Полигон — это специальное сооружение для изоляции и обезвреживания твердых бытовых отходов. Он защищает природу от загрязнения и не позволяет болезнетворным микроорганизмам распространяться. Это происходит за счет чередования слоев мусора и изолирующих (инертных) материалов и грунтов, таких как строительные отходы, битый кирпич, известь, бетон, керамическая плитка, гипс и другие.
Их недостатки — плохая изоляция, водопроницаемость, возможность развития патогенной микрофлоры в слоях отходов и в грунте. Использование таких материалов не препятствует образованию внутри полигона кислых вод, которые наносят вред окружающей среде при выходе на поверхность. Ученые Пермского Политеха разработали более эффективный материал для круглогодичной изоляции твердых бытовых отходов на полигоне. Он препятствует доступу птиц, грызунов и насекомых в рабочее тело полигона, а еще не пропускает кислород и осадки. Благодаря этому останавливаются процессы гниения, образования взрывоопасных и токсичных газов и запахов.
На изобретение выдан патент. Разработанный учеными ПНИПУ материал – это сухой осадок, образующийся после очистки и высушивания кислой шахтной воды. В нее добавляют реагент с кальцием, который в результате химической реакции осаждает растворимые металлы, содержащиеся в воде. Вода из сильно кислой превращается в сильно щелочную. А образовавшийся осадок выпадает в виде мелкодисперсного порошка и состоит из водонерастворимых соединений металлов, солей кальция и природной совокупности вяжущих веществ. Сегодня он не утилизируется.
Затем политехники отделяют полученный порошок от воды и подсушивают его при температуре около 140 градусов. Сушка активирует вяжущие свойства и повышенную прочность. Так получается материал с более эффективными изолирующими свойствами, который препятствует поступлению кислорода воздуха, а также атмосферной воды, купирует процессы гниения и образования зловонных запахов. Далее ученые перемешивают его с поступающими на полигон твердыми бытовым мусором, при соотношении отходов к осадку 4:1. Слои уплотняют.
Возможен также вариант перемешивания твердых бытовых отходов с сухим осадком объемным методом с последующим уплотнением или создание послойного внесения осадка как в сухом так и в смоченном состоянии. Смоченный осадок образует твердый камень, препятствующий проникновению воды и воздуха в тело полигона. Происходит омоноличивание слоев за счет быстрого схватывания вяжущего в изолирующем материале и упрочнения.
«При попадании влаги на полигон мусор вместе с осадком поглощают ее и образуют твердый камень. Из экспериментов неожиданно выяснилось, что гидрооксид железа, гидроксоферрит, гидроксоферрат и марганец в теле полигона прочно связываются в нерастворимые комплексные соединения никель, кобальт, магний, медь, хром, ванадий. Это значит, что осадок от очистки кислых шахтных вод не только изолирует, но и обеззараживает отходы, поступающие на полигон, который содержит названные загрязняющие вещества», – говорит заведующая кафедрой теплоснабжения, вентиляции и водоснабжения, водоотведения ПНИПУ Ольга Ручкинова.
Ученые провели эксперименты с использованием воды Кизеловского угольного бассейна. Полученному в ходе исследования осадку присвоен IV класс опасности из пяти. Это значит, что он достаточно безопасен. Предлагаемый материал можно использовать круглогодично, так как кислая вода из шахты не замерзает, изливается постоянно, попадая непосредственно в накопитель, где и обрабатывается щелочным реагентом, содержащим кальций.
Кроме того, что использование материала, предложенного учеными ПНИПУ, позволяет сберечь окружающую среду, есть еще одно преимущество. При увлажнении осадка в поверхностных слоях отходов образуется покрытие, которое прочно «замуровывает» в теле полигона бытовые отходы. Поэтому такой полигон может быть использован в дальнейшем как площадка для строительства нежилых помещений и строений.