СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗОЛООТВАЛОВ ТЭЦ И ШЛАМОНАКОПИТЕЛЕЙ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ БЕЛЕНОЙ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 2022 года по МПК B09B3/00 

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для безопасной рекультивации золоотвалов ТЭЦ и шламоотстойников предприятий по производству беленой целлюлозы с использованием сульфатного метода. Изобретение может быть использовано для рекультивации нарушенных земель, устранения свалок опасных отходов.

Известен способ рекультивации отходов путем смешивания лигнина и золы ТЭЦ в шламоотстойниках /1, 5/. Способ включает выполнение следующих операций. Проводят откачку надшламовых вод, образующихся от сезонных осадков. На поверхность карты по участкам послойно проводят нанесение золы. Сталкивают ее на участок с одновременным перемешиванием с нижним слоем шлам-лигнина и перемещением образующейся смеси с удалением образующейся при этом воды. Перемешанную массу сдвигают за пределы участка и снова на нижний слой шлам-лигнина наносят слой зольного материала с перемешиванием слоев и его сдвигом до полной выработки шлам-лигнина. Выработанный участок карты-шламонакопителя заполняют образованной золо-шламлигнинной смесью с уплотнением поверхностного слоя. Однако смешивание водонасыщенной золы и жидкого лигнина в шламоотстойниках представляет очень сложную и дорогую операцию, т.к. перемещение оборудования по жидкому материалу очень опасно; качественно смешивать материалы бульдозером не удается.

Известен способ струйной модификации грунтов /2/. Способ заключается в смешивании грунта и цементного раствора. Смешивание производят струей жидкости высокого давления, которая размывает грунт, превращая в тяжелое квазитекучее состояние, и смешивает его с цементным раствором. После затвердевания цемента образуется твердый материал - грунтобетон. Струйная технология из-за высокого давления подачи жидкого компонента не эффективна при закреплении массивов небольшой толщины.

Известен способ геотехнической модификации грунтов путем глубинного смешивания с крепительным раствором /3/. Специальная буровая установка производит смешивание грунтов рыхлого сложения путем вращения шнекового наконечника, причем смешивание дополняется пропиткой цементным раствором. В результате смешивания образуется столб из модифицированного грунта с повышенными механическими свойствами. Установки, оборудованные сблокированными (тройными) шнеками, позволяют выполнять столбы прямоугольного сечения, т.е. барреты. После затвердевания цемента образуется твердый материал -грунтобетон. Недостаток - грунтобетон не пригоден для лесотехнического использования.

Известен способ получения органо-минерального удобрения /4/. По способу предусматривается смешивание золы, лигнина, опилок и навоза и компостирование в течение года. Недостатки способа: сложная логистика навоза, повышенная кислотность компоста.

Известен способ фрезерно-инъекционного усиления слабых грунтов дорожных насыпей /4/. Способ FMI включает одновременное выполнение операций фрезерования, смешивания и инъектирования грунтов специализированной установкой. По способу-прототипу смешиваются различные слои грунта и пропитываются крепительным раствором с целью повышения прочностных и деформационных свойств полученной смеси грунтов основания.

Технической задачей изобретения является устранение негативного воздействия отходов предприятия на окружающую среду, снижение стоимости обезвреживания золы ТЭЦ, шлам-лигнина и коро-древесных отходов производства целлюлозы (КДО) расширение возможности и качества дальнейшего использования территории под лесопосадки и застройку за счет обогащения и рекультивации золы путем смешивания с КДО и шлам-лигнином непосредственно в золоотвалах.

Технический результат достигается тем, что в способе рекультивации золоотвалов ТЭЦ и шламонакопителей предприятий по производству беленой сульфатной целлюлозы, включающем смешивание различных грунтов и пропитку смеси крепительным раствором, согласно изобретению, после удаления надзольной воды, в золоотвалах устраивают систему дренирования и прокладывают горизонтальные дрены-коллекторы с уклоном в сторону сборных колодцев, удаляют дренами свободную внутризольную воду, затем осушенные золоотвалы покрывают слоем измельченных коро-древесных отходов (КДО) и фрезерно-инъекционным способом смешивают золу, КДО и жидкий шлам-лигнин в соотношении зола-КДО-лигнин (1:1:0,2) - (1:0,5:0,3) с образованием золо-шламлигнинового субстрата, при этом образовавшуюся реакционную воду дренами-коллекторами отводят на очистные сооружения, затем обезвоженный золо-шламлигниновый субстрат в зависимости от назначения территории армируют щебеночными столбами, или покрывают слоем почвогрунта.

После окончания процесса нейтрализации шлам-лигнина в течение нескольких месяцев, реакционные воды из субстрата прекращают отводить на очистные сооружения, а фильтруют их в грунтовое основание золоотвалов через отверстия, пробиваемые в основании золоотстойников в глиняном замке или геомембране.

Способ реализуется в следующей технологической последовательности.

До начала работ определяют работоспособность существующей системы водорегулирования отстойников. В случае ее нарушения, принимается последовательность работ, описываемая ниже.

Золоотвалы освобождают от надзольной воды. В зависимости от реального состава, надзольная вода может откачиваться и сбрасываться на отдаленные участки рельефа для очистки путем естественной фильтрации через грунт, либо проходить очистку в стационарных или мобильных очистных установках.

По дну золоотвалов прокладывают несколько дрен-коллекторов с уклоном в сторону сборных колодцев. Для снижения влажности внутризольная свободная (несвязанная) вода должна быть по возможности более полно удалена через дрены, служащие впоследствии коллекторами сбора реакционной и атмосферной вод из золы и направления их на очистные сооружения.

При низкой водоотдаче золы предпочтительно использовать вертикальные дрены в виде колодцев, воду из которых собирают наружными трубопроводами.

После осушения зола превращается в технологичный материал, который удобно транспортировать в другие отстойники, смешивать с опилками и лигнином, а также высушивать в стационарных сушилках и использовать в составе сухих смесей для переработки шлам-лигнина в шламоотстойниках.

По осушенной золе технологическое оборудование может перемещаться без особых проблем. Затем поверхность золы покрывают отсыпкой коро-древесных отходов (КДО) или КДО с добавкой щебня.

В осушенные золоовалы въезжают фрезерно-инъекционные установки, которые выполняют смешивание золы, КДО и шлам-лигнина. Шлам-лигнин по трубам подают из шламоотстойников или подвозят цистернами. Состав компонентов смеси в соотношении зола-КДО-лигнин (1:1:0,2)-(1:0,5:0,3) с образованием золо-шламлигнинового субстрата, который уточняют в зависимости от реального состояния лигнина. При смешивании КДО, лигнина и золы выделяется значительное количество реакционной воды, которую отводят на очистные сооружения дренами-коллекторами.

После оседания образовавшегося субстрата за счет обезвоживания, в зависимости от назначения конкретного участка территории, отсыпают слой щебня или растительного грунта.

Дрены должны отводить воду на очистные сооружения в течение нескольких месяцев, до тех пор, пока показатели воды станут приемлемыми для сбрасывания в грунт. После этого, с целью предотвращения заболачивания, глиняный замок в днище отстойников следует пробить в нескольких местах для свободной фильтрации воды в гравийно-песчаный грунт в основании золоотвалов.

Источники

1. Патент РФ №2526983 «Способ рекультивации карт-шламонакопителей предприятий по производству беленой сульфатной целлюлозы», МПК C02F 11/14, В02В 3/00, опубл. 27.08.2014, Бюл. №24.

2. Бройд Исаак Иосифович, «Струйная геотехнология», учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению 653500 "Строительство".

3. «Укрепление слабых грунтов органического происхождения методом глубинного смешивания», СТО НОСТРОЙ 2.5.135-2013.

4. Патент №2086521 С1 Способ получения органо-минерального удобрения.

5. Фрезерно-инъекционный способ оздоровления насыпей.

6. Пашкевич М.А. «Оценка потенциальной возможности использования лигнин-шламов для лесохозяйственной рекультивации нарушенных земель» / М.А. Пашкевич, Т.А. Петрова, Э. Рудзиш // Записки Горного института. 2019. Т. 235. С. 106-112.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для переработки отходов промышленных предприятий по производству беленой целлюлозы. Способ рекультивации шлам-лигнина и зол местных ТЭЦ осуществляется непосредственно на золоотвалах с целью дальнейшего использования территории под застройку и для лесотехнических задач. Согласно способу, после удаления надзольной воды и смешивания золы с крепительным раствором из золоотвалов дренами удаляют свободную внутризольную воду, затем осушенные золоотвалы покрывают слоем измельченных коро-древесных отходов (КДО) и фрезерно-инъекционным способом смешивают золу, КДО и жидкий шлам-лигнин в соотношении зола-КДО-лигнин (1:1:0,2)–(1:0,5:0,3) с образованием золо-шламлигнинового субстрата, при этом образовавшуюся реакционную воду дренами–коллекторами отводят на очистные сооружения, затем обезвоженный золо-шламлигниновый субстрат армируют щебёночными столбами или покрывают слоем почвогрунта. Изобретение позволяет устранить негативное воздействие отходов предприятия на окружающую среду, а также обеспечивает снижение стоимости обезвреживания золы ТЭЦ, шлам-лигнина и коро-древесных отходов производства целлюлозы, расширение возможности и качества дальнейшего использования территории под лесопосадки и застройку за счет обогащения и рекультивации золы путем смешивания с КДО и шлам-лигнином непосредственно в золоотвалах. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ рекультивации золоотвалов ТЭЦ и шламонакопителей предприятий по производству беленой сульфатной целлюлозы, включающий удаление надзольной воды и смешивание золы с крепительным раствором, отличающийся тем, что после удаления надзольной воды откапывают в золоотвалах траншеи и прокладывают горизонтальные дрены–коллекторы с уклоном в сторону сборных колодцев, удаляют дренами свободную внутризольную воду, затем осушенные золоотвалы покрывают слоем измельченных коро-древесных отходов (КДО) и фрезерно-инъекционным способом смешивают золу, КДО и жидкий шлам-лигнин в соотношении зола-КДО-лигнин (1:1:0,2)–(1:0,5:0,3) с образованием золо-шламлигнинового субстрата, при этом образовавшуюся реакционную воду дренами–коллекторами отводят на очистные сооружения, затем обезвоженный золо-шламлигниновый субстрат армируют щебёночными столбами или покрывают слоем почвогрунта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после окончания процесса нейтрализации золо-шламлигнинового субстрата прекращают отводить реакционные воды на очистные сооружения, а фильтруют их в грунтовое основание золоотвалов через отверстия, которые пробивают в днище золоотвалов в глиняном замке или геомембране.