних внутрішніх сил (сили земного тяжіння, узагальнені сили тертя, пружні, хемоосмотичні сили) так і на мікрорівні, що обумовлено процесами молекулярної та конвективної дифузії, розчинення, сорбції-десорбції. Таким чином, у масиві побутових відходів встановлюється просторовий рух вологи і солей, що ускладнений конфігурацією пор та тріщин, а також характером взаємодії вологи з речовинами, що містяться у відвалах відходів. Тому в результаті процесів складної фізико-хімічної взаємодії утворюється токсичний фільтрат, компонентами якого є біогенні речовини, в тому числі важкі метали (Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Нg тощо), органічні токсиканти, радіоактивні ізотопи цезію, стронцію та інші сполуки, які переміщуються у вигляді іонів, молекул та колоїдних частинок. У цеолітовому туфі, який має достатньо високу механічну (система пустот і каналів в структурі цеолітового туфу може складати до 50 % від загального об'єму цеоліту) та фізичну (адсорбція) поглинаючу здатність також одночасно протікають процеси іонного обміну та десорбції, що знижує ефективність його використання у немодифікованому вигляді. Тому для акумуляції іонів важких металів, на матеріал ізолюючого шару (цеолітовий туф) розпилюють водний розчин мікроорганізмів для забезпечення рівномірності їх розподілу з 3 2 розрахунку 1 дм (концентрація 1 г сухої речовини мікроорганізмів на 1 л води) на 1 м площі. Використання водного розчину мікроорганізмів дає змогу здійснювати модифікацію туфу за рахунок використання стандартної техніки, що призначена для дозволоження відходів згідно з умовами експлуатації полігона. Це підвищує технологічну ефективність процесу у цілому. 1 UA 84018 U 5 10 15 20 25 30 На першому етапі розчинені у фільтраті іони важких металів за рахунок сил електростатичної взаємодії, поверхневого натягу фіксуються на активних ділянках поверхні клітини мікроорганізму. На другому етапі в результаті дії ендоосмотичних сил іони металів поглинаються через напівпроникну мембрану у цитоплазму клітини з метою перетворення і участі в синтезі ферментів, РНК, ДНК і слугують для неї конструктивним і енергетичним матеріалом. При цьому відбувається ряд складних процесів фізико-хімічної взаємодії в результаті яких іони металів акумулюються і локалізуються у клітині. На третьому етапі відповідні групи мікроорганізмів здійснюють виділення полісахаридів, глюкопротеїдів, ліпосахаридів й інших сполук та активують процес комплексоутворення з іонами важких металів, при цьому відбувається переведення останніх в стан осаду або перетворення в менш токсичні форми, наприклад Cr (VI) до Сr (III). Найбільш доцільним для вирішення поставленої задачі є використання мікроорганізмів родів Pseudomonas та Micrococcus. Аналіз літературних даних показує, що ці мікроорганізми, маючи велику питому поверхню, добре сорбують іони важких металів. Вони зберігають життєдіяльність та здійснюють процес акумуляції в температурному інтервалі t 10-50 °C і рівні pН 3-9. При цьому оптимальними умовами процесу екстракції іонів важких металів і фільтрату та їх акумуляції у клітині є t=20 °C і рН 6-7. Траншею-поглинач, яка забезпечує відведення вологи масиву забруднювача, також заповнюють модифікованим ізолюючим матеріалом. Дослідним шляхом встановлено, що модифікація цеолітового туфу мікроорганізмами підвищує ефективність екстракції, акумуляції важких металів та їх наступної локалізації в межах ізолюючих шарів на 25-30 % порівняно з немодифікованим ізолюючим матеріалом. Спосіб здійснюється наступним чином: по периметру об'єкта складування відходів для перехоплення потоку фільтрату, а також по дну котловану влаштовують траншеї-поглиначі та засипають ізолюючим матеріалом, на поверхню якого відповідними поливними машинами розпилюють водний розчин з ефективними мікроорганізмами. Потім, по дну котловану влаштовують базовий шар цеолітового туфу і таким самим чином здійснюють його модифікацію мікроорганізмами. У міру надходження відходів їх розрівнюють, ущільнюють та покривають технологічними шарами цеолітового туфу, поверхню кожного з яких також зволожують розчином з ефективними мікроорганізмами. Запропонований спосіб дає змогу захистити природні ландшафти від забруднення іонами важких металів одночасно з можливістю безпечного відведення вологи з масиву забруднювача що вирішує питання зниження антропогенного навантаження на навколишнє середовище. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Спосіб безпечного збереження побутових відходів на існуючих полігонах, що передбачає укладання відходів, їх пошарове пересипання ізолюючим матеріалом та влаштування відвідних засобів, що являють собою траншеї-поглиначі, заповнені ізолюючим матеріалом, які виконують по периметру полігона твердих побутових відходів і дублюють у міру заповнення полігона, який відрізняється тим, що ізолюючий матеріал модифікують шляхом рівномірного внесення в його об'єм ефективних мікроорганізмів, що акумулюють іони важких металів. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2