Спосіб підвищення екологічної безпеки на полігоні твердих побутових відходів

Реферат: Спосіб підвищення екологічної безпеки на полігоні твердих побутових відходів включає процес виготовлення свердловин у тілі полігона твердих побутових відходів, обробку поверхні полігона реагентом та внесення реагенту у тіло полігона твердих побутових відходів через свердловину. Як реагент використовують композитну суміш, яка має у своєму складі якнайменше одну культуру аборигенного психротрофного метанотрофного мікроорганізму. UA 69934 U (54) СПОСІБ ПІДВИЩЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ НА ПОЛІГОНІ ТВЕРДИХ ПОБУТОВИХ ВІДХОДІВ UA 69934 U UA 69934 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технологій підвищення екологічної безпеки на полігоні твердих побутових відходів і може використовуватись у житлово-комунальному господарстві для поліпшення екологічного становища довкілля. Відомий спосіб утилізації твердих побутових відходів та полігон для їх розміщення [Патент Російської Федерації на винахід № 2406578, В09В3/00, 2010 р.]- Суть цього технічного рішення полягає в тому, що спосіб включає розміщення твердих побутових відходів (далі за текстом ТПВ) у чаші полігона, відведення дренажних вод до випаровувального ставка, послідовне нагнітання осаду стічних вод, що складаються із суміші осаду та мулу, та повітря у спеціальні свердловини, які розміщені у тілі звалища з подальшим формуванням аеробних, перехідних та анаеробних зон. Надлишок дренажної води фільтрують. Таким чином, досягнення технічного результату полягає у прискоренні процесу сумісного компостування ТПВ та стічних вод, що приводить до збільшення щільності звалищного тіла та покращення якості дренажних вод. Недоліками відомого технічного рішення є те, що процес утворення парникових газів залишається неконтрольованим, а поліпшення екологічної ситуації довкілля зведено лише до поліпшення якості дренажної води. Відомий спосіб обробки полігонів твердих побутових відходів, що рекультивуються, та звалищ [Патент Російської Федерації на винахід № 2297888, В09В3/00, 2007 р.]. Суть цього технічного рішення полягає в тому, що до тіла полігона або звалища вносять реагент, який складається із суміші двох накопичувальних культур метанотрофних бактерій, що отримують під час культивації суміші суспензії покрівельного шару ґрунту полігона та мінерального середовища у флаконі з газовою фазою, що містить метан, при температурі 20 °C протягом одного місяця і при температурі 10-15 °C протягом двох місяців. Вміст флакона використовують як інокулят для пересівання у флакони більшого об'єму. Культури, що виросли у цих флаконах, використовують як інокулят для посіву у ферменторі, що працює у режимі періодичного культивування при температурі 15 та 20 °C з постійним продуванням середовища метаноповітряною сумішшю. Отримані накопичувальні культури змішують, центрифугують, осад суспендують у одному літрі води. Отриманий концентрат розводять водою та вносять до свіжонасипаного ґрунту полігону ТПВ або звалища шляхом утворення у ґрунті заглибин, наливання до цих заглибин концентрату та подальшого присипання заглибин ґрунтом. Недоліками відомого способу є те, що кількість метану (парникового газу), який утворився у тілі звалища, може бути значно більшою, ніж кількість мікроорганізмів, які здатні його нейтралізувати, оскільки запропонований спосіб не передбачає постійний контроль стану поверхневого ґрунту на наявність в ньому достатньої кількості "працездатних" мікроорганізмів. Найближчим до корисної моделі, що заявляється, є спосіб одержання біогазу [Патент України на винахід № 83429, C02F11/04, В09В3/00, бюл. № 13 від 10.07.2008 p.]. Відомий спосіб включає проведення свердловинної дегазації масиву полігону ТПВ, будівництво системи отримання, збору та утилізації звалищного газу та біогазу на поверхні, рекультивацію фільтрату, а також рекультивацію поверхні масиву. Після рекультивації полігону ТПВ визначають дегазовані ділянки масиву полігона, після чого через дегазаційні свердловини на цих ділянках у масив закачують суспензію органічних відходів, закривають свердловини на час ферментації суспензії у масиві, після чого через ці свердловини видобувають біогаз, при цьому процеси закачування суспензії та видобутку біогазу проводять одночасно для різних груп свердловин. Недоліками відомого способу є те, що метою зазначеного способу є не поліпшення стану навколишнього середовища та усунення утворення метану (парникового газу), а отримання якнайбільшої кількості біогазу, що утворюється в результаті процесів бродіння органічної складової ТВП в тілі звалища.Оскільки головною метою способу одержання біогазу є саме одержання біогазу, тоді, як наслідок, є очевидним подовження процесів бродіння, побічним ефектом якого і є утворення метану, утилізація якого жодним чином не гарантована при застосуванні зазначеного способу. Отже, контроль процесів утворення метану (парникового газу) лишаються поза увагою зазначеного способу. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити способи підвищення екологічної безпеки на діючих та законсервованих полігонах ТПВ шляхом запобігання утворення метану (парникового газу), що дає змогу подовжити термін експлуатації діючих полігонів та рекультивацію законсервованих полігонів ТПВ. Головна задача способу, що заявляється, полягає у стимуляції біодеградативної активності аборигенних, адаптованих та модифікованих біологічних систем та окремих мікроорганізмів. Деградацію та детоксикацію полютантів у способі підвищення екологічної безпеки на діючому або законсервованому полігоні ТПВ проводять за допомогою використання біохімічного 1 UA 69934 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 потенціалу аборигенних, адаптованих та модифікованих біологічних систем, насамперед мікроорганізмів. Поставлена задача вирішується тим, що запропонований спосіб передбачає створення у масиві полігона ТПВ якнайменше одної свердловини, подальший відбір якнайменше однієї проби для вибору якнайменше одного екотопу з необхідними фізико-хімічними характеристиками, а саме перевага віддається природним аборигенам екотипів психротрофних метанотрофних культур - продуцентів sMMO. З вибраного якнайменше одного екотопу з необхідними фізико-хімічними характеристиками готують композитну суміш, попередньо виростивши достатню кількість мікроорганізмів. Готову композитну суміш вносять у якнайменше одну свердловину, що виконана у тілі полігона ТПВ для відбору проб. Одночасно з внесенням композитної суміші до якнайменш одної свердловини, проводять специфічну обробку поверхні полігона ТПВ готовою композитною сумішшю за допомогою спеціального транспортного засобу для поливу. Таким чином, запропонований спосіб запобігає утворенню метану (парникового газу) у тілі та на поверхні полігона ТПВ завдяки прискоренню деструкції органічної складової ТПВ, унеможливлює викиди метану (парникового газу) у довкілля. Більш того, застосування запропонованого способу запобігає утворенню на поверхні полігона ТПВ фільтратів, отже, смороду навколо полігона, скопиченню та розмноженню шкідливих комах та диких тварин, утворює більш комфорті умови обслуговування полігона та більш комфортні умови проживання у прилеглих до полігона населених пунктах. Корисна модель може бути реалізована наступним чином. По всій площі полігона ТПВ утворюють "сітку" із свердловин для відбору проб та вибору екотопів з необхідними фізико-хімічними характеристиками (температура, відносний вміст метану та кисню, тощо). З відібраних екотопів особливе значення надається метаноокислюючим бактеріям (метанотрофам), які мають цілу низку переваг у порівнянні з іншими мікроорганізмами. Реалізація переваг метанотрофів дозволяє отримати метанмонооксигеназу (ММО), ключового ферменту у ланцюгу окислення метану, а саме його розчинної форми sMMO. За допомогою sMMO метанотрофи здатні деградувати різноманітні похідні алканів, ароматичні з'єднання та інші полютанти, що є шкідливими для навколишнього середовища. Отже, з відібраних екотопів, які відповідають визначеним фізико-хімічним характеристикам та добре адаптовані до середовища полігона ТПВ, вирощують колонію мікроорганізмів шляхом створення елективних умов для домінування психротрофних метаноокислюючих штамів, що виробляють sMMO. Колонії мікроорганізмів вирощують у такій кількості, щільність якої достатня для приготування необхідного об'єму композитної суміші для обробки визначеної площі полігона ТПВ. Основна маса композитної суміші складається, як правило, з штамів роду Methylosinus та Methylocystis. Культурна, морфологічна, ультраструктурна, фізіологічна та метаболічна характеристики аборигенних мікроорганізмів, що виділені для розмноження та привалювання, каталізуються ензимами. Отриману композитну суміш вносять до тіла полігона ін'єкційним способом по "сітці" свердловин, що виконані під час взяття проб. Одночасно з внесенням композитної суміші до якнайменше одної свердловини, проводять специфічну обробку поверхні полігона ТПВ готовою композитною сумішшю за допомогою спеціальних транспортних засобів для поливу. Спосіб був застосований: - на шламовідстійнику НПЗ в місті Херсоні (Україна), площа обробки 0,1 га, глибина обробки 2 м; - на полігоні ТПВ в місті Гданськ (Польща), площа обробки 6 га та об'єм обробки 0,5 млн. т, що містив 5-40 % органічних та нафтових відходів на різних дільницях. Таким чином, запропонований спосіб може бути реалізовано в умовах існуючого рівня техніки за допомогою стандартного обладнання вітчизняного та/або закордонного виробництва. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 1. Спосіб підвищення екологічної безпеки на полігоні твердих побутових відходів, який включає процес виготовлення якнайменше одної свердловини у тілі полігона твердих побутових відходів, подальшу обробку поверхні полігона реагентом та внесення у тіло полігона твердих побутових відходів через свердловину реагенту, що містить живу культуру якнайменше одного мікроорганізму, який відрізняється тим, що як реагент використовують композитну суміш, яка 2 UA 69934 U 5 10 15 20 25 30 має у своєму складі якнайменше одну культуру аборигенного психротрофного метанотрофного мікроорганізму. 2. Спосіб підвищення екологічної безпеки на полігоні твердих побутових відходів, за п. 1, який відрізняється тим, що як реагент використовують композитну суміш, яка має у своєму складі якнайменше одну культуру аборигенного психротрофного метанотрофного мікроорганізму, що здатний продукувати фермент ММО та його форми. 3. Спосіб підвищення екологічної безпеки на полігоні твердих побутових відходів, за п. 2, який відрізняється тим, що як реагент використовують композитну суміш, яка має у своєму складі якнайменше одну культуру аборигенного психротрофного метанотрофного мікроорганізму, що здатний продукувати фермент ММО, а саме його розчинну форму sMMO. 4. Спосіб підвищення екологічної безпеки на полігоні твердих побутових відходів, за п. 1, який відрізняється тим, що після виготовлення якнайменше одної свердловини або декілька свердловин, які утворюють сітку у тілі полігона твердих побутових відходів, проводять відбір проб з тіла полігона твердих побутових відходів, з відібраних проб готують композитну суміш шляхом створення елективних умов для переважного домінування психротрофних метаноокислюючих штамів мікроорганізмів, які здатні продукувати фермент ММО, а саме, його розчинну форму sMMO. 5. Спосіб підвищення екологічної безпеки на полігоні твердих побутових відходів, за п. 1, який відрізняється тим, що по всій площі полігона твердих побутових відходів утворюють сітку із свердловин; здійснюють відбір проб з подальшим вибором з цих проб екотопів з необхідними фізико-хімічними характеристиками; з відібраних екотопів вирощують колонію мікроорганізмів шляхом створення елективних умов для домінування психротрофних метаноокислюючих штамів, що виробляють sMMO; з вирощеної колонії мікроорганізмів готують композитну суміш; композитну суміш вносять до тіла полігона ін'єкційним способом по сітці свердловин, що виконані під час взяття проб; одночасно з внесенням композитної суміші до тіла полігона, проводять специфічну обробку поверхні полігону ТПВ готовою композитною сумішшю за допомогою спеціальних транспортних засобів для поливу. 6. Спосіб підвищення екологічної безпеки на полігоні твердих побутових відходів, за п. 5, який відрізняється тим, що колонію мікроорганізмів вирощують у такій кількості, щільність якої достатня для приготування необхідного об'єму композитної суміші для обробки визначеної площі полігона твердих побутових відходів. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 3