Способ переработки твёрдых измельчённых бытовых и (или) производственных отходов на биогеохимической плантации Российский патент 2018 года по МПК B09C1/00 

Изобретение относится к охране окружающей среды, переработке отходов и может быть использовано для переработки всех видов твердых бытовых и производственных отходов.

Известен способ переработки твердых бытовых и производственных отходов микроорганизмами на свалках (Форстер К.Ф., Вейза Д.А. Экологическая биотехнология, с. 144-165, с. 49, Л.: Химия, 1990). Анаэробную стадию переработки выполняют анаэробные бактерии. В результате их жизнедеятельности образуются биогаз, который можно использовать как топливо, фильтрующаяся в почву вода с растворенными в ней загрязнениями и ил, в состав которого входят химические соединения, не поддающиеся разложению бактериями, нелетучие продукты жизнедеятельности бактерий и их биомасса.

К недостаткам известного способа относятся:

- поступление в окружающую среду фильтрующейся в почву воды вместе с растворенными в ней загрязняющими веществами;

- отсутствие утилизации ила и повышение в нем концентрации загрязняющих веществ по причине выхода из объема свалки биогаза и фильтрующейся в почву воды.

Наиболее близким заявленному способу является способ очистки загрязненной почвы на естественной биогеохимической плантации возделыванием на ней растений усваивающих из почвы загрязняющие вещества (Способ очистки загрязненных территорий, Патент №2010366). Каждый участок территории, на котором возделываются растения с целью использования произведенной продукции растений, представляет собой биогеохимическую плантацию. Помимо солнечной энергии, приземного воздушного слоя, почвы с ее водой, минералами и питательными веществами в процессе производства продукции участвуют почвенные бактерии и почвенные животные, которые разлагают находящиеся в почве сложные химические соединения до растворимых соединений, усваиваемых растениями. Возделываемые растения, усваивая загрязняющие вещества из почвы, тем самым очищают, перерабатывают ее. Произведенную продукцию растений по известному способу перерабатывают с получением утилизируемого газа и зольных элементов пищи растений. Работы по возделыванию растений и переработке их продукции повторяют до достижения допустимых концентраций загрязняющих веществ в почве.

Основной недостаток известного способа заключается в том, что он предназначен для очистки, переработки почвы, загрязненной деятельностью человека, и не предназначен для переработки его бытовых и производственных отходов.

С целью устранения указанного недостатка в способе переработки твердых измельченных бытовых и (или) производственных отходов на биогеохимической плантации, включающем возделывание растений, усваивающих загрязняющие вещества, на загрязненной почве плантации, переработку произведенной продукции растений с получением утилизируемого газа и зольных элементов пищи растений и повторение работ по возделыванию растений и переработке их продукции до достижения допустимых концентраций загрязняющих веществ в почве, предлагается:

- возделывать растения на почве, изготовленной из твердых измельченных бытовых и (или) производственных отходов и уложенной сверху слоя из гидроизоляционного материала;

- изготовленную из отходов почву, концентрации загрязняющих веществ в которой имеют допустимые значения, удалять с биогеохимической плантации как экологически чистый продукт и сверху слоя из гидроизоляционного материала укладывать новую почву, изготовленную из непереработанных твердых измельченных бытовых и (или) производственных отходов.

В частных случаях применения способа предлагается:

- ливневые и поливные воды с поверхности биогеохимической плантации собирать в гидроизолированные водоемы;

- поливать возделываемые растения грунтовыми водами, жидкими отходами и водами из гидроизолированных водоемов;

- в почву, изготовленную из отходов, вносить необходимые удобрения и почвенные микроорганизмы;

- в почве, изготовленной из отходов, размещать необходимых почвенных животных;

- включать в способ анаэробную переработку произведенной продукции растений с получением утилизируемого биогаза, воды, которую использовать для полива растений, и активного ила, который использовать как удобрение на биогеохимической плантации или сжигать в плазмохимическом реакторе;

- включать в способ сушку произведенной продукции растений, ее измельчение и последующее сжигание в плазмохимическом реакторе с получением утилизируемого газа и зольных элементов пищи растений;

- включать в способ химическое выделение загрязняющих веществ из зольных элементов пищи растений.

Сущность изобретения поясняется рисунком, фиг. 1.

Фиг. 1 - план биогеохимической плантации для переработки твердых измельченных бытовых и (или) производственных отходов и ее поперечный разрез.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1 - биогеохимическая плантация в плане, 2 - гидроизолированный водоем, 3 - грунт, 4 - почва из отходов, 5 - слой из гидроизоляционного материала.

Способ переработки твердых измельченных бытовых и (или) производственных отходов на биогеохимической плантации 1, включающий возделывание растений, усваивающих загрязняющие вещества, на почве 4, изготовленной из твердых измельченных бытовых и (или) производственных отходов и уложенной сверху слоя 5 из гидроизоляционного материала, переработку произведенной продукции растений с получением утилизируемого газа и зольных элементов пищи растений и повторение работ по возделыванию растений и переработке их продукции до достижения допустимых концентраций загрязняющих веществ в почве 4, удаление изготовленной из отходов почвы 4, концентрации загрязняющих веществ в которой имеют допустимые значения, с биогеохимической плантации 1 как экологически чистого продукта и укладывание сверху слоя 5 из гидроизоляционного материала новой почвы 4, изготовленной из непереработанных твердых измельченных бытовых и (или) производственных отходов, предназначен для приведения всего многообразия твердых бытовых и производственных отходов к одному виду, виду возделываемых на отходах растений, переработка которых не создает угроз для окружающей среды и хорошо отлажена.

В частных случаях применения способ включает:

Во-первых, сбор ливневых и поливных вод с поверхности биогеохимической плантации 1 в гидроизолированные водоемы 2.

Во-вторых, полив возделываемых растений грунтовыми водами, жидкими отходами и водами из гидроизолированных водоемов 2.

В-третьих, внесение в почву 4, изготовленную из отходов, необходимых удобрений и почвенных микроорганизмов.

В-четвертых, размещение в почве 4, изготовленной из отходов, необходимых почвенных животных.

В-пятых, анаэробную переработку произведенной продукции растений с получением утилизируемого биогаза, воды, которую используют для полива растений, и активного ила, который используют как удобрение на биогеохимической плантации или сжигают в плазмохимическом реакторе.

В-шестых, сушку произведенной продукции растений, ее измельчение и последующее сжигание в плазмохимическом реакторе с получением утилизируемого газа и зольных элементов пищи растений.

В-седьмых, химическое выделение загрязняющих веществ из зольных элементов пищи растений.

Сбор ливневых и поливных вод с поверхности биогеохимической плантации 1 в гидроизолированные водоемы 2 предназначен для предотвращения загрязнений окружающей среды этими водами.

Полив возделываемых растений грунтовыми водами, жидкими отходами и водами из гидроизолированных водоемов 2 предназначен для уменьшения потребности в грунтовой воде при возделывании растений.

Внесение в почву 4, изготовленную из отходов, необходимых удобрений и почвенных микроорганизмов предназначено для повышения плодородия почвы 4.

Размещение в почве 4, изготовленной из отходов, необходимых почвенных животных также предназначено для повышения плодородия почвы 4.

Анаэробная переработка произведенной продукции растений с получением утилизируемого биогаза, воды, которую используют для полива растений, и активного ила, который используют как удобрение на биогеохимической плантации 1 или сжигают в плазмохимическом реакторе, предназначена для улучшения экономики процесса переработки отходов.

Сушка произведенной продукции растений, ее измельчение и последующее сжигание в плазмохимическом реакторе с получением утилизируемого газа и зольных элементов пищи растений также предназначены для улучшения экономики процесса переработки отходов.

Химическое выделение загрязняющих веществ из зольных элементов пищи растений предназначено для получения концентрата загрязняющих веществ.

Пример конкретного применения способа

Учитывая количество отходов, поступающих на существующие полигоны, можно ожидать, что площади биогеохимических плантаций 1 будут составлять десятки и сотни гектаров. Почву 4 для плантаций можно будет изготавливать на действующих сейчас свалках из твердых отходов, измельченных до крупности (1-25) мм смешиванием минеральной и органической фракций. Изготовленную почву 4 со свалок можно привозить на плантацию, где ее будут укладывать слоем сверху слоя 5 из гидроизоляционного материала. Слой 5 может быть состоящим из нескольких слоев разных материалов, например бетона, глины, слоев рубероида. До изготовления слоя 5 будет целесообразным удалить с поверхности плантации слой естественной плодородной почвы и произвести выравнивание и уплотнение грунта 3. Между слоем 5 и слоем почвы 4 может находиться слой песка. Это позволит при возделывании растений использовать тяжелую сельскохозяйственную технику. Конструкция гидроизоляционного слоя 5 может быть разработана при проектировании биогеохимической плантации 1. Толщина слоя почвы 4 может быть выбрана специалистами по возделыванию растений. Перспективным представляется возделывание сорных гигантских растений типа борщевика. Измельчение возделанной продукции растений и дальнейшая ее переработка по способу может быть выполнена на механизмах и в сооружениях, хорошо известных специалистам.

Технический результат изобретения - приведение всего многообразия бытовых и производственных отходов в один вид, вид возделываемых на отходах растений, переработка которых не создает угроз для окружающей среды и достаточно хорошо отлажена.

Перечень последовательностей

Изобретение относится к охране окружающей среды, переработке отходов и может быть использовано для переработки всех видов твердых бытовых и производственных отходов. Способ переработки твердых измельченных бытовых и/или производственных отходов на биогеохимической плантации включает возделывание растений, усваивающих загрязняющие вещества на загрязненной почве плантации, переработку произведенной продукции растений с получением утилизированного газа и зольных элементов пищи растений и повторение работ по возделыванию растений и переработке их продукции до достижения допустимых концентраций загрязняющих веществ в почве. Возделывают растения в почве, изготовленной из твердых измельченных бытовых и/или производственных отходов и уложенной сверху слоя из гидроизоляционного материала. Изготовленную из отходов почву, концентрации загрязняющих веществ в которой имеют допустимые значения, удаляют с биогеохимической плантации как экологически чистый продукт и сверху слоя из гидроизоляционного материала укладывают новую почву, изготовленную из непереработанных твердых измельченных бытовых и/или производственных отходов. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ переработки твердых измельченных бытовых и (или) производственных отходов на биогеохимической плантации, включающий возделывание растений, усваивающих загрязняющие вещества, на загрязненной почве плантации, переработку произведенной продукции растений с получением утилизируемого газа и зольных элементов пищи растений и повторение работ по возделыванию растений и переработке их продукции до достижения допустимых концентраций загрязняющих веществ в почве, отличающийся тем, что:

- возделывают растения на почве, изготовленной из твердых измельченных бытовых и/или производственных отходов и уложенной сверху слоя из гидроизоляционного материала;

- изготовленную из отходов почву, концентрации загрязняющих веществ в которой имеют допустимые значения, удаляют с биогеохимической плантации как экологически чистый продукт и сверху слоя из гидроизоляционного материала укладывают новую почву, изготовленную из непереработанных твердых измельченных бытовых и (или) производственных отходов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ливневые и поливные воды с поверхности биогеохимической плантации собирают в гидроизолированные водоемы.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поливают возделываемые растения грунтовыми водами, жидкими отходами и водами из гидроизолированных водоемов.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в почву, изготовленную из отходов, вносят необходимые удобрения и почвенные микроорганизмы.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в почве, изготовленной из отходов, размещают необходимых почвенных животных.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает анаэробную переработку произведенной продукции растений с получением утилизируемого биогаза, воды, которую используют для полива растений, и активного ила, который используют как удобрение на биогеохимической плантации или сжигают в плазмохимическом реакторе.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает сушку произведенной продукции растений, ее измельчение и последующее сжигание в плазмохимическом реакторе с получением утилизируемого газа и зольных элементов пищи растений.

8. Способ по пп. 6, 7, отличающийся тем, что включает химическое выделение загрязняющих веществ из зольных элементов пищи растений.