RU2325240C2

RU2325240C2 - Method of collecting, cleaning and tapping of filtrates and biogas on solid waste grounds

Info

Publication number: RU2325240C2
Application number: RU2006126302/03A
Authority: RU
Inventors: Сергей Павлович Вострецов (RU); Сергей Павлович Вострецов
Original assignee: ОАО "Уральский научно-исследовательский и проектный институт галургии" (ОАО "Галургия")
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2008-05-27
Also published as: RU2006126302A

Abstract

FIELD: construction; neutralisation of solid household and industrial.

SUBSTANCE: method of collecting, cleaning, and tapping of filtrates and biogas on solid household and industrial wastes grounds involves construction of a multilayered anti-filtration screen with a drainage interbed, collection, cleaning and tapping of filtrates. On the surface of the lower water-resistant layer of the screen, there is a layer of wastes, on top of which the drainage interbed is laid, with absorbing wells and upper filtering layer of the screen with permeability, allowing for admittance of the average layer of filtrate with head of 2-2.5 m on which the wastes are laid. Collection and cleaning the filtrate is done in two storages formed in the region of the layers of the wastes, located higher and lower the upper layer of the screen. The filtrate and biogas accumulating in the lower layer of wastes are tapped through absorption wells into the drainage interbed. The absorption wells in the drainage interbed are equipped with compensators for angular and linear displacements.

EFFECT: lowering of pollution effects of the grounds for solid household and industrial wastes.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к обезвреживанию твердых бытовых и промышленных отходов, а именно к способам сбора, очистки и отвода фильтрата и биогаза, образующихся в толще полигона твердых бытовых и промышленных отходов (ТБПО).The invention relates to the disposal of solid household and industrial waste, and in particular to methods for collecting, cleaning and discharging the filtrate and biogas generated in the thickness of the landfill for solid household and industrial waste (TBPO).

Известен способ защиты грунтовых вод от попадания загрязняющих веществ с использованием противофильтрационного экрана, проницаемый слой которого выполнен из пористого материала глауконита, поглощающего некоторые токсиканты (П. №2226587; МКИ Е02В 3/16; опубл. 27.05.2003).A known method of protecting groundwater from the ingress of pollutants using an anti-filter screen, the permeable layer of which is made of porous glauconite material that absorbs some toxicants (P. No. 2226587; MKI E02B 3/16; publ. 05.27.2003).

Однако использование глауконита для устройства фильтрующего слоя противофильтрационного экрана не обеспечивает надежной и продолжительной очистки грунтовых вод от загрязнения.However, the use of glauconite for the device of the filter layer of the filter screen does not provide reliable and long-term purification of groundwater from pollution.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ защиты грунтовых вод от загрязнения неочищенными стоками, где противофильтрационный экран состоит из глинистого грунта с дренирующей прослойкой из проницаемого материала и отводящего дренажа, обеспечивающего отвод жидкости, профильтровавшейся через верхний слой дренажа (А.С. №310972; МКИ Е02В 3/16; Опубл. 09.08.1971; Бюл. №24).Closest to the technical nature of the present invention is a method of protecting groundwater from contamination by untreated sewage, where the anti-filter screen consists of clay soil with a drainage layer of permeable material and a drainage drainage that allows fluid to be filtered through the upper drainage layer (A.S. No. 310972; MKI Е02В 3/16; Publ. 09.08.1971; Bull. No. 24).

Недостатком данного способа является то, что глинистые экраны не дают полной защиты подземных вод от эмиссии растворенных веществ в составе фильтрата.The disadvantage of this method is that clay screens do not provide complete protection of groundwater from the emission of dissolved substances in the filtrate.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении вредного воздействия полигона ТБО на окружающую среду за счет сбора фильтрата, предварительной очистки его перед подачей на очистные сооружения и отведения из массива биогаза с момента начала его образования.The technical result of the invention is to reduce the harmful effects of the landfill on the environment by collecting the filtrate, pre-cleaning it before serving the treatment plant and removing it from the biogas massif from the moment it begins to form.

Достигается это тем, что в способе сбора, очистки и отвода фильтрата и биогаза на полигоне твердых отходов, включающем сооружение многослойного противофильтрационного экрана с дренажным прослоем, сбор, очистку и отвод фильтрата, на поверхности нижнего водоупорного слоя экрана размещают слой отходов, поверх которого укладывают дренажный прослой с расположенными в нем дренами и верхний фильтрующий слой экрана с проницаемостью, обеспечивающей пропуск среднегодового слоя фильтрата при напорах 2-2,5 м, на который укладывают отходы, а сбор и очистку фильтрата осуществляют в двух накопительных емкостях, образованных в поровом пространстве слоев отходов, расположенных выше и ниже верхнего слоя экрана, при этом накапливающийся в нижнем слое отходов фильтрат и биогаз отводят через дрены в дренажном прослое.This is achieved by the fact that in the method of collecting, cleaning and discharging the filtrate and biogas at a solid waste landfill, including the construction of a multilayer anti-filter screen with a drainage layer, collecting, cleaning and discharging the filtrate, a waste layer is placed on the surface of the lower waterproof layer of the screen, on top of which the drainage is laid the interlayer with drains located in it and the upper filter layer of the screen with permeability, which allows the passage of the average annual filtrate layer at pressures of 2-2.5 m, on which the waste is laid, and the collection Cleaning the filtrate is carried out in two storage vessels formed in the pore space of waste layers located above and below the top layer of the screen, thus accumulating in the lower layer and biogas waste filtrate removed through drains in the drain interbed.

При этом трубчатые дрены в дренажном прослое оборудуют компенсаторами угловых и линейных перемещений.At the same time, tubular drains in the drainage layer are equipped with compensators for angular and linear displacements.

Сущность способа поясняется чертежами (фиг.1, 2), на которых показана схема сбора и отвода фильтрата и биогаза на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов с помощью многослойного противофильтрационного экрана полигона.The essence of the method is illustrated by drawings (figure 1, 2), which shows a diagram of the collection and removal of filtrate and biogas at a landfill for solid domestic and industrial waste using a multi-layer screen of the landfill.

На чертежах: 1 - слой отходов выше экрана, выполняющий функцию накопительной и регулирующей емкости; 2 - уровень фильтрата над экраном; 3 - защитный слой экрана; 4 - верхний фильтрующий слой экрана (мембрана заданной проницаемости); 5 - дренажный прослой; 6 - трубчатые дрены; 7 - нижний водоупорный слой экрана; 8 - пленочное покрытие водоупорного слоя экрана; 9 - направление движения стоков в дренажный прослой из толщи отходов, расположенной над экраном; 10 - направление движения стоков в дренажный прослой из толщи отходов, расположенной под дренажным прослоем; 11 - поверхность фильтрата в дренажном прослое; 12 - направление движения фильтрата в дренажном прослое; 13 - слой отходов между нижним водоупорным слоем экрана и дренажным прослоем - накопителем фильтрата; 14 - переходный слой (защитная прокладка) между отходами и дренажным прослоем; 15 - грунтовое основание полигона (дно и стенки котлована в основании); 16 - компенсаторы угловых и линейных перемещений трубчатой дрены; 17 - дренажный колодец.In the drawings: 1 - a layer of waste above the screen, performing the function of cumulative and regulatory capacity; 2 - filtrate level above the screen; 3 - a protective layer of the screen; 4 - upper filtering layer of the screen (membrane of a given permeability); 5 - drainage layer; 6 - tubular drains; 7 - lower waterproof layer of the screen; 8 - film coating of the waterproof layer of the screen; 9 - direction of movement of wastewater into the drainage layer from the waste column located above the screen; 10 - direction of movement of effluents into the drainage layer from the waste layer located under the drainage layer; 11 - the surface of the filtrate in the drainage layer; 12 - the direction of movement of the filtrate in the drainage layer; 13 - waste layer between the lower waterproof layer of the screen and the drainage layer - the filtrate storage; 14 - transitional layer (protective gasket) between waste and drainage layer; 15 - soil base of the landfill (bottom and pit walls at the base); 16 - compensators for angular and linear movements of the tubular drain; 17 - drainage well.

Сбор и отвод фильтрата и биогаза на полигоне ТБО производят следующим образом.The collection and disposal of filtrate and biogas at a landfill is as follows.

Противофильтрационный экран для защиты подземных вод в основании участка захоронения отходов выполняют многослойным.The anti-filter screen for protecting groundwater at the base of the landfill is multi-layer.

Для этого по подготовленному основанию полигона (дну и бортам котлована в основании полигона) 15 устраивают нижний водоупорный слой противофильтрационного экрана 7, который сооружают, например, из глинистых грунтов естественного сложения или из уплотненного карьерного глинистого грунта. Для повышения водоупорных свойств нижнего слоя экрана 7 на его поверхности при необходимости устраивают пленочное покрытие 8. После устройства нижнего водоупорного слоя экрана 7 над ним размещают отходы 13 до отметок укладки дренажного прослоя 5, назначаемых из условия обеспечения минимально допустимых уклонов трубчатых дрен 6 и с учетом прогнозируемой осадки толщи отходов 13 между нижним водоупорным слоем экрана 7 и дренажным прослоем 5. Под трубчатыми дренами 6 в сечениях, соответствующих местам резких переломов рельефа грунтового основания, устраивают компенсаторы угловых и линейных перемещений 16, благодаря которым снижаются напряжения и предотвращается разрушение трубчатых дрен вследствие неравномерных деформаций основания.To do this, on the prepared base of the landfill (the bottom and sides of the pit at the base of the landfill) 15 arrange the lower waterproof layer of the anti-filter screen 7, which is constructed, for example, from clay soils of natural composition or from compacted quarry clay soil. To improve the water-resistant properties of the lower layer of the screen 7, a film coating is arranged on its surface if necessary 8. After the lower water-resistant layer of the screen 7 is installed, waste 13 is placed above it until the marks of the laying of the drainage layer 5 are assigned from the condition of ensuring the minimum allowable slopes of the tubular drains 6 and taking into account the predicted precipitation of the thickness of the waste 13 between the lower waterproof layer of the screen 7 and the drainage layer 5. Under the tubular drains 6 in sections corresponding to the places of sharp fractures of the relief of the soil base Ia, arrange the compensators angular and linear displacement 16, which reduces stress and prevents destruction of tubular drains due to nonuniform deformation of a base.

Стоки, фильтрующиеся через толщу отходов в направлении 9, собираются в нижней части массива отходов 1, где образуется водонасыщенная зона с уровнем фильтрата 2, выполняющая функции накопительной и регулирующей емкости, где происходит анаэробная очистка фильтрата за счет длительного пребывания и разбавления инфильтратом атмосферных осадков.Sludges filtered through the waste thickness in direction 9 are collected in the lower part of the waste array 1, where a water-saturated zone with a filtrate level of 2 is formed, which acts as a storage and control tank where anaerobic purification of the filtrate occurs due to prolonged residence and dilution with atmospheric precipitation.

Верхний слой экрана выполняется в виде мембраны 4, имеющей заданную проницаемость - с таким расчетом, чтобы он пропускал среднегодовой слой фильтрата при напорах 2-2,5 м. С этой целью для устройства верхнего слоя экрана используется, например, рулонный материал на основе бентонитовой глины Бентомат AS50. Для защиты от механических повреждений мембраны 4 устраивают грунтовый защитный слой экрана 3.The upper layer of the screen is made in the form of a membrane 4 having a given permeability - so that it passes the average annual filtrate layer at pressures of 2-2.5 m. For this purpose, for example, a bentonite clay roll material is used to arrange the upper layer of the screen Bentomat AS50. To protect against mechanical damage, the membranes 4 arrange a soil protective layer of the screen 3.

Стоки фильтруются через мембрану 4, при этом происходит значительное снижение концентрации взвешенных частиц и сорбция загрязнений глинистыми минералами мембраны, далее фильтрат попадает в дренажный прослой 5, выполненный, например, из песчано-гравийных грунтов, где происходит его дополнительная очистка от загрязнений.The sewage is filtered through the membrane 4, while there is a significant decrease in the concentration of suspended particles and sorption of contaminants by clay minerals of the membrane, then the filtrate enters the drainage layer 5, made, for example, from sand and gravel soils, where it is additionally cleaned of contaminants.

Слой отходов 13 ко времени укладки на его поверхности дренажного прослоя 5 находится в ненасыщенном состоянии, и в зависимости от применяемой при укладке уплотнительной техники способен впитать дополнительное количество влаги, составляющее 20-30% от объема слоя 13. Стоки, фильтрующиеся через дренажный прослой 5 в течение длительного времени, аккумулируются в толще отходов 13, расположенных под дренажным прослоем, где дополнительно очищаются за счет анаэробных процессов. В течение этого времени не будет происходить выделение фильтрата за пределы тела полигона.The waste layer 13 at the time of laying on its surface the drainage interlayer 5 is in an unsaturated state, and depending on the sealing technique used during the laying, it is able to absorb an additional amount of moisture, amounting to 20-30% of the volume of the layer 13. Drains filtered through the drainage interlayer 5 into for a long time, accumulate in the thickness of the waste 13 located under the drainage layer, where it is additionally cleaned by anaerobic processes. During this time, the filtrate will not be released outside the polygon body.

По достижении полного водонасыщения толщи отходов 13 и по мере их уплотнения и осадки, под давлением расположенных над экраном слоев отходов 1 будет происходить выдавливание фильтрата из толщи 13 в направлении 10 в дренажный прослой 5, выполненный, например, из песчано-гравийных грунтов с расположенными в нем дренами 6, например трубчатыми, через которые собранные в дренажном прослое стоки отводятся в дренажный коллектор и далее на очистные сооружения, например, биологические (БОС).Upon reaching full water saturation of the thickness of the waste 13 and as it is compacted and precipitated, under pressure from the waste layers 1 above the screen, the filtrate will be extruded from the thickness 13 in the direction of 10 into the drainage layer 5, made, for example, from sand and gravel soils with it with drains 6, for example tubular, through which the drains collected in the drainage interlayer are discharged into the drainage collector and then to treatment facilities, for example, biological (BF).

Биогаз, образующийся в толще отходов 13, благодаря меньшей плотности по сравнению с фильтратом также разгружается в дренажный прослой 5, откуда под действием избыточного давления попадает в трубчатые дрены 6 и далее следует по ней до дренажного колодца 17, где осуществляется раздельный отвод: фильтрата - в дренажный коллектор, биогаза - в газосборный коллектор.Biogas generated in the thickness of the waste 13, due to its lower density compared to the filtrate, is also unloaded into the drainage layer 5, from where it gets into the tubular drains 6 under the influence of excess pressure and then follows it to the drainage well 17, where the drainage is carried out separately: drainage collector, biogas - into the gas collector.

Применение предлагаемого способа сбора, очистки и отвода фильтрата и биогаза на полигоне ТБПО позволяет наиболее полно использовать площадь участка, выделенного для размещения отходов, при обеспечении задержки выхода фильтрата из тела полигона на несколько лет, эффективной предварительной очистки стоков перед очистными сооружениями и отбора биогаза из нижних слоев отходов с момента начала его образования.The application of the proposed method for the collection, purification and removal of filtrate and biogas at the TBPO landfill allows the fullest possible use of the area of the site allocated for waste disposal, while ensuring a delay of the filtrate from the body of the landfill for several years, effective preliminary treatment of effluents before treatment facilities and biogas removal from layers of waste from the beginning of its formation.

Claims

1. A method of collecting, cleaning and discharging filtrate and biogas at a landfill for solid household and industrial waste, including the construction of a multilayer anti-filter screen with a drainage layer, collecting, cleaning and discharging the filtrate, characterized in that a waste layer is placed on the surface of the lower waterproof layer of the screen, on top which lay the drainage layer with the drains located in it and the upper filter layer of the screen with permeability, which allows the passage of the average annual layer of the filtrate at pressures of 2-2.5 m, on which t waste, and collection and purification of the filtrate is carried out in two storage vessels formed in the pore space of waste layers located above and below the top layer of the screen, thus accumulating in the lower layer and biogas waste filtrate removed through drains in the drain interbed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the drains in the drainage layer are equipped with compensators for angular and linear movements.