способ захоронения токсичных и радиоактивных отходов

Формула изобретения

Способ захоронения токсичных и радиоактивных отходов, включающий выемку котлована, устройство защитного экрана по его бортам и днищу, послойную укладку отходов с уплотнением, перекрытие каждого слоя отходов разделительным изолирующим слоем, отличающийся тем, что защитный экран по бортам и днищу котлована выполняют из цементогрунтового раствора и полимерной пленки, разделительные изолирующие слои выполняют также из цементогрунтового раствора, при этом цементогрунтовые растворы, применяемые для возведения защитного экрана и разделительных изолирующих слоев, содержат в качестве наполнителя природный минеральный сорбент цеолит, а после укладки верхнего разделительного изолирующего слоя производят рекультивацию поверхности подвергшегося закладке котлована.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при обеззараживании радиоактивно загрязненных территорий и складировании радиоактивных отходов. Способ позволяет обеспечить охрану окружающей среды от загрязнения тяжелыми токсичными металлами и радионуклидами.

Известен способ создания защитного барьера в грунте по периметру загрязненного участка из противофильтрационного материала (например, из глины) по типу «стена в грунте», при котором сначала устраивается траншея, заполняемая впоследствии глиняным раствором, либо в виде шпунта из отдельных плоских элементов, соединяемых в замок и препятствующих распространению загрязнений (см. патент РФ № 2294245, МПК B09B 1/00, опуб. 27.02.2007).

Недостатком известного способа является то, что при создании барьера необходимо устраивать траншею, заполнять ее глинистым раствором, либо возводить шпунт из плоских элементов, что в значительной степени повышает стоимость и трудоемкость работ, а также не обеспечивает надежность захоронения токсичных и радиоактивных отходов и не исключает возможность миграции из них токсикантов и радионуклидов в грунты, подземные воды и атмосферу из зоны захоронения.

Известен способ захоронения токсичных отходов, включающий выемку котлована, устройство защитного слоя по его бортам и днищу, послойную укладку отходов с уплотнением, перекрытие каждого слоя разделительным изолирующим слоем малопроницаемого материала (см. СНиП 2.01.28-85. «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию». М., 1985).

Недостатками известного способа являются невозможность качественного уплотнения слоев отходов, недостаточная гидроизоляция и возможность миграции токсикантов и радионуклидов в грунты при воздействии водной фазы (дождь, снег).

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ захоронения токсичных отходов, включающий выемку котлована, устройство защитного слоя по его бортам и днищу, послойную укладку отходов с уплотнением, перекрытие каждого слоя разделительным изолирующим слоем малопроницаемого материала. После укладки верхнего разделительного изолирующего слоя выполняют геохимический барьер в виде контурной многослойной лабиринтной завесы, а слой отходов каждого уровня связывают путем нагнетания под давлением вспененных цементогрунтовых растворов (см. патент РФ № 2366521, МПК B09B 1/00, опуб. 10.09.2009).

Недостатками известного способа являются сложность и достаточно большая трудоемкость в выполнении геохимического барьера в виде контурной многослойной лабиринтной завесы, недостаточная эффективность применения в качестве сорбентов гидрата окиси кальция и силиката натрия, а также отсутствие последующей рекультивации поверхности подвергшегося закладке котлована.

Техническим результатом способа является повышение надежности захоронения токсичных и радиоактивных отходов и исключение возможности миграции из них токсикантов и радионуклидов в грунты, подземные воды и атмосферу из зоны захоронения.

Сущность изобретения заключается в том, что способ захоронения токсичных и радиоактивных отходов, включающий выемку котлована, устройство защитного экрана по его бортам и днищу, послойную укладку отходов с уплотнением, перекрытие каждого слоя отходов разделительным изолирующим слоем, отличается тем, что защитный экран по бортам и днищу котлована выполняют из полимерной пленки и цементогрунтового раствора, разделительные изолирующие слои выполняют также из цементогрунтового раствора, при этом цементогрунтовые растворы, применяемые для возведения защитного экрана и разделительных изолирующих слоев, содержат в качестве наполнителя природный минеральный сорбент цеолит, а после укладки верхнего разделительного изолирующего слоя производят рекультивацию поверхности подвергшегося закладке котлована

Сущность изобретения поясняется фиг.1.

На фиг.1 показан поперечный разрез котлована с защитным слоем по его бортам и днищу; слоями токсичных и радиоактивных отходов; разделительными изолирующими слоями и рекультивационным слоем.

Способ осуществляется в следующей последовательности.

Сначала производят выемку котлована 1, устройство защитного слоя 2 из полимерной пленки толщиной не менее 5 мм по его бортам и днищу на слой цементогрунтового раствора 3, послойную укладку отходов 4 с уплотнением, перекрытие каждого слоя отходов 4 разделительным изолирующим слоем 5 путем цементации твердеющим цементогрунтовым раствором, содержащим природный минеральный сорбент - цеолитсодержащие породы, причем отношение толщины разделительного изолирующего слоя к толщине слоя отходов должно быть не более 1:3. Затем после укладки верхнего разделительного изолирующего слоя выполняют рекультивацию поверхности, которая включает: нанесение плодородного слоя 6, содержащего 30% дробленого природного сорбента (цеолитсодержащей породы), который является структурообразователем почвы, повышает ее плодородность и увеличивает всходимость на ней растительных культур; высаживание сеянцев или черенков кустарников; высевание травянистых многолетних растений; высаживание саженцев главных и сопутствующих пород, образующих лесной древостой.

Цементация с применением цеолитсодержащих пород обеспечивает значительное упрочнение грунта и существенно снижает его проницаемость. В зависимости от активности отходов, их структурной прочности и физико-механических характеристик, а также объема цементирующего раствора получается геохимический барьер из закрепленных отходов. Отношение толщины разделительного изолирующего слоя к толщине слоя отходов 1:3 обеспечивает максимально эффективную защиту от проникновения радиоактивных и токсичных элементов в соседние слои и за их пределы. Цеолитсодержащие породы обеспечивают физико-химическую сорбцию радиоактивных и токсичных компонентов отходов и исключают тем самым их миграцию в окружающую среду. При возможной фильтрации радиоактивно загрязненных потоков через защитный экран 2 из полимерной пленки на геохимическом барьере 3 будет происходить практически полное осаждение мигрирующих тяжелых токсичных металлов и радионуклидов. Сорбент (цеолитсодержащие породы) прочно связывает в своей структуре тяжелые токсичные металлы и радионуклиды, причем радионуклиды, извлеченные из почвы, водой из сорбента не вымываются.

При миграции радиоактивному или токсичному компоненту необходимо преодолеть не только защитный экран 2 из полимерной пленки, но и геохимический барьер. При использовании такого способа захоронения токсичных и радиоактивных отходов не только значительно снижается проницаемость бортов котлована, но и исключается миграция радионуклидов и токсикантов в окружающую среду за счет ионообмена и сорбции, достигаемых применением цеолитсодержащих пород при цементации и в геохимическом барьере 3. Кроме того, применение защитного экрана 2 из полимерной пленки улучшает условия цементации, так как препятствует выходу раствора за пределы котлована.