RU2320426C1

RU2320426C1 - Method of collecting and discharging biological gas from solid waste polygon

Info

Publication number: RU2320426C1
Application number: RU2006124183/03A
Authority: RU
Inventors: Сергей Павлович Вострецов (RU); Сергей Павлович Вострецов; Юрий Борисович Преображенский (RU); Юрий Борисович Преображенский
Original assignee: ОАО "Уральский научно-исследовательский и проектный институт галургии" (ОАО "Галургия")
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2008-03-27
Also published as: RU2006124183A

Abstract

FIELD: disposal of solid domestic waste.

SUBSTANCE: method comprises preparing base, assembling system of vertical draining made of a set of wells distributed over the polygon and made of sections provided with perforated walls, applying waste in layers, extending the walls at a height of each waste layer with the use of sliding box, plugging the top ends of the well during each extending cycle, and discharging biological gas from the vertical gas drain through the horizontal pipelines mounted in the polygon base. The bottom sections of the vertical wells are solid and connected with the drain wells of the horizontal draining pipelines. The top end of the bottom section of the vertical well is positioned above the level of the filter and filtering protecting shield. The joints between the sections are made for permitting them to move and to be positioned at various angles one with respect to the other. The wells, pipes, and joints of the horizontal and vertical drain are made of anticorrosion materials, e.g., fiber glass-reinforced plastic.

EFFECT: improved environmental protection.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к обезвреживанию твердых бытовых отходов (ТБО) и допускаемых к размещению с ними промышленных отходов, а именно к способу сбора и отвода биогаза, образующегося в процессе разложения отходов на полигоне ТБО.The invention relates to the disposal of solid household waste (MSW) and industrial waste allowed to be disposed of with them, and in particular to a method for collecting and discharging biogas generated during the decomposition of waste at a landfill.

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 В09В 1/00, 1986).A known method of collecting and discharging biogas using a vertical gas drainage system in the form of wells equipped with a surface of the formed landfill and supplemented by a horizontal gas drainage system in the form of a developed network of horizontal drains laid under an insulating coating in the upper waste layer (German Patent No. 3425785; MKI V09B 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.The disadvantage of this method is that the organized biogas removal is carried out only after the waste reaches the design height, the result is a low efficiency of gas extraction from deeply lying layers of waste and the lack of means for degassing the waste mass as it forms.

Известен способ сбора и отвода биогаза и фильтрата на полигоне ТБО, 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 В09В 1/00, 3/00; опубл. 20.12.2004).A known method of collecting and discharging biogas and filtrate at a landfill, which includes preparing the base, installing vertical gas drainage, layer-by-layer waste stacking with insulating layers, installing a horizontal gas drainage system, insulating coating the surface of the formed landfill, while biogas and filtrate are discharged from a well, the upper end of which is equipped with a plug with openings for pipelines, using a gas collector and airlift installed inside the well (Patent RU No. 22 42299, MKI V09V 1/00, 3/00; publ. 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.The disadvantages of this method are limited technological capabilities, the likelihood of disturbance of joints at the adjoining horizontal drains to the vertical due to uneven sediment waste, unsuitability for the construction of landfills of large area.

Наиболее близким к предлагаемому 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 В09В 1/00, Бюл. №5, 2003 г.).Closest to the proposed invention is a method for collecting and discharging biogas and filtrate at a landfill, which includes preparing the base, installing a vertical gas drainage system from wells with perforated walls. distributed over the landfill area, the formation of horizontal gas drainage in the form of drains located on the surface of each completed waste layer and adjacent to the external drainage sprinkling of wells, well extension to a mark exceeding the height of the next waste layer, and then repeating the cycle until reaching the full height of the landfill established the project, and in the last cycle, the wells are increased above the surface of the formed landfill and equipped with a removable deflector (Patent RU No. 2198745, MKI B09B 1/00, Bull. No. 5, 2003).

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.The disadvantage of this method is the inability to extract and dispose of biogas for disposal until the end of the formation of the waste array, as well as environmental degradation when the biogas is released into the atmosphere.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в 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 и осуществлением мероприятий по регулированию и очистке фильтрата с использованием многослойного противофильтрационного экрана с фильтрующим верхним слоем.The technical result of the invention is to reduce the harmful effects on the environment by reducing atmospheric emissions and biogas disposal for disposal during the operation of the MSW landfill simultaneously with the disposal of waste and the implementation of measures to regulate and clean the filtrate using a multi-layer filter screen with a filtering top layer.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе 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, собранных из секций и имеющих перфорированные стенки, послойную укладку отходов, наращивание скважин на высоту каждого слоя отходов с применением скользящей опалубки, перекрытие заглушками верхних концов скважин вертикального газового дренажа в каждом цикле наращивания. при этом отвод биогаза из вертикального газового дренажа осуществляют но трубчатым дренам горизонтального дренажа, расположенного в основании полигона. При этом нижние секции труб скважин вертикального газового дренажа выполняют сплошными и присоединяют к дренажным колодцам горизонтальных трубчатых дрен, а верхний конец нижней секции скважины вертикального газового дренажа располагают выше уровня фильтрата над противофильтрационным экраном.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of collecting and discharging biogas at a solid domestic and industrial waste landfill, including preparing the base, installing a vertical gas drainage system from a network of wells distributed across the landfill area, assembled from sections and having perforated walls, layering waste, wells growing to the height of each waste layer using sliding formwork, caps to cover the top ends of the vertical gas drainage wells in each cycle i. while the biogas from the vertical gas drainage is carried out but the tubular drains of the horizontal drainage located at the base of the landfill. In this case, the lower sections of the vertical gas drainage well pipes are continuous and connected to the drainage wells of horizontal tubular drains, and the upper end of the lower section of the vertical gas drainage well is located above the filtrate level above the antifiltration screen.

Соединения между секциями выполняют с возможностью взаимных угловых и линейных перемещений секций.Connections between sections are performed with the possibility of mutual angular and linear movements of the sections.

Колодцы, трубы и соединения элементов горизонтального и вертикальною дренажа выполняют из антикоррозионных материалов, например из стеклопластика.Wells, pipes and joints of horizontal and vertical drainage elements are made of anticorrosive materials, for example, fiberglass.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где изображено сечение скважины вертикального газового дренажа с примыкающими горизонтальными трубчатыми дренами.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a cross section of a vertical gas drainage well with adjacent horizontal tubular drains.

Полигон твердых бытовых и допускаемых для совместного с ними размещения промышленных отходов (полигон ТБО) оборудован многослойным противофильтрационным экраном. Полигон состоит из подготовленного грунтового основания 1; многослойного противофильтрационного экрана с нижним водоупорным слоем 2; дренажного прослоя 3 с трубчатыми дренами 12, верхнего фильтрующего слоя 4 и защитного слоя 5, системы распределенных по площади полигона фундаментов 10, на которых монтируют дренажные колодцы 11 с открытым верхним концом.The solid domestic landfill and those allowed for the joint placement of industrial waste (solid waste landfill) is equipped with a multi-layer anti-filter screen. The landfill consists of a prepared soil base 1; a multilayer anti-filter screen with a lower waterproof layer 2; a drainage interlayer 3 with tubular drains 12, an upper filter layer 4 and a protective layer 5, a system of foundations 10 distributed over the area of the landfill, on which drainage wells 11 with an open upper end are mounted.

К колодцам 11 примыкают горизонтальные трубчатые дрены 12, по которым биогаз и фильтрат отводят к газосборному и дренажному коллекторам в направлении 13. К каждому дренажному колодцу 11 присоединены скважины вертикального газового дренажа, набираемые из секций (звеньев труб) 15, 18 с дренажной обсыпкой 16 вокруг них, создаваемой при помощи трубчатой скользящей опалубки 19, верхний конец которой перекрывают съемным колпаком-заглушкой 20.Horizontal tubular drains 12 are adjacent to the wells 11, along which biogas and filtrate are diverted to the gas collection and drainage manifolds in the direction 13. Vertical gas drainage wells recruited from the sections (pipe links) 15, 18 with drainage sprinkling 16 around are connected to each drainage well 11. them, created using a tubular sliding formwork 19, the upper end of which is blocked by a removable cap-plug 20.

Нижнюю секцию (нижнее звено трубы) 15 скважины вертикального газового дренажа выполняют сплошной без дренажных отверстий (без перфорации стенок) и герметично присоединяют к дренажному колодцу 11, а соединения между секциями скважины вертикального газового дренажа выполняют с возможностью взаимных угловых и линейных перемещений секций.The lower section (lower pipe link) 15 of the vertical gas drainage well is continuous without drainage holes (without perforation of the walls) and hermetically connected to the drainage well 11, and the connections between the sections of the vertical gas drainage well are made with the possibility of mutual angular and linear movements of the sections.

Слои уплотненных отходов находятся в водонасыщенной зоне 6 (ниже уровня фильтрата 7) и в ненасыщенной зоне 8 (выше уровня фильтрата).The layers of compacted waste are in the water-saturated zone 6 (below the level of the filtrate 7) and in the unsaturated zone 8 (above the level of the filtrate).

При разложении органической составляющей отходов образуется биогаз. Сбор и отвод биогаза на полигоне ТБО производят следующим образом.The decomposition of the organic component of the waste generates biogas. The collection and removal of biogas at a landfill is as follows.

На территории полигона ТБО подготавливают основание 1, на котором монтируют распределенные по площади полигона фундаменты 10, на каждом из которых оборудуют дренажный колодец 11 с открытым верхним концом. На подготовленное основание 1 укладывают многослойный противофильтрационный экран с нижним водоупорным слоем 2, дренажным прослоем 3 с трубчатыми дренами 12, верхним фильтрующим слоем (мембраной заданной проницаемости) 4 и защитным слоем 5. В дренажном прослое 3 многослойного противофильтрационного экрана укладывают горизонтальные трубчатые дрены 12, примыкающие к дренажным колодцам 11 и предназначенные для отвода фильтрата. При этом нижние секции скважины вертикального газового дренажа совмещают с дренажными колодцами трубчатых дрен горизонтального дренажа в основании полигона. Ствол каждой скважины вертикального газового дренажа набирают звеньями 15, 18 и наращивают по мере формирования слоев отходов, при этом нижнее звено 15 выполняют сплошным, без дренажных отверстий (без перфорации стенок) и присоединяют к открытому верхнему концу дренажного колодца 11 с обеспечением герметичности соединения 14, а соединения 17 звеньев между собой выполняются с возможностью взаимных угловых и линейных перемещений секций (т.е. податливыми). Это позволит избежать деформаций (поломок) звеньев в процессе уплотнения отходов. Вокруг ствола скважины устраивают фильтрующую обсыпку 16 при помощи скользящей опалубки 19, представляющей собой отрезок трубы большого диаметра, верхний конец которой перекрывается съемным колпаком-заглушкой 20.On the territory of the solid waste landfill, base 1 is prepared on which the foundations 10 distributed over the area of the landfill are mounted, on each of which a drainage well 11 with an open upper end is equipped. On the prepared base 1, a multilayer antifiltration screen with a lower waterproof layer 2, a drainage layer 3 with tubular drains 12, an upper filter layer (a membrane of a given permeability) 4 and a protective layer 5 is laid. Horizontal tubular drains 12 are laid in the drainage layer 3 of a multilayer screen, 12 to drainage wells 11 and designed to drain the filtrate. At the same time, the lower sections of the vertical gas drainage well are combined with the drainage wells of the tubular drains of the horizontal drainage at the base of the landfill. The trunk of each vertical gas drainage well is assembled with links 15, 18 and increased as waste layers are formed, while the lower link 15 is continuous, without drainage holes (without wall perforation) and connected to the open upper end of the drainage well 11 to ensure tightness of the connection 14, and the connections 17 of the links between themselves are performed with the possibility of mutual angular and linear movements of the sections (i.e., compliant). This will avoid deformation (breakdown) of the links in the process of compaction of waste. Around the wellbore, a filter sprinkler 16 is arranged using a sliding formwork 19, which is a segment of a pipe of large diameter, the upper end of which is blocked by a removable cap-plug 20.

После укладки очередного слоя уплотненных отходов выполняют наращивание скважины вертикального газового дренажа: снимают колпак-заглушку 20, монтируют очередное звено трубы 18, приподнимают опалубку 19 на высоту наращивания, в кольцевое пространство между звеном 18 ствола скважины и опалубкой 19 засыпают материал фильтрующей обсыпки 16, устанавливают на верхнем конце скользящей опалубки и герметично уплотняют колпак-заглушку 20.After laying the next layer of compacted waste, the vertical gas drainage well is extended: remove the cap 20, mount the next pipe link 18, lift the formwork 19 to the build height, fill the filter sprinkling material 16 into the annular space between the link 18 of the wellbore and the formwork 19, install at the upper end of the sliding formwork and hermetically seal the cap 20.

Под действием избыточного давления в теле полигона биогаз через фильтрующую обсыпку 16 и отверстия в стенках труб 15, 18 скважины вертикального газового дренажа проникает в ее внутреннюю полость, затем в дренажный колодец 11, откуда но горизонтальной трубчатой дрене 12 в направлении 13 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.Under the influence of excess pressure in the body of the landfill, biogas penetrates into the internal cavity through the filtering bed 16 and the holes in the walls of the pipes 15, 18 of the vertical gas drainage hole, then into the drainage well 11, from where the biogas is diverted to the gas collecting manifold in the direction 13 and further for disposal to a gas power plant or to a torch. If necessary, to increase the efficiency of biogas removal from the waste mass in the well cavity of a vertical gas drainage, the pressure is reduced relative to atmospheric pressure by known methods, for example, by gas blowing.

Далее описанные циклы послойного наращивания повторяют до достижения проектной высоты полигона.The following layered build cycles are repeated until the design height of the landfill is reached.

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 за счет использования 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.The application of the proposed method for collecting and discharging biogas at a solid waste landfill allows for efficient and safe storage of solid household and industrial waste, reduces atmospheric pollution due to the constant removal and utilization of biogas throughout the entire life of the landfill due to the use of a bi-screen drainage system designed for collection and disposal of the filtrate. Such a solution ensures the stability of the gas collection system regardless of the sediment of the waste array, allows for the degassing of the waste array and the selection of biogas for utilization from the moment biogas formation begins in parallel with the continuation of waste storage.

Claims

1. A method for collecting and discharging biogas at a landfill for solid household and industrial waste with a multilayer anti-filter screen, including preparing the base, installing a vertical gas drainage system from a network of wells distributed across the landfill area, collected from sections and having perforated walls, layering waste, building up wells to the height of each layer of waste using sliding formwork, overlapping plugs of the upper ends of the vertical gas drainage wells in each building cycle, excellent the fact that the biogas is removed from the vertical gas drainage by tubular drains of the horizontal drainage located at the base of the landfill, while the lower sections of the vertical gas drainage well pipes are continuous and connected to the drainage wells of the horizontal tubular drains, and the upper end of the lower section of the vertical gas drainage well drainage is located above the level of the filtrate above the anti-filter screen.

2. The method according to claim 1, characterized in that the connections between the sections are made with the possibility of mutual angular and linear movements of the sections.

3. The method according to claim 1, characterized in that the wells, pipes and connections of elements of horizontal and vertical drainage are made of anticorrosive materials, for example, fiberglass.