Водопроникне покриття для ґрунту

1. Водопроникне покриття для ґрунту, що має багатошарову будову з фільтруючим шаром, що містить вуглецевий матеріал для очищення дощової води, яке відрізняється тим, що фільтруючий шар містить вуглецевий матеріал, за який використовують твердий вуглецевий залишок, отриманий при термічній обробці відпрацьованих автомобільних шин, в'яжучий матеріал, грубозернистий наповнювач і асоціацію штамів екологічно безпечних живих мікроорганізмів-деструкторів або мікроорганізмів-деструкторів, здатних до розмноження у воді і ґрунтах різних типів у навколишньому середовищі, які характеризуються тим, що вони відібрані за ознакою найбільш активної деструкції нафтопродуктів, і тим, що вони містяться у кількості не менш ніж 105 клітин у 1 г фільтруючого шару. 2. Водопроникне покриття для ґрунту за п. 1, яке відрізняється тим, що розмір зерен вуглецевого залишку, отриманого при термічній обробці відпрацьованих автомобільних шин, лежить в межах від 0,01 мм до 2 мм. 3. Водопроникне покриття для ґрунту за п. 1, яке відрізняється тим, що як в'яжучий матеріал використовують цемент. 4. Водопроникне покриття для ґрунту за пп. 1, 3, яке відрізняється тим, що частину цементу заміщують іншим в'яжучим матеріалом. U 2 (19) 1 3 50797 4 автомоєк, стоянок та заправок автомобілів, гаратих видів рослин, які краще за Інші вбирають і пежів/заїзд або виїзд, вантажних рамп/платформ реробляють отрути з ґрунту, зокрема, вуглеводні тощо. нафтопродуктів (US2006159517 А1, Е01С7/00, В останні десятиліття у мегаполісах та вели2006.07.20). ких містах розвинених країн світу широке пошиПортугальські розробники «оживили» бетон, рення одержали водопроникні тротуари та дорожні додавши до нього насіння газонної трави. Цей покриття, в яких не використовується асфальт. бетон завдяки своїй пористій структурі сприяє У США, Японії та Європі для спорудження тропроростанню насіння прямо із субстрату. Навіть у туарів, парковок, автомобільних доріг, покриттів у посушливі періоди рослини не відчувають нестачу зонах відпочинку використовуються водопроникні у воді, надійно збереженій у порах бетону. матеріали, що мають пори, розміри яких варіюТехнології біопоглинання використовують здаються від 2 до 8 мм. За рахунок порожнеч, що затність бобових і трав (сорго, кормовий горох, люймають 15 - 35 % усього об'єму конструкції, покцерну, буркун, ячмінь і овес) поглинати та сприяти риття пропускає воду, що потрапила на його біодеградації вуглеводнів нафтопродуктів [Проповерхню під час випадання атмосферних опадів. спект фірми "WATCO" (Данія) 1998]. Висока пористість забезпечує фільтрацію великих Наведені розробки мають ландшафтне призоб'ємів води - до 200 літрів на хвилину на 1 м2 поначення. Вони можуть бути використані для офокриття (коефіцієнт поглинання води до 0,33 см/с). рмлення доріжок у парках і садах, при котеджному Це дозволяє уникнути необхідності у будівництві будівництві, але не придатні при будівництві автодорогих дренажних систем. Також це підтримує мобільних доріг, автомоєк, автозаправних станцій, природний рівень ґрунтових та підземних вод, але паркувань тощо. Крім того, біодеструкція з викорипри використанні водопроникних дорожніх покритстанням рослин, як засіб очищення екосистем, є тів різні забруднювачі вільно проникають у воду та досить повільним процесом, при якому нафтопроґрунт. дукти не знешкоджуються повністю. При викорисДіючі технології виготовлення водопроникних танні біодеструкції вміст нафтопродуктів у ґрунті дорожніх покриттів встановлюються робочими та рослинах значно перевищує нормативні концепроцедурами, критеріями проектування та іншими нтрації. документами. У залежності від типу грунту земляВідома тротуарна система (US20080267701 ного полотна та призначення покриття документи А1, Е01С11/00, 2008.10.30), що включає верхній визначають параметри його конструкції - кількість шар (1) у вигляді тротуарного мощення, що пропушарів, природу сполучного, тип і склад мінеральскає рідину, і шару підкладки (7), що складається з них компонентів, що утворюють пористу структуру відносно великих часток (9) щебеню тощо, при покриття, їхню дисперсність тощо. відносно невеликих частках пористого матеріалу У загальному вигляді композиція, що утворює (10), розподіленого в проміжках між частками (9). У шари водопроникного покриття, являє суміш в'яякості пористого матеріалу (10) використовують жучих матеріалів, грубозернистого наповнювача спінену фенолоформальдегідну смолу. бетонної суміші та води з невеликою кількістю дріТверді фенолоформальдегідні смоли, вклюбнодисперсного наповнювача. чаючи спінені, - токсичні сполуки (ГОСТ 18694-80). Виробники впевнені, що згодом область заПри їхній переробці виділяються фенол, формастосування пористого бетону та інших матеріалів, льдегід, анілін, аміак, пил та інші токсичні сполуки. як дорожнього покриття, може значно розширитиФенол" отрута, що діє на нервову систему, що ся. Але агенція з охорони навколишнього середовикликає гострі та хронічні отруєння. Формальдевища США (ЕРА), що заохочує використання цього гід відноситься до протоплазматичних отрут, що виду покриття (ЕРА 1999, Porous pavements), равикликають гострі та хронічні отруєння, має сильну зом з тим, виявляє занепокоєння щодо його подадратівну дію на слизуваті оболонки очей і дихальні льшого поширення. Це обумовлено тим, що діючі шляхи, має канцерогенну дію. Анілін - отрута, що технології виготовлення водопроникних дорожніх діє переважно на нервову систему. Аміак - дратує покриттів мають ряд недоліків, а саме, ймовірність верхні дихальні шляхи, викликає сльозотечу, а при забруднення грунту, ґрунтових та підземних вод високих концентраціях - судороги. За ГОСТ нафтопродуктами, маслом І мастильними матері12.1.007-76 тверді фенолоформальдегідні смоли алами (далі - вуглеводні нафтопродуктів), що надвідносяться до 2-го класу небезпеки. ходять від транспортних засобів. Вуглеводні нафВідома структура водопроникного тротуару топродуктів мають менший, ніж у води, (W02009033037, Е01С7/30, Е01С11/16, 2009.03.12; поверхневий натяг, тому вони легше проникають US2009067925, Е01С11/00, 2009.03.12), що місдо ґрунту та води через пористе покриття. тить шар часток вторинного скла над поверхнею Відомі розробки з використанням різних споґрунту, сполучених між собою клеєм з в'яжучих собів та систем для знешкодження вуглеводнів смол, здатних адсорбувати з води вуглеводні. У нафтопродуктів, що використовуються при виготоякості останніх можуть бути застосовані смоли, вленні та застосуванні пористих дорожніх покритнаприклад, бісфенол А і бісфенол F; фенокси тів. смоли; поліефірні смоли; вінілефірні смоли; феноВідома система, що складається Із трьох осльні смоли; новолачні смоли тощо. новних компонентів: бетонної оболонки, пластикоВідоме водопроникне покриття для нанесення вого вкладишу, що розкладається мікроорганізмана будівельний ґрунт, причому верхня структура ми (вкладиш потрібний при виготовленні плити) та покриття ґрунту є з'єднанням з ущільнених мінеядра з компосту, целюлози, різних добавок та ральних наповнювачів і органічної речовини - дво"стабілізатору ґрунту". У ядро висівають насіння компонентної епоксидної смоли, або однокомпо 5 50797 6 нентного поліуретану, або двохкомпонентного пороль транспортних каналів для доставки адсорбаліуретанового клею (RU2370588, Е01С15/00, ту до поверхні адсорбуючих пор (мікро -, мезопор). 2009.10.20). Водопроникне покриття має багатоУ зв'язку з цим надлишок сорбованих вуглеводнів шарову будову з верхньою структурою та підстанафтопродуктів здатний вимиватися з макропоривою, причому підстава містить із боку будівельного стого об'єму деревного вугілля водою, забруднюґрунту, щонайменше, один шар з піску, а з боку ючи системи водного господарювання та питного верхньої структури - шар із щебеню, у якому сереводопостачання. дній розмір дрібних часток, становить щонайменУ зв'язку з цим завданням корисної моделі є ше 5 мм; причому мінеральні наповнювачі мають запропонувати таке водопроникне покриття для вузький фракційний склад. грунту, яке у своїй структурі містить фільтруючий За ГОСТ 12.1.007-76 поліуретановий клей, до шар з вуглецевим матеріалом для очищення доскладу якого входить поліізоціонат, відноситься до щової води, який міг би не тільки адсорбувати вуг2-го класу небезпеки. Токсичність епоксидних клелеводні нафтопродуктів, але і здійснювати їх деїв обумовлена не тільки самими смолами, але Й струкцію з утворенням екологічно чистих деякими затверджувачами, зокрема амінами та продуктів. Крім того, необхідно запропонувати таангідридами органічних двохосновних кислот. Покий склад компонентів, що входять до фільтруючопадання до організму поліетиленполіамину (заго шару, що забезпечують рентабельність уклатверджувач епоксидних смол) призводить до подання покриття та високу ступінь деструкції рушення подиху, гноблення центральної нервової вуглеводнів. системи; при тривалій дії на шкіру він здатний виЗгідно корисної моделі поставлене завдання кликати поразки типу виразкового дерматиту. Комщодо водопроникного покриття для ґрунту вирішупоненти епоксидно-діанових смол по ступеню ється ознаками пункту 1 формули корисної моделі. впливу на організм відносяться також до речовин Згідно з цим водопроникне покриття для ґрунту 2-го класу небезпеки. представляє структуру багатошарової будови з При використанні зазначених вище смол і клефільтруючим шаром, що містить вуглецевий матеїв можлива інфільтрація токсичних речовин (феріал для очищення дощової води, в якості якого нолів, крезолів, епоксидів, формальдегіду, аніліну використовують твердий вуглецевий залишок, тощо) у підземні води та системи господарського отриманий при термічній обробці відпрацьованих та питного призначення (через водозабірні свердавтомобільних шин, в'яжучий матеріал, грубозерловини), якими користується населення. Крім того, нистий наповнювач і асоціацію штамів екологічно до систем водного господарювання може проникабезпечних живих мікроорганізмів-деструкторів або ти надлишкова кількість вуглеводнів нафтопродукмікроорганізмів-деструкторів, здатних до розмнотів, які не затримуються поглинаючим шаром воження у воді і фунтах різних типів у навколишньодопроникного покриття. му середовищі, які характеризуються тим, що вони Найбільш близькими за технічною суттю є бавідібрані за ознакою найбільш активної деструкції гатошарові структури водопроникного покриття, в нафтопродуктів і тим, що вони містяться у кількості яких між шарами водопроникного бетону міститься не менш ніж 105 клітин в 1 г фільтруючого шару. шар адсорбційних матеріалів. Додатковою відзнакою корисної моделі є те, Відоме водопроникне дорожнє покриття що розмір зерен твердого вуглецевого залишку, (JP2000319811, Е01С11/24, Е01С7/14, 2000.11.21), отриманого при термічній обробці відпрацьованих яке складається з поверхневого шару 1, базового автомобільних шин, лежить в межах від 0,01 мм до шару 2, основи 3, шару фільтру 4 та ґрунтової ос2 мм. нови 5. Поверхневий шар 1 і базовий шар 2 вклюПереробка (утилізація) резинових відходів і, чають водопроникний полімерний бетон. Основа З зокрема, відпрацьованих автомобільних шин є включає водопроникний бетон. Шар фільтру 4 важливим завданням охорони навколишнього сесформований з подрібненого доменного шлаку і редовища. Утилізація включає термічну обробку адсорбційного матеріалу типу пористого вугільнобез доступу повітря відпрацьованих автомобільго матеріалу, що поліпшує очищувальну здатність них шин, продуктами якої є піролізний газ, рідке водопроникного подрібненого шлаку. паливо, твердий вуглецевий залишок та металеві Також відома структура водопроникного тровідходи. туару, що очищає воду (JP2003 090007, Твердий вуглецевий залишок відноситься до Е01С11/24, 2003.03.28), яка складається з п'яти доступних, малотоксичних та дешевих вуглецевих шарів. Фільтруючий шар 4, що призначений для матеріалів. Середній вихід твердого вуглецевого очищення дощової води, розташований рівним залишку становить 25-30 % від маси шин (незалешаром на поверхні ґрунту 5 і виконаний із гранужно від способу їх термічної переробки). льованого або здрібненого деревного вугілля. Відповідно до хімічного складу твердий вуглеЗагальним недоліком відомих покриттів є те, цевий залишок містить до 92 % С, до 5 % О, до 2,5 що до їхнього складу як адсорбент вуглеводнів % S, до 0,8 % Н (на сухий беззольний стан) та 10нафтопродуктів входить деревне вугілля, що утво13 % мінеральних домішок. Твердий вуглецевий рюється при піролізі деревини без доступу повітря. залишок на відміну від деревного вугілля відноДеревне вугілля відноситься до макропористих ситься до мікро-, мезопористих вуглецевих сорбевуглецевих матеріалів, які мають високу пориснтів. Величина питомої поверхні твердого вуглетість - 75-80 % та склад: 80-92 % С, 4,0-4,8 % Н, 5цевого залишку становить 30-50 м2/г, сумарного 15 % О, 1-3 % мінеральні домішки. об'єму пор - 0,2-0,6 см3/г, утримуюча здатність по Відомо, що макропори не відносяться до адвуглеводням нафтопродуктів складає від 0,16 до сорбуючих пор. При адсорбції вони виконують 0,54 г/г. 7 50797 8 Розмір зерен твердого вуглецевого залишку характеризуються відповідним найменшим та наймає суттєвий вплив як на швидкість фільтрації більшим номінальними розмірами зерен - від 5 мм води, так і на швидкість поглинання вуглеводнів (3 мм) до 10 мм включно; від 10 мм до 20 мм нафтопродуктів з неї. Зерна з дисперсністю менше включно тощо. 0,01 мм мають високі кінетичні властивості та Гранітна крихта це дрібний гранітний щебінь сприяють кращому поглинанню нафтопродуктів з розміром зерен від 1 мм до 3 мм і від 2 мм до 5 мм води, але знижують швидкість фільтрації води до (ТУ У 13.2.7-26.7-34061258-001:2008) Така фракція ґрунту. Зерна з дисперсністю більше 2 мм мають утворюється при дробленні більш великих фракцій зворотну дію. У зазначених межах дисперсності щебеню та відсіюванні гранітного «піску». твердий вуглецевий залишок має хороші адсорбШлак гранульований - аналог гранітного відсіційні властивості, він адсорбує залишкові кількості ву від виробництва марганцевих феросплавів вуглеводнів нафтопродуктів, важких металів, про(фракція 0-10 мм) виробляється згідно з ТУ 14міжних речовин процесу деструкції вуглеводнів 146-141-95. нафтопродуктів. Його застосування у фільтруючоПри використанні зазначених матеріалів у вому шарі не загрожує асоціації штамів деструкторів допроникному покритті для ґрунту формуються вуглеводнів нафтопродуктів. Більше того, маючи пори, які визначають не тільки коефіцієнт поглигідрофобні властивості, твердий вуглецевий залинання води, але і здатність регулювання води у шок сприяє розмноженню ліпофільних бактеріальґрунті. Додатковим сприятливий впливом на коених культур і дріжджів природного походження на фіцієнт поглинання води і здатність регулювання своїй поверхні. Розвитку популяцій бактеріальних води у ґрунті є відношення найбільшого та найкультур і дріжджів на поверхні твердого вуглецевоменшого номінального розміру зерен у фракціях го залишку сприяють також висока пористість воабо суміші фракцій крупнозернистого наповнювадопроникного покриття, пориста структура фільтча, що утворює фільтруючий шар. Встановлено, руючого шару, інтенсивний водно-кисневий обмін що це відношення повинно бути у межах від 2 до 8 в них, а також присутність у воді мінеральних спо(формула корисної моделі, п. 9). Встановлено талук азоту та фосфору, які поряд з вуглеводнями кож, що фільтруючий шар повинен мати пори, ронафтопродуктів є живильним середовищем для зміри яких порівнянні порам інших шарів водопробактерій. никного покриття (формула корисної моделі, п. Подальші відмітні ознаки виконання корисної 10). При цьому, коефіцієнт поглинання води як у моделі щодо водопроникного покриття для ґрунту фільтруючому шарі, так і у інших шарах водопровиходять з пунктів 3-12 формули корисної моделі. никного покриття, має однакову величину та відОзнаки пунктів 3-7 формули корисної моделі повідає нормативним вимогам (k > 0,01 см/с), встановлюють, що як в'яжучий матеріал викорисвстановленим Німецьким промисловим стандартовують цемент, причому частина цементу може том (DIN 18035-6). бути заміщена іншим в'яжучим матеріалом. Ще одним компонентом фільтруючого шару є При виростанні пилу кварцу в якості іншого асоціація штамів екологічно безпечних живих мікв'яжучого матеріалу заміщення цементу становить роорганізмів-деструкторів або мікроорганізміву кількості від 5 до 12 мас. %; при використанні деструкторів, здатних до розмноження у воді і ґрупилу, що утворюється при спалюванні твердого нтах різних типів у навколишньому середовищі, які палива на теплових електричних станціях, заміхарактеризуються тим, що вони відібрані за ознащення цементу становить у кількості від 20 до 70 кою найбільш активної деструкції нафтопродуктів і 5 мас. %; при використанні доменного шлаку замітим, що вони містяться у кількості не менш ніж 10 щення цементу становить у кількості від 20 до 70 клітин у 1 г фільтруючого шару. мас. %. Відомо, що біоремедиація забезпечує еконоЕкспериментальне встановлено, що при формічно вигідне, високоспецифічне очищення та ремуванні фільтруючого шару з використанням твекультивацію ґрунту, що призводить до зменшення рдого вуглецевого залишку та цементу сумарний концентрації як окремих вуглеводнів нафтопродукоб'єм пор, що адсорбують вуглеводні нафтопродутів, так і їхньої суміші. Основну роль у ремедіації in ктів, збільшується на 37 - 80 % у порівнянні з об'єsitu (на місці забруднення) грає біологічний фактор мом пор вихідного твердого вуглецевого залишку. - активність штамів мікроорганізмів-деструкторів Встановлено також, що при заміні частини цеменприродного походження, що беруть участь у проту на інші в'яжучі матеріали досягається аналогічцесах утилізації та трансформації вуглеводнів наний результат. фтопродуктів. Мікроорганізми-деструктори прироВ якості грубозернистого наповнювача фільтдного походження, що входять до складу руючого шару використовують подрібнений гравій, фільтруючого шару, є звичайними представниками подрібнений використаний бетон, щебінь, гальку, біоценозів водойм і ґрунтів. Вони належать в осподрібнений доменний шлак або їхню суміш у виновній масі до родів: 1) з бактерій - Micrococcus, гляді фракцій або суміші фракцій, що мають найBrevibacterium, Rhodococcus, Acinetobacter, менший та найбільший номінальний розміри зерен Pseudomonas, Bacillus, Nocardia, Corynebacterium; у межах від 1 мм до 20 мм включно (формула ко2) з грибів-Actinomucor, Aspergillus, Penicillium, рисної моделі, п. 8). Streptomyces; 3) з дріжджів - Candida, Torulopsis, Вимоги до фракційного складу нерудних матеRhodotorulla, Cryptococcus, Trichosporon тощо [Биріалів для щебеневих і гравійних основ та покритрштехер Э. Нефтяная микробиология. Введение в тів автомобільних доріг в Україні встановлені микробиологию нефтяной промышленности. Пер. ДСТУ Б В.2.7-30-95. Згідно з цим стандартом щес англ. Л.: Гос. Научно-технической изд. Нефтяной бінь поставляють у вигляді основних фракцій, які и горно-топливной литературы. 1957 г. 314 с.]. 9 50797 10 Механізм дії штамів мікроорганізмівПри використанні корисної моделі досягаються деструкторів природного походження полягає в значні екологічний та економічний ефекти, що потому, що деякі з них споживають вуглеводні нафв'язані: з утилізацією використаних автомобільних топродуктів і виробляють проміжні продукти, потім шин і застосуванням твердого вуглецевого залишці проміжні продукти вже іншими групами мікроорку, отриманого з них, для виготовлення фільтруюганізмів-деструкторів трансформуються у газ та чого шару водопроникного покриття; з більш висоінші екологічно безпечні сполуки. Зазначені процеким ступенем поглинання вуглеводнів си супроводжуються активізацією розмноження нафтопродуктів з дощової води твердим вуглецемікроорганізмів-деструкторів. Додатково розмновим залишком за рахунок його розвиненої мікроженню мікроорганізмів-деструкторів сприяють міта мезоструктури; з оновленням сорбцІйних власнеральні компоненти (сполуки азоту та фосфору), тивостей вуглецевого твердого залишку за рахущо містяться в дощовій та природній воді. нок внесення бактерій до фільтруючого шару, що Асоціація штамів може коректуватися з урахувпливає на збільшення інтервалу та зниження виванням складу мікроорганізмів-деструкторів, видітрат на обслуговування водопроникного покриття лених з конкретної території. для грунту, а також на підвищення якості та надійВ якості асоціації штамів екологічно безпечних ності очистки дощової води від вуглеводнів нафмікроорганізмів-деструкторів природного похотопродуктів; з проведенням деструкції вуглеводнів дження може бути використаний будь який проминафтопродуктів на місці забруднення; зі зниженсловий біопрепарат для очищення води І ґрунтів ням розповсюдження вуглеводнів нафтопродуктів від нафтових забруднень (Еколан, Еколан-М, Екодо підземних вод і систем господарського та питнадін, Родекс, Родойл та ін.), що містить від 106 до ного призначення. 1013 клітин на 1 г сухого біопрепарату (формула корисної моделі, п.11). Комп’ютерна верстка І.Скворцова 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