Способ воздействия на ход биохимических процессов в теле полигона ТБО
METHOD OF EFFECTING BIOCHEMICAL PROCESSES IN THE BODY OF THE POLYGON TBO

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано при строительстве и эксплуатации полигонов твердых бытовых отходов с целью снижения степени вредного влияния таких полигонов на окружающую среду.
Известен способ обезвреживания твердых бытовых отходов на полигоне ТБО (патент №2330733 от 11.12.2006), включающий подготовку основания полигона, устройство ограждающих сооружений, сооружение противофильтрационного экрана, дренажной системы для сбора и очистки фильтрата, а также газосборной системы, послойное размещение отходов с грунтовыми изолирующими слоями, обустройство изолирующего покрытия поверхности сформированного полигона, в котором территорию полигона разбивают на рабочие секции в количестве не менее трех, причем каждую секцию полигона формируют независимой от остальных, при этом заполнение отходами каждой последующей секции начинают по окончании заполнения предыдущей, а извлечение и переработку отходов с площади первой заполненной секции и подготовку ее к повторному заполнению выполняют в период заполнения отходами последней секции, затем на подготовленной площади первой секции производят повторное размещение отходов.
Известен также способ сбора и отвода биогаза и фильтрата на полигонах твердых бытовых отходов в оврагах и складках местности (патент РФ №2242299 от 20.12.2004), который включает в себя подготовку основания, монтаж системы вертикального газового дренажа, послойную укладку отходов с пересыпкой изолирующими слоями, монтаж системы горизонтального газового дренажа, изолирующее покрытие поверхности сформированного полигона. Недостатком данных способов является недостаточная активность биологического консорциума и, как следствие, продолжительная длительность сбраживания органической составляющей ТБО, а также невозможность управлять биохимическими процессами в теле полигона и обеспечить его пожарную безопасность.
Более близким к осуществлению поставленной цели является "Способ сбора и отвода биогаза на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов" (патент России №2198745, В09В 17/00. 02.20.2003 г. ) Изобретение относится к обезвреживанию твердых бытовых отходов и допускаемых к размещению совместно с ними промышленных отходов путем захоронения их на полигонах твердых бытовых отходов (полигонах ТБО), а именно к способу сбора и отвода биогаза, образующегося при разложении органической составляющей отходов в теле полигона ТБО,. включающего подготовку основания, монтаж системы вертикального газового дренажа из скважин с перфорированными стенками на высоту, превышающую высоту первого снизу слоя отходов, засыпку внутренней полости и обсыпку внешней поверхности каждой скважины на проектную высоту первого слоя отходов, формирование на его поверхности горизонтальных дрен, примыкающих к внешней дренирующей обсыпке скважин, наращивание скважины до отметки, превышающей высоту следующего слоя отходов, обсыпку внешней поверхности скважин на высоту следующего слоя отходов дренирующим материалом, и далее повторяют этот цикл до достижения полной высоты полигона, установленной проектом, причем в последнем цикле скважины наращивают выше поверхности сформированного полигона и оснащают их сплошными стенками, без обсыпки их внешней поверхности дренирующим материалом.
Рассматриваемый способ конструктивного устройства полигона позволяет более эффективно отбирать образующийся в его теле биогаз, но только после окончания периода заполнения полигона отходами и никак не влияет на те процессы, которые протекают в теле полигона при его эксплуатации. Следовательно влиять на ход протекания биохимических процессов в теле полигона, снижая степень его негативного влияния на окружающую среду, при этом и другими известными способами невозможно.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение возможности управления ходом биохимических процессов в теле полигона на протяжении всего срока его эксплуатации. Сущность изобретения заключается в том, что подготавливают основание тела полигона путем устройства защитного противофильтрационного экрана с системой дренажных трубопроводов и затем осуществляют последующую послойную укладку отходов с пересыпкой изолирующими слоями, причем в слоях отходов с шагом по высоте в 2-3 метра последовательно монтируют системы горизонтального газового дренажа из перфорированных полимерных или металлических газоотводных труб, в которые закладывают цельные трубы меньшего сечения с открытым передним концом или с фильтром на переднем конце, через которые в перфорированные газоотводящие трубы по необходимости подают воздух или специально подготовленную газовую смесь, в том числе нагретые или охлажденные, воздействуя таким образом на прилежащие участки тела полигона, ускоряя или замедляя ход протекающих в них биохимических процессов, а также изменяя сам характер этих процессов и обеспечивая безопасный и противопожарный режим эксплуатации полигона.
Способ поясняется рисунками: Фиг. 1 и Фиг. 2, на которых условно показан разрез тела полигона в двух проекциях в фазе его эксплуатации. Как следует из рисунков, на грунтовой поверхности оборудован противофильтрационный экран в виде защитного водонепроницаемого покрытия 1, на которое выкложена система дренажных труб 2, имеющая выход в дренажную траншею 3 для сбора и отвода фильтрата, обсыпанная слоем дренирующего материала 4, например, щебня или гравия, и покрытая поверху геомембраной 5 из нетканого водопроницаемого материала, поверх которой последовательно слой за слоем формируют тело полигона 6, закладывая в среднюю часть каждого слоя с интервалом по высоте в 2-3 метра горизонтально направленные газоотводные трубы 7, перфорированные по всей длине, находящейся в теле полигона 6 и имеющие закрытый передний конец, причем внутри каждой газоотводной трубы 7 находится цельная труба 8 меньшего диаметра с открытым передним концом, на котором может быть оборудовано фильтрирубщее устройство. Перфорированные газоотводные трубы 7 в каждом слое тела полигона 6 располагают друг от друга на расстояние 3-5 метров и объединяют на выходе из тела полигона 6 коллектором 9. Каждый коллектор 9 каждого ряда с одной стороны имеет слив через задвижку 10 в дренажную траншею 3, а с другой через задвижку 11 соединен с гребенкой 12, объединяющей все коллекторы 9 газового дренажа с блоком 13, выполняющем функции управления ходом биохимических процессов в теле полигона 6, а также обработкой свалочного газа перед его выпуском в атмосферу через трубу 14. Трубы 8 также объединены коллекторами 15 на выходе из газоотводных труб 7, которые через задвижки 16 соединены гребенкой 17 с блоком 13.
Между перфорированными газоотводными трубами 7 в теле полигона 6 прокладывают мультисенсорные кабели 18, по которым определяют значения температуры и влажности в теле полигона 6.
Управление ходом биохимических процессов в теле полигона 6 происходит путем направленного воздействия на деятельность сообщества микроорганизмов, перерабатывающих отходы, формирующие тело полигона 6. Это воздействие осуществляется регулированием температуры, влажности, воздухонасыщенности и другими параметрами участков тела полигона 6.
Так, например, подачей воздуха под регулированным давлением через трубы 8 в межтрубное пространство между трубами 7 и 8, а затем в прилегающие участки тела полигона 6 можно создать благоприятные условия для жизнедеятельности аэробных организмов, окисляющих органические вещества, находящиеся в отходах, формирующих тело полигона 6 и перерабатывающих в том числе метан, выделяемый анаэробными организмами, а, нагнетанием в межтрубное пространство инертного газа, создаем условия жизнедеятельности анаэробным организмам, угнетая деятельность аэробных. Создавая в межтрубном пространстве разряжение, увеличиваем выход свалочного газа, а усиливая его вентиляцию, снижаем концентрацию свалочного газа и одновременно подавляем производство метана и других, в том числе вредных составляющих компонентов свалочного газа.
Таким образом можно обеспечить экологически безопасную для окружающих систему эксплуатации мусорного полигона.
Описанный способ прокладки перфорированных газоотводных труб может иметь место при постепенном развитии эксплуатируемого полигона, при котором сначала обустраивают защитный экран, предохраняющий подстилающий тело полигона грунтовый массив от попадания в него фильтрата и формируют систему дренажных труб для отвода этого фильтрата в дренажную траншею, а затем по мере роста слоев накопления отходов последовательно формируют систему горизонтальных газоотводных трубопроводов.
В случаях, когда полигон формировался спонтанно без защитного экрана и дренажной системы отвода фильтрата, поставленную задачу можно решать прокладкой газоотводных и дренажных труб в теле полигона, а также мультисенсорных кабелей методом горизонтально-направленного бурения (Минаев В.И. Машины для строительства магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1989. 241 с). При этом прокладку дренажных труб методом горизонтально-направленного бурения следует производить под телом полигона ниже одного метра от нижней отметки самого нижнего слоя отходов.