ES2211590T3 - Tratamiento de gas oxidable generado por desechos en una zona de vertedero. - Google Patents

Abstract

Método para el tratamiento del gas oxidable que es generado por la basura en un vertedero, en el que la capa de basura que genera gas es cubierta con una capa impermeabilizadora que impide la absorción de agua y con al menos una capa de material superpuesta; caracterizado porque el gas es conducido de manera automática a través de una abertura de penetración formada en la capa impermeabilizadora, y porque es difundido en dirección lateral a la capa de material superior, en la que tiene lugar la oxidación biológica del gas, usando un controlador del flujo dispuesto sobre y/o a los lados de la abertura de penetración.

Description

Tratamiento de gas oxidable generado por desechos en una zona de vertedero.

La presente invención se refiere al tratamiento del gas oxidable que es generado por la basura en un vertedero, en cuyo tratamiento la capa de basura que genera el gas es cubierta con una capa impermeabilizadora que impide la absorción de agua y con al menos una capa de material superpuesta. Además, la invención se refiere a una estructura de vertedero en la cual es aplicable dicho método.

En los vertederos para basuras industriales y municipales es generado gas con contenido de metano por la basura orgánica en condiciones de ausencia de oxígeno. El gas que fluye incontrolablemente pasando al medio ambiente ocasiona inconvenientes en forma de olores, problemas en el ajardinamiento del vertedero y, en el peor de los casos, riesgos de explosión e incendios al acumularse en las estructuras. A nivel global son problemáticas las liberaciones de metano a la atmósfera.

El biogás que es generado en los vertederos puede ser recuperado en su mayor parte para ser aprovechado para producir energía o como combustible para vehículos. La recuperación requiere un sistema de aspiración, tuberías colectoras y una instalación de bombeo para biogás. Si el gas recuperado no es aprovechado, el mismo puede ser destruido quemándolo en antorchas. En los pequeños vertedores, en los que el gas no ocasiona inmediatos riesgos para la seguridad o riesgos para la salud, y en los que las cantidades de gas que son generadas son demasiado pequeñas como para que la recuperación resulte económicamente rentable, dichos sistemas de recuperación activa resultarán sin embargo exageradamente costosos.

Es sabido que en condiciones favorables y debido al efecto de los microorganismos tiene lugar en la capa superficial de un vertedero una oxidación biológica del gas, de tal manera que el metano y el oxígeno reaccionan para formar dióxido de carbono y agua; véanse, por ejemplo, Kightley D; Nedwell D. "Optimising methane oxidation in landfill cover soils"; The Technical Aspects of controlled Waste Management, Department of the Environment, Informe N° CWM 114/94, julio de 1994; Hurner M; Lechner Peter, "Grundlage cler biologischen Methanoxidation", WASTE REPORTS 05, Universitát für Bodenkultur Wien, y Maurice 1998, Landfill Gas Emission and Landfill Vegetation, Tesis Doctoral, Luleá University of Technology, Department of Environment Engineering, Division of Landfill Science & Technology, 1998:01. Análogamente, el gas puede ser oxidado en biofiltros separados. Además de al metano, los microorganismos pueden también oxidar los compuestos de azufre hediondos.

Según una orden de las autoridades finlandesas que fundamentalmente sigue la directiva de la Unión Europea, tras haber sido el vertedero llenado hasta su altura final se deben disponer sobre el mismo una capa de recuperación de gas, una capa impermeabilizadora, una capa de desagüe y una capa superficial en este mismo orden de abajo a arriba. La finalidad de la capa impermeabilizadora es la de impedir que el agua de lluvia sea absorbida en la basura y sea dispersada llegando a contaminar los sistemas freáticos y las aguas subterráneas. La finalidad de la capa de desagüe, que puede comprender grava u otro material fragmentado grueso similar permeable al agua, es la de recoger el agua de lluvia y dirigirla al exterior del vertedero. La capa impermeabilizadora impide que el gas que es generado en la basura salga uniformemente a través de las capas superficiales del vertedero, con lo cual se impide también la oxidación biológica del gas en la capa superficial. Si no se ha previsto un sistema para retirar el gas, el gas puede pasar al terreno que rodea al vertedero, o bien puede romper la capa impermeabilizadora, siendo ésta la razón por la cual se exige típicamente que en los vertederos llenados se prevea una descarga controlada de los gases a la atmósfera, si el gas no es recuperado para su aprovechamiento o para ser quemado. Sin embargo, dado que el metano es un gas que contribuye marcadamente al efecto de invernadero, es peligroso descargarlo a la atmósfera.

El objeto de la invención es el de aportar una solución con la cual el metano y otros gases oxidables que son generados en un vertedero puedan ser tratados o devenir inocuos para el medio ambiente en los casos en los que la capa de basura es cubierta con una capa impermeabilizadora que impide la absorción del agua y la descarga y/o difusión del gas, y en los cuales no sería práctico construir un sistema de recuperación de gas aparte para el aprovechamiento del gas o para la destrucción del mismo a base de quemarlo. Es característico del sistema según la invención que el gas es conducido de manera automática a través de una abertura de penetración que atraviesa la capa impermeabilizadora, y que el mismo se difunda en dirección lateral pasando a una capa de material superior para la oxidación biológica del gas a base de usar uno o varios controladores de flujo dispuestos sobre y/o a los lados de la abertura de penetración.

En otras palabras, el objeto de la invención es el de conducir el gas, que de manera natural tiende a subir hacia arriba, de una manera controlada a través de la capa impermeabilizadora y difundirlo haciéndolo así pasar a la capa superficial, en la cual los microorganismos oxidan el gas de una manera que es en sí conocida. Con esta solución es posible reducir las emanaciones de gas que contribuye al efecto de invernadero, que son las que se producen si el gas es recuperado de una manera conocida pasando a tuberías o a estructuras que constituyan pozos desde debajo de la capa impermeabilizadora y si el gas es así conducido directamente a la atmósfera.

Así, la invención es usada para reducir las emisiones de gas que contribuye al efecto de invernadero en comparación con la alternativa según la cual los gases eran recuperados y conducidos directamente al aire; y por otro lado es posible lograr un considerable ahorro en materia de costes en comparación con la alternativa según la cual el gas era recuperado desde debajo de la capa impermeabilizadora para ser destruido a base de quemarlo. Estas ventajas conciernen ante todo a los pequeños vertederos o a los vertederos que generan tan sólo pequeñas cantidades de gas, con los cuales no resulta rentable el aprovechamiento del gas para su conversión en energía. La invención constituye una solución ventajosa también en los casos en los que el contenido de metano del gas es demasiado bajo como para que el gas pueda ser quemado sin un combustible de mantenimiento. Debido al hecho de que la invención se basa en la transferencia automática del gas de la basura a la capa superficial oxidante, la ventaja que se logra en materia de los costes de inversión y de explotación es considerable también en comparación con un filtro biológico convencional al que hay que hacer funcionar mediante bombeo. Además, la invención puede aprovechar la gran capacidad de oxidación de la capa superficial en los vertederos, mientras que a su vez la capacidad de un biofiltro queda limitada por su recipiente de reacción de pequeño tamaño o por su otro similar espacio de reacción.

Cuando sobre la capa impermeabilizadora en un vertedero se disponen las requeridas capas de desagüe y superficial, la capa de desagüe puede ser preferiblemente utilizada para difundir el gas haciendo así que el mismo pase a la capa superficial, en la cual tiene lugar la oxidación. El material de la capa de desagüe, que puede ser un material tal como grava, puede en sí mismo conducir fácilmente el gas, y es posible enterrar tubos de distribución en la capa para intensificar la difusión del gas.

Una solución para difundir el gas es la de enterrar una pieza del tipo de una placa en las capas superiores encima de la abertura de penetración practicada a través de la capa impermeabilizadora en el vertedero. Tal placa puede ser colocada horizontalmente, por ejemplo, entre la capa de desagüe y la capa superficial oxidante. Como alternativa, pueden instalarse tubos perforados que se extiendan radialmente en distintas direcciones desde la abertura de penetración para difundir lateralmente el gas. La abertura de penetración puede comprender una pieza tipo manguito que atraviese la capa impermeabilizadora, pudiendo dicha pieza tipo manguito tener un interior hueco, o bien pudiendo dicha pieza tipo manguito ser llenada con material permeable al gas. Una solución preferible es la de practicar un pozo que atraviese la capa impermeabilizadora en dirección vertical, quedando dicho pozo tapado y partiendo de dicho pozo tubos perforados que difunden el gas discurriendo radialmente en distintas direcciones. En estas estructuras hay que asegurarse de que el borde del pozo o manguito quede situado por encima de la capa impermeabilizadora, para impedir que el agua pueda pasar a la capa de basura que está situada debajo de la capa impermeabilizadora.

La invención puede ser aplicada ventajosamente conduciendo aire y/o humedad al interior de la capa superficial oxidante en el vertedero, con lo cual son intensificadas la acción bacteriana y la oxidación del gas.

Se describe más detalladamente a continuación la invención con ayuda de ejemplos y haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1 es una sección vertical de las capas superiores del vertedero, en el que la capa impermeabilizadora está provista de una abertura de penetración tipo manguito para el gas, con una placa de control horizontal introducida encima de la abertura para dirigir el flujo de gas;

la Figura 2 es una vista en sección que es similar a la Fig. 1 y corresponde a la segunda realización de la invención, en la cual un pozo tapado atraviesa la capa impermeabilizadora, partiendo de dicho pozo tubos radiales que sirven para difundir el flujo de gas, y siendo además dirigidos aire y/o humedad a la capa superficial del vertedero; y

la Figura 3 es una vista superior esquemática de un vertedero que está provisto de pozos y tubos difusores del gas según la Fig. 2.

En la Figura 1 se muestra la estructura superficial de un vertedero que ha sido llenado y cubierto después de ello, comprendiendo la estructura encima de la capa de basura 1 principalmente una capa impermeabilizadora 2 que es impermeable al agua, una capa de desagüe 3 que transporta el agua, y una capa superficial 4, en este orden. La capa de basura 1 consta típicamente de basura orgánica industrial o municipal, y el espesor de la capa puede ser de varias decenas de metros. La finalidad de la capa impermeabilizadora 2 es la de impedir la absorción del agua de lluvia en la capa de basura 1 y hacer así que sea posible controlar la humedad de la capa de basura por ejemplo con ayuda de una humectación controlada prevista separada. El material que puede usarse para hacer la capa impermeabilizadora 2 puede variar; pudiendo la capa estar hecha a base de una película de plástico, o bien a base de un aislamiento compacto que conste de algún material de desecho. Los materiales que pueden ser usados son, por ejemplo, ceniza, arcilla, minerales, bentonita, un depósito de licor verde, y combinaciones de los mismos. Además de impedir el paso del agua, la capa impermeabilizadora impide también que pase a través de la capa el gas. Los materiales para la capa de desagüe 3, cuya finalidad es la de recoger el agua de lluvia que ha atravesado la capa superficial 4 y conducirla a los lados del vertedero, pueden comprender materiales fragmentados gruesos muy permeables al agua, tales como grava, gránulos de caucho o desechos de construcción triturados o alfombras u otros materiales tejidos. La capa superficial 4, que es la más superior, comprende típicamente tierra o material orgánico en forma de partículas tales como astillas de corteza, astillas de madera, desecho de fibra de la industria forestal, fertilizante orgánico refinado o alguna otra sustancia vegetal. El espesor de la capa de desagüe y la capa superficial 3, 4 puede ser típicamente de medio metro a unos cuantos metros.

En condiciones de ausencia de oxígeno, son generados en la capa de basura 1 metano y posiblemente gases sulfurosos oxidables, y dichos gases son conducidos a la capa superficial 4 según la invención, siendo oxidados en dicha capa superficial debido al efecto de los microorganismos. En la Fig. 1, el número de referencia 5 corresponde al sistema de recuperación de gas, que está ilustrado esquemáticamente y puede comprender tubos que lleguen a las partes inferiores de la capa de basura 1 en dirección vertical y ramificaciones unidas lateralmente a dichos tubos. Estos sistemas son como tales conocidos para los expertos en la materia. Un adecuado manguito anular 6, que está hecho por ejemplo de plástico, hormigón o acero y atraviesa la capa impermeabilizadora 2, ha sido dispuesto como prolongación del extremo superior del sistema de tuberías de recuperación de gas 5. El borde superior 7 del manguito queda situado a una altura que es ligeramente superior a la de la capa impermeabilizadora 2, siendo la finalidad de esto la de impedir que el agua de lluvia pueda pasar al interior del manguito 6. El manguito 6, cuyo interior 8 es hueco en la Fig. 1 y que está tapado con un enrejado, permite que el gas que es recuperado a partir de la capa de basura 1 fluya a su través para pasar a la zapa de desagüe inferior 3. Encima del manguito 6, en el límite entre la capa de desagüe 3 y la capa superficial 4, hay una placa de control horizontal 9 cuya finalidad es la de desviar el flujo de gas que pasa por el manguito 6 hacia los lados para que el flujo sea así difundido pasando a la capa de desagüe 3, que es muy permeable al gas, y desde ahí a la capa superficial 4, que es más compacta y hace de medio de cultivo para las bacterias que oxidan el gas. Lo más conveniente es que la placa de control 9 esté hecha de plástico y tenga una forma circular o rectangular cuyo diámetro sea mayor que el del manguito 6. El diámetro puede variar en gran medida, siendo a lo sumo de unos 20 m. Puede también intervenir una película de plástico, que puede contener pequeñas aberturas para hacer que sea más uniforme la difusión del gas.

La realización de la Fig. 2 difiere de la que está ilustrada en la Fig. 1 en que la abertura de penetración para el gas que es recuperado a partir de la capa de basura 1 comprende un pozo cilíndrico hueco 10 que está provisto de una tapa hermética 11 y de tubos 12 perforados radialmente que parten de los lados difundiendo el flujo de gas en la capa de desagüe 3. Desde la capa de desagüe, el gas es adicionalmente transferido a la capa superficial oxidante 4. El pozo 10 y los tubos 12 pueden estar hechos de plástico, hormigón o acero, por ejemplo.

Según la Fig. 2, el pozo 10 está provisto de un manómetro 13, y los tubos 12 están provistos de válvulas 14 que hacen que sea posible supervisar y regular el flujo del gas en los distintos tubos. Por ejemplo, si se comprueba que es dirigida a un tubo determinado una parte desproporcionadamente grande del flujo de gas, siendo así perturbada la uniforme distribución del gas, el tubo en cuestión puede ser estrangulado con la válvula, o bien puede ser cerrado por completo, de ser necesario.

Los pozos 10 y los tubos 12 que parten radialmente de los mismos pueden ser dispuestos en un vertedero a intervalos adecuados, por ejemplo según la Fig. 3. Si la longitud de cada tubo 12 es de aproximadamente 5 m y la distancia entre los pozos es de aproximadamente 10 m, respectivamente, es posible utilizar con buen rendimiento para la oxidación del gas la capa superficial 4 del vertedero. Dependiendo de las circunstancias, los pozos 10 pueden ser situados a intervalos mayores, con lo cual, respectivamente, los tubos 12 podrán ser más largos, o bien los mismos podrán estar ramificados, o bien podrá hacerse que los mismos sean curvados para así intensificar la difusión del gas.

Cuando ello sea necesario, la oxidación de gas que tiene lugar en la capa superficial 4 puede ser intensificada a base de conducir aire o humedad a la capa. En la Fig. 2 se muestra un tubo distribuidor perforado separado 15 que está enterrado en la capa de desagüe 3 debajo de la capa superficial, pudiendo el flujo de suministro tener lugar de manera automática con ayuda de bombeo o de un soplante 16. Como alternativa, puede utilizarse para conducir el aire y la humedad un sistema de tuberías de distribución existente en el vertedero.

Para un experto en la materia resulta obvio que las distintas realizaciones de la invención no quedan limitadas a los ejemplos que han sido descritos anteriormente, sino que pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, la capa impermeabilizadora 2 puede estar inclinada separándose de la abertura en torno a la abertura de penetración, etc. del pozo 10 para asegurar que el agua no pueda pasar a la capa de basura 1 a través de la abertura o de sus superficies exteriores. Además, el manguito 6 que forma la abertura de penetración según la Fig. 1 puede dejarse sin el enrejado que lo cubre para ser llenado con el material de la capa de desagüe 3, cuyo material es un material tal como grava. Los materiales fragmentados gruesos de la capa de desagüe no constituyen un obstáculo para el flujo incremental.

Claims (14)

1. Método para el tratamiento del gas oxidable que es generado por la basura en un vertedero, en el que la capa de basura que genera gas es cubierta con una capa impermeabilizadora que impide la absorción de agua y con al menos una capa de material superpuesta; caracterizado porque el gas es conducido de manera automática a través de una abertura de penetración formada en la capa impermeabilizadora, y porque es difundido en dirección lateral a la capa de material superior, en la que tiene lugar la oxidación biológica del gas, usando un controlador del flujo dispuesto sobre y/o a los lados de la abertura de penetración.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el flujo de gas es desviado con una estructura del tipo de una placa que es impermeable al gas y está embebida en la capa que está encima de la capa impermeabilizadora y situada encima de la abertura de penetración.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el gas es conducido a uno o varios tubos perforados que parten de la abertura de penetración, difundiendo el gas en la capa que está encima de la capa impermeabilizadora.

4. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las capas que están encima de la capa impermeabilizadora comprenden la capa de desagüe y la capa superficial sobre la misma, en la que el gas es oxidado biológicamente.

5. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que se dirige aire y/o humedad a la capa superficial para intensificar la oxidación del gas.

6. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la basura es basura industrial o municipal, conteniendo metano el gas que es generado por la misma.

7. Estructura de vertedero, en la cual es aplicable el método según una de las reivindicaciones precedentes, la cual comprende una capa de basura que genera gas, estando dicha capa cubierta con una capa impermeabilizadora que impide la absorción del agua y con al menos una capa de material superpuesta; caracterizada porque la capa impermeabilizadora está provista de al menos una abertura a través de la cual pasa el gas, y porque uno o varios controladores del flujo de gas están dispuestos sobre y/o a los lados de la abertura para difundir el gas en dirección lateral a la capa de material superior, en la cual tiene lugar la oxidación biológica del gas.

8. Estructura según la reivindicación 7, caracterizada porque las capas que están encima de la capa impermeabilizadora comprenden la capa de desagüe y la capa superficial superpuesta, en la cual el gas es oxidado biológicamente.

9. Estructura según la reivindicación 7 u 8, caracterizada porque encima de la abertura de penetración está enterrada una estructura a modo de placa impermeable al gas dispuesta en la capa que está encima de la capa impermeabilizadora para desviar el flujo de gas.

10. Estructura según la reivindicación 7 u 8, caracterizada porque comprende uno o varios tubos perforados que difunden el gas procedente de la abertura de penetración a la capa que está encima de la capa impermeabilizadora.

11. Estructura según una de las reivindicaciones 7 - 10, caracterizada porque la estructura de penetración consta de un pozo cuyo borde queda situado por encima de la capa impermeabilizadora, para así impedir que el agua pase a la capa de basura inferior a través del pozo.

12. Estructura según las reivindicaciones 10 y 11, caracterizada porque el pozo está tapado, y porque los tubos perforados que difunden el gas parten de los lados del pozo.

13. Estructura según la reivindicación 10 ó 12, caracterizada porque el tubo tiene una válvula para regular el flujo de gas.

14. Estructura según una de las reivindicaciones 7 - 13, caracterizada porque incluye un sistema de tuberías separadas para dirigir aire y/o humedad a la capa superficial que está prevista en el vertedero.