RU2453383C1 - Method to bury chrome-containing wastes - Google Patents
Method to bury chrome-containing wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2453383C1 RU2453383C1 RU2010153713/13A RU2010153713A RU2453383C1 RU 2453383 C1 RU2453383 C1 RU 2453383C1 RU 2010153713/13 A RU2010153713/13 A RU 2010153713/13A RU 2010153713 A RU2010153713 A RU 2010153713A RU 2453383 C1 RU2453383 C1 RU 2453383C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- layer
- toxic
- adsorption
- chrome
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 51
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000010903 husk Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 claims abstract description 6
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000010811 mineral waste Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 23
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 claims description 5
- 239000010892 non-toxic waste Substances 0.000 abstract description 14
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 abstract description 13
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 12
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 12
- 238000009933 burial Methods 0.000 abstract description 8
- -1 chrome ion Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 abstract description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 abstract 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 67
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 11
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 5
- 238000012946 outsourcing Methods 0.000 description 5
- 239000003657 drainage water Substances 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 4
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 4
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000004746 geotextile Substances 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- 239000010805 inorganic waste Substances 0.000 description 2
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 2
- 206010067484 Adverse reaction Diseases 0.000 description 1
- KSPIHGBHKVISFI-UHFFFAOYSA-N Diphenylcarbazide Chemical compound C=1C=CC=CC=1NNC(=O)NNC1=CC=CC=C1 KSPIHGBHKVISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000208818 Helianthus Species 0.000 description 1
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 230000006838 adverse reaction Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011489 building insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001844 chromium Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000010442 halite Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012261 resinous substance Substances 0.000 description 1
- 235000019592 roughness Nutrition 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 238000013316 zoning Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам захоронения вредных и токсичных отходов и может быть использовано организациями, обслуживающими полигоны отходов производства в металлургической, химической, легкой отраслях промышленности, а также при организации биржи отходов или управлении потоками отходов на условиях аутсорсинга.The invention relates to methods for the disposal of hazardous and toxic wastes and can be used by organizations serving landfills in the metallurgical, chemical, light industries, as well as organizing a waste exchange or managing waste streams under outsourcing conditions.
Захоронение отходов производства продолжает оставаться востребованным и разрешенным способом их утилизации, прежде всего для опасных и токсичных. Реальное состояние полигонов-накопителей токсичных отходов характеризуется постоянно возрастающим отрицательным техногенным воздействием на окружающую среду в результате износа материала полигона, а также естественных процессов миграции и круговорота вещества в природе. Полигоны традиционно рассматриваются источниками негативного воздействия на окружающую среду, так как сохраняется риск испарения и вымывания токсичных веществ дождевыми, талыми и дренажными водами. По результатам исследования многочисленных полигонов в научной прессе отмечается не только сильное поверхностное загрязнение почв на больших территориях, но и подземных вод и грунтов до глубин более 20 м.The disposal of production waste remains a popular and permitted method of disposal, primarily for hazardous and toxic. The actual state of toxic waste storage landfills is characterized by an ever-increasing negative technological impact on the environment as a result of wear of the landfill material, as well as the natural processes of migration and the cycle of matter in nature. Landfills are traditionally considered sources of negative environmental impact, since the risk of evaporation and leaching of toxic substances by rain, melt and drainage water remains. According to the results of the study of numerous landfills, the scientific press notes not only severe surface pollution of soils in large areas, but also groundwater and soil to depths of more than 20 m.
Как правило, для захоронения токсичных отходов (1 класс опасности) предприятия используют специализированные инженерные сооружения объемом до 1000 м3, выполненные с учетом требований СНиП 2.01.28-85 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию».As a rule, for the disposal of toxic waste (hazard class 1), enterprises use specialized engineering structures with a volume of up to 1000 m 3 , made taking into account the requirements of SNiP 2.01.28-85 “Landfills for the disposal and burial of toxic industrial waste. Design Guidelines. ”
Срок эксплуатации полигона с момента его создания определяется геометрическими размерами, техническим состоянием изоляционного защитного покрова, временем заполнения, климатическими условиями местности и гидрогеологического фактора территории /1/. Запас прочности основания полигона значительно снижается в реальных условиях эксплуатации в связи с появлением деформационных изменений в ограждающем контуре. Объективные условия, способствующие повышенному ускоренному физическому износу полигонов, следующие:The life of the landfill from the moment of its creation is determined by the geometric dimensions, the technical condition of the insulating protective cover, the filling time, the climatic conditions of the area and the hydrogeological factor of the territory / 1 /. The margin of safety of the base of the landfill is significantly reduced in real operating conditions due to the appearance of deformation changes in the enclosing circuit. Objective conditions contributing to increased accelerated physical wear of landfills are as follows:
- основания ограждающих стен находятся в обводненном состоянии, что снижает их прочностные характеристики и увеличивает «проскок» токсикантов в почву и грунтовые воды через микротрещины основания;- the bases of the enclosing walls are in a flooded state, which reduces their strength characteristics and increases the “slip” of toxicants into the soil and groundwater through microcracks of the base;
- появление и развитие естественных деформационных процессов в ограждающих дамбах;- the emergence and development of natural deformation processes in enclosing dams;
- формирование дренажных вод.- the formation of drainage water.
Совместное влияние указанных факторов имеет явно выраженный синергетический эффект, поэтому по мере роста слоя отходов и увеличения срока эксплуатации (т.е. износа) полигона объективно возрастает вероятность возникновения экологических проблем в результате более интенсивного дренирования накапливаемой воды (естественные процессы таяния снега и дождей) на рельеф, в природные водоемы, испарения в атмосферу.The combined influence of these factors has a pronounced synergistic effect, therefore, as the waste layer increases and the life of the landfill increases (i.e., wear), the probability of environmental problems objectively increases as a result of more intensive drainage of accumulated water (natural processes of snow and rain melting) on relief in natural water bodies, evaporation into the atmosphere.
В ситуации естественного хранения отхода (свалки) процессы круговорота воды в природе протекают более интенсивно, ионы токсиканта (например, металла) из осадка проникают в атмосферу, почву, подземные воды. Активная миграция приводит к тому, что содержание ионов хрома в почве в районе свалки может составлять от 15 до 36 значений ПДК.In the situation of natural storage of waste (landfill), the water cycle processes in nature proceed more intensively, toxicant ions (for example, metal) from the sediment penetrate into the atmosphere, soil, groundwater. Active migration leads to the fact that the content of chromium ions in the soil in the area of the landfill can be from 15 to 36 MAC values.
В этих условиях возрастают не только текущие расходы, но капиталовложения в модернизацию действующих и строительство новых полигонов (до 15 млрд. руб.), что делает весьма актуальным и востребованным поиск и разработку инновационных технологий захоронения промышленных отходов, эксплуатации полигонов-накопителей, а также поиска направлений оптимизации транспортных потоков в системе обращения с отходами с учетом специфики региональной производственной инфраструктуры. В конечном итоге новые способы и подходы должны обеспечить в первую очередь снижение техногенного воздействия на природную среду.In these conditions, not only current expenses increase, but also investments in modernizing existing and building new landfills (up to 15 billion rubles), which makes the search and development of innovative technologies for the disposal of industrial waste, the operation of landfill storage, and search very relevant and relevant. directions of optimization of traffic flows in the waste management system, taking into account the specifics of the regional production infrastructure. Ultimately, new methods and approaches should provide, first and foremost, a reduction in anthropogenic impact on the environment.
Особую актуальность в последние годы приобретает проблема захоронения хромсодержащих отходов в связи с ростом объемов кожевенного и других производств, использующих хромсодержащие реагенты. Задачей изобретения является создание простого, доступного и экономичного способа захоронения хромсодержащих отходов.In recent years, the problem of the disposal of chromium-containing wastes has become of particular relevance in connection with the growth in the volume of leather and other industries using chromium-containing reagents. The objective of the invention is to provide a simple, affordable and economical method for the disposal of chromium-containing waste.
Известен способ захоронения радиоактивных и других вредных отходов, в котором в качестве объемного хранилища используются естественные тектонические блоки земной коры /2/. В пределах этого участка бурят скважину для захоронения отходов, пространство которой значительно превышает в поперечнике диаметр входного отверстия. Сообщается, что тектонические блоки земной коры находятся в условиях резко неоднородного напряженного состояния, что вызывает уменьшение пористости и проницаемости горной породы и, как следствие, препятствует проникновению подземных вод в зону хранилища. Существенно снижаются затраты. Однако данная система захоронения имеет ряд недостатков:There is a method of burial of radioactive and other harmful wastes, in which natural tectonic blocks of the earth's crust are used as volumetric storage / 2 /. Within this section, a borehole is drilled for waste, the space of which significantly exceeds the diameter of the inlet in diameter. It is reported that the tectonic blocks of the earth's crust are in a sharply heterogeneous stress state, which causes a decrease in the porosity and permeability of the rock and, as a result, prevents the penetration of groundwater into the storage area. Significantly reduced costs. However, this disposal system has several disadvantages:
1. Использование для поиска пригодных территорий дорогостоящих и трудоемких методов геодинамического районирования посредством топокарт, аэро- и космоснимков, геологических, геофизических и прочих материалов.1. The use of expensive and laborious methods of geodynamic zoning to find suitable territories through topographic maps, aerial and satellite imagery, geological, geophysical and other materials.
2. Не все территории России пригодны для захоронения отходов.2. Not all territories of Russia are suitable for landfill.
3. Очень низкая пропускная способность хранилища.3. Very low storage bandwidth.
4. Высокая технологическая сложность реализации способа.4. High technological complexity of the implementation of the method.
5. Специальные требования к квалификации обслуживающего персонала.5. Special requirements for the qualifications of staff.
Также известен способ захоронения токсичных веществ с использованием геологических структур, содержащих толщи солевых пород, для создания буровых скважин /3/. Способ предусматривает бурение скважины до определенной глубины, образование полости, подачу токсичных веществ в полость, последующую герметизацию полости и скважины. Токсичные вещества помещают в специальные контейнеры и транспортируют через скважину в размытую полость, затем устанавливается изоляционный мост. Also known is a method of burial of toxic substances using geological structures containing strata of salt rocks to create boreholes / 3 /. The method involves drilling a well to a certain depth, the formation of a cavity, the supply of toxic substances into the cavity, the subsequent sealing of the cavity and the well. Toxic substances are placed in special containers and transported through the well into a blurry cavity, then an insulating bridge is installed.
Этот способ также не лишен недостатков:This method is also not without drawbacks:
1. Требуется предварительный комплекс сложных геологических и геофизических исследований.1. A preliminary set of complex geological and geophysical studies is required.
2. Ограниченность выбора территорий требованием обязательного присутствия солевой толщи пород, склонных к пластическому течению - бишофит, галит и др.2. The limited choice of territories by the requirement of the presence of a salt stratum of rocks prone to plastic flow - bischofite, halite, etc.
3. Очень низкая пропускная способность хранилища.3. Very low storage bandwidth.
4. Высокая технологическая сложность и капиталоемкость реализации способа, необходимость герметизации скважины.4. High technological complexity and capital intensity of the implementation of the method, the need for sealing wells.
4. Специальные требования к подготовке и квалификации обслуживающего персонала.4. Special requirements for the training and qualification of staff.
Близким по технической сущности и задачам является аналог /4/ - способ обезвреживания токсичных отходов, в котором токсичные вещества, содержащие ионы Cr+6 и Mn+7, переводятся в нерастворимые соединения. Отходы предварительно перемешивают с водой до получения пластичной массы, которую далее обрабатывают сульфатом железа и смешивают с портландцементом. Масса заливается в формы, затвердевает, а полученные грунтоблоки, содержащие хромовые соли, отправляют на полигон-накопитель или свалку.Similar in technical essence and objectives is the analogue / 4 / - a method of neutralizing toxic waste, in which toxic substances containing ions Cr +6 and Mn +7 are converted into insoluble compounds. The waste is pre-mixed with water until a plastic mass is obtained, which is further treated with iron sulfate and mixed with Portland cement. The mass is poured into molds, hardens, and the resulting soil blocks containing chromium salts are sent to a landfill or landfill.
Данный способ также трудоемок и сложен в осуществлении, для его реализации требуется дорогостоящее оборудование и дополнительные сопутствующие материалы (бетономешалки, электроподогревающие приборы, портландцемент, раствор сульфата железа, вода).This method is also laborious and difficult to implement, its implementation requires expensive equipment and additional related materials (concrete mixers, electric heaters, Portland cement, a solution of iron sulfate, water).
Наиболее близким аналогом является способ обезвреживания токсичных отходов /5/, в соответствии с которым отходы размещают в ограниченном пространстве в виде последовательных слоев неорганических и органических отходов или в виде смеси (компоста) с соотношением массы неорганических и органических компонентов от 1:10 до 1:2. В смесь вводят анаэробные микроорганизмы и герметизируют. За счет биохимических превращений органические токсичные отходы превращаются в углекислый газ или метан (потенциальное топливо), а остальные части трансформируются в соединения белкового и аминокислотного типа. Детоксикация промышленных отходов достигается оптимизацией соотношения органических и неорганических отходов.The closest analogue is the method of neutralizing toxic waste / 5 /, according to which the waste is placed in a limited space in the form of successive layers of inorganic and organic waste or in the form of a mixture (compost) with a mass ratio of inorganic and organic components from 1:10 to 1: 2. Anaerobic microorganisms are introduced into the mixture and sealed. Due to biochemical transformations, organic toxic waste is converted into carbon dioxide or methane (potential fuel), and the remaining parts are transformed into compounds of the protein and amino acid types. Detoxification of industrial waste is achieved by optimizing the ratio of organic and inorganic waste.
Недостатки способа, препятствующие его практической реализации в массовых масштабах: необходимость использовать микроорганизмы, что требует специфического оснащения и подготовки персонала, необходимость создавать сложные комплексы по утилизации биогаза.The disadvantages of the method that impede its practical implementation on a massive scale: the need to use microorganisms, which requires specific equipment and training, the need to create complex complexes for the utilization of biogas.
В качестве прототипа выбран способ захоронения ТБО, описанный в /6/. Суть способа состоит в том, что с целью удлинения жизненного цикла полигона за счет увеличения емкости массива захоронения отходов, а также минимизации экологической нагрузки на окружающую природную среду используется комплекс технических и технологических мероприятий: увеличивается угол откоса массива, устраивается противофильтрационный экран и окончательное изоляционное покрытие с применением современных эффективных геосинтетических материалов. Сообщается, что при применении геосинтетических материалов появляется возможность уменьшить толщину слоя материала отхода, так как при толщине до 1 см эти материалы обеспечивают противофильтрационные характеристики полуметрового слоя глины, обладая более высокой технологичностью и не требуя защитных слоев. На площади в 1 м2 образуется до 1 м3 свободного объема, на площади в 1 га появляется возможность дополнительно складировать 8 тыс.т отходов. Массив отходов представлен следующими слоями (снизу вверх): бентонит 0,01-0,02 м; геомембрана 0,02 м; дренажный слой 0,2 м; отходы (базовый слой); газовый дренаж 0,2 м; геотекстиль 0,001 м; геомембрана 0,01-0,02 м; дренажный слой 0,2 м; слой плодородного грунта 1,25 м; растительный слой.As a prototype of the selected method of landfill, described in / 6 /. The essence of the method is that in order to lengthen the life cycle of the landfill by increasing the capacity of the waste disposal array, as well as minimizing the environmental load on the environment, a set of technical and technological measures is used: the slope angle of the array is increased, an anti-filter screen and a final insulation coating with application of modern effective geosynthetics. It is reported that when using geosynthetic materials, it becomes possible to reduce the thickness of the layer of waste material, since at a thickness of up to 1 cm these materials provide anti-filter characteristics of a half-meter layer of clay, having higher manufacturability and not requiring protective layers. On an area of 1 m 2 up to 1 m 3 of free volume is formed, on an area of 1 ha, it becomes possible to additionally store 8 thousand tons of waste. The waste array is represented by the following layers (bottom to top): bentonite 0.01-0.02 m; geomembrane 0.02 m; drainage layer 0.2 m; waste (base layer); gas drainage 0.2 m; geotextile 0.001 m; geomembrane 0.01-0.02 m; drainage layer 0.2 m; fertile soil layer 1.25 m; plant layer.
Основной недостаток - сложность и высокая стоимость захоронения ТБО, когда вместе с отходами производства и потребления необходимо консервировать полезные строительные и прочие материалы (делая их своеобразными отходами), а также протекание побочных реакций, связанных с негативным воздействием на окружающую среду (интенсивное образование биогаза и дренажных вод).The main disadvantage is the complexity and high cost of disposal of solid waste, when along with production and consumption waste it is necessary to preserve useful building and other materials (making them a kind of waste), as well as the occurrence of adverse reactions associated with negative environmental impact (intensive formation of biogas and drainage water).
Цель предлагаемого способа - минимизация воздействия на окружающую среду и материал полигона, упрощение и удешевление технологии консервации отходов, а также оптимизация логистических потоков в системе обращения отходов на региональном (местном) уровне.The purpose of the proposed method is to minimize the impact on the environment and landfill material, simplify and reduce the cost of waste conservation technology, as well as optimize logistics flows in the waste management system at the regional (local) level.
Задача изобретения - подбор эффективной комбинации (соотношения высоты слоев) токсичных хромсодержащих и нетоксичных углеродсодержащих отходов растительного и минерального происхождения, позволяющей за счет сочетания отходов производства и их высокой адсорбционной емкости по ионам хрома обеспечить комплекс технических результатов: а) минимизировать вынос токсичных ионов холма из массива хромсодержащего отхода, их негативного воздействия на окружающую среду и тело полигона; б) сократить затраты на консервацию хромсодержащих отходов; в) исключить необходимость использования тары и складов для предварительного складирования и накопления огромных масс нетоксичных отходов в местах их возникновения (на предприятиях) в связи с потребностью их регулярного вывоза; г) повысить длительность эксплуатации полигона; д) исключить интенсивное испарение и дренирование технологической (атмосферной) воды.The objective of the invention is the selection of an effective combination (ratio of layer heights) of toxic chromium-containing and non-toxic carbon-containing wastes of plant and mineral origin, which, due to the combination of production wastes and their high adsorption capacity for chromium ions, provides a set of technical results: a) minimize the removal of toxic hill ions from the array chromium-containing waste, their negative impact on the environment and the body of the landfill; b) reduce the cost of preserving chromium-containing waste; c) eliminate the need to use containers and warehouses for preliminary storage and accumulation of huge masses of non-toxic waste in the places of their occurrence (at enterprises) in connection with the need for their regular removal; d) increase the duration of the landfill; d) to exclude intensive evaporation and drainage of process (atmospheric) water.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в способе захоронения хромсодержащих отходов, включающем комбинирование и послойную детализацию массива отхода на верхний изоляционный слой, рабочий слой, защитный адсорбционный слой, нижний изоляционный слой, согласно изобретению в качестве защитного адсорбционного слоя используются нетоксичные промышленные растительные отходы и в качестве изоляционных слоев используются промышленные отходы минерального происхождения с адсорбционной емкостью по иону хрома не менее 0,56 мг/г и низким коэффициентом фильтрации, а соотношение между высотой адсорбционного и высотой нижнего изоляционного слоя должно составлять от 3:1 до 4:1 (четырехкратное превышение более предпочтительно). В качестве нетоксичных промышленных растительных отходов используются лигнин, лузга или опилки. В качестве промышленных отходов минерального происхождения используются дефекат (минеральный отход сахарного производства) или шлак мусоросжигательного завода.These technical results are achieved by the fact that in the method of disposing of chromium-containing waste, including combining and layer-by-layer detailing of the waste array onto the upper insulating layer, the working layer, the protective adsorption layer, the lower insulation layer, according to the invention non-toxic industrial plant waste is used as a protective adsorption layer and As insulating layers, industrial waste of mineral origin with an adsorption capacity for chromium ion of at least 0.56 mg / g and n a low filtration coefficient, and the ratio between the height of the adsorption and the height of the lower insulating layer should be from 3: 1 to 4: 1 (a four-fold excess is more preferable). Lignin, husk or sawdust are used as non-toxic industrial plant waste. Defecate (mineral waste from sugar production) or slag from an incinerator are used as industrial waste of mineral origin.
Способ поясняется рисунками. На рисунке 1 представлено схематичное расположение слоев материала промышленных отходов по предлагаемому способу. На рисунке 2 представлена схема работы компании-аутсорсера в сфере обращения отходов производства в отдельном регионе. На рисунке 3 представлена адсорбционная колонка, с помощью которой определяли адсорбционную емкость разнообразных отходов по иону хрома. На рисунке 4 представлен градуировочный график в координатах «оптическая плотность - концентрация Cr+ в растворе». На рисунке 5 приведены кривые адсорбции ионов хрома (VI) адсорбционным и изоляционным слоями материалов нетоксичных отходов.The method is illustrated by drawings. Figure 1 shows a schematic layout of the layers of industrial waste material by the proposed method. Figure 2 shows the scheme of the outsourcing company in the field of waste management in a particular region. Figure 3 shows the adsorption column, with the help of which the adsorption capacity of various wastes was determined by the chromium ion. Figure 4 shows a calibration graph in the coordinates "optical density - concentration of Cr + in solution". Figure 5 shows the curves of adsorption of chromium (VI) ions by the adsorption and insulating layers of non-toxic waste materials.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. На бетонированное дно полигона загружается нижний (первый по ходу захоронения) изоляционный слой из углеродсодержащего минерального отхода - шлака мусоросжигательного завода или дефеката. Он отличается, с одной стороны, большим уровнем сродства к материалу основания полигона (из-за сочетания аморфной и кристаллической структур), с другой стороны, - возможностью иммобилизации ионов хрома. Далее насыпают защитный адсорбционный слой отхода растительного происхождения с адсорбционной емкостью по ионам хрома не менее 0,56 мг/г.The proposed method is implemented as follows. The lower (first during the burial) insulating layer of carbon-containing mineral waste - slag from the incinerator or defecate is loaded onto the concrete bottom of the landfill. It differs, on the one hand, by a high level of affinity for the base material of the polygon (due to the combination of amorphous and crystalline structures), and on the other hand, by the possibility of immobilization of chromium ions. Next, a protective adsorption layer of vegetable waste with an adsorption capacity for chromium ions of at least 0.56 mg / g is poured.
Пористая неоднородная поверхность материала отходов аккумулирует ионы токсичного металла (d-элемента) за счет процессов хемосорбции и комплексообразования при участии либо активных центров, либо химических ингредиентов. В растительных отходах - это целлюлоза, основной растительный компонент, содержание которого составляет в среднем до 40%. Наличие в составе смолистых веществ, лигниногуминовых комплексов и полисахаридов повышает вероятность образования сложных комплексных соединений с ионами хрома на поверхности и внутренней структуре лигнина. Что касается шлака, то микроскопическими исследованиями /7/ установлено наличие на его поверхности множественных дефектов решетки с высоким запасом энергии в виде трещин, пиков, шероховатостей (что, вероятно, связано с его образованием в процессе высокотемпературного пиролиза отходов, когда температура процесса выше 800°C). Эти дефекты выступают в качестве адсорбционных центров. Присутствие ароматических спиртов (например, в лигнине) объясняет высокую вероятность образования сложных соединений с тяжелыми металлами. Затем на поверхности адсорбционного слоя формируется «рабочий», или активный слой непосредственно из материала токсичного хромсодержащего отхода. Он постепенно заполняет объем полигона, а для предотвращения миграции ионов металла при испарении этот слой присыпают сверху изоляционным слоем нетоксичного отхода (рисунок 1).The porous inhomogeneous surface of the waste material accumulates toxic metal ions (d-element) due to the processes of chemisorption and complexation with the participation of either active centers or chemical ingredients. In plant waste, this is cellulose, the main plant component, the content of which is on average up to 40%. The presence of resinous substances, lignin-humic complexes and polysaccharides increases the likelihood of the formation of complex complexes with chromium ions on the surface and internal structure of lignin. As for slag, microscopic studies / 7 / revealed the presence of multiple lattice defects on its surface with a high energy reserve in the form of cracks, peaks, roughnesses (which is probably due to its formation during high-temperature pyrolysis of wastes when the process temperature is above 800 ° C) These defects act as adsorption centers. The presence of aromatic alcohols (for example, in lignin) explains the high probability of the formation of complex compounds with heavy metals. Then, on the surface of the adsorption layer, a “working” layer or active layer is formed directly from the material of toxic chromium-containing waste. It gradually fills the volume of the landfill, and to prevent the migration of metal ions during evaporation, this layer is sprinkled on top with an insulating layer of non-toxic waste (Figure 1).
Как дополнительный положительный эффект следует рассматривать процесс консервации группы отходов (не в разных местах территории, а на одном полигоне). В традиционных условиях захоронения хромсодержащих отходов срок службы полигона составляет 20-25 лет, в условиях заявляемого способа - 30 лет и более (за счет повышения коэффициента запаса прочности ограждающих систем срок эксплуатации полигона увеличивается на 20-25%).As an additional positive effect, the process of conservation of a group of waste should be considered (not in different places of the territory, but in one landfill). In traditional conditions for the disposal of chromium-containing waste, the service life of the landfill is 20-25 years, in the conditions of the proposed method - 30 years or more (by increasing the safety factor of enclosing systems, the landfill's life is increased by 20-25%).
Оценочный расчет периода эффективной работы адсорбционных слоев проведен с использованием следующих допущений:The estimated calculation of the period of effective operation of the adsorption layers was carried out using the following assumptions:
1. Объем специализированного инженерного сооружения полигона токсичных отходов принимается равным Vп=1000 м3, высота захоронения 1 м, тогда площадь полигона Sп=1000 м2.1. The volume of the specialized engineering construction of the toxic waste landfill is taken to be V p = 1000 m 3 , the burial height is 1 m, then the landfill area is S p = 1000 m 2 .
2. По метеорологическим характеристикам слой атмосферных осадков в среднем по южному региону страны составляет 450-600 мл/м2. Выбираем для расчетов более «жесткий вариант» - 0.6 л/м2.2. According to meteorological characteristics, the average precipitation layer in the southern region of the country is 450-600 ml / m 2 . We choose for calculations a more "hard option" - 0.6 l / m 2 .
3. При полной загрузке полигона объем нетоксичных отходов в среднем составляет 1/3 часть или 333,3 м3, в том числе на адсорбционный слой приходится 75-80%. Принимаем для расчетов 75%. Тогда объем адсорбционного слоя составит 250 м3.3. When the landfill is fully loaded, the volume of non-toxic waste on average is 1/3 part or 333.3 m 3 , including 75-80% of the adsorption layer. Accepted for calculations of 75%. Then the volume of the adsorption layer will be 250 m 3 .
4. Дополнительные данные для расчета представлены ниже:4. Additional data for the calculation are presented below:
Проведем оценочный расчет «запаса» адсорбционной емкости защитного слоя (в годах):Let us carry out an estimated calculation of the “reserve” of adsorption capacity of the protective layer (in years):
1. Рассчитаем объем профильтровавшейся воды в год:1. Calculate the amount of filtered water per year:
V0=1000 м2×0,6 л/м2=600 лV 0 = 1000 m 2 × 0.6 l / m 2 = 600 l
2. Рассчитаем массу токсиканта, поглощенную указанным объемом воды в течение года, если в экспериментальных опытах установлено, что фильтрационные воды содержат ионы хрома в среднем в концентрации 2,5 г/л: М=600 л×2,5 г/л=1500 г или 1,5 кг, или 0,0015 тонны2. We calculate the mass of the toxicant absorbed by the indicated volume of water during the year, if in experimental experiments it was found that the filtration water contains chromium ions at an average concentration of 2.5 g / l: M = 600 l × 2.5 g / l = 1500 g or 1.5 kg or 0.0015 tons
3. Рассчитаем период времени, на который «хватает» запаса общей сорбционной емкости нетоксичных отходов3. We calculate the period of time for which the "stock" of the total sorption capacity of non-toxic waste
Для:For:
- лигнина 0,261 т/0,0015 т/год=174 года- lignin 0.261 t / 0.0015 t / year = 174 years
- лузги 0,02 т/0,0015 т/г=13,3 года;- husks 0.02 t / 0.0015 t / g = 13.3 years;
- опилок 0,024 т/0,0015 т/г=16,0 лет.- sawdust 0.024 t / 0.0015 t / g = 16.0 years.
Таким образом, предлагаемый способ послойного совместного захоронения токсичных и нетоксичных отходов позволяет длительное время (более 10 лет) концентрировать и накапливать токсиканты (ионы хрома) в материале отходов адсорбционного слоя, тем самым сокращая их вынос в окружающую среду.Thus, the proposed method of layer-by-layer joint burial of toxic and non-toxic waste allows for a long time (more than 10 years) to concentrate and accumulate toxicants (chromium ions) in the waste material of the adsorption layer, thereby reducing their release into the environment.
Как дополнительный положительный эффект следует рассматривать процесс консервации группы отходов (не в разных местах территории, а на одном полигоне). С учетом современных мировых тенденций в сфере обращения отходов производства и обращения, ориентации на создание национальной и региональной бирж отходов схема потоков приема и распределения отходов должна основываться на функционировании единого диспетчерско-логистического центра, который учитывает, планирует, координирует маршруты, сроки и реальные транспортные потоки отходов.As an additional positive effect, the process of conservation of a group of waste should be considered (not in different places of the territory, but in one landfill). Taking into account current world trends in the sphere of waste management and production, orientation towards the creation of national and regional waste exchanges, the scheme of waste reception and distribution flows should be based on the functioning of a single dispatch and logistics center that takes into account, plans, coordinates routes, timelines and real traffic flows waste.
В условиях рыночного реформирования ЖКХ (собственника полигонов ТБО) будут появляться новые организационные структуры - биржи отходов или компании-аутсорсеры, которые примут на себя определенные обязательства по информационно-консультационному обслуживанию предприятий в сфере обращения отходов. Они будут заниматься сбором, систематизацией, анализом и обработкой массивов информации о новых технологиях переработки отходов, изучать спрос на те или иные виды вторичного сырья, а также выступать в роли посредников между предприятиями по оптимизации издержек обращения отходов. Путем согласования маршрутов и мест захоронения отходов, объемов, сроков вывоза и т.п.формируются оптимальные логистические карты, определяются наиболее выгодные варианты утилизации, в том числе и по предлагаемому способу совместного захоронения отходов разного вида.Under the conditions of market reform of the housing and communal services (owner of landfills), new organizational structures will appear - waste exchanges or outsourcing companies that will take on certain obligations for information and consulting services for enterprises in the field of waste management. They will be engaged in the collection, systematization, analysis and processing of information arrays about new technologies for waste processing, will study the demand for certain types of secondary raw materials, and also act as intermediaries between enterprises to optimize waste management costs. By coordinating the routes and places of waste disposal, volumes, terms of removal, etc., optimal logistic cards are formed, the most beneficial disposal options are determined, including the proposed method for the joint disposal of various types of waste.
Интенсивное образование отходов и переход на международные стандарты в системе обращения отходов заставляют активно искать новые инновационные подходы к организации управления потоками отходов. В каждом регионе формируется своя система обращения с отходами. Сегодня каждое предприятие самостоятельно определяет, согласовывает и утверждает в Ростехнадзоре лимиты на образования отходов производства. При этом компенсационная плата взимается с применением повышающего коэффициента, который в 2014 г. составит 144. Отходы захораниваются, как правило, на общегородских полигонах или специализированных полигонах коллективного пользования на возмездной основе.Intensive waste generation and the transition to international standards in the waste management system make us actively seek new innovative approaches to organizing waste stream management. Each region has its own waste management system. Today, each enterprise independently determines, approves and approves limits on production waste generation in Rostekhnadzor. At the same time, compensation is levied using a raising factor, which in 2014 will be 144. Waste is disposed of, as a rule, at city-wide landfills or specialized collective landfills on a reimbursable basis.
С учетом территориальной производственной структуры предлагается схема логистических потоков отходов с участием компании-аутсорсера в сфере обращения отходов производства (рисунок 2).Taking into account the territorial production structure, a scheme of logistic waste streams is proposed with the participation of an outsourcing company in the field of production waste management (Figure 2).
В Георгиевском районе Ставропольского края функционируют три кожевенных предприятия (кожевенный завод, ОАО «Соболь» и ЗАО «Белка»), вывозящие хромсодержащие отходы на полигон, принадлежащий одному из них субъектов хозяйствования (кожевенному заводу). В Ставропольском и Краснодарском краях также работают маслоэкстракционный завод, который ежегодно вывозит на полигон ТБО до 500 т лузги, частные предприятия по переработке подсолнечника, биохимический завод, вывозящий ежегодно до 400 т лигнина, многочисленные деревообрабатывающие предприятия (до 40 т опилок в год), мусоросжигательный завод (шлак 3000 т/год) и предприятия по производству сахара (дефекат - 80 т/год).In the Georgievsky district of the Stavropol Territory, there are three tanneries (tannery, Sobol OJSC and Belka CJSC) that transport chromium-containing waste to a landfill belonging to one of the business entities (tannery). An oil extraction plant also operates in the Stavropol and Krasnodar Territories, which annually removes up to 500 tons of husk to a landfill, private sunflower processing enterprises, a biochemical plant that removes up to 400 tons of lignin annually, numerous woodworking enterprises (up to 40 tons of sawdust per year), and an incinerator a plant (slag 3000 tons / year) and sugar production enterprises (defecate - 80 tons / year).
Компания-аутсорсер работает с каждым клиентом по индивидуальному договору. Располагая оперативной информацией о наличии на ближайших предприятиях соответствующих отходов, специалист компании составляет логистическую схему на неделю или месяц, в которой четко указаны даты и объемы вывоза отходов, и даже очередность разгрузки.The outsourcing company works with each client on an individual contract. Having up-to-date information on the availability of the corresponding waste at the nearest enterprises, the company’s specialist draws up a logistic scheme for a week or a month, which clearly indicates the dates and volumes of waste collection, and even the priority of unloading.
Отличия заявляемого способа от прототипа состоят в следующем:The differences of the proposed method from the prototype are as follows:
1. Вместо современных дорогостоящих изоляционных геосинтетических материалов (геомембрана, геотекстиль) используются доступные, практические бесплатные (недорогие) и объективно устойчиво воспроизводящиеся отходы производства: растительного происхождения (лигнин, лузга, опилки) и минерального происхождения (дефекат, шлак мусоросжигательных заводов), отличающиеся высокой адсорбционной емкостью по иону хрома и низким коэффициентом фильтрации.1. Instead of modern expensive insulating geosynthetic materials (geomembrane, geotextile), available, practical free (inexpensive) and objectively sustainable reproducing wastes of plant origin (plant origin (lignin, husk, sawdust) and mineral origin (defecate, slag of incineration plants) are used, which are characterized by high chromium ion adsorption capacity and low filtration coefficient.
2. Не требуется применения типовых строительных материалов для создания противофильтрационных экранов (гравий, глина, песок).2. It is not required to use typical building materials to create anti-filter screens (gravel, clay, sand).
3. Не требуется менять угол откоса массива полигона.3. It is not necessary to change the slope angle of the polygon array.
4. Нет проблемы интенсивного образования биогаза и соответственно необходимости его промышленной утилизации.4. There is no problem of intensive biogas formation and, accordingly, the need for its industrial utilization.
5. Нет проблемы теплового воздействия на атмосферу в виду незначительного выделения парниковых газов - CO3 и CH4.5. There is no problem of thermal effects on the atmosphere in view of the insignificant emission of greenhouse gases - CO 3 and CH 4 .
6. Возможность более оперативно локализовать и консервировать различные промышленные отходы, формирующиеся в пределах одного региона.6. The ability to more quickly localize and conserve various industrial wastes generated within the same region.
7. Новые и полезные изоляционные материалы не отождествляются с отходами в результате совместной консервации.7. New and useful insulating materials are not identified with waste as a result of joint conservation.
Достоинства предлагаемого способа:The advantages of the proposed method:
1. Исключается интенсивное испарение в жаркий период времени технологической влаги, содержащей токсичные ионы металла, как это происходит при открытом складировании отходов.1. The intensive evaporation of technological moisture containing toxic metal ions during the hot period of time is excluded, as occurs during open storage of waste.
2. Исключается попадание ионов металла и минимизируется дренирование технологической воды за контуры полигона.2. The ingress of metal ions is eliminated and the drainage of process water beyond the contours of the landfill is minimized.
3. Минимизируются экологические нагрузки, связанные с поступлением токсичных ионов хрома в окружающую среду (воздух, почву, наземные, подземные и грунтовые воды) в результате естественных процессов миграции и круговорота воды.3. The environmental loads associated with the entry of toxic chromium ions into the environment (air, soil, ground, underground and ground waters) as a result of natural processes of migration and the water cycle are minimized.
4. Повышается коррозионная устойчивость материала основания полигона, увеличивается коэффициент запаса прочности основания полигона за счет замедления скорости процессов развития деформационных явлений, а следовательно, удлиняется срок его эксплуатации.4. Increases the corrosion resistance of the material of the base of the landfill, increases the safety factor of the base of the landfill by slowing down the speed of the development of deformation phenomena, and therefore, extends its life.
5. Появляется возможность более интенсивной эксплуатации полигона и оптимизации логистических потоков отходов производства на региональном (местном) уровне, что повышает эффективность учета и общего управления обращением отходов.5. There is a possibility of more intensive operation of the landfill and optimization of the logistics flows of production waste at the regional (local) level, which increases the efficiency of accounting and general management of waste management.
6. Экономятся ресурсы строительных изоляционных материалов (заменяются нетоксичными отходами), а также сокращаются земельные отводы под полигоны.6. The resources of building insulation materials are saved (replaced by non-toxic waste), as well as reduced land allotments for landfills.
7. Минимизируются производственные затраты на реализацию способа захоронения хромсодержащих отходов.7. Minimized production costs for the implementation of the method of disposal of chromium-containing waste.
Таким образом, новая совокупность заявляемых существенных признаков, заключающаяся, во-первых, в комбинировании хромсодержащих токсичных отходов и нетоксичных отходов растительного и минерального происхождения, отличающихся высокой адсорбционной емкостью по ионам хрома, во-вторых, в соблюдении определенной последовательности и соотношении высот рабочего, адсорбционного и изоляционного слоев, позволяет получить синергию новых технических, экономических и эколого-социальных результатов. Благодаря своему составу и строению материалы предлагаемых отходов обладают способностью без предварительной подготовки адсорбировать в своих молекулярных структурах ионы металлов благодаря сильно развитой поверхности и наличию активных центров. Физико-механические свойства позволяют использовать нетоксичные отходы в качестве защитной адсорбционной загрузки.Thus, a new set of claimed essential features, consisting, firstly, in the combination of chromium-containing toxic waste and non-toxic waste of plant and mineral origin, characterized by high adsorption capacity for chromium ions, and secondly, in observing a certain sequence and the ratio of the heights of the working, adsorption and insulating layers, allows you to get a synergy of new technical, economic and environmental-social results. Due to its composition and structure, the materials of the proposed wastes are capable of adsorbing metal ions in their molecular structures without preliminary preparation due to their highly developed surface and the presence of active centers. Physico-mechanical properties allow the use of non-toxic waste as a protective adsorption charge.
Исследование проведено в два этапа.The study was carried out in two stages.
1 этап. Подготовительные исследования - определение адсорбционной емкости разнообразных отходов по иону хрома (+6).
Основным элементом лабораторной установки является адсорбционная колонка (стеклянная бюретка объемом 50 мл), объем которой заполняли исследуемым материалом (рисунок 3). В случае многослойной загрузки высота рабочего слоя (токсичного отхода) составляла 5 см, а высота нижележащих слоев исследуемых материалов составляла не менее 1 см. Соотношение объемов токсичных и нетоксичных отходов составляло 1:1.The main element of the laboratory setup is an adsorption column (glass burette with a volume of 50 ml), the volume of which was filled with the test material (Figure 3). In the case of multilayer loading, the height of the working layer (toxic waste) was 5 cm, and the height of the underlying layers of the investigated materials was not less than 1 cm. The ratio of the volumes of toxic and non-toxic waste was 1: 1.
При определении адсорбционной емкости отходов по иону хрома (+6) использовали модельный раствор K2Cr2O7, с концентрацией Cr+6 1 мг/л, определяемой по методике ГОСТ Р 52962-08. Для построения калибровочного графика из стандартного раствора бихромата калия приготовили 100 мл рабочего раствора (концентрация 1 мг/мл по Cr+6). В мерные колбы объемом 100 мл поместили 0,0 (холостая проба), 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 10,0; 20,0 мл рабочего раствора. Добавили 0,3 мл концентрированной фосфорной кислоты, 0,5 мл раствора 2н. H2SO4, 0,5 мл раствора дифенилкарбазида, довели дистиллированной водой до метки и перемешали. Через 10-15 мин определили оптическую плотность растворов.When determining the adsorption capacity of waste by chromium ion (+6), we used a model solution of K 2 Cr 2 O 7 , with a concentration of
Градуировочный график построили в координатах «оптическая плотность Д - концентрация Cr+6 в мг/мл » (рисунок 4).The calibration graph was plotted in coordinates “optical density D - concentration of Cr +6 in mg / ml” (Figure 4).
Величину адсорбции определяем по формуле:The adsorption value is determined by the formula:
где: V - объем раствора, пропущенного через колонку, мл; Сисх, Сост - исходная и остаточная концентрация ионов Сr+6, мг/мл; mад - масса адсорбента (15 г).where: V is the volume of the solution passed through the column, ml; C ref , C ost - initial and residual concentration of Cr +6 ions, mg / ml; m ad - the mass of the adsorbent (15 g).
2 этап. Основные исследования - исследование состава фильтрата (аналога дренажной воды) воды после прохождения слоев материалов отхода.2 stage. The main research is the study of the composition of the filtrate (analogue of drainage water) of water after passing through layers of waste materials.
Суть гипотезы состоит в том, что при прохождении воды через материал токсичного хромсодержащего отхода она насыщается ионами металла в результате процесса гидролиза. При организации «экранирующей подложки» под слоем хромсодержащего отхода из материалов нетоксичных отходов в разных пропорциях в фильтрате должно наблюдаться отсутствие ионов хрома (+6). Опыт прекращался при обнаружении ионов хрома в фильтрате.The essence of the hypothesis is that when water passes through a material of toxic chromium-containing waste, it is saturated with metal ions as a result of the hydrolysis process. When organizing a “shielding substrate” under the layer of chromium-containing waste from non-toxic waste materials in different proportions, the absence of chromium ions (+6) should be observed in the filtrate. The experiment was terminated when chromium ions were detected in the filtrate.
Кривые адсорбции приведены на рисунке 5.Adsorption curves are shown in Figure 5.
Результаты исследований.Research results.
Пример 1. Контрольный опыт («проскок» ионов хрома (+6) в фильтрат). Дистиллированную воду, не содержащую ионов хрома (+6), пропускали со скоростью 30 мл в час через монослой материала хромсодержащего отхода высотой 5 см. Концентрация ионов хрома(6) в фильтрате равна 0,48 мг/л.Example 1. Control experiment ("slip" of chromium ions (+6) in the filtrate). Distilled water containing no chromium ions (+6) was passed at a rate of 30 ml per hour through a monolayer of chromium-containing waste material 5 cm high. The concentration of chromium ions (6) in the filtrate was 0.48 mg / l.
Пример 2. Адсорбционный слой из лузги в четыре раза больше изоляционного слоя из лигнина. Эффективность высокая - 100%.Example 2. The adsorption layer of the husk is four times larger than the insulating layer of lignin. Efficiency is high - 100%.
Пример 3. Адсорбционный слой из лузги в четыре раза меньше изоляционного слоя из лигнина. Эффективность высокая - 100%.Example 3. The adsorption layer of husk is four times smaller than the insulating layer of lignin. Efficiency is high - 100%.
Примеры 4 и 5. Существенное уменьшение высоты адсорбционного слоя из материала лузги. Эффективность понижается и не превышает 83,3%.Examples 4 and 5. A significant decrease in the height of the adsorption layer of the husk material. Efficiency decreases and does not exceed 83.3%.
Примеры №6-8 иллюстрируют сочетание таких материалов как лузга (адсорбционный слой) и шлак (изоляционный слой). Только при соотношении высот слоев 3:2 и 4:1 достигается эффективность более 90%.Examples No. 6-8 illustrate a combination of materials such as husk (adsorption layer) and slag (insulating layer). Only with a ratio of layer heights of 3: 2 and 4: 1 is an efficiency of more than 90% achieved.
Примеры №9-11. Показано сочетание лигнина (адсорбционный слой) и шлака (изоляционный слой). Только при соотношении высот слоев 3:2 и 4:1 достигается эффективность более 96%.Examples No. 9-11. A combination of lignin (adsorption layer) and slag (insulating layer) is shown. Only with a ratio of layer heights of 3: 2 and 4: 1 is an efficiency of more than 96% achieved.
Примеры №12-14. Показано сочетание лигнина (адсорбционный слой) и дефеката (изоляционный слой). Только при соотношении высот слоев 3:2 и 4:1 достигается эффективность более 91,7%.Examples No. 12-14. The combination of lignin (adsorption layer) and defecate (insulating layer) is shown. Only with a ratio of layer heights of 3: 2 and 4: 1 is an efficiency of more than 91.7% achieved.
Примеры №15-17. Показано сочетание опилок (адсорбционный слой) и дефеката (изоляционный слой). Только при соотношении высот слоев 3:2 и 4:1 достигается эффективность более 93,8%.Examples No. 15-17. A combination of sawdust (adsorption layer) and defecate (insulating layer) is shown. Only with a ratio of layer heights of 3: 2 and 4: 1 is an efficiency of more than 93.8% achieved.
Примеры №18-22. Показано сочетание опилок (адсорбционный слой) и шлака (изоляционный слой). Только при соотношении высот слоев 3:2 и 4:1 достигается эффективность более 97,5%.Examples No. 18-22. A combination of sawdust (adsorption layer) and slag (insulating layer) is shown. Only with a ratio of layer heights of 3: 2 and 4: 1 is an efficiency of more than 97.5% achieved.
Примеры №23-25. Показана неэффективность сочетания слоев только отходов минерального происхождения или растительного происхождения.Examples No. 23-25. The inefficiency of combining layers of only waste of mineral origin or plant origin is shown.
Результаты обобщены в таблице 1.The results are summarized in table 1.
и изоляционного слоев
материала нетоксичного отходаThe composition of the adsorption
and insulating layers
non-toxic waste material
вность, %Effects
in%
Базовая характеристика исследованных нетоксичных отходов приведена в таблице 2.The basic characteristics of the investigated non-toxic waste are given in table 2.
Список источников информацииList of sources of information
1. И.В.Зеньков. Эксплуатация действующих золошлаковых отвалов с учетом экологических целей // Экология и промышленность России, 2007, март, с.24-27.1. I.V. Zenkov. Operation of existing ash and slag dumps taking into account environmental goals // Ecology and Industry of Russia, 2007, March, pp. 24-27.
2. Способ захоронения радиоактивных и других вредных отходов. И.М.Петухов, И.М.Батугина, А.С.Батугин, С.И.Петухов. Патент РФ №2029401. 1992 г. (опубл. 20.02.1995). Описание в журнале «Экологические системы и приборы», 2001, №11, с.59-60.2. The method of burial of radioactive and other harmful wastes. I.M. Petukhov, I.M. Batugina, A.S. Batugin, S.I. Petukhov. RF patent No. 2029401. 1992 (published on 02.20.1995). Description in the journal "Ecological systems and devices", 2001, No. 11, pp. 59-60.
3. Способ захоронения токсичных веществ. М.М.Быстров, Б.П.Губанов и др. Патент РФ №2075357, 1995 (опубл. 20.03.1997). Там же, с.61-63.3. The method of burial of toxic substances. M.M. Bystrov, B.P. Gubanov and others. Patent of the Russian Federation No. 2075357, 1995 (publ. 20.03.1997). Ibid., Pp. 61-63.
4. Способ обезвреживания токсичных отходов. Л.Г.Власичева, М.Ф.Тихомирова. Патент РФ №2104809.1995 г. (опубл. 20.02.1998). Там же, с.65-66.4. A method of neutralizing toxic waste. L.G. Vlasicheva, M.F. Tikhomirova. RF patent №2104809.1995 (publ. 02.20.1998). Ibid., Pp. 65-66.
5. П.Е.Тулупов. Способ обезвреживания токсичных отходов. Патент РФ №2114706, опубл. 10.07.1998 // Экологические системы и приборы, 2001, №11, с. 66-68.5.5. P.E. Tulupov. A method of neutralizing toxic waste. RF patent №2114706, publ. 07/10/1998 // Ecological systems and devices, 2001, No. 11, p. 66-68.5.
6. Н.Н.Слюсарь, В.Н.Коротаев, Г.М.Батракова, Ю.Н.Шлее, М.В.Висков. Увеличение жизненного цикла полигона ТБО // Экология и промышленность России, май, 2010 г., с.45-47.6. N.N. Slyusar, V.N. Korotaev, G.M. Batrakov, Yu.N. Shlee, M.V. Viskov. The increase in the life cycle of a landfill // Ecology and Industry of Russia, May 2010, p. 45-47.
7. Н.С.Лупандина, Н.Ю.Кирюшина, Ж.А.Свергузова, Д.А.Ельников. Использование производственных отходов для очистки сточных вод // Экология и промышленность России, май, 2010 г., с.38-41.7. N.S. Lupandina, N.Yu. Kiryushina, J.A. Sverguzova, D.A. Elnikov. The use of industrial waste for wastewater treatment // Ecology and Industry of Russia, May 2010, p. 38-41.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010153713/13A RU2453383C1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Method to bury chrome-containing wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010153713/13A RU2453383C1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Method to bury chrome-containing wastes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2453383C1 true RU2453383C1 (en) | 2012-06-20 |
Family
ID=46680987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010153713/13A RU2453383C1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Method to bury chrome-containing wastes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2453383C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2712526C1 (en) * | 2018-12-18 | 2020-01-29 | Игорь Михайлович Рулев | Method of recycling domestic and industrial wastes |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1496847A1 (en) * | 1987-08-03 | 1989-07-30 | Научно-Исследовательский Институт Кожевенно-Обувной Промышленности | Method of producing fertilizer meal from leather production waste |
| US5562586A (en) * | 1994-06-17 | 1996-10-08 | Foamseal, Inc. | Landfill cap and method of sealing landfill |
| RU2114706C1 (en) * | 1994-01-10 | 1998-07-10 | Центр химической экологии "ХИМЭК" | Method of detoxifying toxic wastes |
| RU2130820C1 (en) * | 1997-12-03 | 1999-05-27 | Пермский государственный университет | Storage for industrial wastes |
-
2010
- 2010-12-27 RU RU2010153713/13A patent/RU2453383C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1496847A1 (en) * | 1987-08-03 | 1989-07-30 | Научно-Исследовательский Институт Кожевенно-Обувной Промышленности | Method of producing fertilizer meal from leather production waste |
| RU2114706C1 (en) * | 1994-01-10 | 1998-07-10 | Центр химической экологии "ХИМЭК" | Method of detoxifying toxic wastes |
| US5562586A (en) * | 1994-06-17 | 1996-10-08 | Foamseal, Inc. | Landfill cap and method of sealing landfill |
| RU2130820C1 (en) * | 1997-12-03 | 1999-05-27 | Пермский государственный университет | Storage for industrial wastes |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2712526C1 (en) * | 2018-12-18 | 2020-01-29 | Игорь Михайлович Рулев | Method of recycling domestic and industrial wastes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sapsford et al. | Circular economy landfills for temporary storage and treatment of mineral-rich wastes | |
| Hiller | Properties of Urbic Anthrosols from an abandoned shunting yard in the Ruhr area, Germany | |
| Grebenets et al. | The problem of storage of solid waste in permafrost | |
| Rouhani et al. | A 6-year review status on soil pollution in coal mining areas from Europe | |
| Orndorff | Evaluation of sulfidic materials in Virginia highway corridors | |
| De Waele et al. | Urban waste landfill planning and karstic groundwater resources in developing countries: the example of Lusaka (Zambia) | |
| RU2453383C1 (en) | Method to bury chrome-containing wastes | |
| Gusek et al. | Mitigation of metal mining influenced water | |
| Rees et al. | Industrial pollution in the Kol'skiy Poluostrov, Russia | |
| Golimowski et al. | Assessment of remedial works effectiveness on water quality in the vicinity of Łubna landfill based on monitoring research | |
| Rao et al. | Measures to restore metallurgical mine wasteland using ecological restoration technologies: A case study at Longnan Rare Earth Mine | |
| Nayak | Sustainable mineral-intensive growth in Odisha, India | |
| Lillicrap et al. | The distribution and origins of acid groundwaters in the South West Agricultural Area | |
| Rojík | Geological substrates and heaping process of coal mining operations in the Sokolov Basin, Czech Republic | |
| Torrance et al. | Repurposing dredged canal sediment for topsoil at Bowling, Scotland | |
| Lord et al. | Blue green infrastructure on mineral sites | |
| Lord et al. | Blue-green infrastructure on mineral sites | |
| Trofimov et al. | The Resource Potential of Ecological and Geological Systems of Alluvial Soil Arrays | |
| Kalandadze et al. | POLLUTION OF SOILS AND WATER AND THE NEGATIVE IMPACT ON THE NATURAL ENVIRONMENT AS A RESULT OF THE MINING AND PROCESSING OF MANGANESE ORES | |
| Jacobs | Overview of resources from acid drainage and postmining opportunities | |
| Isayev et al. | Geochemical barriers as an effective method for geological environment protection | |
| Turner | Influence of soil cap depth and vegetation on reclamation of phosphogypsum stacks in Fort Saskatchewan, Alberta | |
| Loza et al. | Ecological evaluation of remediation efficiency of Vilnohirsk mining and metallurgical plant | |
| Giaretta | Soil Quality Assessment in European Mining and Quarrying: a Novel Tiered Approach | |
| Huang | LIFE CYCLE ASSESSMENT AND BENEFICIAL USE OF HIGH VOLUME WASTE MATERIALS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131228 |