СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОЧВЫ ОТ РАДИОАКТИВНОГО ИЗОТОПА ЦЕЗИЯ Российский патент 2017 года по МПК B09C1/10 

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства и может найти применение при проведении работ по удалению радиоактивного изотопа цезия (Cs-137) из верхнего слоя почвы.

Известен «Способ очистки почвенного покрова, загрязненного радионуклидами Sr-90 и Cs-137», включающий внесение под вспашку доломитовой муки и калийных удобрений с последующим посевом семян смеси многолетних трав, которые скашивают и помещают в хранилища (Патент РФ №2278428, G21F 9/00, 20.06.2006).

Недостатком этого способа является продолжительность процесса очистки, составляющая несколько сельскохозяйственных циклов, а также значительная площадь хранилища сена.

Известен «Способ реабилитации почвы», включающий внесение в почву сорбента, связывающего радионуклиды, последующее просеивание почвы с отделением сорбента и его захоронение (Патент РФ №2088064, G21F 9/12, 27.08.1997).

Недостатком этого способа является техническая сложность равномерного распределения сорбента в почве и последующего полного извлечения в производственных масштабах.

Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемый способ очистки почвы от радиоактивного изотопа цезия, включающий связывание его сорбентом, извлечение и последующее захоронение, в котором согласно предлагаемому изобретению поверхность загрязненной Cs-137 почвы рыхлят на глубину 0,03 -0,07 м, на разрыхленную поверхность отсыпают полосы из биотоплива, разделенные межполосным пространством, посередине этих полос прокладывают трубопроводы с капельницами, засыпают полосы биотоплива разрыхленной загрязненной почвой с межполосного пространства, покрывают их поверхность слоем сорбирующего материала и экраном из мембранного материала, затем по трубопроводам через капельницы подают нагретый до +30-40°С раствор минеральных удобрений с добавлением аэробных микроорганизмов, запуская таким образом процесс микробиологического разложения биотоплива с повышением температуры в разрыхленной загрязненной почве более +50°С для перевода радиоактивного изотопа цезия в газообразную форму с закреплением его сорбирующим материалом, а после завершения этого процесса экран из мембранного материала снимают, сорбирующий материал с Cs-137 убирают и захоранивают, а оставшееся биотопливо распределяют по поверхности поля и заделывают в почву.

Новый положительный технический результат от реализации предлагаемого способа заключается в значительном сокращении времени и повышении эффективности и надежности очистки почвы от Cs-137.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид очищаемого участка в плане, на фиг. 2 - фрагмент полосы с биотопливом в поперечном разрезе.

На очищаемом от Cs-137 участке 1 производят рыхление загрязненной почвы, формируя слой 2. Поверх слоя разрыхленной почвы 2 насыпают полосы из биотоплива 3, на поверхность которого укладывают трубопроводы 4 с капельницами. С межполосного пространства 5 разрыхленный слой загрязненной почвы 2 перемещают на поверхность биотоплива 3, формируя насыпной слой почвы 6, который укрывают сорбирующим материалом 7, а поверх него - экраном 8 из мембранной пленки.

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности.

Поверхность участка 1, загрязненного Cs-137, рыхлят с помощью дисковых борон на глубину 0,03- 0,07 м, создавая разрыхленный слой загрязненной почвы 2. Такая глубина рыхления назначается в связи с тем, что Cs-137 имеет слабую подвижность и полностью фиксируется верхним слоем почвы. На разрыхленный слой 2 укладывают полосы биотоплива 3, посередине которых прокладывают трубопроводы с капельницами 4. Эти полосы имеют ширину 0,4 -0,5 м, высоту 0,15-0,20 м. Межполосное расстояние 5 между ними составляет также 0,4-0,5 м. Такие габариты полос биотоплива 3 выбраны исходя из возможности его равномерного увлажнения капельным способом. Наиболее эффективным видом биотоплива является свежий навоз, однако технологически проще использовать древесные опилки лиственных пород. Такие опилки имеют более однородную структуру и при разложении создают достаточно высокую температуру разогрева. Применение капельниц для увлажнения и заправки биотоплива удобрениями наиболее удобно благодаря равномерному распределению раствора и равномерному его прогреванию. Затем перемещают разрыхленную загрязненную почву с межполосного пространства 5 на поверхность слоя биотоплива 3, формируя насыпной слой почвы 6. После чего на поверхность слоя 6 укладывают сорбирующий материал 7. В качестве такого материала можно использовать маты Synrgy Sorb. Сорбирующий материал 7 перекрывают экраном 8 из мембранной пленки, например «Изоспан». Использование мембраной пленки связано с необходимостью обеспечения аэрации биотоплива и одновременно предотвращения выноса газообразного Cs-137 с парами влаги. После окончания формирования полос 3 в систему капельного орошения подают раствор, содержащий азот, фосфор и калий (N60, Р60, К120), а также культуру аэробных микроорганизмов (например, препарат Байкал-ЭМ1). При этом воду подогревают до 30-40°С. Подача подогретого раствора, содержащего необходимые для микроорганизмов элементы минерального питания, обеспечивает разложение биотоплива с повышением его температуры более +40°С. Изотоп Cs-137 при температуре выше 37°С переходит в газообразное состояние, вместе с парами влаги выделяется из почвы и фиксируется на поверхности сорбента. При этом часть Cs-137, не зафиксированная сорбентом, вместе с парами влаги конденсируется на внутренней поверхности мембранной пленки и стекает на слой сорбента, фиксируясь на нем. Таким образом исключается опасность поступления Cs-137 в атмосферу. После прекращения процесса «горения» биотоплива и фиксации цезия сорбирующим материалом экран из мембранной пленки снимают, сорбирующий материал с Cs-137 убирают на захоронение, а оставшееся биотопливо распределяют по поверхности поля и запахивают в почву.

Таким образом, реализация предлагаемого способа очистки почвы от радиоактивного изотопа цезия позволяет значительно сократить время очистки, повысить эффективность и надежность удаление Cs-137 из почвы.

Осуществляют рыхление поверхности почвы, загрязненной Cs-137, на глубину 0,03-0,07 м. На разрыхленную поверхность отсыпают полосы из биотоплива, разделенные межполосным пространством. Посередине этих полос прокладывают трубопроводы с капельницами. Засыпают полосы биотоплива разрыхленной загрязненной почвой с межполосного пространства. Покрывают их поверхность слоем сорбирующего материала и экраном из мембранного материала. Осуществляют подачу по трубопроводам через капельницы нагретого до +30-40°С раствора минеральных удобрений с добавлением аэробных микроорганизмов. Таким образом производят запуск процесса микробиологического разложения биотоплива с повышением температуры в разрыхленной загрязненной почве более +40°С для перевода радиоактивного изотопа цезия в газообразную форму с закреплением его сорбирующим материалом. Осуществляют снятие экрана из мембранного материала. Производят уборку и захоранивание сорбирующего материала с Cs-137. Осуществляют распределение оставшегося биотоплива по поверхности поля и заделку его в почву. Обеспечивается значительное сокращение времени, повышение эффективности и надежности очистки почвы от Cs-137. 2 ил.

Способ очистки почвы от радиоактивного изотопа цезия, включающий связывание его сорбентом, извлечение и последующее захоронение, отличающийся тем, что поверхность загрязненной Cs-137 почвы рыхлят на глубину 0,03-0,07 м, на разрыхленную поверхность отсыпают полосы из биотоплива, разделенные межполосным пространством, посередине этих полос прокладывают трубопроводы с капельницами, засыпают полосы биотоплива разрыхленной загрязненной почвой с межполосного пространства, покрывают их поверхность слоем сорбирующего материала и экраном из мембранного материала, затем по трубопроводам через капельницы подают нагретый до +30-40°С раствор минеральных удобрений с добавлением аэробных микроорганизмов, запуская таким образом процесс микробиологического разложения биотоплива с повышением температуры в разрыхленной загрязненной почве более +40°С для перевода радиоактивного изотопа цезия в газообразную форму с закреплением его сорбирующим материалом, а после завершения этого процесса экран из мембранного материала снимают, сорбирующий материал с Cs-137 убирают и захоранивают, а оставшееся биотопливо распределяют по поверхности поля и заделывают в почву.