Способ сбора и отвода биогаза на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов

Изобретение относится к обезвреживанию твердых бытовых и промышленных отходов и может быть использовано для сбора и отвода биогаза, образующегося в толще полигона ТБО. Техническим результатом является расширение технологических возможностей при дегазации ТБО и снижение вредного воздействия на окружающую среду за счет сокращения выбросов в атмосферу и отвода биогаза на утилизацию при эксплуатации полигона ТБО одновременно с размещением отходов. Для этого на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов осуществляют подготовку основания, монтаж системы вертикального газового дренажа из сети распределенных по площади полигона скважин с перфорированными стенками и наружной фильтрующей обсыпкой, сформированной при помощи скользящей опалубки, послойную укладку отходов с пересыпкой изолирующими слоями, наращивание скважин на высоту каждого слоя отходов, а отвод биогаза из скважин вертикального газового дренажа осуществляют по трубчатым дренам горизонтального дренажа в основании полигона, при этом нижние звенья труб скважин вертикального газового дренажа присоединяют к дренажным колодцам горизонтальных трубчатых дрен, а верхние концы скважин вертикального газового дренажа перекрывают заглушками, которые устанавливают после каждого цикла наращивания на верхнем конце скользящей опалубки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к обезвреживанию твердых бытовых отходов (ТБО) и допускаемых к размещению с ними промышленных отходов, а именно к способу сбора и отвода биогаза на полигоне ТБО.

Известен способ сбора и отвода биогаза с помощью системы вертикального газового дренажа в виде скважин, оборудованных с поверхности сформированного полигона и дополняемой системой горизонтального газового дренажа в виде развитой сети горизонтальных дрен, прокладываемых под изолирующим покрытием в верхнем слое отходов (Патент ФРГ № 3425785, МКИ В 09 В 1/00, 1986).

Недостаток данного способа заключается в том, что организованный отвод биогаза осуществляется только после достижения толщей отходов проектной высоты, результатом чего является низкая эффективность отбора газа из глубоко залегающих слоев отходов и отсутствие средств дегазации массива отходов по мере его формирования.

Известен способ сбора и отвода биогаза, который включает подготовку основания, монтаж вертикального газового дренажа, послойную укладку отходов с пересыпкой изолирующими слоями, монтаж системы горизонтального газового дренажа, устройство изолирующего покрытия поверхности сформированного полигона, при этом отвод биогаза и фильтрата производят из колодца, верхний конец которого оборудован заглушкой с отверстиями для трубопроводов при помощи газосборника и эрлифта, установленных внутри колодца (Патент RU № 2242299, МКИ: В 09 В 1/00, 3/00, опубл. 20.12.2004).

Недостатками данного способа являются ограниченные технологические возможности, вероятность нарушения стыков на примыканиях горизонтальных дренажей к вертикальному вследствие неравномерных осадок отходов, непригодность для строительства полигонов большой площади.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ сбора и отвода биогаза и фильтрата на полигоне ТБО, который включает подготовку основания, монтаж системы вертикального газового дренажа из скважин с перфорированными стенками, распределенных по площади полигона, формирование горизонтального газового дренажа в виде дрен, расположенных на поверхности каждого завершенного слоя отходов и примыкающих к внешней дренирующей обсыпке скважин, наращивание скважин до отметки, превышающей высоту следующего слоя отходов и далее повторение цикла до достижения полной высоты полигона, установленной проектом, причем в последнем цикле скважины наращивают выше поверхности сформированного полигона и оборудуют их съемным дефлектором (Патент RU № 2198745, МКИ В 09 В 1/00, Бюл. № 5, 2003 г.).

Недостатком данного способа является отсутствие возможности извлечения и отведения биогаза для утилизации до окончания формирования массива отходов, а также ухудшение экологической обстановки при выбросе биогаза в атмосферу.

Технический результат предполагаемого изобретения заключается в расширении технологических возможностей при дегазации ТБО и снижении вредного воздействия на окружающую среду за счет снижения выбросов в атмосферу и отвода биогаза на утилизацию при эксплуатации полигона ТБО одновременно с размещением отходов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе сбора и отвода биогаза на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов, включающем подготовку основания, монтаж системы вертикального газового дренажа из сети распределенных по площади полигона скважин с перфорированными стенками и наружной фильтрующей обсыпкой, сформированной при помощи скользящей опалубки, послойную укладку отходов с пересыпкой изолирующими слоями, наращивание скважин на высоту каждого слоя отходов, отвод биогаза из скважин вертикального газового дренажа осуществляют по трубчатым дренам горизонтального дренажа в основании полигона, при этом нижние звенья труб скважин вертикального газового дренажа присоединяют к дренажным колодцам горизонтальных трубчатых дрен, а верхние концы скважин вертикального газового дренажа перекрывают заглушками, которые устанавливают на верхнем конце скользящей опалубки после каждого цикла наращивания.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где изображено сечение скважины вертикального газового дренажа с примыкающими горизонтальными трубчатыми дренами.

Полигон твердых бытовых и допускаемых для совместного с ними размещения промышленных отходов (полигон ТБО) включает: подготовленное грунтовое основание 1; противофильтрационный экран 2; систему распределенных по площади полигона фундаментов 3, на которых монтируют дренажные колодцы 4 с открытым верхним концом и фильтрующей обсыпкой 5; примыкающие к колодцам 4 горизонтальные трубчатые дрены 6, по которым биогаз и фильтрат отводят к газосборному и дренажному коллекторам в направлении 7; присоединенный к каждому дренажному колодцу 4 ствол скважины вертикального газового дренажа, набираемый из звеньев труб 8, 9 с перфорированными стенками и дренажной обсыпкой 10 вокруг них, создаваемой при помощи трубчатой скользящей опалубки 11, верхний конец которой перекрывается съемным колпаком-заглушкой 12; слои уплотненных отходов 13 и слои промежуточной грунтовой изоляции 14.

Сбор и отвод биогаза на полигоне ТБО производят следующим образом.

На территории полигона ТБО подготавливают основание 1, на которое укладывают противофильтрационный экран 2. Монтируют распределенные по площади полигона фундаменты 3 с обеспечением герметичности противофильтрационного экрана. На каждом фундаменте 3 оборудуют колодец дренажный 4 с открытым верхним концом и фильтрующей обсыпкой 5. Над экраном 2 в основании полигона ТБО укладывают горизонтальные трубчатые дрены 6, примыкающие к дренажным колодцам 4 и предназначенные для отвода фильтрата. Ствол каждой скважины вертикального газового дренажа набирают звеньями 8, 9 из труб с перфорированными стенками и наращивают по мере формирования слоев отходов, при этом нижнее звено 8 присоединяют к открытому верхнему концу дренажного колодца 4. Вокруг ствола скважины устраивают фильтрующую обсыпку 10 при помощи скользящей опалубки 11, представляющей собой отрезок трубы большого диаметра, верхний конец которой перекрывается съемным колпаком-заглушкой 12. После укладки очередного слоя уплотненных отходов 13, его перекрывают изолирующим грунтовым слоем 14, затем выполняют наращивание скважины вертикального газового дренажа: снимают колпак-заглушку 12, монтируют очередное звено трубы 9, приподнимают опалубку 11 на высоту наращивания, в кольцевое пространство между звеном 9 ствола скважины и опалубкой 11 засыпают материал фильтрующей обсыпки 10, устанавливают на верхнем конце скользящей опалубки и герметично уплотняют колпак-заглушку 12.

Далее описанные циклы послойного наращивания повторяют до достижения проектной высоты полигона.

При разложении органической составляющей отходов образуются фильтрат и биогаз. Фильтрат под действием силы тяжести просачивается к основанию, перехватывается горизонтальными трубчатыми дренами 6 над противофильтрационным экраном, отводится по ним в дренажный коллектор и далее на очистку. Биогаз под действием избыточного давления в теле полигона через фильтрующую обсыпку 10 и отверстия в стенках труб 8, 9 скважины вертикального газового дренажа проникает в ее внутреннюю полость, затем в дренажный колодец 4, откуда по горизонтальной трубчатой дрене 6 в направлении 7 одновременно с фильтратом биогаз отводится к газосборному коллектору и далее для утилизации на газоэнергетическую установку или на факел. При необходимости, для повышения эффективности удаления биогаза из массива отходов в полости скважины вертикального газового дренажа понижают давление относительно атмосферного известными способами, например, при помощи газодувки.

Таким образом, основная идея предлагаемого изобретения заключается в использовании для отвода биогаза надэкрановой дренажной системы, предназначенной для сбора и отвода фильтрата. Такое решение обеспечивает устойчивость газосборной системы независимо от осадок массива отходов, позволяет производить дегазацию массива отходов и отбор биогаза на утилизацию с момента начала образования биогаза, параллельно с продолжением работ по складированию отходов.

Применение предлагаемого способа сбора и отвода биогаза на полигоне ТБО позволяет обеспечить эффективное и безопасное хранение твердых бытовых и промышленных отходов, снижает загрязнение атмосферы за счет постоянного отвода и утилизации биогаза на протяжении всего срока эксплуатации полигона.

1. Способ сбора и отвода биогаза на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов, включающий подготовку основания, монтаж системы вертикального газового дренажа из сети распределенных по площади полигона скважин с перфорированными стенками и наружной фильтрующей обсыпкой, сформированной при помощи скользящей опалубки, послойную укладку отходов с пересыпкой изолирующими слоями, наращивание скважин на высоту каждого слоя отходов, отвод биогаза из скважин вертикального газового дренажа, отличающийся тем, что отвод биогаза из вертикального газового дренажа осуществляют по трубчатым дренам горизонтального дренажа в основании полигона, при этом нижние звенья труб скважин вертикального газового дренажа присоединяют к дренажным колодцам горизонтальных трубчатых дрен.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхние концы скважин вертикального газового дренажа перекрывают заглушками.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что заглушки устанавливают после каждого цикла наращивания на верхнем конце скользящей опалубки.