СПОСОБ ХРАНЕНИЯ ОТХОДОВ Российский патент 2000 года по МПК B65G5/00 B65F5/00 E21F17/16 

Изобретение предназначено для безопасного хранения отходов и может найти применение во всех отраслях народного хозяйства, преимущественно функционирующих в угольных регионах.

Известны способы хранения коммунальных отходов и промышленных отходов на специальных полигонах (см. кн. : "Охрана окружающей среды", под ред. С.В. Белова. Москва, Высшая школа, 1991, с. 185-193). Недостатки подобных способов хранения заключаются в необходимости создания санитарно-защитных зон, в значительном выбросе вредных веществ в атмосферу, в загрязнении воды и почвы.

Известны способы хранения отходов, преимущественно коммунальных, заключающиеся в сжигании отходов в специальных мусоросжигающих печах с последующим размещением продуктов сжигания на полигонах. Этим способам присущи недостатки, связанные с попаданием в атмосферу диоксинов, появляющихся при сжигании различных изделий из пластмасс (см. кн.: "Охрана окружающей среды", под ред. С.В. Белова. Москва, Высшая школа, 1991, с. 185-193).

Наиболее близким к заявляемому способу является способ хранения отходов, заключающийся в том, что отходы размещают в подземной выработке шахты, осуществляют в этом пространстве принудительное движение воздуха, сжигают размещенные отходы, а продукты сгорания направляют в теплоиспользующее устройство. Этот способ описан в ст.: "Польза от подземного пожара", опубликованной в журнале "Изобретатель и рационализатор", N 8, 1993, стр. 6.

Этот способ выбран в качестве прототипа. Недостатком прототипа является то, что получающиеся газообразные продукты сгорания отходов содержат токсичные компоненты (диоксины, оксид углерода, оксиды азота и т.д.), поэтому необходимо использовать дорогостоящие системы очистки продуктов сгорания, попадающих в атмосферу. Недостатком прототипа является также то, что он позволяет размещать в подземных выработках только горючие отходы, т.е. не является универсальным.

Цель изобретения заключается в устранении отмеченных недостатков.

Технический результат изобретения заключается в том, что отходы размещают в выработанном пространстве шахты, осуществляют в этом пространстве принудительное движение воздуха и направляют его в топливосжигающее устройство, согласно изобретению в нижней части выработанного пространства размещают перфорированный трубопровод, размещают последовательно коммунальные отходы с образованием свободного объема между отходами и кровлей выработанного пространства, и твердые промышленные отходы, с образованием контакта между промышленными отходами и кровлей выработанного пространства, а в верхней части размещенного объема промышленных отходов создают каналы для прохода воздуха.

Технический результат заключается также в том, что в подземное пространство с размещенными в нем отходами подают воздух из системы вентиляции шахты.

Технический результат заключается также в том, что в подземное пространство с размещенными в нем отходами подают часть продуктов сгорания, покидающих топливосжигающее устройство.

Технический результат заключается также в том, что в перфорированный трубопровод подают жидкие отходы.

Технический результат заключается также в том, что после биологического разложения коммунальных отходов в перфорированный трубопровод нагнетают быстротвердеющие смеси.

На чертеже схематично показана схема осуществления способа хранения отходов.

Под землей размещено выработанное пространство 1 угольной шахты, а на поверхности земли расположено топливосжигающее устройство 2, преимущественно паровой котел, в топке которого сжигается каменный уголь. В выработанном пространстве 1 размещены коммунальные отходы 3, причем между отходами 3 и кровлей выработанного пространства имеется свободный объем 4. Твердые промышленные отходы 5 также размещены в выработанном пространстве 1, но они полностью заполняют весь объем выработанного пространства 1. В верхней части объема промышленных отходов 5 размещены каналы для прохода воздуха 6, выполненные в виде металлических или железобетонных труб либо в виде элементов любой конфигурации. Эти каналы 6 сообщают между собой свободные объемы 4, образующиеся над коммунальными отходами 3. Выработанное пространство 1 сообщается с поверхностью земли штреком 7, на выходе которого размещен напорный вентилятор 8, нагнетающий воздух в топливосжигающее устройство 2.

Выработанное пространство 1 также сообщено дополнительным штреком 9 с системой вентиляции шахты через канал 10.

Выработанное пространство 1 также сообщено с поверхностью земли дополнительным штреком 11, вход в который связан каналом 12 с выходом 13 из топливосжигающего устройства продуктов сгорания.

В выработанном пространстве 1 размещен также перфорированный трубопровод 14, причем перфорирован трубопровод 14 только на тех его участках, которые размещены в отсеках с коммунальными отходами.

На входе в перфорированный трубопровод 14 размещен насос 15. Вход в штольню 16, по которой в выработанное пространство 1 подаются размещаемые отходы, перекрывается регулируемым шибером (на схеме не показан).

Заявляемый способ хранения отходов реализуется следующим образом. В выработанное подземное пространство 1 шахты, преимущественно угольной, через штольню 16, связывающую подземное пространство 1 с земной поверхностью, подают коммунальные и твердые промышленные отходы. Перед подачей отходов в подземное пространство 1 в нем размещают перфорированный трубопровод 14, один конец которого может быть заглушен, а второй конец размещен на поверхности земли и связан с насосом. Затем в подземном пространстве 1 последовательно размещают коммунальные отходы 3 и твердые промышленные отходы 5. Вначале в конце подземного пространства 1 размещаются твердые промышленные отходы, например, порода, шлак, зола, при этом во время закладки этих отходов в верхней части подземного пространства 1 в объеме твердых отходов 5 размещают каналы для прохода воздуха 6, выполненные в виде или металлических, или железобетонных труб, или керамических труб. Твердые отходы 5 полностью заполняют все сечение подземного пространства 1 и тем самым создают опору, препятствующую оседанию кровли. Затем в подземное пространство 1 подают коммунальные отходы, которые размещаются в подземном пространстве так, что они не полностью заполняют подземное пространство и между отходами 3 и кровлей подземного пространства остается свободный объем 4. Затем опять размещаются твердые промышленные отходы, и процесс заполнения подземного пространства продолжается до тех пор, пока оно не станет полностью заполнено последовательно чередующимися объемами твердых и коммунальных отходов. Затем подземное пространство 1 сообщают с поверхностью земли штреком 7, на выходе которого размещен напорный вентилятор 8. Этот вентилятор включается в работу и отсасывает воздух из подземного пространства 1 с размещенными в нем отходами. Отсасываемый воздух напорным вентилятором нагнетается в топливосжигающее устройство 2, преимущественно в топку парового котла, работающего на угле. Так как при хранении коммунальных отходов происходит их биологическое разложение, газообразные продукты разложения отходов, в первую очередь метан, сероводород, смешиваются с потоком воздуха, проходящего под воздействием разряжения, создаваемого вентилятором 8, над поверхностью коммунальных отходов 3 и проходят по размещенным в толще промышленных отходов каналам 6. Все выделяющиеся при биологическом разложении отходов вредные газообразные компоненты попадают в топку котла и там происходит их огневое обезвреживание с дополнительным выделением теплоты.

Способ реализуется также следующим образом. Сообщают выход системы вентиляции шахты и вход в подземное пространство с размещенными отходами дополнительным штреком 9 через канал 10. При этом вход в штольню 16, по которой отходы транспортировались в подземное пространство 1, перекрывается шибером (на схеме не показан). При работе вентилятора 8 за счет создаваемого им разряжения в подземном пространстве 1 воздух из системы вентиляции по штреку 9 и каналу 10 проходит через подземное пространство и поступает в топливосжигающее устройство, преимущественно в топку парового котла. Так как в вентиляционном воздухе находятся углеводородные газы (в основном метан), сероводород, водород и другие токсичные компоненты, они, попадая вместе с потоком воздуха в топку парового котла, сгорают и полностью обезвреживаются.

Способ реализуется также следующим образом. Сообщают подземное пространство с размещенными отходами с поверхностью земли дополнительным штреком 11, который в свою очередь связывают каналом 12 с выходом продуктов сгорания 13 из топки парового котла. За счет создаваемого вентилятором 8 разряжения через штрек 11 и канал 12 в подземное пространство поступает часть продуктов сгорания, которые смешиваются с вентиляционным воздухом, поступающим в подземное пространство из штрека 9. При этом повышается температура потока воздуха, просасываемого через подземное пространство с размещенными отходами и повышается температура коммунальных отходов, что приводит к их ускоренному биологическому разложению. Количество подсасываемых дымовых газов, поступающих через канал 12 и штрек 11, регулируется с помощью шибера (на схеме не показан).

Способ реализуется также следующим образом. В перфорированный трубопровод 14, размещенный в нижней части подземного пространства, подают жидкие отходы с помощью насоса 15. Перфорация на трубопроводе выполнена только в тех участках, которые покрыты коммунальными отходами. Жидкие отходы могут подаваться насосом 15 как постоянно, так и периодически, но в любом случае их уровень в подземном пространстве не может быть выше уровня коммунальных отходов 3.

Способ реализуется также следующим образом. После биологического разложения коммунальных отходов, что сопровождается уменьшением концентрации выделяющихся компонентов в воздухе, поступающем в топку парового котла, в перфорированный трубопровод 1 с помощью насоса 15 подают химические вещества, полимеризующиеся на воздухе с образованием вспененного слоя. Химические вещества, содержащие исходные мономеры и вспениватели, находятся на поверхности земли в специальных сосудах в жидком состоянии. При попадании этих веществ в камеры, заполненные уже разложившимися коммунальными отходами 3, образуется на поверхности коммунальных отходов и в их толще твердая пористая структура, являющаяся защитным покрытием для коммунальных отходов и снижающая загрязнение подземных вод при их возможном попадании в подземное пространство 1 при дальнейшем хранении уже переработанных отходов.

По сравнению с известными предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
а) возможность безопасного хранения коммунальных и твердых отходов без вредных выбросов в окружающую среду и без создания защитных зон;
б) снижение загрязнения окружающей среды вентиляционными выбросами шахт, преимущественно угольных. Как известно, в вентиляционных выбросах угольных шахт содержится значительное количество метана, являющегося одним из самых сильных парниковых газов;
в) снижение себестоимости выработки энергии в топливосжигающем устройстве (преимущественно в паровом котле, работающем на угле) за счет обогащения воздуха, поступающего для сжигания топлива, газообразными топливными компонентами (углеводородные газы, сероводород, водород и т.д.);
г) отсутствие выбросов диоксинов, неизбежно появляющихся при сжигании коммунальных отходов, содержащих пластики;
д) снижение себестоимости выработки энергии в топливосжигающем устройстве за счет размещения твердых продуктов сгорания (зола, шлак) в подземных выработках;
е) возможность снижения стоимости хранения за счет использования системы подземных выработок и коммуникаций;
ж) предотвращение оседания горных пород, что способствует повышению устойчивости надземных зданий и сооружений.

Изобретение относится к области безопасного хранения отходов во всех отраслях промышленности. В выработанном подземном пространстве шахты размещают последовательно коммунальные и твердые промышленные отходы. В нижней части размещают перфорированный трубопровод. Между коммунальными отходами и кровлей существует свободный объем. Промышленные отходы размещают с образованием контакта с кровлей. Создают каналы для прохода воздуха в верхней части объема промышленных отходов. В пространстве шахты осуществляют принудительное движение воздуха. Направляют воздух в топливосжигающее устройство. Снижаются загрязнение окружающей среды и затраты на безопасное хранение отходов. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ хранения отходов, заключающийся в том, что отходы размещают в выработанном подземном пространстве шахты, осуществляют в этом пространстве принудительное движение воздуха и направляют его в топливосжигающее устройство, отличающийся тем, что в нижней части пространства размещают перфорированный трубопровод, размещают последовательно коммунальные отходы, с образованием свободного объема между отходами и кровлей выработанного пространства, и твердые промышленные отходы, с образованием контакта между промышленными отходами и кровлей выработанного пространства, а в верхней части размещенного объема промышленных отходов создают каналы для прохода воздуха. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в подземное пространство с размещенными в нем отходами подают воздух из системы вентиляции шахты. 3. Способ по одному из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в подземное пространство с размещенными в нем отходами подают часть продуктов сгорания, покидающих топливосжигающее устройство. 4. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в перфорированный трубопровод подают жидкие отходы. 5. Способ по одному из пп.1 и 3, отличающийся тем, что после биологического разложения коммунальных отходов в перфорированный трубопровод нагнетают быстротвердеющие смеси.