PL188832B1 - Sposób eksploatacji składowiska odpadów stałych komunalnych i/lub przemysłowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób eksploatacji składowiska odpadów stałych komunalnych i/lub przemysłowych, polegający na nasączaniu odpadami płynnymi składowiska objętego szczelnym ekranem oraz pozyskiwaniu biogazu z wbudowanej wielohoryzontalnej instalacji ujmowania biogazu, znamienny tym, że jako odpad płynny stosuje się rozwodniony - korzystnie wodami odciekowymi ze składowiska - osad nad miarowy z mechanicznej i/lub biologicznej oczyszczalni ścieków, przy czym nasączanie wnętrza składowiska (6) prowadzi się ciśnieniową techniką iniekcyjną wykorzystując rury odwiertów wgłębnych (11) instalacji ujmowania biogazu (14) po uprzednim uszczelnieniu ich strefy przypowierzchniowej (13), a po zaniku reakcji biogazotwórczych przez odwierty wgłębne (11) dokonuje się iniekcji środków cementujących.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób eksploatacji składowiska odpadów stałych komunalnych i/lub przemysłowych, składowiska istniejącego względnie nowobudowanego.

Znanych jest bardzo wiele różnych technologii mających na celu unieszkodliwienie i/lub utylizację odpadów o charakterze organicznym, technologii których założeniem jest odzyskanie zawartego w odpadach potencjału energii, pełna neutralizacja zagrożeń dla środowiska i rekultywacja terenu składowiska. Większość sposobów polega na pozyskiwaniu biogazu powstającego w wyniku mikrobiologicznych przemian rozkładu tlenowego i beztlenowego, gazu zawierającego około 30 do 60% metanu. Przy pomocy instalacji ujmowania biogazu przez wbudowane w warstwę odpadów ujęcia wgłębne, biogaz odprowadzany jest na powierzchnię - gdzie po oczyszczeniu wykorzystywany jest najczęściej do produkcji energii elektrycznej.

188 832

Jedno z rozwiązań wykorzystujących taką technologię przedstawione jest w polskim opisie patentowym nr 164 273. Inne rozwiązanie ujawnione w polskim zgłoszeniu wynalazku nr P-310 405 dotyczy budowy całej instalacji odsysania biogazu oraz sposobu sterowania instalacji.

Korzystnym jest rozwiązanie z odwiertami wgłębnymi wykonanymi jako wielohoryzontalne - z odrębnymi odprowadzeniami biogazu z różnych poziomów składowiska. W rozwiązaniu takim - przykładowo według polskiego opisu zgłoszenia wynalazku nr P-306 507 układ konstrukcyjny przewodów odprowadzających biogaz z poszczególnych poziomów jest koncentryczno-teleskopowy.

Znany jest również z polskiego opisu zgłoszenia wynalazku nr P-307 377 sposób eksploatacji składowisk odpadów komunalnych, w którym sprasowane odpady są wtłaczane pod specjalnie wykonany, naturalny materac o grubości 0,4 do 1,0 m, zbrojony geowłókniną a powierzchniowo obsiany roślinami. Taki elastyczny ekran powierzchniowy utrudniać ma dostęp powietrza do odpadów, intensyfikować procesy rozpadu, umożliwiać odbiór większej ilości powstałego biogazu a jednocześnie zmniejszać uciążliwość dla otoczenia - zwłaszcza dla okolicznych mieszkańców. Tworzenie zamkniętej przestrzeni składowiska przez budowę płaszcza izolującego powierzchniowo odpady jest bardzo kosztowne, efekt zintensyfikowania procesów biogazotwórczych dotyczy tylko strefy przypowierzchniowej, na pewno korzystnym jest istotne zmniejszenie uciążliwości eksploatowanego składowiska dla okolicznych mieszkańców.

W ceiu stymulowania procesów rozkładu - oprócz działań zabezpieczających przed penetracją powietrza - stosuje się również nasączanie składowiska odpadami płynnymi. W znanych technologiach nasączanie prowadzi się techniką odgórnego rozprysku. Jako ciecz nasączająca najczęściej stosowane są odcieki ze składowiska, zawierające związki organiczne. Technologia obróbki odpadów komunalnych i/lub przemysłowych organicznych, odpadów gromadzonych na otwartych składowiskach, narzuca konieczność wykonania przed rozpoczęciem składowania uszczelnienia dna i ścian bocznych niecki terenu - wyznaczającej przestrzeń składowiska. Szczelny ekran wyeliminować powinien możliwość przenikania wód odciekowych i gruntowych przez dno i ściany składowiska.

Sposób według wynalazku polega na utylizacji odpadów płynnych wykorzystywanych do nasączania składowiska odpadów stałych oraz na pozyskiwaniu biogazu, wytwarzanego w warunkach nasączania składowiska odpadami płynnymi - przy pomocy wielohoryzontalnej instalacji odsysania.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że jako odpad płynny stosuje się rozwodniony - korzystnie wodami odciekowymi ze składowiska - osad nadmiarowy z mechanicznej i/lub biologicznej oczyszczalni ścieków, a nasączanie wnętrza składowiska prowadzi się ciśnieniową techniką iniekcyjną wykorzystując w tym ceiu - po uprzednim uszczelnieniu strefy przypowierzchniowej - rury odwiertów wgłębnych instalacji odsysania biogazu.

Po zaniku reakcji biogazotwórczych dokonuje się przez odwierty wgłębne iniekcji środków cementujących.

Zastosowanie ciśnieniowej, wielohoryzontalnej techniki iniekcyjnej pozwala na wykorzystanie i wypełnienie pustych przestrzeni w strukturalnie porowatym korpusie składowiska, czyli przyjęcie dodatkowych objętości odpadów osadu nadmiarowego z biologicznych oczyszczalni ścieków. Oprócz efektu pełnego wykorzystania przestrzeni uzyskuje się pobudzenie mikrobiologicznej reakcji rozpadu w całej objętości odpadu stałego. Rewersyjność instalacji zwiększa skuteczność procesu i pozwala na objęcie przemianą w biogaz prawie całkowitej objętości materii organicznej. Iniekcja ciśnieniowa, prowadzona wielohoryzontalnie, tworzy w objętości korpusu składowiska strukturalny układ szczelin penetracyjnych, przez które w kolejnej fazie następuje ułatwione, pełne odsysanie wytworzonego biogazu. Kończąca proces cementyzacja stabilizuje korpus składowiska umożliwiając rekultywację, w sposób trwały wyeliminowane zostaje zagrożenie dla otoczenia.

W zależności od warunków lokalnych w iniekowany odpad płynny można dodatkowo wprowadzać inne drobnoziarniste odpady: pyłu dymnicowego, odpad drzewny, odpad z oczyszczania spalin kotłowych. Procesy biogazotwórcze istotnie intensyfikuje wprowadzenie bakterii beztlenowych w iniekowany odpad płynny. W zależności od rodzaju i struktury składowiska iniekcję odpadu płynnego prowadzić można również przez dodatkowe otwory

188 832 wgłębne, nie włączone do instalacji odsysania biogazu. Iniekcję można też prowadzić pod ciśnieniem hydrostatycznym.

W warunkach nowobudowanych składowisk sposób według wynalazku może być ulepszony przez wprowadzenie systemu warstwowego gromadzenia odpadu stałego, z przedzielaniem każdej warstwy membraną przepuszczalną. Membranę taką wykonuje się z komórkowej maty z tworzywa sztucznego, posiadającej pionowo przelotowe komórki. Komórkowe maty, 0 konstrukcji opisanej przykładowo w amerykańskim opisie patentowym nr 4 965 097, znane są w technice budowlanej do wzmacniania i stabilizacji gruntów, zwłaszcza nawierzchni pojazdów kołowych, szynowych, przy fundamentowaniu, stabilizacji dna wykopów, ochronie przeciwerozyjnej. Rozwiązanie z komórkową matą ujednoradnia strukturę korpusu składowiska pod względem przenikliwości dla cieczy i gazu. Korzystnym jest gdy mata membrany przepuszczalnej ma perforowane pionowe ścianki między komórkami. Wytrzymałościowe i gazoprzepuszczalne właściwości maty zostają istotnie zwiększone przez wypełnienie jej komórek odpadowym materiałem gruboziarnistym. Również szczelny ekran na dnie i ścianach bocznych nowobudowanego składowiska korzystnie gdy wykonany jest z komórkowej maty z tworzywa sztucznego, ułożonej na folii. Komórki maty takiego ekranu wypełnić można materiałem sorpcyjnym i/lub biologicznie aktywnym.

Pełne zrozumienie sposobu według wynalazku umożliwi opis przykładowego wykonania i eksploatacji składowiska odpadów komunalnych, składowiska którego przekrój pionowy w końcowym stadium wypełnienia pokazany jest w ujęciu schematycznym na fig. i rysunku. Figury 2 i 3 przedstawiają matę komórkową w widoku perspektywicznym, odpowiednio w stanie roboczym - rozciągniętym i w stanie złożonym, magazynowym.

Teren przeznaczony na składowisko odpadów komunalnych stanowi niecka terenu po kopalni kamienia, której przestrzeń ma być w perspektywie lat 20 wypełniona odpadami i następnie rekultywowana. Po usunięciu drzew i krzewów powierzchnia dna i przydennej strefy ścian bocznych niecki została wyłożona folią i, na której ułożono matę komórkową 2 oraz zasypano ją materiałem sorpcyjnym. W najniżej położonej strefie dna ułożony został kolektor odcieków 3, osłonięty filtrem żwirowym oraz połączony instalacją rurową przez pompę 4 ze zbiornikiem odcieków 5. Zbiornik odcieków 5 znajduje się w usytuowanej na górnym poziomie, przy brzegu składowiska 6, stacji przygotowania iniektu. Stacja przygotowania iniektu zawiera ponadto zbiornik pyłu dymnicowego 7 oraz dwa zbiorniki osadu nadmiarowego 8 z biologicznej oczyszczalni ścieków. Składniki te podawane są w odpowiednich ilościach dozownikami do mieszalnika 9, gdzie rozwadniane są odciekami oraz zadawane bakteriami beztlenowymi.

Iniekt z mieszalnika 9 doprowadzony jest do pompy 10 iniekcyjno-płuczkowej, zasilającej - pod ciśnieniem dobranym do rodzaju odpadów - głowice i2 odwiertów wgłębnych ii.

Odwierty wgłębne i i usytuowane są według siatki o zagęszczeniu 5 do i 5 otworów na hektar składowiska 6. Wysokość odwiertów wgłębnych i i rozbudowywana jest odpowiednio do zwiększającej się głębokości składowiska 6. W strefie przypowierzchniowej i3 rury odwiertów wgłębnych i i są uszczelniane przy pomocy znanych technik wiertniczych, przykładowo przez iłowanie lub cementowanie. Składowisko 6 budowane jest warstwowo, to znaczy że co około 2 do 5 metrów wykonywana jest membrana przepuszczalna i6, tworzona przez rozłożenie maty komórkowej 2.

Mata komórkowa 2 - przedstawiona na fig. 2 i fig. 3 rysunku - ma perforowane ścianki boczne, wykonana jest z polietylenu o dużej gęstości HDPE, jest lekka i łatwa do rozkładania przy ręcznej manipulacji.

Głowice i2 otworów wgłębnych ii połączone są również przez układ zaworów z instalacją ujmowania biogazu i4, która wyposażona jest w pompę ssąco-tłoczącą i5 przekazującą gaz do elektrociepłowni.

Wielohoryzontalna instalacja służąca do iniekcji odpadu ciekłego oraz do odsysania biogazu pracuje w warunkach warstwowego, udrożnionego membranami przepuszczalnymi i6 składowiska 6 - co stanowi o pobudzeniu do reakcji rozpadu i odgazowaniu całej objętości składowiska 6.

Po zaniku reakcji biogazotwórczych w korpus składowiska 6 zainiekowany zostaje środek utwardzający a następnie wykonywane są czynności powierzchniowej rekultywacji terenu.

188 832

FIG. 3

188 832

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób eksploatacji składowiska odpadów stałych komunalnych i/lub przemysłowych, polegający na nasączaniu odpadami płynnymi składowiska objętego szczelnym ekranem oraz pozyskiwaniu biogazu z wbudowanej wielohoryzontalnej instalacji ujmowania biogazu, znamienny tym, że jako odpad płynny stosuje się rozwodniony - korzystnie wodami odciekowymi ze składowiska - osad nadmiarowy z mechanicznej i/lub biologicznej oczyszczalni ścieków, przy czym nasączanie wnętrza składowiska (6) prowadzi się ciśnieniową techniką iniekcyjną. wykorzystując rury odwiertów wgłębnych (11) instalacji ujmowania biogazu (14) po uprzednim uszczelnieniu ich strefy przypowierzchniowej (13), a po zaniku reakcji biogazotwórczych przez odwierty wgłębne (11) dokonuje się iniekcji środków cementujących.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w iniekowany odpad płynny dodatkowo wprowadza się drobnoziarniste odpady.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w iniekowany odpad płynny dodatkowo wprowadza się bakterie beztlenowe.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że iniekcję odpadu płynnego prowadzi się także przez dodatkowe otwory wgłębne, nie włączone do instalacji ujmowania biogazu (14).
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że iniekcję odpadu płynnego prowadzi się pod ciśnieniem hydrostatycznym.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w nowobudowanych składowiskach odpad stały gromadzi się warstwami przedzielanymi membraną przepuszczalną (16), którą wykonuje się z maty komórkowej (2) z tworzywa sztucznego, posiadającej pionowo przelotowe komórki.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że mata komórkowa (2), z której wykonuje się membranę przepuszczalną (16) ma perforowane pionowe ścianki między komórkami.
8. 8. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że przestrzeń wewnętrzną maty komórkowej (2) w membranie przepuszczalnej (16) wypełnia się odpadowym materiałem gruboziarnistym.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że szczelny ekran na dnie i ścianach bocznych nowobudowanego składowiska (6) wykonuje się przez wyłożenie gruntu folią (1) oraz ułożenie na niej maty komórkowej (2) z tworzywa sztucznego, posiadającej pionowo przelotowe komórki.
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że przestrzeń wewnętrzną maty komórkowej (2) wypełnia się materiałem sorpcyjnym i/lub biologicznie aktywnym.