RU2700087C1 - Method of reducing methane recovery contained in biogas on a solid municipal waste landfill - Google Patents
Method of reducing methane recovery contained in biogas on a solid municipal waste landfill Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700087C1 RU2700087C1 RU2018129040A RU2018129040A RU2700087C1 RU 2700087 C1 RU2700087 C1 RU 2700087C1 RU 2018129040 A RU2018129040 A RU 2018129040A RU 2018129040 A RU2018129040 A RU 2018129040A RU 2700087 C1 RU2700087 C1 RU 2700087C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biogas
- waste
- methane
- layers
- landfill
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 76
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010805 inorganic waste Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 5
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 11
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000001450 methanotrophic effect Effects 0.000 description 5
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000566150 Pandion haliaetus Species 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 description 2
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 2
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001112696 Clostridia Species 0.000 description 1
- 241000186660 Lactobacillus Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002053 acidogenic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003657 drainage water Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006353 environmental stress Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 235000021049 nutrient content Nutrition 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000007065 protein hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 description 1
- 238000013316 zoning Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L11/00—Methods specially adapted for refuse
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B1/00—Dumping solid waste
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/02—Biological treatment
- C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано при захоронении промышленных и бытовых отходов на свалках, а именно к способам снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, при обработке твердых коммунальных отходов на полигонах. Известен «Способ получения биогаза и удобрения из органических отходов, включающий подготовку основания из гидроизолирующего материала, монтаж системы газового дренажа, послойную укладку отходов, отвод и сбор биогаза и фильтрата, отличающийся тем, что на подготовленном основании устанавливают газодренажную конструкцию из жестко связанных труб, совмещающую функции вертикального и горизонтального газового дренажа; перед укладкой на основание органические отходы сортируют, измельчают, засевают метаногенными микроорганизмами, увлажняют и укладывают их насыпкой с верхней части газодренажной конструкции послойно в несколько этапов до проектной высоты бурта, с пересыпкой каждого слоя отходов слоем глины; для герметизации слоев отходов слои глины орошают обеззараженным фильтратом или водой и подсушивают до образования твердой корки; при достижении проектной высоты бурта последний слой отходов герметизируют глиной как и нижние слои отходов; биогаз отводят через газодренажную конструкцию, а фильтрат - гидродренажной системой, вмонтированной в гидроизолирующее основание, и обеззараживают; после прекращения выделения биогаза переработанную микроорганизмами биомассу удаляют и используют в качестве удобрения; далее цикл переработки органических отходов повторяют. Патент РФ на изобретение №2372155, МПК: В09В 1/00, д. публ. 2009.11.10.The invention relates to the protection of the environment and can be used in the disposal of industrial and household waste in landfills, and in particular to methods for reducing the emission of methane contained in biogas during the processing of municipal solid waste at landfills. The well-known "Method for producing biogas and fertilizer from organic waste, including preparing the base from waterproofing material, installing a gas drainage system, layering waste, removing and collecting biogas and filtrate, characterized in that a gas drainage structure of rigidly connected pipes is installed on the prepared base, combining functions of vertical and horizontal gas drainage; Before laying on the base, the organic waste is sorted, crushed, seeded with methanogenic microorganisms, moistened and laid with the bulk from the top of the gas drainage structure in layers in several stages to the projected height of the pile, with a layer of clay sprinkling each layer of waste; to seal the layers of waste, the clay layers are irrigated with a disinfected filtrate or water and dried to form a hard crust; when the design height of the pile is reached, the last layer of waste is sealed with clay as well as the lower layers of waste; biogas is diverted through the gas drainage structure, and the filtrate is drained by a hydrodrainage system mounted in the waterproofing base, and disinfected; after the cessation of biogas evolution, the biomass processed by microorganisms is removed and used as fertilizer; then the cycle of processing organic waste is repeated. RF patent for the invention No. 2372155, IPC: B09B 1/00, d. Publ. 2009.11.10.
Известен «Способ сбора и отвода биогаза на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов с многослойным противофильтрационным экраном, 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, отличающийся тем, что отвод биогаза из вертикального газового дренажа осуществляют по 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 well-known "Method of collecting and discharging biogas at a landfill of 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, assembled from sections and having perforated walls, layering waste, building up wells to the height of each layer of waste with the use of sliding formwork, overlapping plugs of the upper ends of the vertical gas drainage wells in each cycle ia, characterized in that the biogas is removed from the vertical gas drainage through 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 horizontal tubular drains, and the upper end of the lower well section vertical gas drainage is located above the level of the filtrate above the anti-filter screen.
Патент РФ на изобретение №2320426, МПК: В09В 3/00; д. публ. 2008.03.27. Исследование процесса выделения биогаза на полигоне показало, что доля метана в биогазе непосредственно в объемах тестовых скважин составляет около 55,7±4%, а в призабойных пространствах около 68,6±1,5%. При этом температурному максимуму на глубине 5 м соответствует и большая доля метана в биогазе. Так, в пробах биогаза, взятых из глубины 5 м, содержание метана составляет 73,6-88,5%, в то время как в скважинах с глубиной 10-15 м доля метана в биогазе находится в пределах 63,2-67,2% (Лыков И.Н. и соавт., 2009, 2011).RF patent for invention No. 2320426, IPC: B09B 3/00; D. publ. 2008.03.27. The study of the biogas extraction process at the landfill showed that the proportion of methane in biogas directly in the volumes of test wells is about 55.7 ± 4%, and in the near-well spaces about 68.6 ± 1.5%. At the same time, a large proportion of methane in biogas corresponds to the temperature maximum at a depth of 5 m. So, in biogas samples taken from a depth of 5 m, the methane content is 73.6-88.5%, while in wells with a depth of 10-15 m, the proportion of methane in biogas is in the range 63.2-67.2 % (Lykov I.N. et al., 2009, 2011).
В модельных экспериментах по метанобразованию с чистыми культурами показано, что при росте метаногенов на ацетате изотопный состав углерода метана и углекислоты обеднен 13С изотопом по отношению к углероду используемого ацетата. При этом изотопный состав углерода используемого ацетата имеет близкое значение δ13С с органическими продуктами на свалке. Распределение изотопного состава углерода, обнаруженное при анализе метана и углекислоты в теле свалки, является практически идентичным с данными в модельных экспериментах. Следовательно, можно полагать, что процесс метаногенеза в теле свалки связан с активностью метанобразующих бактерий, использующих ацетат как основной их субстрат (Муравьев А.И. и соавт., 2009).In model experiments on methane formation with pure cultures, it was shown that, with the growth of methanogens on acetate, the isotopic composition of the carbon of methane and carbon dioxide is depleted in the 13 C isotope relative to the carbon of the acetate used. In this case, the carbon isotopic composition of the acetate used has a close value of δ 13 C with organic products in a landfill. The distribution of the carbon isotopic composition found in the analysis of methane and carbon dioxide in the landfill body is almost identical to the data in model experiments. Therefore, it can be assumed that the process of methanogenesis in the landfill body is associated with the activity of methane-forming bacteria using acetate as their main substrate (Muravyov A.I. et al., 2009).
В настоящее время к основным способам утилизации метана относятся (Абрамов Н.Ф., Проскуряков А.Ф., 1989; Лифшиц А.Б., Гурвич В.И., 1999; Energy Sector Methane Recovery and Use, 2009; Садчиков A.B., 2017):Currently, the main methods of methane utilization include (Abramov N.F., Proskuryakov A.F., 1989; Lifshits A.B., Gurvich V.I., 1999; Energy Sector Methane Recovery and Use, 2009; Sadchikov AB, 2017):
- сжигание в факеле, направленное, прежде всего на уничтожение и ликвидацию метана в целях снижения экологической нагрузки и опасности возгорания полигонов;- flaring, aimed primarily at the destruction and elimination of methane in order to reduce environmental stress and the risk of fire of landfills;
- сжигание необработанного метана для получения тепла;- combustion of untreated methane to produce heat;
- очистка метана для дальнейшего использования в установках генерации электрической и тепловой энергии;- methane purification for further use in installations for the generation of electric and thermal energy;
- очистка метана для дальнейшего использование в качестве газомоторного топлива;- methane purification for further use as a gas engine fuel;
- получение биометана из свалочного газа с содержанием метана свыше 96% для дальнейшего использования в системах газоснабжения.- production of biomethane from landfill gas with a methane content of over 96% for further use in gas supply systems.
Таким образом, биогаз, образующийся при биохимической ферментации органосодержащих отходов на полигонах ТКО, может использоваться как альтернативное местное возобновляемое топливо. Однако, рыночного (бездотационного) использования биогаза, образующегося на полигонах ТБО, в настоящее время в России практически не происходит. Кроме того, в условиях закрытия и рекультивации многих полигонов ТКО остро стоит проблема снижения эмиссии биогаза. Сжигание биогаза ограничено высокой стоимостью природоохранных устройств на энергогенерирующих установках (Елистратов В.В. и соавт., 2001).Thus, biogas generated during biochemical fermentation of organo-waste in landfills can be used as an alternative local renewable fuel. However, the market (non-subsidized) use of biogas generated at solid waste landfills is currently practically not happening in Russia. In addition, in the conditions of closure and reclamation of many MSW landfills, there is an acute problem of reducing biogas emissions. Biogas burning is limited by the high cost of environmental protection devices in energy generating plants (V. Elistratov et al., 2001).
Известен способ снижения эмиссии биогаза с использованием сорбционных загрузочных материалов. В качестве сорбционных материалов использовали отходы целлюлозно-бумажной промышленности: опил, кору, скоп, щепу. Конструкция биофильтра представляет собой корпус цилиндрической формы, выполненный из коррозионно-стойкого материала. Высота корпуса - 1,5 м, высота загрузочных слоев - 1,0 м, диаметр - 0,4 м, площадь биофильтра 0,126 м2. На основании сорбционных свойств материалов определен порядок укладки сорбционных материалов и их объемное соотношение: щепа, опил, скоп и кора - 1:1:2:1 соответственно. Подача газовой смеси в биофильтр осуществляется при помощи компрессора с расходом 0,24 м3/ч (Нетребин Ю.Я., 2004). Но подобная схема утилизации биогаза требует больших материальных и финансовых затрат.A known method of reducing biogas emission using sorption feed materials. As sorption materials used pulp and paper industry waste: sawdust, bark, osprey, wood chips. The biofilter design is a cylindrical body made of corrosion-resistant material. The height of the casing is 1.5 m, the height of the loading layers is 1.0 m, the diameter is 0.4 m, the biofilter area is 0.126 m 2 . Based on the sorption properties of the materials, the order of laying of the sorption materials and their volume ratio: wood chips, sawdust, osprey and bark are determined: 1: 1: 2: 1, respectively. The gas mixture is supplied to the biofilter using a compressor with a flow rate of 0.24 m 3 / h (Netrebin Yu.Ya., 2004). But such a scheme for biogas utilization requires large material and financial costs.
Известен способ сокращения выбросов метана на полигонах путем его окисления в почвенном покрове (W. 
Наиболее близким аналогом к способу в предложенном в качестве изобретения техническом решении является «Способ обезвреживания токсичных отходов при их захоронении на свалке или специальном полигоне», включающий размещение твердых и жидких отходов органического и неорганического происхождений в ограниченном пространстве свалки или полигона, оборудованном системой отвода газа и дренажной воды, анаэробную обработку, отличающийся тем, что органические и неорганические отходы размещают в виде чередующихся слоев или смеси отходов с соотношением масс органических и неорганических отходов (2:1)-(10:1), вводят метаногенные микроорганизмы и поддерживают содержание воды в массе отходов не менее 0,55%.The closest analogue to the method in the technical solution proposed as an invention is the “Method for the neutralization of toxic wastes during their disposal in a landfill or a special landfill,” including the placement of solid and liquid wastes of organic and inorganic origin in a confined space of a landfill or landfill equipped with a gas removal system and drainage water, anaerobic treatment, characterized in that the organic and inorganic waste is placed in the form of alternating layers or a mixture of waste with wearing weight organic and inorganic waste (2: 1) - (10: 1), administered methanogenic microorganisms and maintain water content of the waste mass is not less than 0.55%.
Патент РФ на изобретение №2114706, МПК: C02F 1/50, д. публ. 2004.08.10.RF patent for the invention No. 2114706, IPC: C02F 1/50, D. publ. 2004.08.10.
Техническим результатом способа является снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, на полигоне твердых коммунальных отходов путем использования известнякового отсева для изоляции слоев утилизируемых отходов, что создает условия для размножения анаэробных (метанотрофных) микроорганизмов, использующих метан, содержащийся в биогазе, в качестве источника углерода. Предлагаемый метод позволяет снизить выделение метана в окружающую среду, на 24,5-40,2%, что способствует пожаробезопасности полигона твердых коммунальных отходов (ТКО) и уменьшению выбросов парникового газа.The technical result of the method is to reduce the emission of methane contained in biogas at a municipal solid waste landfill by using limestone screening to isolate layers of utilized waste, which creates the conditions for the propagation of anaerobic (methanotrophic) microorganisms using methane contained in biogas as a carbon source. The proposed method allows to reduce the emission of methane into the environment by 24.5-40.2%, which contributes to the fire safety of the solid municipal waste landfill and to reduce greenhouse gas emissions.
Технический результат достигается тем, что «Способ снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, на полигонах твердых коммунальных отходов, включает размещение твердых коммунальных отходов органического и неорганического происхождений на ограниченной площадке полигона. Органические и неорганические отходы размещают в виде чередующихся слоев смеси отходов, с нейтральным наполнителем. При этом смесь прессованых коммунальных отходов укладывают слоем высотой два метра и засыпают слоем с высотой 25 см известнякового отсева, содержащего 91% углекислого кальция, Время выдержки слоев в таком состоянии составляет 6 месяцев, после чего процедура повторяется, до образования 6-7 слоев. Затем осуществляют отбор проб биогаза, полученных через дренажные скважины 5, 10 и 15 метров глубиной в разных частях ограниченного пространства полигона. Образование биогаза в слоях происходит по типу твердофазной ферментации с четкой биогеохимической зональностью, зависимой от глубины горизонта, в которой изменяется как количественный, так и качественный состав микроорганизмов, окисляющих и использующих метан, содержащийся в биогазе, в качестве источника углерода.The technical result is achieved by the fact that “A method of reducing the methane contained in biogas at municipal solid waste landfills involves the placement of municipal solid waste of organic and inorganic origin on a limited landfill site. Organic and inorganic waste is placed in the form of alternating layers of a mixture of waste, with a neutral filler. In this case, a mixture of pressed municipal waste is laid in a layer two meters high and covered with a layer with a height of 25 cm of limestone screening containing 91% calcium carbonate.The exposure time of the layers in this state is 6 months, after which the procedure is repeated until 6-7 layers are formed. Then carry out sampling of biogas obtained through drainage wells of 5, 10 and 15 meters deep in different parts of the limited space of the landfill. The formation of biogas in the layers is carried out by the type of solid-phase fermentation with a clear biogeochemical zonality, depending on the depth of the horizon, in which both the quantitative and qualitative composition of microorganisms that oxidize and use methane contained in biogas as a carbon source changes.
Примеры конкретного выполнения способа.Examples of specific performance of the method.
Известняковый отсев образуется при переработке в щебень известняка. Образуемый отсев практически полностью состоит из известняковой муки. Известняковый отсев обладает щелочными свойствами (рН 8), благодаря присутствию углекислого кальция (табл. 1).Limestone screening is formed by processing limestone into crushed stone. The resulting screening is almost entirely composed of limestone flour. Limestone screening has alkaline properties (pH 8), due to the presence of calcium carbonate (table. 1).
Территорию полигона площадью 15 га с твердыми коммунальными отходами (ТКО) разделяли на две ограниченные площадки. На одну из них складировали ТКО методом прессования высотой 2 м. Затем прессованные ТКО засыпали известняковым отсевом высотой 25 см. В таком состоянии выдерживали отходы в течение 6 месяцев, после чего процедура повторяется. Во время «отдыха» первой площадки, заполняется вторая по той же схеме. До образования 6-7 слоев.The territory of the landfill area of 15 hectares with municipal solid waste (MSW) was divided into two limited sites. MSW was stored on one of them by pressing method with a height of 2 m. Then, pressed MSW were poured with limestone screening height of 25 cm. In this state, the waste was kept for 6 months, after which the procedure was repeated. During the "rest" of the first site, the second is filled in the same way. Before the formation of 6-7 layers.
Отбор проб биогаза осуществляли через специально пробуренные скважины 5, 10 и 15 метров глубиной в разных частях ограниченных площадок полигона. Образование биогаза на этих площадках полигона происходит по типу твердофазной ферментации с четкой биогеохимической зональностью. В зависимости от глубины горизонта изменяется как количественный, так и качественный состав микроорганизмов. Первый уровень (10 см - 1,0 м.) отличается наиболее интенсивными аэробными процессами и нарастанием микробной биомассы, содержащей ассоциации мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов. Он характеризуется первичным разложением, гидролизом белковых соединений и накоплением первичных продуктов их разложения. На этом уровне количество микроорганизмов колеблется от 500 тыс.до 1,5 млн. КОЕ в 1 г отходов. На втором уровне (1 м - 5,0 м.) количество микроорганизмов колеблется от 2,2 млн. до 7,2 млн. КОЕ/г.Происходит накопление органических кислот (масляной, пропионовой, молочной, уксусной), а также низших спиртов, аммиака, нитратов, нитритов и водорода. Третий уровень (5,0 м - 10,0 м) отличается процессами анаэробной ферментации с участием нескольких видов микроорганизмов, в том числе лактобацилл и клостридий. Количество микроорганизмов на этом уровне колеблется от 550 тыс. до 2,0 млн. КОЕ/г. Температура третьего уровня варьирует от 30°С до 50°С, что создает благоприятные условия для развития термофильных микроорганизмов, ускорения процессов разложения сложных органических веществ и интенсификации метанового брожения. Ассоциация термофильных микроорганизмов этого уровня представлена в основном ацетогенами, превращающих органические кислоты в уксусную кислоту, водород и окислы углерода. Четвертый уровень (10,0 м - 15,0 м.) характеризуется значительно меньшим количеством микроорганизмов: от 150 тыс.до 670 тыс.КОЕ/г. Температура этого уровня медленно снижается до 20°С, что свидетельствует об истощении легкоразлагаемых органических соединений (Лыков И.Н. и соавт., 2011). Уменьшается и количество генерируемого метана (табл. 2).Biogas sampling was carried out through specially drilled wells of 5, 10 and 15 meters deep in different parts of limited areas of the landfill. The formation of biogas at these sites of the landfill occurs as solid-phase fermentation with a clear biogeochemical zoning. Depending on the depth of the horizon, both the quantitative and qualitative composition of microorganisms changes. The first level (10 cm - 1.0 m) is distinguished by the most intensive aerobic processes and the growth of microbial biomass containing associations of mesophilic aerobic and facultative anaerobic microorganisms. It is characterized by primary decomposition, hydrolysis of protein compounds and the accumulation of primary products of their decomposition. At this level, the number of microorganisms ranges from 500 thousand to 1.5 million CFU per 1 g of waste. At the second level (1 m - 5.0 m), the number of microorganisms varies from 2.2 million to 7.2 million CFU / g. Organic acids (butyric, propionic, lactic, acetic) and lower alcohols accumulate. , ammonia, nitrates, nitrites and hydrogen. The third level (5.0 m - 10.0 m) is characterized by anaerobic fermentation processes involving several types of microorganisms, including lactobacilli and clostridia. The number of microorganisms at this level ranges from 550 thousand to 2.0 million CFU / g. The temperature of the third level varies from 30 ° C to 50 ° C, which creates favorable conditions for the development of thermophilic microorganisms, accelerate the decomposition of complex organic substances and the intensification of methane fermentation. The association of thermophilic microorganisms of this level is represented mainly by acetogens, which convert organic acids to acetic acid, hydrogen and carbon oxides. The fourth level (10.0 m - 15.0 m) is characterized by a significantly smaller number of microorganisms: from 150 thousand to 670 thousand CFU / g. The temperature of this level slowly decreases to 20 ° C, which indicates the depletion of easily decomposable organic compounds (Lykov, I.N. et al., 2011). The amount of methane generated also decreases (Table 2).
Третий уровень называется ацидогенным или кислотным. Кислая среда и недостаток кислорода угнетают метанотрофную (разрушающую метан) микрофлору. Прослойка известнякового отсева нейтрализует среду, обогащает ее кислородом и создает условия для размножения метанотрофных бактерий, утилизирующих метан. Таким образом, биогаз, образующийся в анаэробной зоне, мигрирует вверх по разрезу и в аэрируемых приповерхностных отложениях под воздействием аэробной микрофлоры окисляется (рис. 1). При этом на глубине 5, 10 и 15 м. биогаз проходит соответственно 2, 5 и 7 прослоек известнякового отсева.The third level is called acidogenic or acidic. An acidic environment and a lack of oxygen inhibit the methanotrophic (methane-destroying) microflora. A layer of limestone screenings neutralizes the medium, enriches it with oxygen and creates the conditions for the propagation of methanotrophic bacteria utilizing methane. Thus, biogas formed in the anaerobic zone migrates up the section and is oxidized under the influence of aerobic microflora in aerated near-surface deposits (Fig. 1). At the same time, at a depth of 5, 10 and 15 m, biogas passes through 2, 5 and 7 layers of limestone screening, respectively.
Наряду со снижением выделения метана на 24,5-40,2% изменяется компонентный состав самого биогаза (табл. 3).Along with a decrease in methane emission by 24.5–40.2%, the component composition of biogas itself changes (Table 3).
Биогаз, образующийся при биохимической ферментации органосодержащих отходов на полигонах ТКО, может использоваться как альтернативное местное возобновляемое топливо. Однако, рыночного (бездотационного) использования биогаза, образующегося на полигонах ТБО, в настоящее время в России практически не осуществляется. Поэтому в условиях закрытия и рекультивации многих полигонов ТКО остро стоит проблема снижении явыделения биогаза. В свою очередь, сжигание биогаза ограничено высокой стоимостью природоохранных устройств на энергогенерирующих установках.Biogas generated by biochemical fermentation of organo-waste in landfills can be used as an alternative local renewable fuel. However, the market (non-subsidized) use of biogas generated at landfills is currently practically not carried out in Russia. Therefore, in the conditions of closure and reclamation of many MSW landfills, there is an acute problem of reducing biogas release. In turn, biogas burning is limited by the high cost of environmental protection devices in energy generating plants.
Предлагаемый в качестве изобретения способ позволяет добиться снижения выделения метана, содержащегося в биогазе на 24,5-40,2% (см. таблицу 3 и рис 1) на полигоне твердых коммунальных отходов путем использования известнякового отсева для изоляции слоев утилизируемых отходов, что создает условия для размножения метанотрофных микроорганизмов, использующих метан в качестве источника углерода, следовательно резко снижается выделение метана в окружающую среду, что способствует пожаробезопасности полигона твердых коммунальных отходов и уменьшению выбросов парникового газа.The method proposed as an invention makes it possible to reduce the emission of methane contained in biogas by 24.5-40.2% (see table 3 and Fig. 1) at a municipal solid waste landfill by using limestone screening to isolate layers of utilized waste, which creates conditions for the propagation of methanotrophic microorganisms that use methane as a carbon source, therefore, methane emission to the environment is sharply reduced, which contributes to the fire safety of the municipal solid waste landfill and reduces greenhouse gas emissions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129040A RU2700087C1 (en) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Method of reducing methane recovery contained in biogas on a solid municipal waste landfill |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129040A RU2700087C1 (en) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Method of reducing methane recovery contained in biogas on a solid municipal waste landfill |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2700087C1 true RU2700087C1 (en) | 2019-09-12 |
Family
ID=67989593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018129040A RU2700087C1 (en) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Method of reducing methane recovery contained in biogas on a solid municipal waste landfill |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2700087C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4670148A (en) * | 1984-11-10 | 1987-06-02 | Reinhard Schneider | Apparatus and method for withdrawing gaseous decomposition products from a refuse dump |
| GB2230004A (en) * | 1989-04-08 | 1990-10-10 | Pallett Ivor | Method for treating solid waste |
| RU2114706C1 (en) * | 1994-01-10 | 1998-07-10 | Центр химической экологии "ХИМЭК" | Method of detoxifying toxic wastes |
| EA027813B1 (en) * | 2008-12-03 | 2017-09-29 | Трисопласт Интернэшнл Б.В. | Method for stimulating biodegradation and the degassing of waste disposal sites |
-
2018
- 2018-08-06 RU RU2018129040A patent/RU2700087C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4670148A (en) * | 1984-11-10 | 1987-06-02 | Reinhard Schneider | Apparatus and method for withdrawing gaseous decomposition products from a refuse dump |
| GB2230004A (en) * | 1989-04-08 | 1990-10-10 | Pallett Ivor | Method for treating solid waste |
| RU2114706C1 (en) * | 1994-01-10 | 1998-07-10 | Центр химической экологии "ХИМЭК" | Method of detoxifying toxic wastes |
| EA027813B1 (en) * | 2008-12-03 | 2017-09-29 | Трисопласт Интернэшнл Б.В. | Method for stimulating biodegradation and the degassing of waste disposal sites |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛЫКОВ И.Н., ИЛЬИН В.К., СТАРКОВА Л.В., САФРОНОВА С.А., ЗЯКУН А.М., ЛАУРИНАВИЧУС К.С., ВОЛЫХИНА Н.И., ТАРАСОВА Е.А. Бактериальная метангенерация и способы ее оптимизации// Авиакосмическая и экологическая медицина, 2008, том 42, N 3. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11193142B2 (en) | Methods and apparatus for hydrogen based biogas upgrading | |
| CN100395041C (en) | Domestic refuse treatment method | |
| CN101015832A (en) | Denitrification facultative type domestic refuse bioreactor landfill and leachate recirculation process | |
| CN105127174B (en) | A kind of processing method of the sustainable household refuse landfill sites of cycle | |
| CN105129990A (en) | Method for pretreating landfill leachate by quasi aerobiotic landfilling body | |
| Majhi et al. | Two-phase anaerobic digestion of vegetable market waste fraction of municipal solid waste and development of improved technology for phase separation in two-phase reactor | |
| Kjeldsen et al. | Landfill gas management by methane oxidation | |
| WO2013162739A1 (en) | System for anaerobic digestion of solid and soluble organic wastes, by-products and residues | |
| US20090221865A1 (en) | Method and apparatus for injecting enriched steam | |
| Karimi et al. | The influence of moisture enhancement on solid waste biodegradation | |
| Aigbodion et al. | Viability of biogas production from manure/biomass in Nigeria using fixed dome digester | |
| RU2700087C1 (en) | Method of reducing methane recovery contained in biogas on a solid municipal waste landfill | |
| Plocoste et al. | Effect of leachate recirculation on landfill methane production in a tropical insular area | |
| CN100560238C (en) | Two-step city life garbage burying treatment system and method thereof | |
| Xie et al. | Effects of biochar-amended soils as intermediate covers on the physical, mechanical and biochemical behaviour of municipal solid wastes | |
| RU2406578C1 (en) | Method of solid household refuses reclamation and polygon for their placement | |
| Ahmed et al. | Energy Recovery by Production of Electricity from Anaerobic Digestion of Organic Waste in the Saharan Environment | |
| RU2407725C1 (en) | Method for production of humus at dumps | |
| Karim | Evaluation of a trickle flow leach bed reactor for anaerobic digestion of high solids cattle manure | |
| Jin | Decomposition of high organic and moisture content municipal solid waste in bioreactor landfills | |
| Okolotu | FABRICATION OF BIOGAS DIGESTER AND PRODUCTION OF FUEL FROM ANIMAL DROPPINGS USING HIGH-DENSITY POLYETHYLENE AND POLYVINYL CHLORIDE | |
| CN115213190B (en) | Method and device for accelerating methane generation and oxidization of landfill site and cooperatively fixing carbon | |
| CN102814117A (en) | Garbage leaching liquor biochemical treatment effluent method for garbage incinerator tail gas treatment | |
| Gutierrez et al. | Mechanisms, source, and factors that affect methane emissions | |
| Abbasi et al. | Capture of Biogas from Landfills |