способ обезвреживания свалок промышленно-бытовых отходов

Формула изобретения

1. Способ обезвреживания свалок промышленно-бытовых отходов, заключающийся в бурении скважин в толще свалки до ее подошвы и подаче газообразного агента в одну часть скважин и создании вакуума в другой части скважин, отличающийся тем, что по расчетной сети скважин разбуривают всю площадь свалки, обвязывают скважины единой системой нагнетательной арматуры, связанной с источником газообразного агента, насыщают газообразным агентом всю толщу свалки путем подачи ее в донный слой под избыточным давлением, при этом часть скважин используют для временного создания вакуума, а также разуплотнения грунта увеличением фазовой проницаемости вследствие наложения полей упругих напряжений электроакустическими или пневмоакустическими наземными и скважинными вибраторами, кроме того, эти же скважины применяют для выполнения контрольных замеров дистанционными датчиками состава газовой смеси и температуры в толще свалки, при этом в качестве газового агента используют инертный газ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют аргон.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют азот.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют смесь аргона и азота.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бурение скважин проводят с продувкой газовым агентом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, природных ресурсов и экологии и может быть использовано для обезвреживания свалок промышленно-бытовых отходов, включая шахтные терриконы и другие отвалы вмещающих пород.

Известен способ обеззараживания свалок, заключающийся в том, что по краям свалки и в центре пробуривают скважины пересекающие загрязненный слой. В центральной скважине создают вакуум, а в крайние подают пар. Пар, проходя через толщу свалки, увлекает загрязнения, которые собираются в центральной скважине. (Патент США, 5076727, В 09 В 1/00, 1991).

Известный способ может быть использован при очистке свалки от отдельных загрязняющих веществ. Однако он не может предотвратить процесс разложения органического вещества и выделения газов, в частности, метана.

Технический результат заявленного способа заключается в обеспечении полного прекращения протекания химических реакций и биогенно-техногенного процесса в толще свалки, в связи с чем она ликвидируется как экологически опасный техногенный объект.

Сущность предложенного способа заключается в том, что всю площадь свалки разбуривают сетью скважин на всю ее толщу до подошвы. Обвязывают единой системой нагнетательной арматуры, связанной с источником инертного газа. Инертным газом насыщают всю толщу свалки путем подачи его в донный слой под избыточным давлением. Часть скважин используют для временного создания вакуума, интенсифицирующего процесс насыщения толщи инертным газом, а в дальнейшем для контрольных замеров состава газовой смеси и температуры в толще свалки. В качестве инертного газа используют аргон, азот или их смесь. Для разуплотнения грунта путем увеличения его фазовой проницаемости на толщу свалки накладывают поля упругих напряжений с помощью электроакустических или пневмоакустических вибраторов.

Предложенный способ реализуется следующим образом. В донный свалочный слой через пробуренные, в том числе с продувкой инертными газами или их смесями, скважины, охватывающие всю площадь свалки по расчетной (оптимальной по частоте скважин) сети подают инертный газ при давлении, превышающем атмосферное (2-3 кгс/см²). При этом необходимо установить расход инертного газа минимальным, а воздействие его на толщу весьма продолжительным (порядка 2-3 недель) для обеспечения наиболее благоприятных условий протекания латеральной (горизонтальной) и вертикальной миграции инертного газа к поверхностному слою свалки. С учетом рыхлости и невысокой связности искусственно образованного свалочного грунта в сравнении с естественными геологическими толщами горных пород это позволяет относительно равномерно насыщать всю свалочную толщу инертным газом, где он замещает воздух и биогаз в пустотах и трещинах за счет избыточного давления и как более тяжелый по молекулярному весу относительного воздуха.

Осадные трубы скважин соединяют на земной поверхности в общую систему, которая в свою очередь подсоединяется к установке для выработки технического инертного газа из воздуха. В качестве источника инертного газа могут применяться и баллоны с раздаточным редуктором понижения давления.

Аналогичным образом инертным газом насыщают свалочные толщи в виде шахтных терриконов и других отвалов вмещающих пород, разбуривая их по расчетной сети наклонно-направленными скважинами от периферии к центру с последующей обвязкой по наружной поверхности арматурой единого нагнетательного манифольда, наложением вакуума и акустических полей упругих напряжений, разуплотняющих грунт и интенсифицирующих процесс насыщения толщи инертным газом.

При необходимости, в зависимости от объема свалочной толщи, возможна дополнительная подкачка инертного газа на основании показаний дистанционных датчиков состава газовой смеси и температуры в контрольных скважинах.

В процессе насыщения свалочной толщи инертным газом в части скважин создается вакуумное разрежение для интенсификации процесса насыщения.

В качестве инертного газа могут быть использованы аргон, азот или их смесь.

Аргон как инертный газ для человека и животных является совершенно безвредным и, кроме того, не дефицитным, так как вырабатывается из воздуха доступными дешевыми средствами непосредственно на объекте работ в неограниченном количестве. Особенно важными его свойствами как газа-консерванта, являются абсолютно низкая химическая активность, первые признаки которой появляются лишь при температуре 700^oС, и постоянство упругости в земной коре и воздухе, благодаря чему он может быть строго зафиксирован как в породах, так и в газах, не вносят осложнений в интерпретацию результатов газогеохимических и газоэкологических исследований. Кроме того, аргон ка газообразный консервант имеет более высокую проницаемость в условиях искусственной свалочной залежи при сопоставлении с жидкими консервантами и в основном будет находиться в толще свалки в свободном состоянии, не переходя а атмосферу, так как он тяжелее воздуха, что исключает возможность его вымывания грунтовыми и сточными водами.

Поэтому в среде аргона невозможны ни жизнедеятельность бактерий, ни течение любых химических реакций, в связи с чем валка ликвидируется как экологически опасный техногенный объект.

На практике азот также относят к инертным газам. Смесь азота с аргоном приобретает инертные свойства, приближающиеся к свойствам аргона, а выработка азота из воздуха требует еще меньших затрат средств.

Первым признаком принудительной ликвидации свалки может служить снижение температуры по всей ее толще до средних температурных показателей, типичных для геологических структур данного региона, что фиксируется дистанционными датчиками температуры, установленными в контрольных скважинах.

При невысоких температурах в толще свалки (до 200^oС) и после снижения температуры в обработанных аргоном свалках вместо аргона можно использовать азот, содержание которого в воздухе во много раз больше, или его смесь с аргоном.

Для повышения проникновения инертного газа в толщу свалки за счет разуплотнения грунта и увеличения его фазовой проницаемости, на толщу свалки накладывают поля упругих напряжений с помощью наземных и скважинных электроакустических или пневмоакустических вибраторов.

Пример. Условно принимая свалку биогенно-техногенных отходов в качестве искусственно созданной антропогенной залежи постоянно образующихся в ее толще углеводородов (токсичного биогаза) и учитывая невысокую связность свалочного грунта в сравнении с естественными геологическими толщами горных пород представляется возможным констатировать, что максимальная пористость названного грунта может достигать 25% Следовательно, в каждом кубометре свалочной толщи может быть размещено до 1/4 кубометра биогаза, который, по данным нефтегазопоисковой геохимии должен быть замещен инертным газом на 85% Этим обеспечивается полная гарантия принудительного подавления жизнедеятельности микроорганизмов и исключения возможности протекания химических реакций в свалочной толще, являющихся причиной биогенно-техногенных процессов как основы экологической опасности свалок для окружающей среды. Исходя из этого срок консервации свалки после снижения в ней температуры до среднегодовых показателей, характерных для данного района, практически будет неограниченным, то есть самовосстановление свалки полностью исключено.

Сеть расположения нагнетательных скважин для закачки инертного газа рассчитывается с учетом того, что каждая четверть кубометра свалочной толщи должна быть примерно на 85% заполнена аргоном, а также возможности создания небольшого вакуума в дополнительно пробуренных контрольных скважинах, обеспечивающего, при одновременной обработке грунта вибраторами, повышение интенсификации насыщения инертным газом свалочной толщи. В этих конкретных условиях представляется обоснованным принять гарантированную способность радиального распространения инертного газа от оси каждой нагнетательной скважины не менее, чем на 50 м, поскольку общеизвестно, что несопоставимо менее подвижный и вязкий фильтрат промывочных жидкостей в бурящихся скважинах в многократно более плотных породах способен проникать в радиальном направлении от оси скважины на 60 м.

Отсюда стороны квадратов сети нагнетательных скважин должны иметь величину, равную 100 м.

Скважины связывают в единую систему, подключенную к источнику инертного газа. Насыщение толщи свалки инертным газом производят при избыточном давлении 2-3 кг/см² в течение 2-3 недель. При помощи дистанционных датчиков производится контроль газового состава и температуры как во время насыщения толщи свалки инертным газом, так и в последующем для контроля ее состояния. В случае необходимости производится дополнительная подпитка толщи свалки инертным газом.