Способ утилизации бытовых и промышленных отходов
METHOD FOR DISPOSING OF HOUSEHOLD AND INDUSTRIAL WASTE

Способ утилизации бытовых и промышленных отходов путем их сбора, сортировки, измельчения и захоронения, отличающегося тем, что отходы смешиваются с водой и измельчаются до образования суспензии. Бытовые и промышленные отходы в месте их сбора обычно сортируются, при этом отбирается часть, которую можно и экономически целесообразно переработать и повторно использовать. Оставшаяся, чаще всего большая, часть отходов подлежит вывозу на полигон и захоронению. По предлагаемому способу подлежащие утилизации отходы смешиваются с водой и измельчаются до состояния, например, когда самые крупные фрагменты имеют размер в один миллиметр. Получается подвижная жидкая масса, имеющая свойства суспензии. Эта масса может включать в себя отходы пластика, стекло, бумагу, древесину, строительные материалы, иловые остатки и мусор из очистных сооружений, трудно утилизируемые смывы животноводческих комплексов. Допускаются вредные и опасные производственные отходы.
Полученная суспензия по мере и на месте ее изготовления непрерывно закачивается под давлением в скважину глубиной, например, в один километр, где она равномерно распределяется на значительной площади. Таким образом, образуется внутренний закрытый полигон, не отравляющий выделениями атмосферу, не занимающий полезной площади и не требующий последующей рекультивации. Кроме того, решается проблема декарбонизации, - содержаний углерод пластик и другая органика на столетия захоранивается на большой глубине.
Рассмотрим пример возможной реализации предлагаемого способа. Утилизируемые отходы измельчаются с помощью дробилки, пропускаются через вальцы и направляются в шаровую мельницу. Туда же попадают жидкие отходы, и добавляется вода. Организуется непрерывно работающий контур, в котором частично перемолотые отходы подаются на сетку, принимающую готовую мелкую фракцию и задерживающую недоработанную часть, которая возвращается в барабан шаровой мельницы. Готовая суспензия собирается в накопителе. Важно поддерживать правильное соотношение между твердой фазой и водой, чтобы масса сохраняла оптимальную вязкость и подвижность. На месте переработки отходов пробурена скважина диаметром, например, 300 мм и глубиной в один километр. Насосная станция непрерывно закачивает производимую суспензию в подземный горизонт.
Возможность этой технологии подтверждает практика работы по бурению скважин, когда вязкий глинистый раствор закачивают в скважину глубокого заложения для удаления из нее разрушаемой при бурении горной породы. Кроме того, можно привести пример из нефтедобывающей отрасли, где широко применяются технологии по гидроразрыву пласта. Здесь через скважину на глубину, зачастую, в несколько километров закачивают до тысячи кубометров жидкой массы, содержащей, в частности, такие фракции, как «расклинивающий» песок. Высокое давление насосной станции как бы приподнимает всю толщу вышележащей породы и позволяет вводимой массе широко растекаться по горизонтальному пласту.
Оценим экономическую сторону предлагаемой технологии на конкретном примере. Пусть требуется обеспечить утилизацию всех отходов города с числом жителей в один миллион с помощью одного компактно расположенного предприятия. Примем, что каждый житель производит по 3 кГ отходов в сутки. Общее количество отходов в сутки составит - 3000000 кг=3000 т=3000 м куб. При непрерывной работе предприятия каждую секунду необходимо закачивать в скважину - 3000000/(24*3600)=35 кг=0.035 м куб. превращенных в суспензию отходов. Допустим глубина скважины один километр, тогда давление, которое необходимо развивать насосной станции составит -
(3.5-1.5)*1000/10=200 кГ/см кв. т.е. равное разнице между весом километрового столба грунта и столба закачиваемой суспензии. (3.5 и 1.5 - соответствующие удельные веса). К сведению, давление под водой на глубине 1 км равно 100 атмосфер.
Далее, работа, которую насосная станция производит за секунду равна произведению давления на расход носителя, т.е. -
0.035*200*10000=70000кг*м
Такую работу выполняет насосная станция общей мощностью -
70000/100=700 квт (100кГ*м/сек=1 квт)
Допустим мощности всего остального оборудования составят еще 300 квт, тогда затраты на электроэнергию из расчета на одного жителя города получим - один ватт или в годовом исчислении -
365*2/1000=8.76 квт-час электроэнергии в год на человека, что вполне приемлемо.
Переработанные и закаченные под землю отходы занимают определенный объем. Из расчета по одному кубометру отходов на жителя в год, за это время в скважину будет подано около одного миллиона кубометров суспензии. При равномерном распределении на площади 300*300 метров толщина слоя составит 10 метров. После года эксплуатации придется переходить на другую скважину, метров на 500 дальше. Таким образом, постепенно формируется подземный полигон в непосредственной близости от города, не приводящий к отчуждению земель и не требующий затрат на рекультивацию.
Отдельно нужно сказать о декарбонизации. Отходы, утилизированные путем сжигания или перегнившие на обычных полигонах, выделяют в атмосферу помимо целого букета вредных газов еще и углекислый газ, способствующий усилению парникового эффекта. Предпринимаются специальные усилия по закачке углекислоты в подземные горизонты. В нашем случае изолированная под землей органика, древесина и пластик одновременно надежно консервирует соответствующее количество связанного углерода.