СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ И ИХ ЗАХОРОНЕНИЯ В ВЫРАБОТАННЫХ ПОДЗЕМНЫХ ПРОСТРАНСТВАХ
METHOD OF SOLID DOMESTIC WASTE DISPOSAL AND BURIAL IN EXHAUSTED MINES

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к области переработки и хранения твердых бытовых отходов, и может применяться в коммунальном хозяйстве для утилизации, транспортирования и захоронения твердых бытовых отходов.
Твердые бытовые отходы в настоящее время являются источником повышенного загрязнения окружающей среды в процессе их переработки, транспортировки, утилизации и при складировании на полигонах.
Одним из перспективных направлений улучшения экологических характеристик при утилизации твердых бытовых отходов является их захоронение в подземных пространствах различных выработок, а именно - выработанных газовых месторождениях, имеющих преимущество в том, что уже подтверждена их герметичность отсутствием утечек газа.
Известен способ утилизации твердых бытовых отходов и их захоронения в выработанных подземных пространствах, включающий в себя брикетирование твердых отходов, транспортировку к месту захоронения, заполнение брикетами подземного пространства через выходящую на поверхность скважину и закупоривание указанного канала-скважины закладочным материалом (патент РФ RU 2048213, МПК B09B 1/00, 1991 г.).
Данное техническое решение является наиболее близким к изобретению, поэтому принято за прототип.
Недостатками прототипа являются невысокая сохранность брикетов при погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке, а также ограниченные эксплуатационные возможности из-за невозможности использования захоронения в выработанных газовых месторождениях, невозможности многократного использования оболочки-контейнера брикета.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение уровня загрязнения окружающей среды путем использования выработанных газовых месторождений и уменьшения потерь при погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке, складировании твердых бытовых отходов.
Технический результат от использования полезной модели заключается в обеспечении возможности использования выработанных газовых месторождений и повышении сохранности брикетов при подготовке к захоронению, а также расширении эксплуатационных возможностей за счет многократного использования оболочки-контейнера брикета.
Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь изобретения с указанным техническим результатом.
Способ утилизации твердых бытовых отходов и их захоронения в выработанных подземных пространствах включает в себя брикетирование твердых отходов, транспортировку к месту захоронения, заполнение брикетами подземного пространства через выходящую на поверхность скважину и закупоривание указанной скважины закладочным материалом. В качестве подземного пространства используют выработанные газовые месторождения, к которым через грунт пробуривают указанную скважину, в которую вставляют обсадную трубу. Брикетирование осуществляют посредством устройства, в котором твердые бытовые отходы подают в бункер, затем возвратно-поступательными движениями плунжера их прессуют в гильзе до ее заполнения. Далее спрессованные бытовые отходы виде брикета цилиндрической формы диаметром не более 80% от диаметра скважины подают в металлический контейнер, который выполнен в виде шарнирно соединенных между собой вдоль оси двух тонкостенных полуцилиндров, снабженных фиксатором и монтажными элементами, размещенными на заглубленных заглушках с торцов, после брикетирования твердых бытовых отходов осуществляют их транспортирование в металлических контейнерах до места захоронения. Затем с помощью подъемного крана их перегружают за монтажные элементы на стеллажи, выполненные в виде трех разделенных перегородками секций направляющих стержней, установленных параллельно друг к другу на раме. Две смежные секции стеллажей, расположенные около скважины, предназначены для контейнеров с брикетами, крайний из которых посредством рычагов прямого хода механизма поперечного перемещения подают на ряд приводных роликов продольного перемещения контейнеров, оси которых расположены параллельно друг другу и осям направляющих стержней. Затем контейнер перемещают роликами вдоль смонтированного на раме приемного желоба в виде тонкостенного полуцилиндра с размещенным в нем толкателем механизма подачи брикетов, закрепленного на раме, и перекладывают контейнер рычагами прямого хода на концевую часть приемного желоба. Далее раскрепляют соединяющий половины контейнера фиксаторы, поднимают контейнер подъемным краном за монтажные элементы и перемещают на третью секцию стеллажей для пустых контейнеров. После этого соединяют половины контейнера фиксатором и подают пустой контейнер рычагами обратного хода механизма поперечного перемещения на транспортное средство, брикет твердых бытовых отходов толкателем перемещают по желобу на шарнирно прикрепленный к нему направляющий элемент, наклонно опущенный в скважину. Брикет скользит по направляющему элементу, ударяется об обсадную трубу и падает в подземное пространство выработанного газового месторождения, после заполнения скважины ее закрывают закладочным материалом. Затем пробуривают новую скважину над незаполненным подземным пространством, куда перемещают раму с механизмами продольного и поперечного перемещения контейнеров, механизмом подачи брикетов и подъемный кран, и повторяют цикл до заполнения следующей скважины, и постепенно, до заполнения всего подземного пространства выработанного газового месторождения. Поперечное и продольное перемещение контейнеров на раме осуществляют механизмами с цепным приводом или с гидроприводом, или с электроприводом. Используемый механизм подачи брикетов выполнен в виде подвижной по направляющим каретки, с толкателем, установленным с возможностью взаимодействия с торцом брикета.
Используется вариантный механизм подачи брикетов, выполненный в виде телескопического гидроцилиндра с толкателем, установленным с возможностью взаимодействия с торцом брикета. Перед погрузкой в транспортное средство контейнеры размещают в ячеистых рамных модулях, снабженных грузозахватными элементами и средствами поярусной установки и взаимной фиксации модулей на транспортном средстве. Контейнеры перемещают по направляющим стержням, выполненным в виде труб.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид выработанного газового месторождения с устройством, используемым в изобретении; на фиг.2 - установка для захоронения отходов; на фиг.3 - вид А на фиг.2; на фиг.4 - устройство для изготовления брикетов; на фиг.5 - контейнер с полномерной заглушкой; на фиг.6 - вид А-А на фиг.4; на фиг.7 - контейнер с разрезной на две части заглушкой; на фиг.8 - загрузка брикета в контейнер с разрезной заглушкой; на фиг.9 - привод рычагов прямого хода подачи контейнеров; на фиг.10 - привод рычагов обратного хода подачи пустых контейнеров.
Способ утилизации твердых бытовых отходов и их захоронения в выработанных подземных пространствах включает в себя брикетирование твердых отходов, транспортировку к месту захоронения, заполнение брикетами 1 подземного пространства 2 через выходящую на поверхность скважину 3 и закупоривание указанного канала-скважины закладочным материалом.
В качестве подземного пространства используют выработанные газовые месторождения, к которым через грунт пробуривают указанную скважину 3, в которую вставляют обсадную трубу 4. Брикетирование осуществляют посредством устройства, в котором твердые бытовые отходы подают в бункер 5 (Фиг.4), затем возвратно-поступательными движениями плунжера 6 их прессуют в гильзе 7 до ее заполнения. После этого спрессованные бытовые отходы в виде брикета 1 цилиндрической формы диаметром не более 80% от диаметра скважины 3 подают в металлический контейнер 8, который выполнен в виде соединенных между собой шарнирами 9 вдоль оси двух тонкостенных полуцилиндров 10 и 11, снабженных фиксаторами 12 и монтажными элементами 13, размещенными на заглушках 14 (вариант по фиг.5) с торцов.
Для загрузки контейнера по варианту фиг.5 его раскрывают на ложементе 40 (фиг.6), затем поворачивают полуцилиндр 11 и соединяют его с полуцилиндром 10 фиксаторами 12.
Могут также использоваться разрезные заглушки из двух частей 37 и 38, соединенные между собой стержнем 39 (фиг.7). В этом случае контейнер 8 устанавливается на ложемент 40 в собранном виде (фиг.8). При загрузке брикета 1 часть 37 поворачивается вверх на шарнире 41 и фиксируется стержнем 39 на гильзе 7. Нижняя часть поворачивается на шарнире 42 и фиксируется горизонтально на ложементе вровень с гильзой 7, образуя трап для скольжения брикета 1.
После брикетирования твердых бытовых отходов осуществляют их транспортирование в металлических контейнерах 8 до места захоронения, затем с помощью подъемного крана 15 пультом управления 16 лебедкой 17 с грузовым крюком 18 их перегружают за монтажные элементы 13 на стеллажи 19, выполненные в виде трех разделенных перегородками 20 секций направляющих стержней 21, установленные параллельно друг к другу на раме стержни могут быть выполнены из труб. Две смежные секции стеллажей, расположенные около скважины 3, предназначены для контейнеров с брикетами 8, крайний из которых посредством рычагов прямого хода 22 (фиг.9) механизма поперечного перемещения (например, посредством цепи 23 с кулачками) подают на ряд приводных роликов 24 продольного перемещения контейнеров, оси которых расположены параллельно друг другу и осям направляющих стержней 21, затем контейнер 8 перемещают роликами 24 вдоль смонтированного на раме приемного желоба 25 в виде тонкостенного полуцилиндра с размещенным в нем толкателем 26 механизма подачи брикетов 27, закрепленного на раме 28, и перекладывают контейнер 8 рычагами прямого хода 22 на приемный желоб, раскрепляют соединяющий половины контейнера фиксаторы 12, поднимают контейнер подъемным краном 15 за монтажные элементы 13. При поднятии контейнера 8 благодаря его криволинейным боковым поверхностям по типу грейферного ковша брикет 1 скатывается на приемный желоб, а контейнер перемещают на третью секцию стеллажей 19 для пустых контейнеров, после этого соединяют половины контейнера фиксаторами 12 и подают пустой контейнер 8 рычагами 29 обратного хода (фиг.10) механизма поперечного перемещения (например, цепью 30) на транспортное средство. Брикет 1 твердых бытовых отходов толкателем 26 перемещают по желобу 25 на шарнирно прикрепленный к нему направляющий элемент 31, наклонно опущенный в скважину 3. Брикет скользит по направляющему элементу 31, ударяется об обсадную трубу 4 и падает в подземное пространство 2 выработанного газового месторождения. После заполнения скважины 3 брикетами 1 ее закрывают закладочным материалом 32 и пробуривают новую скважину 33 над незаполненным подземным пространством, куда перемещают по грунтовой поверхности 34 раму 28 с механизмами продольного и поперечного перемещения контейнеров 8, с механизмом подачи брикетов и подъемный кран 15, и повторяют цикл до заполнения следующей скважины 33 брикетами 1, и постепенно - до заполнения всего подземного пространства 2 выработанного газового месторождения.
При осуществлении изобретения могут быть использованы известные виды механизмов для поперечного и продольного перемещения контейнеров 8 на раме 28, которое осуществляют механизмами с цепным приводом, механизмами с гидроприводом или механизмами с электроприводом.
Могут использоваться механизмы подачи брикетов в виде подвижной по направляющим каретки, с толкателем, установленным с возможностью взаимодействия с торцом брикета, или в виде телескопического гидроцилиндра.
Перед погрузкой в транспортное средство контейнеры 8 могут размещаться в ячеистых рамных модулях, снабженных грузозахватными элементами и средствами поярусной установки и взаимной фиксации модулей на транспортном средстве. Для исключения выброса брикета 1 за пределы обсадной трубы 4 скважины 3 предусмотрен отбойник 36.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках, не выявило техническое решение, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, включая характеристику назначения. Т.е. совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Заявленное техническое решение промышленно применимо, поскольку оно может быть реализовано промышленным способом и использовано для утилизации и захоронения твердых бытовых отходов, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат, т.е. являются существенными.
Изобретение в том виде, как оно охарактеризовано в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в прототипе - патенте RU 2048213, ставшем общедоступным до даты приоритета полезной модели. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Анализ известных технических решений в области изобретения показал, что предложенный способ не следует для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения, и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный в материалах заявки технический результат. Т.е. заявленное изобретение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование этих признаков в заявленной совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический результат - обеспечение возможности использования выработанных газовых месторождений и повышение сохранности брикетов при подготовке к захоронению, а также расширение эксплуатационных возможностей за счет многократного использования оболочки-контейнера брикета.
Следовательно, предложенное техническое решение может быть получено только путем творческого подхода и неочевидно для среднего специалиста в этой области, т.е. соответствует условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».
Использование изобретение позволяет снизить уровень загрязнения окружающей среды путем использования выработанных газовых месторождений и уменьшить потери при погрузочно-разгрузочных работах, транспортировке и утилизации твердых бытовых отходов.