Метод за защита на подземните води от замърсяване от повърхностно съхранение на течни отпадъци, Патентна банка
Изобретението се отнася до областта на съхранението на отпадъци в повърхностни резервоари. Методът включва създаване на непроницаем екран върху вътрешната повърхност на хранилището. Разликата е, че след запълване на хранилището с течни отпадъци, глинеста почва се подава в хранилището в кашообразно или прахообразно състояние. Утаяващите се глинести частици образуват слой с ниска пропускливост. Слоят има свойството да абсорбира и задържа отпадъчни замърсители. 5 s. стр. f-ly, 1 ил.
Изобретението се отнася до минното дело и може да се използва при изграждането, експлоатацията и ликвидацията на повърхностни съоръжения за съхранение на течни отпадъци, както и при пречистването на замърсени води от повърхностни резервоари.
Известен е метод за защита на подпочвените води от замърсяване чрез елиминиране на зоната на замърсяване чрез изпомпване на замърсена вода [1] Основният недостатък на този метод е, че при изпомпване на замърсена вода чистата подземна вода се изтегля до помпените съоръжения, в резултат на което обемът на изпомпаната замърсена вода е многократно по-голям от първоначалния обем на замърсената вода. В тази връзка възникват нови проблеми при тяхното съхранение и пречистване.
Най-близък до предложения е метод за защита на подпочвените води от замърсяване чрез ограничаване на филтрирането на замърсени води от тяхното повърхностно съхранение, който се състои в изграждането на непроницаеми екрани в хранилището по целия му контур, разположени под нивото на течните отпадъци [2] защитен слой, както и замърсяване на подпочвените води и прилежащата територия поради вятърно отстраняване на замърсители от повърхността на съоръженията за съхранение, опасност за дивата природа поради наличието на голяма брегова линия и големи площи на открита повърхност на замърсена вода и др.
Целта на изобретението е да се създаде метод за защита на подпочвените води от замърсяване от повърхностни хранилища за течни отпадъци с по-висока степен на надеждност за ограничаване на филтрирането на замърсяване извън хранилището, като се придаде на непроницаемия екран ново свойство да абсорбира и задържа замърсители от течни отпадъци, когато те се филтрират извън хранилището, като същевременно се намалява пропускливостта на непроницаемия екран и се намалява съдържанието на замърсители в течността за съхранение.
Целта се постига чрез създаване на непроницаем екран върху цялата вътрешна повърхност на хранилището, в който след запълване на хранилището с течни отпадъци се подава глинеста почва.
Съгласно изобретението е целесъобразно глинестата почва да се доставя под формата на каша или прах. Освен това е препоръчително да се активират нейните сорбционно-капацитивни свойства чрез обработка с киселинни или алкални разтвори, преди да се достави глинеста почва в хранилището. В същото време е желателно да се активират сорбционно-капацитивните свойства на глинестата почва с водни разтвори на въглероден диоксид.
Използването на тези операции води до появата на следните нови положителни свойства на настоящото изобретение.
Доставянето на естествена глинеста почва (глина, глинеста почва, глинести пясъчници, пясъчна глинеста почва и др.) За съхранение на течни отпадъци осигурява образуването на непроницаема бариера на дъното на хранилището в резултат на утаяване на частици от подадената почва върху него. Образуването на такиваБариерата се дължи на наличието на естествени обменни йони на повърхността на почвените частици, които могат да бъдат заменени от замърсители в течността за съхранение. В резултат на такъв обмен естествените безвредни йони (калций, магнезий, бикарбонат и др.) се заменят с токсични от течните отпадъци, които в този случай са здраво свързани с такава бариера и спират движението си в подпочвените води и ги замърсяват.
В процеса на утаяване на почвените частици в течността за съхранение, частиците се разделят на фракции, а глинестите частици, като най-малките от тях, утаявайки се с най-ниска скорост, достигайки дъното на хранилището, образуват върху него глинен слой с ниска пропускливост, т.е. доставката на естествена глинеста почва, независимо от нейния специфичен фракционен състав, допринася за образуването на непроницаем екран, който предотвратява проникването; образуването на непроницаем екран, който предотвратява проникването на замърсени води в подземните водоносни хоризонти.
По време на утаяването, в резултат на йонообменни реакции, токсичните компоненти се сорбират от почвени частици от замърсената течност в хранилището. В резултат на такова пречистване на замърсените води се предотвратява аерозолното изнасяне на замърсяване в околната среда и се подобрява екологичната обстановка в нея и директно в хранилището.
При подаването на почва в хранилището като целулоза, нейната ефективност се увеличава, в сравнение например с подаването на почва чрез метода на засипване поради изключването на буци, получаване на равномерен слой почва на долната повърхност, използване на по-прости технически средства за доставка и предпазни мерки, което е особено важно при извършване на такива дейности в хранилища на течни радиоактивни веществаотпадъци и др. Подобно на целулоза снабдяване на почвата е най-ефективно, по-специално, при ликвидирането на съоръжения за съхранение на течни отпадъци, тъй като позволява концентриране на замърсяването в сравнително тънък долен слой на почвата и надеждно затваряне от проникване на повърхностни води чрез последващо подаване на целулоза. При периодично подаване на целулоза леглото на ликвидираното хранилище се запълва с почва със слоеста структура, което определя появата на свойствата на филтрационната анизотропия в него, според които неговата вертикална пропускливост се оказва значително по-ниска от пропускливостта на същата недиференциална почва. Ниската вертикална пропускливост на почвата предотвратява проникването на атмосферни валежи в затрупания замърсен слой и отстраняването на токсични вещества от него.
Доставянето на почва в прахообразна форма е по-ефективно при извършване на дейности в складове с голяма площ на повърхността на замърсената течност, когато поради големите разстояния на движение на пулпата може да настъпи преждевременно утаяване на почвата, преди да достигне, например, централната част на хранилището. В този случай доставянето на прахообразна почва в хранилището чрез пръскането й във въздуха над повърхността на течността ще направи възможно равномерното й разпределение върху складовата площ и по този начин ще се получи едновременно непроницаем екран и пречистване на водата в хранилището при по-ниски разходи за материали, труд и време.
Предварителната обработка на почвата с киселини или алкали преди влизане в хранилището значително активира сорбционния капацитет на почвата, съответно спрямо катиони или аниони, увеличавайки нейния сорбционен капацитет няколко, а понякога десетки и стотици пъти, а също така увеличава силата на фиксиране на сорбираните елементи върху почвата. Използването на почва, активирана по този начинви позволява в крайна сметка да разрешите проблема на по-ниска цена, отколкото когато използвате неактивирана почва.
Използването на въглероден диоксид за активиране на водни разтвори, който образува въглеродна киселина при разтваряне, позволява да се получат редица допълнителни положителни свойства в предложения метод. Те включват: безвредността на разтвора, който е десорбиращ спрямо естествените обменни катиони на почвата (натрий, калций, магнезий и др.); запазването на почвените частици, което се дължи на слабото химично взаимодействие на разтвора на въглероден диоксид с него в сравнение с такива десорбиращи разтвори като разтвори на солна, сярна и други силни киселини; достатъчно високи десорбиращи свойства, един от признаците на които е добрата разтворимост на бикарбонатни и карбонатни съединения на естествени обменни катиони, произтичащи от тяхното заместване на повърхността на почвените частици с водородния катион на въглеродната киселина; относителната простота на приготвяне на разтвор на въглероден диоксид, който не изисква използването на материали, устойчиви на агресивни среди; ниска цена и широка наличност на въглероден диоксид; относително прости изисквания за безопасност и др.
Активирането в кладенец позволява да се комбинира процесът на приготвяне на разтвор на въглероден диоксид с активиране на почвата от него, да се получи високо концентриран разтвор на въглероден диоксид и в крайна сметка да се осигури дълбока обработка на почвата, да се опрости технологичната схема на нейното активиране, да се намали броят на операциите за нейното изпълнение и др.
В подготовката за решаване на този проблем чрез предложения метод, чрез лабораторни експерименти беше установено, че местните глинести почви, след като бъдат третирани с воден разтвор на въглероден диоксид с концентрация 1,0 g/l, повишават междуфазния коефициентразпределение (т.е. коефициентът, числено равен на съотношението на концентрацията на сорбираното вещество в твърдата фаза към концентрацията му в течността) спрямо радионуклидите (цезий, стронций и др.), съдържащи се във водата за съхранение, 5 пъти. Установено е също, че за свързване на потока на тези радионуклиди от активирана глина и намаляване на концентрацията им във водата за съхранение до концентрация, приемлива за стандартите за радиационна безопасност, е достатъчно да се достави тази глина в хранилището в количество от около 30 kg/m 2 . Това означава, че леглото за съхранение ще бъде покрито с глина със среден слой от около 2 cm и че такъв слой ще запуши надеждно местата, където водата изтича от хранилището.
Чертежът показва диаграма на изпълнението на предложения метод.
На чертежа са показани: тръбопровод 1 за водоснабдяване; смесител за глина 2; помпа 3; газопровод 4; външна обвивка 5 тръби в кладенеца; вътрешна колона 6 тръби; тръбопровод 7 за изпускане на смес газ-вода-почва от кладенеца; сепаратор газ-вода 8; тръбопровод 9 за освобождаване на нереагиралия газ; тръбопровод 10 за изпускане на вода, отделена от сместа; тръбопровод 11 за освобождаване на активирана почва.
Съгласно тази технологична схема, водата се подава към тръбопровода 1 в количество от 30 m 3 / h, в същото време, натрошен и смесен с вода глина се подава в този тръбопровод от глинен смесител 2 в количество от 10 t / h, т.е. съотношението на глинеста почва към вода в сместа, движеща се към помпа 3, е 330 g/l. От помпата водно-почвената смес се подава в кладенеца през низ от 6 тръби, спуснати в нея, като в същото време въглеродният диоксид от цилиндър се подава в тази смес, след като излезе от помпата през тръбопровод 4 в количество 1 g / l спрямо подаваната вода. При това захранване с газ се изразходва приблизително съдържанието на един цилиндър на час.
При слизанедвижението на сместа газ-вода-почва по протежение на колона 6 подобрява условията за разтваряне на газ във вода поради повишаване на хидростатичното налягане на сместа и възникват йонообменни реакции между получения въглероден диоксид и обменните катиони на глинеста почва. След това сместа газ-вода-почва се издига в кладенеца по протежение на пръстеновидното пространство между тръбните низове 5 и 6 и през тръбопровода 7 навлиза в сепаратора газ-вода от типа хидроциклон. Оттук отделеният нереагирал газ се изпраща през тръбопровод 9 за повторна употреба, отделената вода се изпраща през тръбопровод 10 в резервоар за утаяване, където се утаяват калциеви, магнезиеви и други метални карбонати, утаени поради намаляване на въглеродния диоксид във водата. От шахтата водата постъпва в тръбопровод 1 за нов цикъл на нейното използване. Активираната почва с останалото малко количество вода се изпраща в хранилището за течни отпадъци. Той се подава директно в склада или чрез гравитация след смесване със замърсена вода, или без такова смесване чрез пръскане върху повърхността на склада с помощта, например, на струен спринклер.
Когато целулозата се доставя гравитационно, втечнена вода от хранилището, тя се напълва равномерно с течна целулоза, последвано от утаяване на суспендирани почвени частици от нея върху вътрешната повърхност на хранилището. В резултат на утаяването върху тази повърхност се образува слой от глинени частици, който предотвратява филтрирането от хранилището. Когато почвата се доставя с помощта на пръскачка, тя също така се разпределя равномерно върху повърхността за съхранение чрез промяна на посоката на изхвърлящата струя и нейната височина, както се прави при използване на пръскачка по предназначение, т.е. за напояване на земеделски площи. След такава доставка, почватаутаявайки се във водата за съхранение, той също така образува антимиграционен слой на повърхността си с дебелина около 2 cm съгласно този пример.
В зависимост от конкретните условия на прилагане на метода и изискванията към качеството на подготовката на почвата за технологични операции, той може да бъде заменен или изключен от дадените в примера. Например, почвата от тръбопровод 11 може да се подаде към филтър за отстраняване на остатъчната вода, след това към сушилня и след това да се напръска върху хранилището под формата на прах, сместа може да се подаде към тръбопровод 7, заобикаляйки кладенеца, където ще протичат йонообменни реакции; при достатъчно висок сорбционен капацитет на почвата може да не се извършва газиране на сместа му с вода и др.
Иск
1. МЕТОД ЗА ЗАЩИТА НА ПОДЗЕМНИТЕ ВОДИ ОТ ЗАМЪРСЯВАНЕ ОТ ПОВЪРХНОСТНИ ХРАНИЛИЩА ЗА ТЕЧНИ ОТПАДЪЦИ, включващ създаване на непроницаем екран върху външната повърхност на хранилището, характеризиращ се с това, че след запълване на хранилището с течни отпадъци в него се подава глинеста почва.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че глинестата почва се подава под формата на каша.
3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че глинестата почва се доставя под формата на прах.
4. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че преди подаването на глинеста почва в хранилището нейните сорбционно-капацитивни свойства се активират чрез третиране с киселинни или алкални разтвори.
5. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че активирането на сорбционно-капацитивните свойства на глинеста почва се извършва с водни разтвори на въглероден диоксид.
6. Метод съгласно претенции 4 и 5, характеризиращ се с това, че активирането на глинеста почва се извършва в кладенец, който е снабден с две колони от тръби, докато към една от колоните се подава смес вода-газ-почва и тази смес се извлича от другата.от кладенеца.
MM4A - Предсрочно прекратяване на патент на СССР или на български патент за изобретение поради неплащане на таксата за поддръжка в определения срок