УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА БИОГАЗА

Полезная модель относится к области охраны окружающей среды и может быть использована для сбора, обезвреживания эмиссий биогаза и предотвращения образования фильтрата в постэксплуатационный период полигона твердых бытовых отходов (ТБО).
Полезная модель применима на объектах размещения отходов, характеризующихся средней мощностью массива отходов на этапе рекультивации в постэксплуатационный период, когда пик образования эмиссий биогаза уже прошел и их объем не превышает окислительную способность биофильтра, а применение систем дегазации с целью энергетической утилизации биогаза экономически не эффективно.
Известно устройство для сбора и отвода биогазов на мусорном полигоне, описанное в способе сбора и отвода биогаза (см. патент ФРГ №3425785, кл. B09B 1/00, 1986 г.). Известное устройство 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.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность сбора и отвода биогазов с полигона ТБО, т.к. газонепроницаемая пленка перекрывает только стволы вертикальных колодцев, поэтому биогаз имеет возможность проходить через слой ТБО в атмосферу и загрязнять окружающую среду.
Наиболее близкое того же назначения к заявленному устройству по совокупности признаков является устройство для сбора биогаза, включающее размещенную в твердых бытовых отходах систему горизонтальных и вертикальных перфорированных труб и уложенное поверх перекрытие, содержащее защитное и грунтовое покрытия. Защитное покрытие выполнено многослойным, состоящим из последовательно уложенных слоев щепы лиственных и/или хвойных пород, опила, скопа и коры, содержащих влагу 70-80%, при этом скоп-отход целлюлозно-бумажной промышленности в виде осадков, содержащих волокно, мелкую кору и каолин. Кроме того, соотношение высот слоев защитного покрытия составляет, соответственно, 1:1:2:1 с общей высотой не более 50 см и высота почвенного слоя составляет не более 10 см (патент RU №41264 от 20.10.2004). Данное устройство принято в качестве прототипа.
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является отсутствие защитного гидроизолирующего и дренажного слоев. Ввиду отсутствия указанных элементов происходит инфильтрация атмосферных осадков в массив отходов и образование фильтрата. При отсутствии дренажного слоя поступление биогаза к нижней поверхности биофильтра и распределение по его рабочему объему осуществляется неравномерно. По этой причине некоторая область биофильтра может испытывать нагрузку, превышающую его сорбционно-окислительные свойства, в то время как другая его часть может оставаться не задействованной, что в комплексе приведет к неэффективному использованию рабочего объема биофильтра и снижению эффективности окисления компонентов биогаза.
Признаки известного устройства, совпадающие с признаками заявляемого - система вертикальных перфорированных труб, размещенная в ТБО; уложенное поверх перекрытие, содержащее окислительно-сорбционный и грунтовый слои.
Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является предотвращение образования фильтрата, снижение эмиссии биогаза и улучшение состояния окружающей природной среды в зоне влияния полигона захоронения ТБО на этапе рекультивации.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве для сбора биогаза, включающем размещенную в твердых бытовых отходах систему вертикальных перфорированных труб и уложенное поверх перекрытие, содержащее окислительно-сорбционный и грунтовой слои, согласно полезной модели трубы, входящие в систему вертикальных перфорированных труб, защищены с внешней стороны фильтрующей обсыпкой и укреплены глиняным замком, а перекрытие дополнительно содержит защитный гидроизолирующий и дренажный слои, при этом слои перекрытия уложены в следующей последовательности: защитный гидроизолирующий, дренажный, окислительно-сорбционный и грунтовый, а верхний конец труб расположен в дренажном слое и выполнен загнутым.
Признаки заявляемого решения, отличительные от прототипа, - трубы, входящие в систему вертикальных перфорированных труб, защищены с внешней стороны фильтрующей обсыпкой и укреплены глиняным замком; перекрытие дополнительно содержит защитный гидроизолирующий и дренажный слои; слои перекрытия уложены в следующей последовательности: защитный гидроизолирующий, дренажный, окислительно-сорбционный и грунтовый; верхний конец труб расположен в дренажном слое и выполнен загнутым.
Наружная фильтрующая обсыпка труб, входящих в систему вертикальных перфорированных труб, защищает перфорированную поверхность от залипания отходами и повышает проникновение биогаза в трубу.
Наличие глиняного замка исключает возможное попадание влаги в массив отходов в местах стыка гидроизоляции и перфорированной трубы.
Наличие защитного гидроизолирующего слоя предотвращает проникновение осадков в массив отходов и образование фильтрата.
Дренажный слой способствует отводу просочившихся атмосферных осадков сквозь верхние слои, тем самым уменьшая гидравлическую нагрузку на гидроизолирующий слой и предупреждая нарушение целостности его поверхности. Расположение верхнего конца труб в дренажном слое обеспечивает равномерное распределение потока биогаза по рабочему объему окислительно-сорбционного слоя, что ведет к повышению эффективности обезвреживания эмиссий биогаза в атмосферный воздух.
Верхний загнутый конец дегазационных труб, входящих в систему вертикальных перфорированных труб, предотвращает попадание просочившихся осадков через верхние слои во внутреннюю полость трубы и как следствие образование фильтрата.
Благодаря тому, что слои перекрытия уложены в следующей последовательности: защитный гидроизолирующий, дренажный слой, окислительно-сорбционный слой биофильтра и грунтовый обеспечивается снижение вредного воздействия на окружающую среду за счет снижения эмиссий биогаза в атмосферу и объемов образования фильтрата.
На чертеже схематично приведено предлагаемое устройство для сбора биогаза.
Устройство для сбора биогаза включает размещенную в твердых бытовых отходах 1 систему вертикальных перфорированных труб. Трубы 2, входящие в систему вертикальных перфорированных труб, защищены с внешней стороны фильтрующей обсыпкой 3 от залипания отходами и укреплены глиняным замком 4. Поверх отходов 1 уложено перекрытие. Перекрытие содержит уложенные в следующей последовательности слои: защитный гидроизолирующий 5, дренажный 6, окислительно-сорбционный слой 7 биофильтра и грунтовый 8. Верхний конец труб 2 расположен в дренажном слое 6 и выполнен загнутым.
Устройство для сбора биогаза работает следующим образом.
Размещают систему вертикальных перфорированных труб в твердых бытовых отходах 1. Глубина закладки труб 2 зависит от высоты массива отходов 1.
Биогаз, образующийся в толще отходов 1, последовательно поступает внутрь перфорированной трубы 2, затем из нее выпускается в дренажный слой 6. Затем биогаз распространяется по дренажному слою 6, равномерно поступает и проходит через окислительно-сорбционный слой 7. Равномерное распределение потока биогаза по поверхности окислительно-сорбционного слоя 7 позволит повысить эффективность окисления вомпонентов биогаза, и, следовательно, снизить эмиссию биогаза.
Осадки, выпавшие на рекультивированную поверхность полигона ТБО 1, просачиваются последовательно через верхний грунтовый 8 и окислительно-сорбционный 7 слои, поступают в дренажный слой 6. Осадки, проходя через дренажный слой 6, встречают на своем пути гидроизолирующий слой 5 и отводятся по дренажному слою 6. Наличие гидроизолирующего слоя 5 и устройство глиняного замка 4 перфорированной трубы 2 полностью предотвращает дальнейшее поступление влаги в массив отходов 1 полигона и образование фильтрата.
Использование заявленной полезной модели позволит снизить вредное воздействие на окружающую среду за счет снижения эмиссий биогаза в атмосферу и объемов образования фильтрата.