Ученые ПНИПУ предложили новый материал для изоляции твердых бытовых отходов
Новый эффективный материал для изоляции твердых бытовых отходов разработали и запатентовали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 9 ноября сообщает пресс-служба вуза.
Твердые бытовые отходы (ТБО), не подлежащие утилизации (в России они составляют порядка 80%), складируются на полигонах, где их необходимо изолировать и обезвреживать для защиты окружающей среды от загрязнения и предотвращения распространения болезнетворных микробов.
С этой целью слои ТБО на полигоне чередуют со слоями грунтов и изолирующих материалов, в качестве которых используют строительные отходы, битый кирпич, известь, бетон, керамическую плитку, гипс и другие инертные материалы.
Недостатками большинства таких материалов являются плохие изолирующие свойства, водопроницаемость и возможность развития в них и в грунте патогенной микрофлоры. Кроме того, эти материалы не мешают образованию кислых вод внутри полигона. Эти воды, просачиваясь, вредят окружающей среде.
Для круглогодичной изоляции ТБО на полигоне учеными ПНИПУ был разработан более эффективный материал, препятствующий доступу птиц, грызунов и насекомых в тело полигона. Поскольку он также не пропускает кислород и осадки, то останавливаются процессы гниения и не происходит образования взрывоопасных и токсичных газов и неприятных запахов.
Новый материал представляет собой сухой осадок, который образуется после очистки и высушивания сильно кислой шахтной воды, образовавшейся в результате притока подземных и поверхностных вод в горные выработки при добыче полезных ископаемых. Ее откачивают, а для очистки добавляют реагент с кальцием, который осаждает растворенные в ней металлы.
При этом вода из сильно кислой превращается в сильно щелочную, а осадок выпадает в виде мелкодисперсного порошка, состоящего из водонерастворимых соединений металлов, солей кальция и природных вяжущих веществ. В настоящее время такой порошок не утилизируется.
Ученые для получения нужного материала отделяют полученный порошок от воды и сушат при температуре около 140 °С. При этом в порошке активируются вяжущие вещества, что повышает прочность получаемого материала. Он приобретает эффективные изолирующие свойства, препятствующие поступлению кислорода воздуха и атмосферной воды, а также процессам гниения и образования зловонных запахов.
Далее порошок на полигоне перемешивают с поступающими ТБО при соотношении отходов к осадку 4:1 и уплотняют слои. Ученые предлагают и другие варианты. Так, можно перемешивать твердые бытовые отходы с сухим осадком объемным методом, после чего проводить уплотнение.
Кроме того, послойное внесение порошка возможно как в сухом, так и в смоченном его состоянии. Во втором случае осадок сразу образует за счет вяжущей составляющей порошка твердый камень, который не даст проникнуть воде и воздуху в тело полигона.
Заведующая кафедрой теплоснабжения, вентиляции и водоснабжения, водоотведения ПНИПУ Ольга Ручкинова пояснила:
«При попадании влаги на полигон мусор вместе с осадком поглощают ее и образуют твердый камень. Из экспериментов неожиданно выяснилось, что гидрооксид железа, гидроксоферрит, гидроксоферрат и марганец в теле полигона прочно связывают в нерастворимые комплексные соединения никель, кобальт, магний, медь, хром, ванадий. Это значит, что осадок от очистки кислых шахтных вод не только изолирует, но и обеззараживает отходы, поступающие на полигон, который содержит названные загрязняющие вещества».
Ученые проверили качество получаемого порошка, проведя эксперименты с водой из Кизеловского угольного бассейна. Осадок, выделенный из нее, имел IV класс опасности из существующих пяти, что означает его достаточную безопасность.
Кислая вода из шахты не замерзает, ее круглый год подают в накопитель, куда также вносят щелочной реагент, содержащий кальций. Поэтому предлагаемый материал можно получать непрерывно.
Кроме экологичности, у предлагаемого политехниками материала есть и еще одно преимущество. Увлажнение осадка в поверхностных слоях отходов приводит к образованию твердого покрытия, и бытовые отходы оказываются прочно «замурованными» в теле полигона, что позволяет в дальнейшем использовать его как площадку для строительства нежилых строений.
На изобретение «Материал для изоляции твердых бытовых отходов на полигоне» в ПНИПУ получен патент № 2 804 227.
