Система активной дегазации полигонов твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов

Изобретение относится к обезвреживанию твердых бытовых и коммунальных отходов (ТБО, ТКО) и допускаемых к размещению с ними промышленных отходов, а именно к системе сбора и отвода биогаза на полигоне ТБО и ТКО. Система активной дегазации предназначена для использования на полигонах твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов. Система активной дегазации содержит вертикальные дренажные гибкие дрены, состоящие из предварительно изготовленных пластиковых сердечников, которые обернуты фильтрующим газо-водопроницаемым нетканым материалом, состоящим из термически связанных полимерных волокон. Фильтрующий материал выполнен так, что его засорение частицами почвы предотвращено, тогда как он является достаточно проницаемым для жидкости и газа, чтобы было возможно вертикальное перемещение жидкости и газа через дренажные гибкие дрены. Термин "вертикальные" следует понимать как означающий установку до угла по меньшей мере 45° относительно уровня поверхности. Это значит, что вертикальные дренажные дрены могут быть установлены наклонно. Вертикальные дренажные гибкие дрены оснащены пластмассовыми оголовниками, соединенными в верхней части с газоотводящими пластиковыми трубками с внутренним диаметром 15-25 мм, длиной не более 3 м. Вертикальные дренажные гибкие дрены через газоотводящие трубки, снабженные тройниками, соединены с горизонтальными трубами с внутренним диаметром 15-25 мм. Горизонтальные трубы соединены между собой так, что образуют отдельные газосборные кластеры. Каждый газосборный кластер через горизонтальные отводящие трубы подключен к закрытой системе горизонтальных труб 10, изготовленных из полимерных материалов диаметром 40-60 мм. Закрытая система горизонтальных труб соединена с конденсатосборниками, компрессором, газовым компрессором, факельной системой. Технический результат от использования всех существенных признаков изобретения заключается в повышении эффективности извлечения биогаза для стабилизации полигонов хранения твердых отходов, улучшении экологии окружающей среды, обеспечении подачи заданного состава биогаза потребителям, снижении частоты удаления конденсата, повышении качества получаемого на выходе газа. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к обезвреживанию твердых бытовых и коммунальных отходов (ТБО, ТКО) и допускаемых к размещению с ними промышленных отходов, а именно к системе сбора и отвода биогаза на полигоне ТБО и ТКО.

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. По опыту эксплуатации действующих установок имеются следующие результаты по выходу биогаза (по метану) на тонну сухого вещества:

Старые хранилища отходов - 4 - 5 нм3/год

Старые и свежие отходы - 10 - 12 нм3/год

Свежие отходы в смеси с илом или компостом - 12 - 35 нм3/год

Сложность процесса извлечения и направления биогаза потребителю связана с неравномерностью концентрации и состава биогаза в объеме отходов на полигонах их хранения. Относительно малая концентрация биогаза в отходах, высокая влажность биогаза, приводящая к образованию конденсата в коллекторах сбора биогаза приводит к снижению эффективности работы установок для его извлечения. Присутствие дренажных вод, содержащих коллоидные и дисперсные частицы приводит к засорению коллекторов сбора биогаза, в качестве которых обычно используют фильтрующие трубы.

На участке захоронения отходов существуют "активные" и "неактивные" области, в связи с чем термин "активность" должен расцениваться в свете степени интенсивности анаэробных и аэробных процессов. В так называемых "активных" областях случается спонтанная реакция ферментации органических компонентов, результатом которой является образование метана среди других продуктов ферментации. В "неактивных" областях разложение органических компонентов почти не происходит. Несмотря на то, что участок захоронения отходов, как таковой, содержит комбинацию неорганических отходов и органических отходов, отсутствие реакции ферментации в некоторых областях участка захоронения отходов не является желательным.

Известен способ извлечения биогаза внутри полигонов хранения твердых бытовых отходов путем прокладывания горизонтальных фильтрующих труб для сбора биогаза с последующим его транспортированием и подачей потребителям. [Lagerkwist A. Test cells in Sweden, status report. Oktober 1991, Report for the IEO. Brundin H., The SORAB test cells, 1991, Report for the IEA.].

К недостаткам способа следует отнести засорение фильтрующих труб, необходимость периодического удаления конденсата, образующегося в нижнем сегменте фильтрующих труб, отсутствие возможности регулирования состава биогаза.

Известен способ сбора и отвода биогаза с помощью системы вертикального газового дренажа в виде скважин, оборудованных с поверхности сформированного полигона и дополняемой системой горизонтального газового дренажа в виде развитой сети горизонтальных дрен, прокладываемых под изолирующим покрытием в верхнем слое отходов (Патент ФРГ № 3425785, МКИ В 09 В 1/00, 1986).

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

Известен способ сбора и отвода биогаза, который включает подготовку основания, монтаж вертикального газового дренажа, послойную укладку отходов с пересыпкой изолирующими слоями, монтаж системы горизонтального газового дренажа, устройство изолирующего покрытия поверхности сформированного полигона, при этом отвод биогаза и фильтрата производят из колодца, верхний конец которого оборудован заглушкой с отверстиями для трубопроводов при помощи газосборника и эрлифта, установленных внутри колодца (Патент RU № 2242299, МКИ: В 09 В 1/00, 3/00, опубл. 20.12.2004).

Недостатками данного способа являются ограниченные технологические возможности, вероятность нарушения стыков на примыканиях горизонтальных дренажей к вертикальному вследствие неравномерных осадок отходов.

Известен способ сбора и отвода биогаза и фильтрата на полигоне ТБО, который включает подготовку основания, монтаж системы вертикального газового дренажа из скважин с перфорированными стенками, распределенных по площади полигона, формирование горизонтального газового дренажа в виде дрен, расположенных на поверхности каждого завершенного слоя отходов и примыкающих к внешней дренирующей обсыпке скважин, наращивание скважин до отметки, превышающей высоту следующего слоя отходов и далее повторение цикла до достижения полной высоты полигона, установленной проектом, причем в последнем цикле скважины наращивают выше поверхности сформированного полигона и оборудуют их съемным дефлектором (Патент RU № 2198745, МКИ В 09 В 1/00, Бюл. № 5, 2003 г.).

Недостатком данного способа является отсутствие возможности извлечения и отведения биогаза для утилизации до окончания формирования массива отходов, а также ухудшение экологической обстановки при эмиссии биогаза в атмосферу.

Известна система для осуществления способа извлечения биогаза, содержащая коллекторы, сборники-смесители и транспортирующие трубопроводы, соединенные с компрессорной станцией, отличающаяся тем, что коллекторы выполнены в виде ветвей гофрированных, перфорированных фильтрующих труб с перфорацией, расположенной между гофр на поверхности меньшего диаметра, одни концы ветвей фильтрующих труб свободны от закрепления, а другие подсоединены к общему сборнику-смесителю с помощью подводящих патрубков, оснащенных газовыми расходомерами, регулирующими кранами и пробоотборниками, а сборник-смеситель соединен с компрессорной станцией транспортирующим трубопроводом. Причем компрессорная станция подсоединена к потребителю магистральным трубопроводом, снабженным трубой для сброса и сжигания излишков биогаза (аналог – патент РФ №2127608, МПК A61L 11/00, B09B 1/00 (1995.01), 1999 г.).

Недостатком системы является недостаточное количество дегазационных труб, засорение фильтрующих труб, необходимость периодического удаления конденсата, образующегося в трубах, отсутствие возможности регулирования состава биогаза.

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, МПК B09B 1/00 (2006.01), 2011 г). Данное решение принято за прототип.

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.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является повышение эффективности извлечения биогаза для стабилизации полигонов хранения твердых отходов, улучшение экологии окружающей среды, обеспечение подачи заданного состава биогаза потребителям, снижение частоты удаления конденсата.

Поставленная задача решается тем, что в системе активной дегазации полигонов твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов, содержащей вертикальные дренажные гибкие дрены, 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, устройство для создания пониженного давления в дренажных гибких дренах и закрытой системе горизонтальных труб, устройство для создания повышенного давления в дренажных гибких дренах и закрытой системе горизонтальных труб,

согласно изобретения,

вертикальные дренажные гибкие дрены, снабжены оголовниками, соединенными в нижней части с пластиковыми сердечниками гибких дрен, а в верхней части с газоотводящими трубками, указанные вертикальные дренажные гибкие дрены снабженные оголовниками, соединены с горизонтальными трубами, образующими отдельные газосборные кластеры, в каждом из которых дрены последующего ряда размещены со смещением относительно дрен предыдущего ряда, каждый газосборный кластер подключен через горизонтальные отводящие трубы к закрытой системе горизонтальных труб, которые соединены с конденсатосборниками, компрессором, газовым компрессором, факельной системой, при этом система снабжена станцией автоматической регулировки потока биогаза от каждого газосборного кластера и автоматизированной системой управления.

Газоотводящие трубки дрен выполнены длиной не более 3 м, с внутренним диаметром 15-25 мм.

Горизонтальные трубы газосборных кластеров выполнены с внутренним диаметром 15-25 мм.

Горизонтальные трубы закрытой системы изготовлены из полимерных материалов диаметром 40-60 мм.

Количество дрен в каждом кластере выбрано с учетом анализа газоотдачи.

Технический результат от использования всех существенных признаков изобретения заключается в повышении эффективности извлечения биогаза для стабилизации полигонов хранения твердых отходов, улучшении экологии окружающей среды, обеспечении подачи заданного состава биогаза потребителям, снижении частоты удаления конденсата, повышении качества получаемого на выходе газа.

Создание газосборных кластеров, объединяющих вертикальные дренажные гибкие дрены посредством соединения газоотводящих трубок каждой дрены через тройники и горизонтальные трубы обеспечивает создание закрытой системы, которая не позволяет газу, пройдя по дренам, скапливаться в верхнем слое отходов. При этом наличие кластеров позволяет регулировать сбор качественного газа, исключая или минимизируя подачу «плохого газа» от соответствующего кластера, а расположение в каждом кластере дрен последующего ряда со смещением относительно дрен предыдущего ряда способствует наиболее полному извлечению газа, т.к. зона их действия, на виде сверху, представляет окружность и при указанном расположении является наиболее оптимальной.

Наличие на каждой дрене пластмассового оголовника с газоотводящей трубкой, не позволяет поступать в газосборную систему биогазу плохого качества (с большим содержанием кислорода и углекислого газа) образуемого в самом верхнем слое полигона (примерно 3 метра от поверхности), а также исключает «подсос» воздуха извне.

Магистральные горизонтальные газосборные трубы, изготовленные из полимерных материалов диаметром 40-60 мм позволяют обеспечивать высокие скорости биогазового потока, тем самым снижая образование конденсата и, как следствие, максимально снижается возможность образования водяных замков в газосборной системе, а также обеспечивают возможность обратной продувки для удаления водяных замков, что практически невозможно при использовании традиционных труб диаметром от 60 мм и более.

Газовый компрессор создает отрицательное давление в газосборной системе, что способствует более эффективной откачке биогаза из газосборных кластеров;

Компрессор создает давление для «обратной продувки», что позволяет освобождать магистральные горизонтальные газосборные трубы от водяных замков, возвращая скопившуюся влагу и конденсат в тело полигона через гибкие газосборные дрены, а также осуществить дополнительное орошение тела полигона, используя собранный конденсат из конденсатосборников, а также собираемый фильтрат полигона, тем самым интенсифицируя процессы биодеградации органических фракций тела полигона, положительно влияя на процесс газообразования.

Система управления позволяет осуществлять, оптимальную настройку потока биогаза из каждого отдельного газосборного кластера, оптимизируя работу систем утилизации биогаза у потребителя, адаптируя систему активной дегазации к изменяющимся условиям эксплуатации.

Фиг. 1 - общий вид системы активной дегазации;

Фиг. 2 - узел вертикальной дренажной гибкой дрены 1;

Фиг. 3 – дрена;

Фиг. 4 – вид А фиг. 2;

Фиг. 5 - общий вид системы греющих кабелей;

Фиг. 6 - структура саморегулирующего греющего кабеля.

Система активной дегазации предназначена для использования на полигонах твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов. Система активной дегазации (фиг. 1) содержит вертикальные дренажные гибкие дрены 1 (фиг.2 - 4), состоящие из предварительно изготовленных пластиковых сердечников 2, которые обернуты фильтрующим газо- водо- проницаемым нетканым материалом 3, состоящим из термически связанных полимерных волокон. Фильтрующий материал 3 выполнен так, что его засорение частицами почвы предотвращено, тогда как он является достаточно проницаемым для жидкости и газа, чтобы было возможно вертикальное перемещение жидкости и газа через дренажные гибкие дрены 1. Термин "вертикальные" следует понимать, как означающий установку до угла по меньшей мере 45° относительно уровня поверхности. Это значит, что вертикальные дренажные дрены могут быть установлены наклонно.

Вертикальные дренажные гибкие дрены 1 оснащены пластмассовым оголовниками 4, соединенными в верхней части с газоотводящими пластиковыми трубками 5 с внутренним диаметром 15-25 мм, длинной не более 3 м (фиг.2 – 4). Вертикальные дренажные гибкие дрены 1 через газоотводящие трубки 5, снабженные тройниками 6, соединены с горизонтальными трубами 7 с внутренним диаметром 15-25 мм. Горизонтальные трубы 7, соединены между собой так, что образуют отдельные газосборные кластеры 8.

Каждый газосборный кластер 8 через горизонтальные отводящие трубы 9 подключен к закрытой системе горизонтальных труб 10 изготовленных из полимерных материалов диаметром 40-60 мм. Закрытая система горизонтальных труб 10 соединена с конденсатосборниками 11, компрессором 12, газовым компрессором 13, факельной системой 14.

Из опубликованных источников известно, что расстояние между дренами рекомендуется от 1 до 7 метров, в зависимости от условий прохождения газа через среду.

Расчет и практика работы показали, что для наиболее полного извлечения газа дрены 1 в каждом газосборном кластере 8 должны быть установлены так, чтобы дрены 1 последующего ряда 15 были размещены со смещением относительно дрен предыдущего ряда 16. Количество дрен 1 в каждом кластере 8 выбрано с учетом анализа количественного и качественного состава газа.

При таком расположении вертикальных газосборных дрен 1 все области полигона твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов, в т.ч. изолированные, будут находиться в зоне их действия. В результате этого избыточная влага (фильтрат) может более просто распространяться в более сухие области тела полигона, чтобы локально увеличивать биологическую активность в упомянутых областях, и образованный биогаз может более легко мигрировать. Захваченная вода также может мигрировать к поверхности через вертикальные газосборные дрены 1 при нахождении под давлением в результате уплотнения тела полигона под его собственным весом. Исключается возможность поступления газа вверх, а также воды (фильтрата) помимо вертикальных газосборных дрен 1.

За счет такого расположения дрен 1 в каждом газосборном кластере 8 возможно достигнуть быстрой и эффективной осадки или уплотнения тела полигона. Используя предлагаемую систему возможно осуществлять подачу фильтрата в тело полигона, для интенсификации процесса биодеградации.

Система активной дегазации снабжена станцией 17 автоматической регулировки потока биогаза от каждого газосборного кластера 8 и автоматизированной системой управления 18.

Конденсатосборники 11, состоят из труб, изготовленных из полимерных материалов и соединительной арматуры 19 (фиг.5).

Компрессор 12 предназначен для обратной продувки закрытой системы горизонтальных труб 10, горизонтальных отводящих труб 9, и горизонтальных труб 7, газосборных кластеров 8.

Для поддержания отрицательно давления в системе активной дегазации установлен газовый компрессор 13.

Автоматизированная система управления 18 обеспечивает дистанционный мониторинг и управление газовыми потоками из каждого газосборного кластера 8 с помощью облачного программного приложения, которое максимизирует сбор биогаза, а также отслеживает его качество. Алгоритм системы сбора биогаза может быть настроен так, чтобы максимизировать поток метана, в соответствии с заданными параметрами состава биогаза.

Автоматизированная система управления 18 основана на оборудовании передачи данных от станции автоматической регулировки 17 потока биогаза к веб-платформе алгоритмов и аналитики для мониторинга в реальном времени и удаленного контроля потоков свалочного газа.

Аналитическая облачная платформа автоматизированной системы управления 18 доступна круглосуточно для настольных ПК, ноутбуков или планшетов. Пользовательский интерфейс программного обеспечения позволяет осуществлять удаленный мониторинг и управление, а также предоставляет пользователям инструментальную панель производительности, интерфейсы вида карты и таблицы, а также отчеты в реальном времени, а также повысить эффективность системы сбора биогаза

Автоматизированная система управления 18 проводит анализ состава газа (CH4, CO2, O2 и балластные газы), расхода, температуры биогаза и перепад давления, а также активный контроль потока от каждого газосборного кластера 8.

Станция 17 автоматической регулировки потока биогаза от каждого газосборного кластера 8 позволяет оптимизировать качество потока биогаза за счет подключения потоков газа от определенного газосборного кластера.

Станция 17 автоматической регулировки потока биогаза представляет собой монтируемое на горизонтальном газопроводе от каждого газосборного кластера 8 оборудование с контроллером пакетом датчиков, который дистанционно контролирует перепад давления, расход, температуру биогаза, атмосферное давление, CH4, CO2, O2 и балластный газ (рассчитанный на N2 а также «следы» других балластных газов). Контроллер также оснащен автоматическими прецизионными шаровыми клапанами, которые регулируют поток биогаза от каждого кластера на основе алгоритма управления для максимизации количества метана в составе биогаза (условно подробная схема не показана).

Факельная система 14, позволяет при аварийных ситуациях, а также при регламентных работах наземных систем, сжигать весь поток биогаза.

Система активной дегазации для монтажа в странах с холодным климатом может быть снабжена системой 19 греющих кабелей (см. фиг. 5).

Система греющих кабелей 19 позволяет эффективно работать при минусовых температурах окружающей среды. Система электрообогрева закрытой системы горизонтальных труб 10 состоит из саморегулирующего греющего кабеля 20, теплоизоляции 21, датчиков 22 температуры газопровода и 22а окружающей среды, распределительной сети, распределительных коробок (РК), шкафов управления (ШУ), кабелей управления 23.

Саморегулирующийся кабель 20 (см. фиг. 6) имеет две медные жилы, по которым подаётся электричество, между ними находится ключевое устройство всего кабеля - проводящая нагревательная матрица 24. Каждый её элемент оказывается подключен в электрическую цепь параллельно между медными проводами питания. Именно эта матрица и является нагревательным и регулирующим элементом. Сверху вся электрическая конструкция обернута в слой термозащиты 25. Далее находится экранирующая оплётка 26, которая защищает кабель от внешних электромагнитных воздействий и на неё же подводится заземление кабеля. И наконец, сверху кабель имеет защитное покрытие 27, которое оберегает его от механических повреждений.

Работа саморегулирующегося нагревательного кабеля 20 основана на простом свойстве проводника электрического тока: при нагревании увеличивается его сопротивление, а чем выше сопротивление, тем меньше сила тока, а, следовательно, и затрачиваемая мощность. Участок кабеля, который находится в более холодном месте имеет меньшее сопротивление, через нагревательную матрицу в этом участке протекает больший ток, что приводит к большему нагреву кабеля и более интенсивному обогреву магистральных горизонтальных газосборных труб. Там, где температура выше, сопротивление матрицы больше и ток, протекающий через неё меньше. Таким образом, при включении саморегулирующегося кабеля у замерзающих магистральных горизонтальных газосборных труб, он включается на полную мощность, а по мере прогрева магистральных горизонтальных газосборных труб, его мощность постепенно уменьшается.

Создание системы активной дегазации на полигоне твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов включает следующие этапы:

- погружение вертикальных дренажных гибких дрен 1 в тело полигона путем вдавливания на глубину от 10 до 30 метров, любым известным способом с применением известного оборудования (см., например, http://www.multriwell.com);

- объединение расположенных на определенных участках полигона вертикальных дренажных гибких дрен 1 через газоотводящие пластиковые трубки 5 с использованием соединительных тройников 6 и горизонтальных газосборных труб 7 из полимерных материалов в отдельные газосборные кластеры 8. В каждом газосборном кластере 8 дрены 1 расположены рядами, дрены 1 каждого последующего ряда 15 размещены со смещением относительно дрен 1 предыдущего ряда 16;

- подсоединение каждого газосборного кластера 8 через горизонтальные отводящие трубы 9 к закрытой системе горизонтальных труб 10;

- подключение закрытой системы горизонтальных труб 10 к конденсатосборникам 11, компрессору 12, газовому компрессору 13, факельной системе 14.

Управление работой системы активной дегазации обеспечено станцией 17 автоматической регулировки потока биогаза от каждого газосборного кластера 8 и автоматизированной системой управления 18.

При необходимости система активной дегазации может быть снабжена системой греющих кабелей 19.

Работа системы активной дегазации.

Биогаз через нетканый материал оболочки 3 вертикальных дренажных гибких дрен 1, состоящей из термически связанных полимерных волокон, проникает внутрь вертикальных дренажных гибких дрен 1 по всей длине. По полостям пластикового сердечника 2 вертикальных дренажных гибких дрен 1 поток биогаза поднимается и через оголовник 4 попадает в газоотводящие пластиковые трубки 5, откуда перетекает в горизонтальные трубы 7, которые образуют отдельные замкнутые газосборные кластеры 8. Поскольку вертикальные дренажные гибкие дрены 1 оснащены пластмассовым оголовниками 4 с газоотводящими пластиковыми трубками 5, биогаз плохого качества (с большим содержанием кислорода и углекислого газа), образуемый в самом верхнем слое полигона, (примерно 3 метра от поверхности) не поступает в газосборную систему, что также исключает «подсос» воздуха из вне.

Каждый газосборный кластер 8, в котором накапливается газ определенного качественного состава, через горизонтальные отводящие трубы 9 подключен к закрытой системе горизонтальных труб 10. Горизонтальные трубы 10 диаметром 40-60 мм изготовлены из полимерных материалов, что позволяет получать более высокие скорости биогазового потока, тем самым снижая образование конденсата и как следствие максимальное снижения возможности образования водяных замков в системе, что невозможно в системе с большими диаметрами труб.

Поскольку каждый газосборный кластер 8 может иметь разный по качеству газ, для того, чтобы до потребителя доходил оптимальный по качеству газ, необходимо газ из разных кластеров смешать в нужной пропорции.

Автоматизированная система управления 18 передает данные, поступающие от станции 17 автоматической регулировки потока биогаза к веб-платформе алгоритмов и аналитики для мониторинга в реальном времени и удаленного контроля потоков свалочного газа.

Аналитическая облачная платформа автоматизированной системы управления 18 доступна круглосуточно для настольных ПК, ноутбуков или планшетов. Пользовательский интерфейс программного обеспечения позволяет осуществлять удаленный мониторинг и управление, а также предоставляет пользователям инструментальную панель производительности, интерфейсы вида карты и таблицы, а также отчеты в реальном времени, а также повысить эффективность системы сбора биогаза

Автоматизированная система управления 18 проводит анализ состава газа (CH4, CO2, O2 и балластные газы), расхода, температуры биогаза и перепад давления, а также активный контроль потока от каждого газосборного кластера 8.

Станция 17 автоматической регулировки потока биогаза от каждого газосборного кластера 8 позволяет оптимизировать качество потока биогаза за счет подключения потоков газа от определенного газосборного кластера.

Станция 17 автоматической регулировки потока биогаза представляет собой монтируемое на горизонтальном газопроводе от каждого газосборного кластера 8 оборудования с пакетом датчиков, который дистанционно контролирует перепад давления, расход, температуру биогаза, атмосферное давление, CH4, CO2, O2 и балластный газ (рассчитанный на N2 а также «следы» других балластных газов). Контроллер также оснащен автоматическими прецизионными шаровыми клапанами, которые регулируют поток биогаза от каждого кластера на основе алгоритма управления для максимизации количества метана в составе биогаза (условно подробная схема не показана).

В результате контроля за качеством газа в каждом кластере посредством системы 17 автоматической регулировки потока и автоматизированной системы управления 17, в закрытую систему горизонтальных труб 10 попадает газ оптимальный по качеству для дальнейшей его переработки.

Фильтрат (линзы фильтрата в теле полигона), образуемый процессами биодеградации органических фракций тела полигона, через нетканый материал оболочки гибкой газосборной дрены, состоящей из термически связанных полимерных волокон, проникает внутрь гибкой газосборной дрены по всей ее длине, и по полостям пластикового сердечника, фильтрат обратно через нетканый материал оболочки гибкой газосборной дрены распределяется равномерно в теле полигона, тем самым улучшается процессы биодеградации органических фракций, способствуя образованию большего количества биогаза.

Создаваемое компрессором или другими известными способами отрицательное давление в системе активной дегазации способствует более эффективной откачке биогаза из газосборных кластеров.

В результате взаимодействия сероводорода, (с наибольшей концентрацией в некоторых участках свалочного тела полигона) с влажной оболочкой вертикальных дренажных гибких дрен 1, на нетканом материале в результате биохимической реакции осаждается сера, тем самым понижается содержание сероводорода в биогазе.

Система активной дегазации оснащена газовым компрессором для «обратной продувки», что позволяет обратным давлением освобождать закрытую систему горизонтальных труб 10 от водяных замков, возвращая скопившуюся влагу и конденсат в тело полигона через вертикальные дренажные гибкие дрены 1, оснащенные пластмассовыми оголовниками 4 с газоотводящими пластиковыми трубками 5.

Посредством «обратной продувки», возможно осуществлять дополнительное орошение тела полигона, используя собранный конденсат из конденсатосборников 11, а также собираемый фильтрат полигона, тем самым интенсифицируя процессы биодеградации органических фракций тела полигона, увеличивая процесс газообразования.

Настраиваемая система управления позволяет осуществлять, оптимальную настройку потока биогаза из каждого отдельного газового кластера, оптимизируя работу систем утилизации биогаза (ТЭЦ на биогазе, газовая турбина система очистки, с получением товарных газов) у потребителя, быстро адаптируя систему активной дегазации к изменяющимся условиям эксплуатации.

Согласно (п.3.13) Инструкции по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов. (Академия коммунального хозяйства им. К.Д.Памфилова, М., 1996.: Материалы и технические изделия, предусматриваемые для сооружения систем дегазации, должны соответствовать требованиям государственных стандартов или технических условий.):

Конструкции и применяемые материалы газовых скважин должны обеспечить их надежную эксплуатацию без капитальных ремонтов и замены основных узлов в течение 15 лет.

Для промежуточных и магистрального газопроводов должны применяться трубы из полиэтилена низкого давления с маркировкой "ГАЗ", изготовленные в соответствии с ТУ 6-19-051-538-85 типа "Т".

Соединительные детали (втулки под фланцы, переходы, отводы, тройники и др.) для полиэтиленовых труб предусматриваются по ТУ-6-19-051-539-85.

При выборе запорной арматуры следует учитывать условия ее эксплуатации по давлению газа и температуре.

Как показали испытания, предлагаемая системы активной дегазации полигонов твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов позволяет повысить эффективность извлечения биогаза для стабилизации полигонов хранения твердых отходов, улучшение экологии окружающей среды, обеспечение подачи заданного состава биогаза потребителям, снижение частоты удаления конденсата.

Все элементы системы могут быть изготовлены из известных материалов с применением известных технологий.

Заявленное изобретение может быть использовано для обезвреживания полигонов твердых бытовых и коммунальных отходов (ТБО, ТКО) и допускаемых к размещению с ними промышленных отходов.

1. Система активной дегазации полигонов твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов, содержащая вертикальные дренажные гибкие дрены, состоящие из пластиковых сердечников, которые обернуты фильтрующим газо-водопроницаемым нетканым материалом, состоящим из термически связанных полимерных волокон, установленных на одинаковом расстоянии друг от друга; соединенных в верхней части с закрытой системой горизонтальных труб, имеющих возможность выпуска газа, который образуется на площадке по переработке отходов, наружу; устройство для создания пониженного давления в дренажных гибких дренах и закрытой системе горизонтальных труб, устройство для создания повышенного давления в дренажных гибких дренах и закрытой системе горизонтальных труб, отличающаяся тем, что вертикальные дренажные гибкие дрены снабжены оголовниками, соединенными в нижней части с пластиковыми сердечниками гибких дрен, а в верхней части с газоотводящими трубками, указанные вертикальные дренажные гибкие дрены, снабженные тройниками, соединены с горизонтальными трубами, образующими отдельные газосборные кластеры, в каждом из которых дрены последующего ряда размещены со смещением относительно дрен предыдущего ряда, а каждый газосборный кластер подключен через горизонтальные отводящие трубы к закрытой системе горизонтальных труб, которые соединены с конденсатосборниками, компрессором, газовым компрессором, факельной системой, при этом система снабжена станцией автоматической регулировки потока биогаза от каждого газосборного кластера и автоматизированной системой управления.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что газоотводящие трубки, соединенные с оголовниками, выполнены длиной не более 3 м с внутренним диаметром 15-25 мм.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что горизонтальные трубы газосборных кластеров выполнены с внутренним диаметром 15-25 мм.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что горизонтальные трубы закрытой системы изготовлены из полимерных материалов диаметром 40-60 мм.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что система снабжена греющими кабелями.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что количество дрен в каждом кластере выбрано с учетом анализа газоотдачи.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к городскому коммунальному хозяйству, а именно к области переработки твердых бытовых отходов (ТБО) методом биоремедиации. Производят бурение скважин на всю глубину полигона.

Группа изобретений относится к переработке ртутьсодержащих отходов. Способ утилизации люминесцентных ламп включает первый процесс выделения ртутьсодержащего порошка люминофора из люминесцентных ламп при разделении их на составляющие, выполняемый на установке утилизации.

Изобретение относится к изготовлению деталей машин экструзионным методом. Способ включает магнитную сепарацию стружки, мойку и последующую сушку горячим воздухом.
Изобретение относится к утилизации высвобождаемого военного существа, а именно к способу утилизации резиновых отходов средств индивидуальной зашиты (СИЗ) путем бескислородного термического пиролиза, заключающегося в разложении исходных фрагментов СИЗ до конечных продуктов пиролиза, пригодных к дальнейшему использованию в различных областях промышленности.
Изобретение относится к области рекультивации нарушенных земель. Смесь содержит буровой шлам, песок, торф, гипсосодержащие добавки, включающие цеолит, и органоминеральное удобрение.

Изобретение относится к обезвреживанию и утилизации твердых мышьяксодержащих отходов и может быть использовано при приготовлении твердеющей закладочной смеси отработанного пространства в шахтах.

Предлагаемое изобретение относится к области утилизации лежалых твердых бытовых отходов (ТБО) методом термической переработки с целью рекультивации земель, занятых под полигоны.

Изобретение относится к обезвреживанию отходов. Способ обезвреживания ртутьсодержащих отходов включает совместный размол отходов с порошком элементарной серы, воды и гомогенизирующей средой для связывания металлической ртути в водонерастворимое соединение HgS во вращающемся реакторе в виде мельницы барабанного типа.

Изобретение относится к обработке остатков хлорирования при производстве тетрахлорида титана в расплаве солей для их повторного применения. Остатки хлорирования выщелачивают для получения суспензии, после чего суспензию фильтруют с получением жидкости от выщелачивания и остатков от выщелачивания.

Предлагаемое изобретение относится к области переработки отходов, таких как осадки городских сточных вод, включающие сырой осадок и избыточный активный ил, а также отходов нефтехимической, фармацевтической, пищевой промышленности, отходов производства косметических, медицинских изделий самого широкого ассортимента.

Изобретение относится к способу утилизации органических и минеральных отходов, который может найти применение, например, при утилизации отходов от птицефабрик или свиноводческих комплексов, а также при утилизации канализационных отходов.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано при рекультивации отработанных полигонов твердых бытовых отходов, как заглубленных в почву, так и расположенных на ее поверхности.
Изобретение относится к коммунальному хозяйству и представляет собой способ утилизации грязи, собираемой с дорог, улиц и площадей, характеризующийся тем, что до перехода на раздельный сбор компонентов бытовых отходов выделяют во временное пользование значительные свободные охраняемые площади вдали от населенных пунктов с не подветренной стороны, куда свозят бытовые отходы, не содержащие органических веществ, разравнивают бульдозером бытовые отходы каждой площади с образованием слоя для просушивания оставшейся незначительной части органических веществ в бытовых отходах солнечными лучами, постепенно покрывают слой бытовых отходов с просушенными остатками органических веществ строительным мусором, после чего свободные после раздельного сбора бытовых отходов контейнеры помещают вдоль дорог, улиц, площадей, при уборке которых работники коммунальной службы загружают в контейнеры собранную грязь, перегружают грязь в корпус свободных мусоровозов и отвозят на рекультивируемые площади, затем разравнивают бульдозером, покрывая крупногабаритные предметы слоя строительного мусора грязью, выгруженной из мусоровозов.

Изобретение относится к трем вариантам материала для защиты окружающей среды от воздействия сероводорода и его производных, выделяемых с полигонов твердых бытовых отходов.
Изобретение относится к области утилизации бытовых отходов. Способ состоит в вывозе бытовых отходов на полигон/свалку и складировании их в сплошном массиве.
Изобретение относится к области рекультивации шламовых амбаров, производства искусственных грунтовых смесей на основе бурового шлама и может быть использовано в горной и нефтедобывающих отраслях промышленности.

Изобретение относится к материалу, предназначенному для обработки полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) с целью защиты окружающей среды от воздействия сероводорода и его производных, выделяемых с таких полигонов.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано при захоронении промышленных и бытовых отходов на свалках. Осуществляют размещение органических и неорганических отходов в виде чередующихся слоев смеси отходов с нейтральным наполнителем.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и найдет применение при проведении работ по реконструкции полигонов хранения и переработки твердых коммунальных отходов.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации свалок. Способ реконструкции несанкционированной свалки, состоящей из неконтролируемо вывезенных ТБО, с преобразованием ее в полигон включает вертикальную планировку ранее сформированного свалочного тела.

Изобретение относится к обезвреживанию твердых бытовых и коммунальных отходов и допускаемых к размещению с ними промышленных отходов, а именно к системе сбора и отвода биогаза на полигоне ТБО и ТКО. Система активной дегазации предназначена для использования на полигонах твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов. Система активной дегазации содержит вертикальные дренажные гибкие дрены, состоящие из предварительно изготовленных пластиковых сердечников, которые обернуты фильтрующим газо-водопроницаемым нетканым материалом, состоящим из термически связанных полимерных волокон. Фильтрующий материал выполнен так, что его засорение частицами почвы предотвращено, тогда как он является достаточно проницаемым для жидкости и газа, чтобы было возможно вертикальное перемещение жидкости и газа через дренажные гибкие дрены. Термин вертикальные следует понимать как означающий установку до угла по меньшей мере 45° относительно уровня поверхности. Это значит, что вертикальные дренажные дрены могут быть установлены наклонно. Вертикальные дренажные гибкие дрены оснащены пластмассовыми оголовниками, соединенными в верхней части с газоотводящими пластиковыми трубками с внутренним диаметром 15-25 мм, длиной не более 3 м. Вертикальные дренажные гибкие дрены через газоотводящие трубки, снабженные тройниками, соединены с горизонтальными трубами с внутренним диаметром 15-25 мм. Горизонтальные трубы соединены между собой так, что образуют отдельные газосборные кластеры. Каждый газосборный кластер через горизонтальные отводящие трубы подключен к закрытой системе горизонтальных труб 10, изготовленных из полимерных материалов диаметром 40-60 мм. Закрытая система горизонтальных труб соединена с конденсатосборниками, компрессором, газовым компрессором, факельной системой. Технический результат от использования всех существенных признаков изобретения заключается в повышении эффективности извлечения биогаза для стабилизации полигонов хранения твердых отходов, улучшении экологии окружающей среды, обеспечении подачи заданного состава биогаза потребителям, снижении частоты удаления конденсата, повышении качества получаемого на выходе газа. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх