способ образования покрытий на накопителях отходов

Формула изобретения

Способ образования покрытий на накопителях отходов, включающий отсыпку, послойное разравнивание и планировку отходов, отличающийся тем, что перед уплотнением и планировкой в поверхностный слой накопителя отходов вводят биодобавки на основе осадков сточных вод, избыточных активных илов канализационных очистных сооружений и компостов заводов по переработке бытовых отходов с содержанием аэробной компостной микрофлоры-редуцента 10⁸ -10⁹ клеток/г в массовом соотношении, обеспечивающем содержание биодобавки в количестве 5-7% от общей массы слоя отходов, при этом содержание беззольного вещества в поверхностном слое накопителя снижается до 40-50%, а общую продолжительность минерализации поверхностного слоя накопителя определяют по формуле:

Т _мин=К·е^{- /Т},

где К - содержание беззольного вещества в установившемся режиме процесса минерализации, мас.%;

- текущее время процесса минерализации, сутки;

Т - постоянная времени процесса минерализации поверхности отходов, сутки,

время достижения установившегося значения процесса минерализации t_мин, при котором содержание беззольного вещества в отходах поверхностного слоя накопителя составляет ±5% от величины содержания беззольного вещества в установившемся режиме, находят по формуле:

t _мин 3·Т.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к области охраны окружающей среды и предназначен для обработки и обезвреживания накопителей преимущественно бытовых отходов путем образования высокоминерализованных покрытий их поверхностей.

Известен способ обезвреживания свалки, заключающийся в покрытии свалки изолирующим слоем, состоящим из слабо проникающих химических веществ, таких как карбонат кальция и магния, сульфат кальция, диоксид кремния (Патент США №5090843, МКИ Е02D 3/12, заяв. 15.02.91 г. РЖ "Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов". - М.: ВНИИТИ, вып.72, 1993, №10, стр.98)

Обезвреженная известным способом свалка экономически нецелесообразна, т.к. длительный срок минерализации поверхности массива увеличивает общий срок его рекультивации до 3 лет, а использование в качестве материалов изолирующего слоя химически активных веществ ограничивает область дальнейшего целевого использования рекультивированных территорий.

Известен способ обезвреживания свалок промышленно-бытовых отходов, включающий послойное инъектирование массива свалки от подошвы до верхнего слоя обезвреживающим агентом (10-50% водная суспензия гидролизованных алюмосиликатов с уровнем 12 рН>9), полив верхнего слоя обезвреживающим агентом (50-70% водная суспензия гидролизованных алюмосиликатов с уровнем 12 рН>9), засыпку слоем растительного грунта и посев дернообразующих трав (см. патент РФ №2226131, кл. В09В 3/00, 1/00, 2002).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при обезвреживании свалок известным способом относятся высокая трудоемкость и большие финансовые затраты на приобретение реактивов, проведение земляных работ по перемещению свалочной массы отходов и формирование слоя растительного грунта, на приобретение и использование химических реактивов и почвогрунта. Совокупность указанных причин ограничивает возможность применения данного способа для обезвреживания накопителей отходов в современных условиях ограниченного финансирования муниципальных образований.

Известен способ обезвреживания свалки, включающий формирование траншей на поверхностном слое, заполнение их пищевыми, органическими отходами, илом очистных сооружений с целью получения биокорма и последующее введение в него адаптированной культуры красного калифорнийского червя. По истечении 4-6 месяцев часть червей с помощью ящиков-ловушек пересаживают в новые траншеи, траншеи дополняют, а межтраншейное пространство засыпают растительным грунтом и озеленяют.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного способа, относится то, что в известном способе продолжительность обезвреживания накопителей определяется продолжительностью срока минерализации поверхности накопителя. Сокращение срока минерализации поверхности накопителя до 10 месяцев достигается использованием дорогостоящей культуры красного калифорнийского червя.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ образования покрытий на накопителях, преимущественно бытовых отходов, в котором рекультивация, осуществляется способом послойной укладки, перемешивания, разравнивания, уплотнения и планировки равных по массе слоев активного ила и отходов каменноугольной золы (см. патент РФ №2151235, кл. В09В 1/00, Е02В 7/06, 3/16, 1999).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного способа, принятого за прототип, относятся длительный срок минерализации поверхности накопителя, в результате создания анаэробных условий разложения органических веществ отходов, увеличивающих срок минерализации накопителя и общий срок рекультивационных работ с целью его дальнейшего использования по целевому назначению.

Сущность изобретения заключается в сокращении продолжительности распада беззольного вещества отходов и, как результат, сокращении срока минерализации накопителя отходов при внесении добавок на основе смеси осадков сточных вод, избыточных активных илов канализационных очистных сооружений и наполнителей - компостов заводов по переработке твердых бытовых отходов.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в том, что необходимо провести минерализацию поверхности накопителя преимущественно бытовых отходов с минимальной продолжительностью.

Технический результат - сокращение срока стабилизации накопителей преимущественно бытовых отходов при максимальных значениях распада беззольного вещества и использовании в качестве компонента при формировании поверхности накопителя биодобавки на основе органосодержащих отходов (осадки сточных вод, избыточных активных илов канализационных очистных сооружений и компостов заводов переработки твердых бытовых отходов).

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе образования покрытий на накопителях, включающем отсыпку, послойное разравнивание и планировку отходов, особенность заключается в том, что перед уплотнением и планировкой в поверхностный слой накопителя отходов вводят биодобавки на основе осадков сточных вод, избыточных активных илов канализационных очистных сооружений и компостов заводов по переработке бытовых отходов с содержанием аэробной компостной микрофлоры-редуцента 10⁸-10 ⁹ клеток/г, в массовом соотношении, обеспечивающем содержание биодобавки в количестве 5-7% от общей массы слоя отходов, при этом содержание беззольного вещества в поверхностном слое накопителя снижается до 40-50%, а общую продолжительность минерализации поверхностного слоя накопителя определяют по формуле

Т _мин=К·e^{- /Т}, где

К - содержание беззольного вещества в установившемся режиме процесса минерализации, мас.%;

- текущее время процесса минерализации, в сутках;

Т - постоянная времени процесса минерализации поверхности отходов, в сутках, а время достижения установившегося значения процесса минерализации, при котором содержание беззольного вещества в отходах поверхностного слоя накопителя составляет ±5% от величины содержания беззольного вещества в установившемся режиме, находят по формуле

t_мин 3·Т.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата получены в ходе апробации способа образования покрытий на накопителях, преимущественно бытовых отходов г.Отрадный Самарской области.

Пример 1. На опытно-экспериментальной площадке существующего накопителя бытовых отходов выделяют технологическую карту с размерами в плане 20×50 м и разрабатывают ее путем перемешивания на глубину 0,5-1,0 м и разравнивания.

После вскрытия и равномерного перемешивания отходов по всей площади участка поверхностный слой подвергают процессу естественной минерализации без внесения биодобавок.

Наблюдение за процессом минерализации поверхностного слоя накопителя участка опытно-экспериментальной площадки осуществляют путем отбора проб отходного материала методом "конверта" в пяти точках каждые 30 суток с момента достижения равномерного перемешивания отходов по всей площади участка до момента достижения установившего значения процесса минерализации.

Пример 2. В составе опытно-экспериментальной площадки выделяют две технологических карты с размерами в плане 20×50 м каждая и разрабатывают их путем перемешивания на глубину 0,5-1,0 м и разравнивания.

Параллельно процессу разработки технологических карт осуществляют приготовление биоактивной добавки. Добавку готовят на основе биотермически обработанной смеси осадков канализационных очистных сооружений и наполнителей - горячих компостов биобарабанов завода переработки ТБО на площадке, расположенной непосредственно на территории объекта рекультивации по запатентованной методике (Пат. 2249580 Российская Федерация, МПК 7 С05F 3/00. Способ обработки и утилизации органосодержащих отходов [Текст] / Чертес К.Л., Быков Д.Е., Тупицына О.В., Радомский В.М., Седогин М.П., Ендураева Н.Н. (РФ). - №2003101872; заяв. 23.01.03; опубл. 10.04.05, Бюл. №10. - 4 с). Общее содержание термофильных аэробных микроорганизмов в биодобавках, полученных на основе отходов, составляет 10 ⁸-10⁹ клеток/г.

После вскрытия, подготовки и достижения равномерного перемешивания отходов по всей территории площадки, в слой отходов, вскрытый на глубину 0,5-1,0 м, вносят добавку, в концентрациях 5-7% от общей массы слоя отходов. Внесение добавки осуществляют ковшовым погрузчиком. Перемешивание и разравнивание поверхностного слоя отходов производят бульдозером.

Наблюдение за процессом минерализации поверхностного слоя накопителя участка опытно-экспериментальной площадки осуществляют путем отбора проб отходного материала методом "конверта" в пяти точках каждые 30 сутки с момента достижения равномерного перемешивания отходов по всей площади участка до момента достижения установившегося значения процесса минерализации.

При размещении бытовых отходов на накопителях протекают процессы аэробного и анаэробного разложения их органических компонентов. При проведении эксперимента добавку использовали в качестве источника аэробных термофильных микроорганизмов. При внесении добавки в поверхностный слой накопителя преимущественно бытовых отходов прогнозировалось увеличение скорости процессов аэробного окисления органических компонентов до конечных неорганических соединений - вода, диоксид углерода, азота и т.д. Функцией отклика на введение биодобавки будет изменение продолжительности минерализации органических компонентов отходов и, соответственно, изменение содержания беззольного вещества в поверхностном слое накопителя.

В таблице приведена зависимость продолжительности процесса минерализации поверхностного слоя накопителя по предлагаемому способу от общего содержания микроорганизмов в биодобавке на основе отходов и от содержания беззольного вещества в поверхностном слое накопителя.

Общее содержание термофильных микроорганизмов, клеток/г	Исходное содержание беззольного вещества, %	Конечное содержание беззольного вещества, %	Продолжительность минерализации поверхностного слоя накопителя, сут
Отс.	81,0	76,35	более 540
10 8	81,0	45,16	90-100
10 9	81,0	43,24	115-120

Сопоставление результатов двух параллельных экспериментов показывает, что при использовании биодобавки на основе осадков сточных вод, избыточного активного ила канализационных очистных сооружений и компоста завода по переработке ТБО с содержанием компостной микрофлоры-редуцента 10⁸-10⁹ клеток/г в процессе образования покрытий на накопителях преимущественно бытовых отходов, содержание беззольного вещества в поверхностном слое накопителя достигает 40-50% за 100-120 дней - срок стабилизации поверхности накопителей бытовых отходов.