СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗОЛООТВАЛОВ ТЭЦ И ШЛАМОНАКОПИТЕЛЕЙ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ БЕЛЕНОЙ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
METHOD FOR RECULTIVATION OF ASH DUMPS OF THERMAL POWER PLANTS AND SLUDGE ACCUMULATORS OF ENTERPRISES PRODUCING BLEACHED SULFATE CELLULOSE

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 /1,4/. 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, так как перемещение оборудования по жидкому материалу очень опасно; также качественно смешивать материалы бульдозером не удается.
Техническим результатом изобретения является устранение негативного воздействия отходов предприятия, снижение стоимости обезвреживания шлам-лигнина, снижение дальнейшего загрязнения экологически ранимой территории и воздуха, расширение возможности и качества дальнейшего использования территории под лесопосадки и застройку за счет обогащения и рекультивации золы путем смешивания с шлам-лигнином непосредственно в золоотвалах.
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.
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 встроенными шнеками позволяют выполнять столбы прямоугольного сечения, т.е. барреты. После затвердевания цемента образуется твердый материал - грунтобетон.
Технический результат достигается тем, что в способе рекультивации золоотвалов ТЭЦ, включающем удаление надзольной воды и смешивание золы с крепительным раствором, согласно изобретению, 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 к осушенным золоотвалам из шламоотстойников подают жидкий шлам-лигнин, который смешивают с золой способом влажного глубинного перемешивания в соотношении зола/лигнин (1:5) - (5:1) с образованием золо-шлам-лигнинового субстрата, при этом, образовавшуюся воду дренами-коллекторами отводят на очистные сооружения, а выделившиеся при перемешивании газы собирают для переработки; затем обезвоженный золо-щлам-лигниновый субстрат в зависимости от назначения территории: под застройку - армируют песчаными или щебеночными столбами, под лесопосадку - препарируют почвогрунтом, а поверхность защищают дренирующим материалом.
В частном случае исполнения изобретения, смешивание золы и шлам-лигнина выполняют по струйной геотехнологии «jet grouting», подавая шламлигнин под давлением 200-300 бар.
После окончания процесса нейтрализации шлам-лигнина реакционные воды прекращают отводить на очистные сооружения и фильтруют их в грунтовое основание золоотвалов через отверстия, пробиваемые 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, надзольную воду могут откачивать и сбрасывать на отдаленные участки рельефа для очистки путем естественной фильтрации через грунт, либо очищать в стационарных или мобильных очистных установках.
По дну золоотвалов прокладывают несколько дрен-коллекторов с уклоном в сторону сборных колодцев. Для снижения влажности внутризольная свободная вода должна быть частично (по возможности) удалена через дрены, служащие впоследствии коллекторами сбора реакционной и атмосферной вод из золы, и направлена на очистные сооружения.
При низкой водоотдаче золы предпочтительно использовать вертикальные дрены в виде колодцев, воду из которых собирают 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 особенных проблем. Для защиты от пыления и дальнейших целей эксплуатации территории поверхность золы покрывают отсыпкой кородревесных отходов (КДО) или слоем щебня.
В осушенные золоовалы по трубам подают жидкий шлам-лигнин из шламоотстойников. Жидкий шлам-лигнин смешивают с золой буровыми установками по технологии влажного перемешивания, с образованием зололигнинового субстрата. Состав компонентов смеси ориентировочно оценивают как 1:1 и уточняют в зависимости от реального состояния лигнина. При смешивании жидкого лигнина и золы выделяется значительное количество реакционной воды, которую отводят на очистные сооружения дренами-коллекторами. Выделяющиеся при смешивании газы собирают для переработки или сжигания на месте одним из известных способов.
После оседания образовавшегося субстрата за счет обезвоживания поверх него отсыпают слой кородревесных отходов (КДО) толщиной до 1.5 м. Поверх слоя КДО, в зависимости от назначения конкретного участка территории, отсыпают слой щебня или растительного грунта. Эти слои смешивают по технологии «глубинного смешивания» или «песчаных столбов». Слой КДО засевают спорами грибков, стимулирующих процесс превращения в перегной.
Дрены должны отводить воду на очистные сооружения в течение нескольких лет 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, В02 В 3/00, опубл. 27.08.2014, Бюл. №24
2. Бройд, Исаак Иосифович, Струйная геотехнология, учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению 653500 "Строительство".
3. Зехниев Ф.Ф., Внуков Д.А., Корпач А.И. Преобразование грунтовых оснований с применением технологии глубинного перемешивания грунта // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. -2017. - Т. 8, №4. - С. 116-125.
4. 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.