RU2740814C1 - Method for collection and removal of biogas from solid municipal waste polygons for further use thereof - Google Patents
Method for collection and removal of biogas from solid municipal waste polygons for further use thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2740814C1 RU2740814C1 RU2020109734A RU2020109734A RU2740814C1 RU 2740814 C1 RU2740814 C1 RU 2740814C1 RU 2020109734 A RU2020109734 A RU 2020109734A RU 2020109734 A RU2020109734 A RU 2020109734A RU 2740814 C1 RU2740814 C1 RU 2740814C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- biogas
- removal
- pipes
- collection system
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 11
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 claims 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 abstract description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 73
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B09B1/004—Covering of dumping sites
-
- 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
- B09B1/006—Shafts or wells in waste dumps
-
- 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
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/30—Landfill technologies aiming to mitigate methane emissions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обезвреживанию полигонов хранения твердых коммунальных отходов (ТКО) путем сбора и отвода биогаза для его дальнейшего использования.The invention relates to the decontamination of landfills for storage of municipal solid waste (MSW) by collecting and removing biogas for its further use.
В России 95% твердых коммунальных (бытовых) отходов, образующихся в процессе жизнедеятельности человека, размещаются без переработки на полигонах. Полигоны ТКО являются источниками загрязнения не только почвы и поверхностных вод, но и воздушного бассейна. В теле полигона в анаэробных условиях в результате жизнедеятельности метаногенных бактерий образуется свалочный газ (биогаз), состоящий из метана, углекислого газа и азота. Период выхода биогаза составляет от 15 до 25 лет. Парниковый эффект метана сильней, чем от углекислого газа, по разным оценкам на величину от 25 раз до 84 раз. Вклад полигонов ТКО в общую эмиссию метана на Земле составляет около 10%. Выделение биогаза (свалочного газа) создает высокую пожарную опасность на полигонах ТКО, что может привести к неконтролируемому сгоранию отходов с выбросом большого количества вредных веществ, в том числе диоксинов и фуранов. Утилизация биогаза, кроме решения экологических проблем, позволит вырабатывать тепловую и электрическую энергию, снижая использование природного топлива.In Russia, 95% of solid municipal (household) waste generated in the process of human activity is disposed of without recycling at landfills. MSW landfills are sources of pollution not only for soil and surface waters, but also for the air basin. In the landfill body under anaerobic conditions, as a result of the vital activity of methanogenic bacteria, landfill gas (biogas) is formed, consisting of methane, carbon dioxide and nitrogen. The biogas yield period is 15 to 25 years. The greenhouse effect of methane is stronger than that of carbon dioxide, according to various estimates, from 25 to 84 times. The contribution of MSW landfills to the total methane emissions on Earth is about 10%. The release of biogas (landfill gas) creates a high fire hazard at MSW landfills, which can lead to uncontrolled combustion of waste with the release of a large amount of harmful substances, including dioxins and furans. Utilization of biogas, in addition to solving environmental problems, will allow the production of heat and electricity, reducing the use of natural fuel.
Количество биогаза, образующегося на полигоне, зависит от стадии биохимических процессов. Большое влияние на их течение оказывает возраст полигона, виды и методы складирования отходов. Измерения выхода биогаза на действующих российских полигонах установили значительную неравномерность выхода биогаза с тела полигона и большие колебания содержания в нем метана [1].The amount of biogas generated at the landfill depends on the stage of biochemical processes. The age of the landfill, types and methods of waste storage have a great influence on their course. Measurements of the biogas yield at the existing Russian landfills have established a significant unevenness of the biogas output from the landfill body and large fluctuations in the methane content in it [1].
Известен способ сбора и отвода биогазов на мусорном полигоне, описанный в патенте [2]. Способ включает установленную на гравийном дренажном слое систему вертикальных колодцев, в полости которых размещен крупнофракционный материал и поверх уложена газонепроницаемая пленка, при этом колодцы сообщены с газосборником.A known method of collecting and removing biogas at a landfill, described in the patent [2]. The method includes a system of vertical wells installed on a gravel drainage layer, in the cavities of which a coarse-fraction material is placed and a gas-tight film is laid on top, while the wells are in communication with a gas collector.
Недостатком известного способа является низкая эффективность сбора и отвода биогазов с полигона ТБО, так как газонепроницаемая пленка перекрывает только стволы вертикальных колодцев, поэтому биогаз имеет возможность проходить через слой ТБО в атмосферу.The disadvantage of this method is the low efficiency of collection and removal of biogas from the solid waste landfill, since the gas-tight film covers only the shafts of vertical wells, so biogas has the ability to pass through the solid waste layer into the atmosphere.
Известен способ сбора и отвода биогаза, образующегося при разложении органической составляющей отходов [3], по которому на подготовленном основании рабочих карт полигона оборудуют вертикальные скважины, собираемые из железобетонных колец с перфорированными стенками, внутри колец устанавливают перфорированные асбестоцементные трубы меньшего диаметра, пространство между внутренними стенками колец и перфорированными трубами засыпают щебнем крупных фракций. В плане скважины располагают в виде квадратной сетки с минимальным расстоянием друг от друга 30-40 м и соединяют между собой в прямолинейные батареи промежуточными газопроводами, подключаемыми к магистральному. Наращивание систем газового дренажа ведут параллельно с укладкой отходов, по мере формирования слоев отходов толщины 2 м. Этот способ имеет следующие недостатки:There is a known method of collecting and removing biogas formed during the decomposition of the organic component of waste [3], according to which, on the prepared basis of the working maps of the landfill, vertical wells are equipped, collected from reinforced concrete rings with perforated walls, perforated asbestos-cement pipes of smaller diameter are installed inside the rings, the space between the inner walls rings and perforated pipes are covered with crushed stone of large fractions. In the plan, the wells are arranged in the form of a square grid with a minimum distance of 30-40 m from each other and are connected to each other in straight batteries by intermediate gas pipelines connected to the main pipeline. The expansion of gas drainage systems is carried out in parallel with the laying of waste, as layers of waste 2 m thick are formed.This method has the following disadvantages:
а) нижнее железобетонное кольцо обсадной трубы скважины газового дренажа устанавливается непосредственно на основание, что под давлением веса обсадной трубы может привести к нарушению герметичности противофильтрационного экрана в основании полигона и развитию фильтрационных утечки загрязненных стоков в подземные воды;a) the lower reinforced concrete ring of the casing of the gas drainage well is installed directly on the base, which, under the pressure of the weight of the casing, can lead to a breach of the tightness of the anti-seepage screen at the base of the landfill and the development of filtration leakage of contaminated wastewater into groundwater;
б) организованный отвод газа от устья скважины оборудуется только после достижения толщей отходов проектной высоты;b) an organized gas outlet from the wellhead is equipped only after the waste mass reaches the design height;
в) из-за большого расстояние между скважинами откачка газа при наличии значительных неравномерностей слоя захороненных отходов будет неполной.c) due to the large distance between the wells, gas pumping in the presence of significant irregularities in the layer of buried waste will be incomplete.
Известен способ сбора и отвода биогаза, образующегося в толще полигона ТБО [4, 5], отличающийся от способа [3] отсутствием железобетонных перфорированных колец. На полигоне твердых коммунальных и промышленных отходов осуществляют подготовку основания, монтаж системы вертикального газового дренажа из сети распределенных по площади полигона скважин с перфорированными стенками и наружной фильтрующей обсыпкой, сформированной при помощи скользящей опалубки, послойную укладку отходов с пересыпкой изолирующими слоями, наращивание скважин на высоту каждого слоя отходов, а отвод биогаза из скважин вертикального газового дренажа осуществляют по трубчатым дренам горизонтального дренажа в основании полигона. Способ [5] отличается от способа [4] тем, что соединения между секциями выполняют с возможностью взаимных угловых и линейных перемещений секций и тем, что колодцы, трубы и соединения элементов горизонтального и вертикального дренажа выполняют из антикоррозионных материалов, например из стеклопластика.There is a known method of collecting and removing biogas formed in the thickness of the landfill of solid waste [4, 5], which differs from the method [3] by the absence of reinforced concrete perforated rings. At the landfill of solid municipal and industrial waste, the preparation of the base is carried out, the installation of a vertical gas drainage system from a network of wells distributed over the area of the landfill with perforated walls and external filtering backing formed using sliding formwork, layer-by-layer stacking of waste with filling with insulating layers, building up wells to the height of each layer of waste, and the removal of biogas from the vertical gas drainage wells is carried out along the horizontal drainage tubular drains at the base of the landfill. The method [5] differs from the method [4] in that the joints between the sections are made with the possibility of mutual angular and linear movements of the sections and in that the wells, pipes and connections of horizontal and vertical drainage elements are made of anti-corrosion materials, for example, fiberglass.
Этот способ имеет следующие недостатки.This method has the following disadvantages.
Недостатком этого способа является:The disadvantage of this method is:
а) необходимость устройства твердого основания-фундамента для каждой скважины;a) the need for a solid foundation-foundation for each well;
б) необходимость сооружения системы в процессе засыпки полигона, что увеличивает время сооружения системы и не позволяет производить дегазацию уже отсыпанных полигонов (выведенных из эксплуатации и находящихся в стадии рекультивации);b) the need to build a system in the process of backfilling the landfill, which increases the construction time of the system and does not allow the degassing of already backfilled landfills (decommissioned and undergoing reclamation);
в) биогаз и фильтрат отводят к газосборному и дренажному коллекторам совместно, что требует системы их разделения для дальнейшего использования биогаза;c) biogas and filtrate are diverted to the gas collecting and drainage collectors together, which requires a system of their separation for further use of biogas;
г) обустройство вертикальных труб включает наружную фильтрующую обсыпку, что требует выполнение скважин большого диаметра.d) the arrangement of vertical pipes includes external filtering packing, which requires the execution of wells of large diameter.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является изобретение [6]. Система газосбора состоит их ветвей перфорированных газосборных труб, подсоединенных к сборному коллектору посредством гибких вставок, а на свободных концах труб и сборного коллектора установлены заглушки. Газосборные трубы, выполненные в виде ветвей гладких стальных перфорированных труб, соединенные со сборным коллектором, укладывают в объеме хранилища твердых коммунальных отходов на глубине 0,8 м по линиям естественного стока дренажных вод с уклоном 2 градуса в сторону, противоположную их соединениям со сборным коллектором.The closest to the alleged invention in terms of technical essence and the achieved result is the invention [6]. The gas collection system consists of branches of perforated gas collection pipes connected to the collection header by means of flexible inserts, and plugs are installed at the free ends of the pipes and the collection header. Gas collecting pipes, made in the form of branches of smooth steel perforated pipes, connected to the collecting header, are laid in the volume of the storage of solid municipal waste at a depth of 0.8 m along the natural drainage lines with a slope of 2 degrees in the direction opposite to their connections with the collecting collector.
Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:
а) использование стальных перфорированных труб, что увеличивает стоимость системы и снижает надежность из-за их коррозии при постоянном нахождении в контакте с агрессивной газо-водяной средой;a) the use of steel perforated pipes, which increases the cost of the system and reduces reliability due to their corrosion when they are constantly in contact with an aggressive gas-water environment;
б) выполнение горизонтальных коллекторов с наклоном 2° значительно повышает трудоемкость выполнения работ.b) execution of horizontal collectors with an inclination of 2 ° significantly increases the labor intensity of work.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности и эффективности работы системы сбора биогаза при упрощении конструкции, что позволяет эффективно отбирать свалочный газ в условиях его неравномерного выхода, снижать стоимость сооружения систем дегазации за счет использования элементов газосборных систем и изоляции, выполненных из вторичного сырья, и снижать вредное воздействие на окружающую среду за счет устранения выбросов биогаза в атмосферу и отвода биогаза на утилизацию.The technical result of the proposed invention is to increase the reliability and efficiency of the biogas collection system while simplifying the design, which makes it possible to effectively select landfill gas in conditions of its uneven output, to reduce the cost of constructing degassing systems through the use of elements of gas collection systems and insulation made of secondary raw materials, and to reduce the harmful impact on the environment by eliminating biogas emissions into the atmosphere and biogas diversion for utilization.
Задача решается тем, что для обезвреживания полигонов хранения твердых коммунальных отходов в теле полигона устанавливаются несущие нагрузку горизонтальные газотранспортирующие линии, состоящие из газосборных труб и соединительных тройников между ними, укрытые сверху полиэтиленовыми рукавами, с закрепленными в тройниках свободно подвешенными вертикальными перфорированными газосборными трубами, расположенными на расстоянии 3-6 м друг от друга. Горизонтальные газосборные трубы соединяются с газоколлекторной трубой, осуществляющей подачу газа в магистральную линию для транспортирования газа к месту использования. При этом все элементы газосборной системы выполняются из пластика, изготовленного, в том числе, из вторичного сырья. Сверху газосборной системы выполняется многослойный герметизирующий слой, состоящий из выравнивающего слоя грунта толщиной 600-800 мм, газонепроницаемого слоя из сплошной полиэтиленовой пленки и верхнего покрывающего слоя грунта толщиной 300 мм. В процессе отвода собранного биогаза осуществляется влагоудаление, после чего откачанный биогаз подают в распределительный коллектор, затем – в устройства генерации электрической и тепловой энергии и устройство подготовки и компримирования метана, а излишки газа сжигают в горелочном устройстве.The problem is solved by the fact that for the neutralization of landfills for storing solid municipal waste in the landfill body, load-bearing horizontal gas transmission lines are installed, consisting of gas collection pipes and connecting tees between them, covered from above with polyethylene hoses, with freely suspended vertical perforated gas collection pipes fixed in tees, located on distance of 3-6 m from each other. The horizontal gas collection pipes are connected to the gas collection pipe, which supplies gas to the main line to transport gas to the place of use. In this case, all elements of the gas collection system are made of plastic, made from recycled materials. On top of the gas-collecting system, a multilayer sealing layer is made, consisting of a leveling layer of soil 600-800 mm thick, a gas-tight layer of continuous polyethylene film and a top covering soil layer 300 mm thick. In the process of removing the collected biogas, moisture removal is carried out, after which the evacuated biogas is supplied to the distribution manifold, then to the devices for generating electrical and thermal energy and the device for preparing and compressing methane, and the excess gas is burned in the burner.
Предложенный способ поясняется рисунками, где:The proposed method is illustrated by figures, where:
- на фиг. 1 показан принцип соединения несущих нагрузку горизонтальных газотранспортирующий линий с закрепленными в тройниках свободно подвешенными вертикальными перфорированными газосборными трубами и многослойный герметизирующий слой;- in Fig. 1 shows the principle of connecting the load-bearing horizontal gas transmission lines with freely suspended vertical perforated gas collection pipes fixed in tees and a multilayer sealing layer;
- на фиг. 2 представлена схема газосборной системы, выполненная с боковым расположением газоколлекторной трубы;- in Fig. 2 shows a diagram of a gas collection system made with a lateral arrangement of a gas collection pipe;
- на фиг. 3 представлена схема газосборной системы, выполненная с центральным расположением газоколлекторной трубы;- in Fig. 3 shows a diagram of a gas collection system made with a central location of a gas collection pipe;
- на фиг. 4 представлена общая схема отвода биогаза на утилизацию.- in Fig. 4 shows the general scheme of biogas disposal for utilization.
Способ осуществляется следующим образом. В теле полигона ТКО 8 выполняются скважины 9, расположенные на расстоянии от 3 до 6 метров друг от друга. В скважины опускаются перфорированные вертикальные свободновисящие газосборные трубы 2 с закрепленным сверху соединительным тройником 3. Тройники соединяются друг с другом с помощью горизонтальных газосборных несущих нагрузку труб 1. Линия горизонтальных газосборных несущих нагрузку труб с одной стороны закрывается заглушкой 4, с другой стороны соединяется с газоколлекторной трубой 5, которая по отношению к газосборной системе 14 может иметь боковое или центральное расположение. Газоколлекторная труба с одной стороны закрывается заглушкой 6, с другой стороны по направлению 7 осуществляется подача газа в магистральную транспортирующую линию к потребителям.The method is carried out as follows. In the body of the
После соединения элементов системы газосбора горизонтальные газосборные несущие нагрузку трубы 1 укрываются сверху полиэтиленовыми рукавами 10, система засыпается слоем выравнивающего грунта 11 толщиной 600…800 мм, поверх выполняется газонепроницаемый слой из сплошной полиэтиленовой пленки 12, который сверху засыпается верхним покрывающим слоем грунта 13 толщиной 300…500 мм.After connecting the elements of the gas collection system, the horizontal gas-collecting load-bearing pipes 1 are covered from above with
Общая схема отвода биогаза, отобранного в газосборных системах 14, на утилизацию, включает сборный коллектор 15, устройство влагоудаления 16, устройство откачки биогаза 17, распределительный коллектор 18, горелочное устройство для сжигания излишков газа 19, устройство генерации электрической энергии 20, устройство генерации тепловой энергии 21, устройство подготовки и компримирования метана 22.The general scheme for the removal of biogas sampled in the
Извлечение биогаза для обезвреживания полигонов хранения твердых коммунальных отходов помощью заявляемого способа осуществляется следующим образом.Extraction of biogas for the neutralization of landfills for storage of solid municipal waste using the proposed method is carried out as follows.
Газ, образующийся в теле полигона ТКО, под действие разряжения, создаваемого в газосборной системе устройством откачки биогаза, через отверстия в перфорированных вертикальных свободновисящих газосборных труб откачивается в газосборную систему. Из перфорированных вертикальных свободновисящих газосборных труб газ поступает в газоколлекторную трубу, сборный коллектор, магистральную транспортирующую линию, по которой доставляется к месту использования. Из биогаза в устройстве влагоудаления удаляется сконденсировавшееся при остывании газа влага и газ используется для генерации тепловой энергии, генерации электрической энергии и компримируется для дальнейшего использования в качестве топлива. Излишки газа сжигаются в горелочном устройстве для снижения эмиссии метана, органических соединений и сероводорода в атмосферу.The gas generated in the body of the MSW landfill, under the action of the vacuum created in the gas collection system by the biogas pumping device, is pumped through the holes in the perforated vertical free-hanging gas collection pipes into the gas collection system. From perforated vertical free-hanging gas collection pipes, gas enters the gas collection pipe, collection header, main transport line, through which it is delivered to the place of use. Moisture condensed during the cooling of the gas is removed from the biogas in the dehumidifier and the gas is used to generate heat energy, generate electrical energy and is compressed for further use as a fuel. Excess gas is burned in a burner to reduce the emission of methane, organic compounds and hydrogen sulfide into the atmosphere.
В предлагаемом способе для сооружения газосборной системы применяются пластиковые изделия, что повышает антикоррозионную стойкость и снижает вес газосборной системы. Снижение веса газосборной системы позволяет использовать свободно подвешенные перфорированные газосборные трубы, прикрепленные верхними концами с помощью полиэтиленовых тройников к несущим нагрузку горизонтальным газотранспортирующим линиям. Опорой для газосборной системы являются горизонтальные сборные коллекторы. Таким образом способ не требует сооружения фундамента или бетонного основания для вертикальных газосборных труб, исключает давление вертикальных труб на основание полигона с разрушением противофильтрационного экрана.In the proposed method for the construction of the gas collection system, plastic products are used, which increases the anti-corrosion resistance and reduces the weight of the gas collection system. The reduction in the weight of the gas collection system allows the use of freely suspended perforated gas collection pipes attached at the upper ends with polyethylene tees to load bearing horizontal gas transmission lines. The gas collection system is supported by horizontal collection headers. Thus, the method does not require the construction of a foundation or a concrete base for vertical gas collecting pipes, eliminates the pressure of vertical pipes on the base of the landfill with the destruction of the impervious screen.
По сравнению с известными способами, в которых расстояние между скважинами составляет от 30 метров, в предлагаемом способе скважины располагаются на расстоянии 3-6 м друг от друга, что повышает эффективность отбора биогаза в условиях неравномерности слоя захороненных отходов.Compared with the known methods, in which the distance between the wells is from 30 meters, in the proposed method the wells are located at a distance of 3-6 m from each other, which increases the efficiency of biogas extraction in conditions of unevenness of the buried waste layer.
В отличие от известных аналогов способ не требует выполнения фильтрующей обсыпки вертикальных газосборных труб, что позволяет уменьшать диаметр скважин.Unlike the known analogs, the method does not require the implementation of filtering packing of vertical gas collecting pipes, which allows to reduce the diameter of the wells.
Для предотвращения попадания биогаза (свалочного газа) в атмосферу и подсосов атмосферного воздуха в газосборную систему над ней организуется герметизирующее многослойное покрытие, состоящее из следующих элементов:To prevent the ingress of biogas (landfill gas) into the atmosphere and leakage of atmospheric air into the gas collection system, a sealing multilayer coating is organized above it, consisting of the following elements:
- укрывного полиэтиленового слоя поверх горизонтальных газосборных труб, которое служит для предотвращения попадания грунта в устья скважины;- a covering polyethylene layer over the horizontal gas collecting pipes, which serves to prevent soil from entering the wellhead;
- выравнивающего слоя грунта для уменьшения нагрузок на всю газосборную систему и создания ровной основы для настилания полиэтиленовой пленки;- a leveling layer of soil to reduce the load on the entire gas collection system and create an even base for laying the polyethylene film;
- основного газонепроницаемого слоя, состоящего из сплошной полиэтиленовой пленки;- the main gas-tight layer, consisting of a continuous polyethylene film;
- верхнего покрывающего слоя грунта, обеспечивающего целостность и долговечность газонепроницаемого слоя в течение жизни системы.- the upper covering layer of the soil, which ensures the integrity and durability of the gas-tight layer during the life of the system.
Кроме обеспечения герметизации многослойное покрытие производит распределение вертикальных и горизонтальных нагрузок с поверхности покрытия на газосборную систему, что позволяет осуществлять движение людей и транспорта по поверхности полигона; осуществлять дальнейшее использование участка полигона ТКО с сооруженной газосборной системой для рекультивации полигона ТКО или дальнейшего складирования ТКО поверх системы газосбора, таким образом создавая многоуровневую систему захоронения.In addition to ensuring sealing, the multilayer coating distributes vertical and horizontal loads from the coating surface to the gas collection system, which allows people and vehicles to move along the landfill surface; to further use the MSW landfill site with the constructed gas collection system for reclamation of the MSW landfill or further storage of MSW on top of the gas collection system, thus creating a multi-level disposal system.
Предлагаемый способ позволяет в качестве элементов газосборных систем и газонепроницаемого слоя использовать трубы и полиэтиленовую пленку, изготавливаемых из вторичного сырья, что уменьшает объем захораниваемых отходов и снижает стоимость газосборной системы.The proposed method makes it possible to use pipes and polyethylene film made from secondary raw materials as elements of gas collection systems and a gas-tight layer, which reduces the volume of disposed waste and reduces the cost of the gas collection system.
Предлагаемый способ дегазации предназначен для участков, на которых завершена отсыпка отходов, и позволяет производить дегазацию полигонов, находящихся в следующих стадиях:The proposed degassing method is intended for areas where waste dumping has been completed, and allows degassing landfills in the following stages:
а) выведенных из эксплуатации;a) decommissioned;
б) находящихся в стадии рекультивации;b) being in the stage of reclamation;
в) эксплуатируемых полигонов с последующей засыпкой участков с сооруженной газосборной системой новым слоем отходов.c) operated landfills with the subsequent backfilling of areas with a constructed gas collection system with a new layer of waste.
На основании исследования выхода биогаза (свалочного газа) с опытных линий полигонов ТКО, проведенных авторами заявки, установлено, что фактический выход газа с использованием предлагаемого способа с 1 Га составляет 1000 куб. м в час [1]. Согласно методике [3] период активного выделения биогаза (свалочного газа) составляет 25-30 лет. Таким образом свалочный газ, отбираемый с полигона ТКО площадью 1 Га позволяет получать 1,3 МВт электроэнергии или 2,7 Гкал/ч тепловой энергии и предотвратить выброс следующего объема вредных веществ: 3,5 млн куб м метана в год и 0,44 т сероводорода в год, органических соединений, вызывающих неприятные запахи. Кроме этого, преобразование энергии сжигаемого биогаза в тепловую и электрическую способствует снижению самовозгорания твердых коммунальных отходов полигона.Based on the study of the output of biogas (landfill gas) from the experimental lines of MSW landfills carried out by the authors of the application, it was found that the actual gas output using the proposed method from 1 hectare is 1000 cubic meters. m per hour [1]. According to the methodology [3], the period of active release of biogas (landfill gas) is 25-30 years. Thus, the landfill gas taken from the MSW landfill with an area of 1 hectare allows you to receive 1.3 MW of electricity or 2.7 Gcal / h of thermal energy and prevent the release of the following volume of harmful substances: 3.5 million cubic meters of methane per year and 0.44 tons hydrogen sulphide per year, organic compounds that cause unpleasant odors. In addition, the conversion of the energy of the combusted biogas into heat and electricity helps to reduce the spontaneous combustion of solid municipal waste of the landfill.
ЛитератураLiterature
1. Исследование выхода свалочного газа с тела полигона ТБО / П.А. Трубаев, О.В. Веревкин, Б.М. Гришко и др. // Энергетические системы [Электронный ресурс]: материалы IV Междунар. науч.-техн. конф., 31 окт. - 1 нояб. 2019 г. / Белгор. гос. технол. ун-т; отв. ред. П.А. Трубаев. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2019. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM). ISBN 978-5-361-00766-0. Номер гос. регистрации: 0322000139.1. Study of the release of landfill gas from the solid waste landfill / P.А. Trubaev, O.V. Verevkin, B.M. Grishko et al. // Energy systems [Electronic resource]: materials of the IV Intern. scientific and technical conf., 31 oct. - 1 nov. 2019 / Belgor. state technol. un-t; otv. ed. P.A. Trubaev. - Belgorod: Publishing house of BSTU, 2019. - 1 electron, opt. disc (CD-ROM). ISBN 978-5-361-00766-0. State number registration: 0322000139.
2. Vorrichtung zur Gewinnung der Zersetzungsgase von 
3. Технологический регламент получения биогаза с полигонов твердых бытовых отходов. Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, М., 1990.3. Technological regulations for biogas production from solid waste landfills. Academy of Public Utilities. K. D. Pamfilova, M., 1990.
4. СПОСОБ СБОРА И ОТВОДА БИОГАЗА НА ПОЛИГОНЕ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ. Патент RU 2297287 С2. Класс В09В 1/00, 3/00. Автор: Вострецов Сергей Павлович (RU). Патентообладатель: ОАО "Уральский научно-исследовательский и проектный институт галургии" (ОАО "Галургия") (RU). Опубликовано: 20.04.2007, Бюл. №11.4. METHOD FOR COLLECTING AND DISPOSAL OF BIOGAS AT SOLID DOMESTIC AND INDUSTRIAL WASTE LANDFILL. Patent RU 2297287 C2. Class B09B 1/00, 3/00. Author: Vostretsov Sergey Pavlovich (RU). Patentee: JSC "Ural Research and Design Institute of Halurgia" (JSC "Galurgia") (RU). Published: 20.04.2007, Bul. No. 11.
5. СПОСОБ СБОРА И ОТВОДА БИОГАЗА НА ПОЛИГОНЕ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ С МНОГОСЛОЙНЫМ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫМ ЭКРАНОМ. Патент RU 2320426 С1. Классы В09В 1/00 (2006.01), В09В 3/00 (2006.01). Авторы: Вострецов Сергей Павлович (RU), Преображенский Юрий Борисович (RU). Патентообладатель: ОАО "Уральский научно-исследовательский и проектный институт галургии" (ОАО "Галургия") (RU). Опубликовано: 27.03.2008, Бюл. №9.5. METHOD FOR COLLECTING AND DISPOSAL OF BIOGAS AT SOLID WASTE LAND WITH MULTI-LAYER ANTI-FILTER SCREEN. Patent RU 2320426 C1. Classes В09В 1/00 (2006.01),
6. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БИОГАЗА ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ПОЛИГОНОВ ХРАНЕНИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ. Патент RU 2258535 С2. Классы A61L 11/00, В09В 1/00. Авторы: Мариненко Е.Е. (RU), Ефремова Т.В. (RU), Перфилов Е.В. (RU), Черкасов А.В. (RU), Горбунова М.Е. (RU). Патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" (ВолгГАСУ) (RU). Опубликовано: 20.08.2005.6. DEVICE FOR EXTRACTION OF BIOGAS FOR NON-HARMING OF STORAGE LANDS FOR SOLID WASTE. Patent RU 2258535 C2. Classes A61L 11/00, B09B 1/00. Authors: Marinenko E.E. (RU), Efremova T.V. (RU), E.V. Perfilov (RU), Cherkasov A.V. (RU), Gorbunova M.E. (RU). Patentee: State educational institution of higher professional education "Volgograd State University of Architecture and Civil Engineering" (VolgGASU) (RU). Published: 20.08.2005.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020109734A RU2740814C1 (en) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Method for collection and removal of biogas from solid municipal waste polygons for further use thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020109734A RU2740814C1 (en) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Method for collection and removal of biogas from solid municipal waste polygons for further use thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2740814C1 true RU2740814C1 (en) | 2021-01-21 |
Family
ID=74213071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020109734A RU2740814C1 (en) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Method for collection and removal of biogas from solid municipal waste polygons for further use thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2740814C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2768023C1 (en) * | 2021-09-13 | 2022-03-23 | Общество с ограниченной ответственностью "ЧелябГазМаш" | Degassing system for solid waste polygons |
Citations (6)
| 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 |
| RU2127608C1 (en) * | 1997-03-05 | 1999-03-20 | Гладков Олег Андреевич | Method and installation for recovering dump biogas for disintoxication of dumps and solid waste storage |
| RU2242299C1 (en) * | 2003-07-08 | 2004-12-20 | Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет | Method of collecting and discharging biogas and filtrate from solid domestic waste |
| DE10334345A1 (en) * | 2003-07-28 | 2005-03-10 | A3 Abfall Abwasser Anlagentech | Process and assembly to increase the methane gas yield from a sub-surface refuse disposal site by pressure-regulated suction |
| RU2258535C2 (en) * | 2003-08-18 | 2005-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" (ВолгГАСУ) | Apparatus for extracting of biogas for neutralizing range proving ground for storage of solid domestic wastes |
| UA85243U (en) * | 2013-06-05 | 2013-11-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Компания Энергетических Технологий "Энергоальянс" | System for collection and utilization of landfill gas from the body of operating ground of solid household wastes |
-
2020
- 2020-03-05 RU RU2020109734A patent/RU2740814C1/en active
Patent Citations (6)
| 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 |
| RU2127608C1 (en) * | 1997-03-05 | 1999-03-20 | Гладков Олег Андреевич | Method and installation for recovering dump biogas for disintoxication of dumps and solid waste storage |
| RU2242299C1 (en) * | 2003-07-08 | 2004-12-20 | Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет | Method of collecting and discharging biogas and filtrate from solid domestic waste |
| DE10334345A1 (en) * | 2003-07-28 | 2005-03-10 | A3 Abfall Abwasser Anlagentech | Process and assembly to increase the methane gas yield from a sub-surface refuse disposal site by pressure-regulated suction |
| RU2258535C2 (en) * | 2003-08-18 | 2005-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" (ВолгГАСУ) | Apparatus for extracting of biogas for neutralizing range proving ground for storage of solid domestic wastes |
| UA85243U (en) * | 2013-06-05 | 2013-11-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Компания Энергетических Технологий "Энергоальянс" | System for collection and utilization of landfill gas from the body of operating ground of solid household wastes |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2768023C1 (en) * | 2021-09-13 | 2022-03-23 | Общество с ограниченной ответственностью "ЧелябГазМаш" | Degassing system for solid waste polygons |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10301223B2 (en) | Beneficial use structures | |
| Kashyap et al. | Opportunities & challenges in capturing landfill gas from an active and un-scientifically managed land fill site–A case study | |
| CN109570181A (en) | A kind of Combined garbage Closure of landfill site system | |
| RU2740814C1 (en) | Method for collection and removal of biogas from solid municipal waste polygons for further use thereof | |
| Gautam et al. | Landfill gas as an energy source | |
| CN1187136C (en) | Method of refill spent mining field using city solid garbage | |
| ITTO20110763A1 (en) | SYSTEM FOR CATCHING AND / OR ABATEMENT OF HARMFUL EMISSIONS IN AN ATMOSPHERE FROM A SYSTEM IN THE EVENT OF AN ACCIDENT, PARTICULARLY A NUCLEAR SYSTEM | |
| Hadjidimoulas | Methane Gas Emissions: Methods of Improving the Efficiency of the Biggest Landfill Gas Waste to Energy Project in the Middle East Installed in Amman, Jordan | |
| Ahmedelbdawy et al. | An experimental study on landfill technology to produce an alternative source of energy from organic waste | |
| CN106238435B (en) | A kind of city landfill yard of two-way gas gathering system | |
| US7056062B2 (en) | Subterranean waste disposal process and system | |
| RU2730310C1 (en) | Method of solid municipal wastes polygon degassing | |
| Gupta et al. | Bioreactor landfill for MSW disposal in Delhi | |
| Koliopoulos et al. | Environmental health landfill management–heat transfer modelling at soil materials for agricultural food protection and sustainability | |
| CN207592408U (en) | A kind of pollution separation layer on Mini nutritionalassessment junk-heap body | |
| RU2258535C2 (en) | Apparatus for extracting of biogas for neutralizing range proving ground for storage of solid domestic wastes | |
| CN1850369A (en) | Inertial-garbage dry burying method | |
| CN110303022B (en) | Anti-seepage pollution household garbage landfill system and method | |
| RU2676502C1 (en) | Method for fire and explosion safe storage of waste on landfill and device for its implementation | |
| López et al. | More than garbage at the Doña Juana Landfill | |
| RU2235610C1 (en) | Method of storing solid and water-saturated waste | |
| Lu et al. | Design and Applicability of an Abandoned Coal Mine Roadway for Landfill Sites | |
| CN102359100B (en) | Marsh gas treatment technology for large garbage landfill with complex geology | |
| Jangikhatoonabad | Feasibility studies to support landfill gas recovery in Ghana | |
| RU2198745C2 (en) | Method of sewage gas gathering and withdrawal at grounds of solid household and industrial wastes |