Пермские ученые запатентовали систему защиты полигонов ТБО от вредных утечек

В Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ) нашли способ защиты полигонов ТБО и свалок от утечек ядовитого фильтрата. Ученые запатентовали систему, которая позволяет контролировать процесс изоляции в реальном времени и запечатывать проблемные стыки, не давая фильтрату уйти в грунт.

Главная опасность полигонов ТБО и свалок — фильтрат. Это ядовитая жидкость, которая образуется внутри полигона, когда атмосферные осадки просачиваются сквозь многометровые слои отходов. В процессе разложения мусора вода вымывает из него опасные соединения: тяжелые металлы, соли, органические кислоты и сильнейший канцероген бензапирен. Разложение отходов сопровождается бурной активностью бактерий, в том числе патогенных.

Накапливаясь внутри полигона, отравленная жидкость при отсутствии надежной защиты просачивается в грунт и отравляет почву, поверхностные и подземные воды. Чтобы воспрепятствовать этому, применяют технологию подземного строительства с возведением цементных стен. Их делают прямо в земле: бурят скважину, а при подъеме инструмента подают цемент под давлением, который размывает грунт и, затвердевая, образует прочный столб-сваю. Самое уязвимое место такой конструкции — стыки между соседними сваями. Если там останется зазор или незамеченный дефект, стена потеряет герметичность, и не будет препятствовать потоку токсинов.

Одна из причин возникновения зазоров в том, что скважины для свай бурят «вслепую»: оператор не видит, ровно ли идет бурение, не повело ли в сторону буровой инструмент. Если он отклонится, соседние сваи не сомкнутся, останется зазор, через который фильтрат будет уходить в грунт.

Исследователи предложили встраивать в буровой инструмент для заливки цементных свай инклинометр — датчик, измеряющий наклон скважины с точностью до одной десятой градуса, что позволяет избежать зазора между сваями.

«Условия внутри скважины во время цементации экстремальны: сильная вибрация, перепады температуры, и давление в сотни атмосфер. Тем не менее, внедрить в такую среду высокоточный прибор контроля качества вполне возможно», — рассказал один из авторов разработки, аспирант кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ Арсений Трушков.

Раньше дефекты проблемных стыков были заметны только через месяц-два, когда материал стены уже застывал. Новая система позволяет увидеть и исправить это сразу, пока раствор еще не затвердел.

«Оператор видит на экране показания каждые 15 секунд. Пока установка опускается, прибор следит за вертикальностью скважины. Самое важное — это контроль стыка между соседними сваями. Если появляется отклонение, оператор сразу это видит, и при подъеме инструмента и заливке подает дополнительный цемент и «залечивает» проблемное место до того, как раствор застынет», — объяснил Арсений Трушков.

Из-за трения и давления температура бурового инструмента сильно поднимается, поэтому корпус инклинометра сделан так, чтобы не препятствовать доступу промывочной жидкости сквозь него, а при подаче цементного раствора прибор защищает специальный клапан, реагирующий на рост давления в системе. Метод уже прошел испытания на опытном участке противофильтрационной завесы.

«Способ можно применять и на старых полигонах в разных регионах России. Он позволит строить подземные стены без дефектов, надежно изолируя фильтрат на десятилетия вперед», — отметил декан факультета химических технологий, промышленной экологии и биотехнологий ПНИПУ Владимир Коротаев.

Кроме того, по словам ученых, предложенный метод применим и за пределами полигонов и свалок, в условиях любого объекта, где важно отслеживать отклонение при подземных работах.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации