СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ СВАЛОЧНОГО ГАЗА ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2022 года по МПК B09B3/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к безопасной и экономически эффективной эксплуатации действующих и прекративших прием отходов полигонов твердых бытовых отходов; твердых коммунальных отходов; промышленных отходов, а именно к разделу сбора, транспортировки и обезвреживания биогаза, образующегося в процессе разложения отходов в теле полигона.

Уровень техники

Образование биогаза связано с анаэробным биосинтезом метана, который естественно и постоянно протекает в рыхлых слоях отходов при условии их герметичного хранения на полигонах. Постоянное выделение биогаза в атмосферу вызывает ухудшение экологической обстановки вследствие наличия в нем вредных веществ, таких как метан и углекислый газ. Кроме того, выделение биогаза вызывает постоянное самовозгорание отходов на полигонах их хранения. Выход биогаза на тонну сухого вещества отходов зависит как от термодинамических условий биосинтеза, так и от типа отходов.

Для решения данного вопроса предложено множество разработок.

Известен способ сбора и отвода биогаза с помощью системы вертикального газового дренажа в виде скважин, оборудованных с поверхности сформированного полигона и дополняемой системой горизонтального газового дренажа в виде развитой сети горизонтальных дрен, прокладываемых под изолирующим покрытием в верхнем слое отходов (Патент ФРГ №3425785, дата публикации 1986 год).

Недостаток данного способа заключается в том, что организованный отвод биогаза осуществляется только после достижения толщей отходов проектной высоты, результатом чего является низкая эффективность отбора газа из глубоко залегающих слоев отходов и отсутствие средств дегазации массива отходов по мере его формирования.

Известен способ стимулирования биологического разложения и дегазации площадок для переработки отходов, содержащий следующие этапы: устанавливают дренажные трубы на площадке для переработки отходов посредством вдавливания полого направляющего копья, в котором расположена дренажная труба, в направлении вертикально вниз в площадку для переработки отходов, причем нижняя часть копья выполнена с отделяемой пластиной, к которой прикреплена дренажная труба, при этом пластина смещает отходный материал на участке захоронения отходов и остается на ней, когда копье удаляют с участка захоронения отходов, на глубине, на которой дренажная труба установлена в нижней части площадки для переработки отходов; размещают дренажный слой на отходах, присутствующих у поверхности участка захоронения отходов, так что газ как из вертикальных дренажных труб, так и от поверхности отходов собирается в пористых полостях или каналах в дренажном слое, устанавливают верхнюю изоляцию для газа и воды сверху дренажного слоя для предотвращения выхода газов в атмосферу и поступления кислорода в указанную систему сбора биогаза и устанавливают систему труб, которая выпускает газ из дренажного слоя наружу. Причем в качестве дренажной трубы используют гибкую пластиковую секцию, причем эта секция окружена фильтрующим материалом по своей наружной окружности, при этом предпочтительно фильтрующий материал содержит термически связанные полипропиленовые волокна, а дренажные трубы устанавливают на расстоянии 1-7 м друг от друга, по вертикали менее 4 м от нижней изоляции площадки для переработки отходов и дренажной системы, причем предпочтительно дренажные трубы устанавливают на площадке для переработки отходов на такой глубине, что дренажные трубы образуют соединение с дренажной системой, которая уже присутствует на площадке для переработки отходов. Верхняя изоляция содержит слой минерального изолирующего материала, при этом дренажный слой выбирают из слоя пористого материала, дренажного мата и дренажного канала из пористого материала, причем дренажный слой выполнен с возможностью поддерживания пониженного давления в указанном дренажном слое, при этом дренажный слой выполнен с возможностью подачи воды к дренажным трубам. Причем система труб выполнена с возможностью поддерживания пониженного давления в дренажных трубах, установленных на площадке для переработки отходов, при этом система труб выполнена с возможностью подачи воды к дренажным трубам (см. патент ЕА №027813, дата публикации 2011 год).

Недостатками системы, реализованной в способе, являются: низкая эффективность извлечения биогаза, как по объему, в связи с неоптимальным расположением дрен, так и с точки зрения качества извлекаемого биогаза, т.к. фильтрующий материал, располагающийся по всей длине дренажной трубы, снижает эффективность пониженного или повышенного давлений, что, в свою очередь, ведет к ухудшению экологии окружающей среды; отсутствие возможности регулирования качественного состава биогаза на выходе, т.к. его качество разное в различных местах участка захоронения отходов; необходимость частого удаления конденсата, образующегося в трубах, т.к. конденсат образуется по всей длине магистральной трубы.

Известен способ сбора, отвода и обезвреживания биогаза на площадках для размещения ТБО и ТКО (патент России №2713700, дата публикации 11.06.2019), принятый в качестве прототипа, заключающийся в том, что система активной дегазации полигонов твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов содержит вертикальные дренажные гибкие дрены (шины), состоящие из пластиковых сердечников, обернутых фильтрующим газо- водо- проницаемым нетканым материалом, состоящим из термически связанных полимерных волокон, установленные на одинаковом расстоянии друг от друга и соединенные в верхней части с закрытой системой горизонтальных труб, которые соединены с конденсато - сборниками, компрессором, газовым компрессором, факельной системой, при этом система снабжена станцией автоматической регулировки потока биогаза от каждого газосборного кластера и автоматизированной системой управления. Способ утилизации газа соответственно включает использование данной системы.

Недостатком способа является: отсутствие защитного экрана поверхности полигона, препятствующего поступлению атмосферных осадков в тело полигона и выходу свалочного газа в атмосферный воздух.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности извлечения биогаза для стабилизации полигонов хранения твердых отходов, улучшение экологии окружающей среды, снижение частоты удаления конденсата, а также расширение арсенала способов утилизации свалочного газа.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан вид в разрезе монтажа вертикальных и горизонтальных дрен.

На фиг. 2 показана схема расположения горизонтальных дрен и газосборных колодцев.

На фиг. 3 показана схема расположения газосборных колодцев, коллектора и газоприемной станции.

На фиг. 4 показа укладка геотекстиля на поверхность полигона.

На фиг. 5 показана отсыпка укрытой поверхности полигона слоем песчаной почвы.

На фиг. 6 показан пример разбивки полигона на газосборные поля Mutriwell.

На фиг. 7 показан общий вид и устройство вертикальной дрены.

На фиг. 8 показан общий вид «Стичера» - машины для вдавливания дрен.

На фиг. 9 показана последовательность работы «Стичера».

На фиг. 10-11 показан отрезанный вертикальный дрен.

На фиг. 12 показан общий вид и устройство горизонтальной дрены.

На фиг. 13-14 показан процесс укладки горизонтальных дрен Multriwell H-Drains.

На фиг. 15 показана смонтированная сеть горизонтальных дрен.

На фиг. 16 показан общий вид газосборного колодца.

На фиг. 17-18 показан о устройство газосборного колодца.

На фиг. 19 показан общий вид коллектора.

На фиг. 20 показан дренажный геокомпозит Гидромат 3D.

Раскрытие изобретения

Технический результат от применения изобретения заключается в повышении эффективности извлечения биогаза для стабилизации полигонов хранения твердых отходов, равномерной усадке полигона в процессе биологического этапа, достижении высокого уровня экологичности процесса утилизации свалочного газа, снижении частоты удаления конденсата, а также в расширении арсенала способов утилизации свалочного газа.

Для преодоления недостатков уровня техники и с целью расширения ассортимента средств предложен способ утилизации свалочного газа полигонов твердых бытовых отходов.

Способ утилизации свалочного газа полигонов твердых бытовых отходов включает следующие последовательные этапы:

(1) выравнивание и профилирование поверхности полигона для создания достаточного наклона во всех направлениях поверхности с целью обеспечения поверхностного стока к периметру полигона с дальнейшим укрытием поверхности геотекстилем и отсыпкой слоя песчаной почвы;

(2) определение верхней поверхности и разделение ее на газосборные поля;

(3) монтаж системы отвода свалочного газа, включающий следующие этапы:

(3.1) монтаж вертикальных дрен с помощью гидравлического вдавливателя, где глубина установки вертикальных дрен соответствует высоте отработанного тела полигона, с последующим отрезанием вертикальных дрен примерно на 0,5 метра выше уровня поверхности, причем вертикальная дрена представляет собой профилированный пластиковый сердечник, упакованный в проницаемый геотекстиль;

(3.2) монтаж горизонтальных дрен поверх вертикальных дрен, концы которых выступают из тела полигона, и укладка горизонтальных дрен на поверхности, при этом горизонтальные дрены представляют собой бугорчатую полимерную ленту, покрытую газопроводящим геотекстильным материалом;

(3.3) соединение горизонтальных дрен коллекторным трубопроводом, выполненным из гибкой полиэтиленовой трубы, причем коллекторные трубопроводы укладываются в заранее подготовленные траншеи, заполненные гравием так, чтобы при укладке коллекторные трубы были полностью окружены гравием;

(3.4) установка сифонов в нижних точках коллекторного трубопровода для сбора конденсата и, при необходимости, закачки конденсата обратно в тело полигона;

(3.5) монтаж газосборных колодцев с перфорированным дном, позволяющим конденсату стекать в толщу полигона, на каждом газосборном поле, причем колодцы расположены в центре каждого поля;

(3.6) прокладка транспортных трубопроводов к коллекторам, распределенным по наружной поверхности полигона и оснащенным вентилями на каждой входящей и исходящей трубе;

(3.7) соединение коллекторов по системе транспортного трубопровода с главной трубой и газоприемной станцией с компрессором, на которой осуществляют утилизацию или обезвреживание свалочного газа;

(4) осуществление работ по изоляции полигона защитным экраном, где защитный экран поверхности полигона - противофильтрационное перекрытие, состоящее из геосинтетических материалов, слоев грунта, а также выравнивающих слоев укрытия и плодородного слоя почвы,

при этом горизонтальные дрены, соединенные с вертикальными дренами, транспортируют отходящий свалочный газ из тела полигона к центральной линии каждого газосборного поля, где они присоединяются к трубам коллекторного трубопровода, причем один конец коллекторного трубопровода, расположенного на краю площадки, закрыт, а другой присоединяется к газосборному колодцу,

при этом газосборные колодцы транспортируют свалочный газ из коллекторных трубопроводов на внешнюю поверхность, где газ попадает в систему транспортного трубопровода, по которому он поступает в газоприемную станцию, причем трубы транспортного трубопровода монтируют под определенным наклоном для обеспечения удаления из них конденсата.

В частном варианте осуществления изобретения к газосборным колодцам приваривается полиэтиленовый лист, который перекрывается с геосинтетическим материалом защитного экрана, а узел сварки геосинтетического материала и полиэтиленового листа, приваренного к корпусу газосборного колодца, герметизируется.

Еще в одном варианте осуществления изобретения газосборные колодцы устанавливаются на основание из гравия и выполнены из полиэтилена низкого давления.

Предложенный способ утилизации свалочного газа основан на движении биогаза под действием специальных нагнетательных устройств (в качестве которых выступает компрессор 9), создающих градиент давления в вертикальных 1 и горизонтальных 2 дренах системы сбора газа.

В свалочном теле полигона в условиях недостатка кислорода, повышенной температуры и влажности, происходит анаэробное разложение органических частей размещаемых отходов, сопровождающееся выделением свалочного газа (биогаза) - смеси метана и углекислого газа в средней концентрации, соответственно, 50-75% и 50-25% с небольшим количеством примесей других газов (азота, сероводорода и др.) и микропримесей токсичных органических соединений (меркаптанов, эфиров, алкилбензолов и др.), обладающих интенсивным запахом.

Когда компрессор 9 создает постоянное разряжение в теле полигона - формируется градиент давления и свалочный газ попадает в вертикальные 1 и горизонтальные 2 дрены системы. Газопроницаемость оболочек и внутренняя открытая структура вертикальных 1 и горизонтальных 2 дрен, благодаря разряжению, создаваемому компрессором 9 газоприемной установки, обеспечивают плавный поток свалочного газа по всей дренажной системе. Далее через коллекторные трубопроводы 3 свалочный газ попадает в газосборные колодцы 4, после чего через транспортный трубопровод 5 попадает на коллекторы 7 и далее через главную трубу 8 на газоприемную станцию 6, где происходит очистка, обезвреживание или утилизация свалочного газа.

Образовавшийся в ходе утилизации свалочного газа конденсат либо возвращается в тело полигона через перфорированное дно газосборных колодцев 4, либо собирается в сифонах, установленных в самых низких точках трубопроводов.

К основным существенным признакам заявленного изобретения могут быть отнесены, в частности, следующие признаки:

П1 - выравнивание и профилирование поверхности полигона;

П2 - определение верхней поверхности и разделение ее на газосборные поля;

П3-монтаж вертикальных дрен, где глубина установки вертикальных дрен соответствует высоте отработанного тела полигона, причем вертикальная дрена представляет собой профилированный пластиковый сердечник, упакованный в проницаемый геотекстиль;

П4 - монтаж горизонтальных дрен;

П5 - соединение горизонтальных дрен (10-20 шт. ) коллекторным трубопроводом;

П6 - установка сифонов в нижних точках коллекторного трубопровода;

П7 - монтаж газосборных колодцев с перфорированным дном на каждом газосборном поле;

П8 - прокладка транспортных трубопроводов к коллекторам;

П9 - соединение коллекторов с главной трубой и газоприемной станцией с компрессором.

Использование, по меньшей мере, указанных стадий способа позволяет достигнуть технический результат и реализовать задачу изобретения.

На фигурах обозначено: 1 - вертикальные дрены; 2 - горизонтальные дрены; 3 - коллекторный трубопровод; 4 - газосборный колодец; 5 - транспортный трубопровод; 6 - газоприемная станция; 7 - коллектор; 8 - главная труба; 9 - компрессор; 10 - защитный экран.

Осуществление изобретения

Способ утилизации свалочного газа реализуется в несколько этапов.

Этап 1. Выравнивание и профилирование поверхности полигона.

Перед началом строительных работ на полигоне твердых коммунальных отходов его верхнюю поверхность выравнивают и профилируют. Выравнивание означает удаление всех неровностей на полигоне и создание гладкой поверхности для нанесения новых слоев. Профилирование поверхности означает создание достаточного наклона во всех направлениях поверхности с целью обеспечения поверхностного стока к периметру полигона. Для обеспечения достаточной безопасности конструкции должен поддерживаться минимальный уклон в 3 градуса. Далее вся поверхность полигона укрывается геотекстилем плотностью 250 г/м² (фиг. 4), после чего отсыпается слоем песчаной почвы толщиной 300 мм (фиг. 5), обеспечивая гладкую и достаточно прочную поверхность, чтобы выдержать вес тяжелого оборудования, используемого для установки системы Multriwell. Система Multriwell хорошо знакома специалистам в данной области и с ней можно ознакомиться на сайте www.multriwell.com.

Этап 2. Определение верхней поверхности и разделение ее на газосборные поля.

Верхнюю (рабочую) поверхность полигона определяют острыми краями по верхним граням боковых откосов. В дальнейшем рабочую поверхность полигона разбивают на газосборные поля Multriwell.

При разбивке рабочей поверхности на газосборные поля Multriwell руководствуются следующими требованиями:

- ориентировочная площадь поля должна составлять 3000 м²;

- размер идеального поля составляет 75×40 м;

- расстояние от краев крайних полей Multriwell до периметра рабочей поверхности (верхним краем склона полигона) должно составлять 6 метров. Это позволит предотвратить попадание в систему атмосферного воздуха через склоны полигона.

Пример разбивки рабочей площадки на газосборные поля представлен на фиг. 6.

На размеченных полях с интервалом в 3 метра устанавливается разметка под будущие скважины.

Этап 3. Монтаж системы отвода свалочного газа Multriwell. Данный этап реализуется в несколько подэтапов. Подэтап 3.1. Монтаж вертикальных дрен.

В тело полигона, через каждые 3 метра, вставляют вертикальные дрены 1 (см. фиг. 1). Глубина установки вертикальных дрен 1 соответствует высоте отработанного тела полигона и составляет в среднем 20 метров.

На фиг. 7 показан отрезок вертикальной дрены 1, представляющей собой профилированный пластиковый сердечник упакованный в проницаемый геотекстиль. Размеры поперечного сечения вертикальной дрены 1 составляют 1,5 см × 10 см.

Наличие проницаемого геотекстиля обеспечивает свободный приток газа в пластиковый сердечник и предотвращает загрязнение сердечника твердыми частицами. Пластиковый сердечник позволяет свободно перемещать газ и жидкости по вертикали. Разряжение, создаваемое компрессором 9 на газоприемной станции 6, обеспечивает транспортировку свалочного газа по всей дренажной системе полигона.

Вертикальные дрены 1 доставляются на полигон скрученными в рулоны и вводятся в тело полигона с помощью гидравлического вдавливателя - «Стичера» (фиг. 8), установленного на шасси гусеничного экскаватора массой от 45 до 50 тонн. Максимальное усилие проникновения «Стичера» составляет 200 кН на 72 см² на уровне поверхности. Последовательность работы «Стичера» показана на фиг. 9. Работа «Стичера» при установке Multriwell V-Drains возможна на поверхности с уклоном не более 1:8(125%).

Последовательность работы «Стичера», показанная на фиг. 9, является следующей:

а) крепление анкерной плиты к нижнему концу Multriwell V-Drains;

б) вдавливание рабочего органа с Multriwell V-Drains в тело полигона на нужную глубину;

в) извлечение рабочего органа (Multriwell V-Drains остается в теле политона за счет фиксации анкерной плиты);

г) обрезание Multriwell V-Drains;

д) перемещение «Стичера» на следующую метку.

Мощности «Стичера» достаточно для прокалывания тела полигона и плавного погружения вертикальных дрен 1 с анкерной плитой до необходимой глубины. Достигнув требуемой глубины, навесное оборудование возвращает рабочий орган, осуществляющий прокол, в исходное положение, оставляя вертикальные дрены 1 внутри скважины.

Вдавливание рабочего органа в тело полигона на нужную глубину происходит со скоростью 2 м/сек. Сила и глубина проникновения рабочего органа контролируются регистратором параметров. В случае если на полигоне установлена гидроизоляция днища полигона, можно установить на регистраторе глубину проникновения (в см) в качестве меры предосторожности от перфорации гидроизоляции днища полигона.

Вертикальные дрены 1 вручную отрезают примерно на 0,5 метра выше уровня поверхности (фиг. 10-11). Затем «Стичер» перемещается к следующей отметке в сетке 3x3 метра. В течение рабочего дня вертикальными скважинами оснащается приблизительно 2000 м².

Подэтап 3.2. Монтаж горизонтальных дрен.

После установки вертикальных дрен 1 производится укладка горизонтальных дрен 2 Multriwell H-Drains. Горизонтальные дрены 2 предназначены для сбора и транспортировки свалочного газа, поступающего из скважин, оснащенных вертикальными дренами 1. Общий вид горизонтальных дрен 2 представлен на фиг. 12. Горизонтальные дрены 2 представляют собой бугорчатую полимерную ленту, покрытую газопроводящим геотекстильным материалом; размеры поперечного сечения H-Drains: 20x400 мм. На фиг. 12 показана: а) внутренняя структура дрены; б) верхняя сторона (бугорчатая полимерная лента); в) нижняя сторона.

Горизонтальные дрены 2 доставляются на полигон свернутыми в рулоны и вручную раскатываются по подготовленной поверхности полигона (фиг. 13-14). Горизонтальные дрены 2 устанавливаются поверх вертикальных дрен 1, концы которых выступают из тела полигона на высоту около 0,5 м и укладываются на поверхности (фиг. 15).

Газопроницаемость оболочки и внутренняя открытая структура, как вертикальных 1, так и горизонтальных 2 дрен, в сочетании с разряжением, создаваемым компрессором 9, расположенным на газоприемной станции 6, обеспечивают плавный поток свалочного газа в дренах.

Горизонтальные дрены 2 соединяют по 10-20 вертикальных дрен 1, каждая из которых транспортирует отходящий свалочный газ из тела полигона к центральной линии каждого газосборного поля, где они присоединяются к трубам коллекторного трубопровода 3.

Подэтап 3.3. Монтаж коллекторного трубопровода газосборного поля Multriwell.

Горизонтальные дрены 2 поступают к центральной линии коллекторного трубопровода 3 газосборных полей Multriwell, где их вручную обматывают вокруг основного трубопровода каждой площадки, который транспортирует свалочный газ дальше к газосборным колодцам 4.

Коллекторный трубопровод 3 выполнен из гибкой полиэтиленовой трубы (HDPE SDR17) диаметром 90 мм. Длина коллекторного трубопровода 3 площадки зависит от размера поля Multriwell. Один конец коллекторного трубопровода 3, расположенного на краю площадки, закрыт, другой присоединяется к газосборному колодцу 4. В местах присоединения горизонтальных дрен 2 трубы имеют перфорацию. Пример сети коллекторных трубопроводов 3 газосборных полей Multriwell показан на фиг. 6.

Коллекторные трубопроводы 3 газосборных полей Multriwell укладываются в заранее подготовленные траншеи (сечением 0,3x0,4 м), заполненные гравием (минимальная фракция 16 мм). Траншеи должны быть подготовлены до размещения горизонтальных дрен 2. Гравий не препятствует притоку газа к коллекторным трубам 3. При укладке труб важно, чтобы коллекторные трубы 3 были полностью окружены гравием. Поэтому, до укладки труб, дно траншей должно быть отсыпано слоем гравия толщиной около 100 мм. После соединения горизонтальных дрен 2 с основными коллекторными трубопроводами 3 площадок производится окончательная засыпка гравием.

Засыпанная гравием траншея с коллекторным трубопроводом 3 по всей длине укрывается геотекстилем с поверхностной плотностью 500 г/м². Ширина геотекстиля должна составлять 1,5 метра.

При выходе из тела полигона, свалочный газа насыщен водяным паром. На холодных участках трубопровода будет образовываться конденсат.Система дегазации Multriwell спроектирована таким образом, что конденсат будет собираться в самых низких точках коллекторного трубопровода 3, в начале и в конце, где установлены сифоны.

В случае размещения за пределами полигона сифон должен быть оснащен насосным оборудованием для закачки конденсата обратно в тело полигона.

Подэтап 3.4. Установка газосборных колодцев.

Основные коллекторные трубопроводы 3 площадок доставляют свалочный газ в газосборные колодцы 4, расположенные в центре площадок Multriwell. Газосборные колодцы 4 устанавливаются на основание из гравия толщиной 300 мм. Газосборные колодцы 4 транспортируют свалочный газ из коллекторных трубопроводов 3 на внешнюю поверхность, где газ попадает в транспортный трубопровод 5, по которому он поступает в газоприемную станцию 6. К газосборным колодцам 4 приваривается полиэтиленовый лист (LLDPE диаметром 1200 мм). Этот лист перекрывается с геомембраной (LLDPE толщиной 1,0 мм), являющейся защитным экраном 10 полигона. Чтобы сделать это соединение газонепроницаемым узел сварки геомембраны и листа LLDPE, приваренного к корпусу газосборного колодца 4, герметизируется 2-мя слоями минерального облицовочного материала (Trisoplast) толщиной 150 мм.

Газосборные колодцы 4 изготовлены из ПНД (HDPE) и включают в себя:

- корпус трубы из HDPE, диаметр 200 мм, длиной 1400 мм;

- 2 соединения для коллекторных трубопроводов 3 диаметром 90 мм;

- 1 соединение для транспортного трубопровода 5 диаметром 110 мм;

- крышка колодца;

- перфорированное дно, позволяющее конденсату стекать в толщу полигона;

- лист ПВД (LEDPE) толщиной 2 мм, диаметром 1200 мм, приварен к корпусу колодца, примерно на 300 мм выше его дна;

Общий вид газосборного колодца 4 представлен на фиг. 16, устройство колодца представлено на фиг 7-18.

Подэтап 3.5. Прокладка транспортных трубопроводов.

Дальнейшая транспортировка свалочного газа идет по сети транспортных труб (HDPE SDR17) транспортного трубопровода 5 со следующими диаметрами:

- от газосборных колодцев 4 до коллектора 7-110 мм (трубы должны быть уложены с минимальным уклоном 2% к газосборным колодцам 4, чтобы конденсат мог течь обратно в колодцы.);

- от коллекторов 7 до главной трубы 8 (ведущего к газоприемной станции 6) - 160 мм (трубы должны укладываться с минимальным клоном 2% по направлению к главной трубе 8, для обеспечения стока конденсата. Удаление конденсата производится при помощи сифонов);

- главная труба 8 для сбора газа, пересекающая полигон и соединяющаяся с компрессором 9 и газоприемной станцией 6-200 мм (главная труба 8 пересекает верхнюю часть полигона и имеет уклон от вершины полигона к его краям. Минимальный наклон 2% должен сохраняться для обеспечения сброса конденсата в один из сифонов в начале или в конце газопровода).

Трубы размещаются на внешней поверхности, что обеспечивает их визуальный осмотр, легкий ремонт и техническое обслуживание.

Климатические условия могут привести к замерзанию конденсата внутри труб. Размеры труб позволяют частично замораживать их поперечные сечения, без потерь мощности в системе сбора газа.

Подэтап 3.6. Монтаж коллекторов.

С газосборных полей Multriwell (газосборных колодцев 4) свалочный газ поступает в трубопроводы (HDPE) диаметром 110 мм. Эти трубы сгруппированы и соединены с коллекторами 7 (фиг. 19), распределенными по наружной поверхности полигона. Из коллекторов 7 газ поступает в 160 мм трубы (HDPE) для дальнейшей транспортировки по главной трубе 8. Коллекторы 7 выпускаются в Нидерландах компанией Haner и изготовлены из HDPE. Коллекторы 7 оснащены вентилями на каждой входящей и исходящей трубе, что позволяет детально контролировать потоки газа и давления с каждого отдельного поля Multriwell. Коллекторы оснащены четырьмя соединениями для трубопроводов диаметром ПО мм и одним соединением для трубопровода 160 мм. В случае, когда количество входящих линий меньше 4-х, неиспользуемые соединения должны быть заглушены.

Подэтап 3.7. Утилизация свалочного газа на газоприемной станции.

Конечным пунктом транспортировки свалочного газа является газоприемная станция 6, представляющая собой комплекс оборудования, предназначенного для утилизации или обезвреживания свалочного газа. Свалочный газ поступает в газоприемную станцию 6 от коллекторов 7 по системе транспортного трубопровода 5 и далее по главной трубе 8.

В качестве оборудования установленного на газоприемной станции 6 может выступать:

- факельная установка прямого сжигания, обеспечивающая устранение неприятных запахов и снижение пожароопасности на территории полигона ТКО (при этом энергетический потенциал свалочного газа не используется);

- установки сжигания с утилизацией тепловой энергии; - установки очистки свалочного газа с получением топлива для газовых двигателей, применяемых для получения электроэнергии и тепла;

- газотурбиные установки с генерацией электрической и тепловой энергии;

- обогащающие установки с доведением содержания метана до 94-95% с последующим его использованием в газовых сетях общего назначения.

Целесообразность применения того или иного способа утилизации свалочного газа зависит от конкретных условий хозяйственной деятельности на полигоне ТКО

Этап 4. Изоляция поверхности полигона.

После монтажа системы отвода свалочного газа Multriwell проводятся работы по изоляции полигона защитным экраном 10.

Защитный экран 10 поверхности полигона - противофильтрационное перекрытие, состоящее из геосинтетических материалов, песчаных и суглинистых слоев грунта, препятствующих поступлению атмосферных осадков в тело полигона и выходу свалочного газа в атмосферный воздух, а также выравнивающих слоев укрытия и плодородного слоя почвы.

Отсыпка, планировка, уплотнение выравнивающего слоя выполняется в следующей последовательности:

- укладка Геотекстиля поверх свалочного тела;

- завоз песчаных грунтов (или техногенных грунтов);

- разравнивание песка толщиной 30 см по поверхности бульдозером на пневмоходу, с ограничением по массе до 8 тонн;

- уплотнение песка катками на пневмоходу массой до 8 тонн (виброрежим недопустим).

После планировки производят укладку и сварку Геомембраны, толщиной 1 мм с контролем швов:

- выгрузка материалов автомобильным краном;

- раскатка рулонов геомембраны (направление раскатки сверху вниз);

- резка геомембраны;

- укладка геомембраны в проектное положение (вручную с применением лебедок);

- сварка швов геомембраны экструдером двойным сварочным швом;

- проверка качества сварных соединений путем подачи давления воздуха в межшовное пространство;

- при выполнении работ по укладке мембраны ее устойчивость на откосе обеспечивается путем пригрузки мешками с песком.

Поверх Геомембраны укладывается два слоя дренажного геокомпозита Гидромат 3D толщиной 8 мм (фиг. 20) для отвода ливневых и талых вод.

Укладка производится внахлест вниз и включает:

- выгрузку материалов автомобильным краном;

- резка геокомпозита ножом.

Следующим этапом производится планировка, уплотнение рекультивационного слоя толщиной 40 см поверх геокомпозита:

- завоз суглинистого грунта;

- разравнивание грунта толщиной 40 см по поверхности экрана бульдозером на пневмоходу, с ограничением по массе до 8 тонн;

- уплотнение грунта катками на пневмоходу массой до 8 тонн (виброрежим недопустим).

Заключительный этап - отсыпка, планировка, уплотнение растительного слоя выполняется толщиной в 10 см:

- завоз растительного грунта;

- укладка грунта толщиной 10 см по поверхности экрана;

- уплотнение грунта легкими катками.

Устройство защитного экрана откосов полигона.

Защитный экран 10 откосов полигона - финальное противофильтрационное перекрытие, включает покрытия из геосинтетических материалов, песчаных и суглинистых слоев грунта, препятствующих поступлению атмосферных осадков в тело полигона и выходу свалочного газа полигона в атмосферный воздух, а также пересыпкой поверх слоев суглинистого перекрытия плодородного слоя почвы.

До начала производства работ по устройству защитного экрана откосов полигона, необходимо вручную удалить все твердые, острые фракции на поверхности откосов. Для устройства защитного экрана используют суглинок толщиной в 0,2 м, геокомпозит, геомембрану 5/2 и плодородную почву.

Последовательность работ:

- отсыпка, планировка, уплотнение выравнивающего слоя на откосах выполняется в следующей последовательности:

- завоз песчаных грунтов (или техногенных грунтов);

- разравнивание песка толщиной 30 см по поверхности откосов;

- укладка и сварка геомембраны (Тип 5/2, t=1,5 мм) с контролем швов:

- выгрузка материалов автомобильным краном;

- раскатка рулонов геомембраны (направление раскатки сверху вниз);

- резка геомембраны;

- укладка геомембраны в проектное положение (вручную с применением лебедок);

- сварка швов геомембраны экструдером;

- проверка качества сварных соединений путем подачи давления воздуха в межшовное пространство;

- при выполнении работ по укладке мембраны ее устойчивость на откосе обеспечивается путем пригрузки мешками с песком.

Укладка дренажного геокомпозита Гидромат 3D внахлест вниз:

- выгрузка материалов автомобильным краном;

- резка геокомпозита ножом;

- укладка геокомпозита в проектное положение.

Планировка, уплотнение рекультивационного слоя толщиной 0,2 м:

- завоз суглинистого грунта;

- разравнивание грунта толщиной 0,2 м по поверхности откосов.

- уплотнение грунта катками на пневмоходу массой до 8 тонн (виброрежим недопустим).

Отсыпка, планировка, уплотнение растительного слоя:

- завоз растительного грунта;

- укладка грунта толщиной 10 см по поверхности экрана;

- уплотнение грунта легкими катками.

Предложенный способ был опробован экспериментально на реальном объекте, что видно из фотографий. При этом экспериментально было установлено, что осуществление способа обеспечивает следующие результаты:

- равномерную усадку полигона в процессе биологического этапа;

- высокий уровень экологичности процесса утилизации свалочного газа (подтвержденный Государственной экологической экспертизой);

- эффективное извлечения биогаза для стабилизации полигонов хранения твердых отходов;

- достижение высокого уровня экологичности процесса утилизации свалочного газа;

- снижение частоты удаления конденсата;

- расширение арсенала способов утилизации свалочного газа.

Настоящее изобретение относится к безопасной и экономически эффективной эксплуатации действующих и прекративших прием отходов полигонов твердых бытовых отходов; твердых коммунальных отходов; промышленных отходов, а именно к разделу сбора, транспортировки и обезвреживания биогаза, образующегося в процессе разложения отходов в теле полигона. Предложен способ утилизации свалочного газа, который включает следующие последовательные этапы: выравнивание и профилирование поверхности полигона; определение верхней поверхности и разделение ее на газосборные поля; монтаж системы отвода свалочного газа; изоляция полигона защитным экраном. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения биогаза для стабилизации полигонов хранения твердых отходов, приводит к равномерной усадке полигона в процессе биологического этапа и достижению высокого уровня экологичности процесса утилизации свалочного газа, снижению частоты удаления конденсата. 2 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Способ утилизации свалочного газа полигонов твердых бытовых отходов, включающий следующие последовательные этапы:

(1) выравнивание и профилирование поверхности полигона для создания достаточного наклона во всех направлениях поверхности с целью обеспечения поверхностного стока к периметру полигона с дальнейшим укрытием поверхности геотекстилем и отсыпкой слоя песчаной почвы;

(2) определение верхней поверхности и разделение ее на газосборные поля;

(3) монтаж системы отвода свалочного газа, включающий следующие этапы:

(3.1) монтаж вертикальных дрен с помощью гидравлического вдавливателя, где глубина установки вертикальных дрен соответствует высоте отработанного тела полигона, с последующим отрезанием вертикальных дрен примерно на 0,5 метра выше уровня поверхности, причем вертикальная дрена представляет собой профилированный пластиковый сердечник, упакованный в проницаемый геотекстиль;

(3.2) монтаж горизонтальных дрен поверх вертикальных дрен, концы которых выступают из тела полигона, и укладка горизонтальных дрен на поверхности, при этом горизонтальные дрены представляют собой бугорчатую полимерную ленту, покрытую газопроводящим геотекстильным материалом;

(3.3) соединение горизонтальных дрен коллекторным трубопроводом, выполненным из гибкой полиэтиленовой трубы, причем коллекторные трубопроводы укладываются в заранее подготовленные траншеи, заполненные гравием так, чтобы при укладке коллекторные трубы были полностью окружены гравием;

(3.4) установка сифонов в нижних точках коллекторного трубопровода для сбора конденсата и, при необходимости, закачки конденсата обратно в тело полигона;

(3.5) монтаж газосборных колодцев с перфорированным дном, позволяющим конденсату стекать в толщу полигона, на каждом газосборном поле, причем колодцы расположены в центре каждого поля;

(3.6) прокладка транспортных трубопроводов к коллекторам, распределенным по наружной поверхности полигона и оснащенным вентилями на каждой входящей и исходящей трубе;

(3.7) соединение коллекторов по системе транспортного трубопровода с главной трубой и газоприемной станцией с компрессором, на которой осуществляют утилизацию или обезвреживание свалочного газа;

(4) осуществление работ по изоляции полигона защитным экраном, где защитный экран поверхности полигона - противофильтрационное перекрытие, состоящее из геосинтетических материалов, слоев грунта, а также выравнивающих слоев укрытия и плодородного слоя почвы,

при этом горизонтальные дрены, соединенные с вертикальными дренами, транспортируют отходящий свалочный газ из тела полигона к центральной линии каждого газосборного поля, где они присоединяются к трубам коллекторного трубопровода, причем один конец коллекторного трубопровода, расположенного на краю площадки, закрыт, а другой присоединяется к газосборному колодцу,

при этом газосборные колодцы транспортируют свалочный газ из коллекторных трубопроводов на внешнюю поверхность, где газ попадает в систему транспортного трубопровода, по которому он поступает в газоприемную станцию, причем трубы транспортного трубопровода монтируют под определенным наклоном для обеспечения удаления из них конденсата.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к газосборным колодцам приваривается полиэтиленовый лист, который перекрывается с геосинтетическим материалом защитного экрана, а узел сварки геосинтетического материала и полиэтиленового листа, приваренного к корпусу газосборного колодца, герметизируется.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что газосборные колодцы устанавливаются на основание из гравия и выполнены из полиэтилена низкого давления.