Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка способа очистки и утилизации газов городских свалок

Даны вредные влияния полигонов твердых бытовых отходов к окружающей среде. Проведен обзор технологий по минимизации негативного его воздействия, при этом учитывались возможности использования свалочного газа. На этой основе предложен способ сбора, утилизации газов и удаление фильтрата городских свалок, который позволит увеличить эффективность отвода биогаза и фильтрата образованных в полигонах бытовых и промышленных отходов и обеспечить благоприятную экологическую обстановку. Кроме того, предложенный способ сбора и очистки газов позволит утилизировать свалочный газ, который может быть использван для обогрева жилых и нежилых помещении, а также тепличного хозяйства.

Жизнедеятельность человека тесно связана с появлением большого количества отходов. Рост потребления во всем мире в последние десятилетия привел к значительному увеличению объемов накопления отходов, который достиг почти геологического масштаба.

В настоящее время почти во всех странах мира большая часть ТБО подвергается захоронению на свалках и полигонах: в Республике Казахстан - около 97 %, в России - более 90 %, в США - 54 %, во Франции- 32 %, в Швейцарии - 49 %. Исключение составляют страны с ограниченной территорией и высокой плотностью населения, такие как Япония, Швеция, Германия, Дания, Бельгия, где в свою очередь на полигоны захоронения вывозят от 4 до 18 % твердых бытовых отходов (ТБО) [1].

В Казахстане из-за простоты и низкой затратности складирование и захоронения отходов на полигонах является единственным способом обезвреживания ТБО.

В настоящее время практически все полигоны в Казахстане исчерпали свой срок действия и оказывает вредное воздействие окружающей среде в течение длительного периода времени [2]. При этом, к основным негативным факторам выделение считается свалочный газ, который способствует к всемирному глобальному потеплению. В связи с этим минимизация его воздействия на окружающую среду являются весьма актуальными проблемами. На этой основе добыча и дальнейшее использование газа с полигонов являются наиболее приемлемыми, перспективными и обоснованными решениями с экологической и экономической точки зрения.

Цель исследования

Целью исследования являются разработка способа очистки и утилизации газов городских свалок, позволяющий обеспечить снижения загрязнения окружающей среды и утилизация свалочных газов.

Материал и методы исследования

В последние время во всех странах мира количество образованных твёрдых бытовых отходов резко возросло. На этой основе переработка и утилизация бытовых отходов становятся все более злободневной проблемой. При этом, переполненные и дымящиеся полигоны, а также образованные несанкционированные свалки являются основными источниками загрязнения окружающей среды.

Полигоны ТБО не только вызывают эпидемиологическую опасность, но из-за анаэробного разложения органических отходов вызывающие образование взрывоопасного биогаза, они становятся мощным источником биологического загрязнения. При этом, основной компонент биогаза - метан представляет угрозу для человека и отравляет воду и воздух, и является одним из виновников возникновения парникового эффекта, разрушения озонового слоя атмосферы и прочих бед глобального характера. ?роме того, тепло выделяемое при биохимическом разложении и химическом окислении могут быть источником самовозгорания материалов свалки и источником выброса ядовитого дыма в атмосферу [3].

Приведенный выше перечень негативных факторов влияния полигона на окружающую среду свидетельствует о необходимости разработки, а также использование свалочного газа. В настоящее время существует огромное разнообразие технологий. Среди них «Способ и система аэрации свалок твердых бытовых отходов». В данном способе осуществляется аэрации свалок и полигонов для захоронения ТБО путем организации циркуляции воздуха в свалочном теле. Это обеспечивает по сравнению с неаэрируемыми свалками в 8-10 раз больший выход метана за счет системы труб, что снижает пожароопасность свалок и полигонов [4].

Недостатком данного способа является выброс метана в атмосферу.

«Способ извлечения биогаза для обезвреживания полигонов и хранения твердых бытовых отходов и устройство для его осуществления» позволяет извлечь биогаз с доставкой его потребителю. Извлечение биогаза осуществляются ветвями перфорированных труб, соединенных со сборным коллектором и уложенных по линиям естественного стока с уклоненым дном в сторону, противоположную месту соединения труб со сборным коллектором [5].

Недостатком известного способа является отсос свалочного газа осуществляемых только с низу, что не обеспечивает извлечение биогаза из полигона в польном объеме.

В способе сбора и отвода биогаза и фильтрата на полигонах ТБО в оврагах и складках местности, представленным на рисунке1 отвод фильтрата и биогаза производят с помощью установленных внутри колодца эрлифта и газосборника [6].

Рисунок 1. Способ сбора и отвода биогаза и фильтрата на полигонах ТБО в оврагах и складках местности: 1- дно; 2- склоны оврага; 3- слои гидроизоляционного материала; 4- водонепроницаемый грунт; 5- кольцо из полимерной трубы с глухими стенками; 6- днище; 7- колодец вертикального газового дренажа; 8- заглушка; 9- отходы; 10- горизонтальные перфорированные трубы; 11- заглушки; 12- изолирующий слой; 13- наружная гидроизоляция; 14- фильтрат; 15- полимерный трубопровод; 16- эрлифт; 17- газосборник; 18- дренажная канава.

газ экологический экономический свалка

Недостатком данного способа является удаление метана только утрамобанной части полигона. Биогаз в способе сбора и отвода биогаза на полигоне твердых отходов с многослойным противофильтрационным экраном под действием избыточного давления в теле полигона через фильтрующую обсыпку 16 и отверстия в стенках труб 15, 18 скважины вертикального газового дренажа проникает в ее внутреннюю полость, затем в дренажный колодец 11, откуда но горизонтальной трубчатой дрене 12 в направлении 13 биогаз отводится к газосборному коллектору и далее для утилизации на газоэнергетическую установку или на факел (Рисунок 3) [ 8].

Рисунок 3. Способ сбора и отвода биогаза на полигоне твердых отходов с многослойным противофильтрационным экраном. 1- основание; 2- многослойный противофильтрационный экран с нижним водоупорным слоем; 3- дренажный прослой; 4- фильтрующий слой; 5- защитный слой; 6- водонасыщенная зона; 7- фильтрат; 8- ненасыщенная зона; 9- наружная изоляция; 10- системы распределенных по площади полигона фундаментов; 11- дренажные колодцы с открытым верхним концом; 12- горизонтальные трубчатые дрены; 13- направлении; 14- герметичное соединения; 15,17, 18- трубы скважины вертикального газового дренажа; 16- фильтрующая обсыпка; 19- скользящая опалубка; 20- колпак-заглушка.

Применение данного способа сбора и отвода биогаза на полигоне ТБО позволяет обеспечить эффективное и безопасное хранение твердых бытовых и промышленных отходов, снижает загрязнение атмосферы за счет постоянного отвода и утилизации биогаза на протяжении всего срока эксплуатации полигона за счет использования для отвода биогаза надэкрановой дренажной системы, предназначенной для сбора и отвода фильтрата.

Недостатками данного способа является удаление биогаза только утрамобанной части полигона и отсутствие отвода фильтрата из дренажного колодца.

Результаты исследования и их обсуждение

На основании известных способов и с целью увеличения эффективности отвода биогаза и фильтрата образованных в полигонах бытовых и промышленных отходов нами разработан эффективный способ сбора, утилизации газов и удаление фильтрата городских свалок (Рисунок 4).

Рисунок 4. Способ сбора и отвода биогаза на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов: 1- подготовленную грунтовую основания; 2- утрамбованная грунтовая основания; 3- фундаменты; противофильтрационный экран; 4- дренажный колодец; 5- горизонтальные трубчатые дренажи для фильтрата; 6- горизонтальные трубчатые дренажи для биогаза; 7- звенье труб; 8- отверстия в стенках труб; 9- промежуточная грунтовая изоляция; 10- фильтрующая обсыпка; 11- отверстия в стенках труб; 12- трубчатая скользящая опалубка; 13- дефлектор; 14- слой наваленных отходов; 15- перемычки для слива фильтрата из горизонтального трубчатого дренажа.

газ экологический экономический свалка

Поставленная цель достигается за счет размещения звеньев труб с отверстиями в стенках, труб горизонтального дренажа для отвода биогаза и фильтрата, причем трубы горизонтального дренажа для отвода биогаза должны быть расположены не выше чем трубы горизонтального дренажа для отвода фильтрата, на расстоянии не менее чем диаметра горизонтального дренажа биогаза и под углом 450 относительно оси х, а также увеличением высоты вертикального газового дренажа до 2 м от утрамбованной поверхности. Помимо этого, для увеличения всасывасывающей способности, на линии отвода биогаза перед утилизацией предусмотрена газодувка.

При разложении органической составляющей отходов образуются фильтрат и биогаз. Фильтрат под действием силы тяжести просачивается к основанию, перехватывается горизонтальными трубчатыми дренажами 5 над противофильтрационным экраном 3, отводится по ним в дренажный коллектор и далее на очистку. Образованный в полигоне биогаз под воздействием разряжения, созданных в скважинах газодувкой и действием избыточного давления в теле полигона через фильтрующую обсыпку 10 и отверстия в стенках труб 7, 11 скважины вертикального газового дренажа проникает в ее внутреннюю полость, затем в дренажный колодец 4, оттуда по горизонтальному трубчатому дренажу 6 отводится к газосборному коллектору. Далее биогаз проходя газодувку направляется для утилизации на газоэнергетическую установку или потребителю.

Выводы

Использование разработанного способа сбора и отвода биогаза на полигоне ТБО позволит обеспечить эффективное и безопасное хранение твердых бытовых и промышленных отходов, снизить загрязнения окружающей среды парниковыми газами и обеспечить народное хозяйство тепловой энергии за счет утилизации биогаза.

Список литератур

1.Повышение уровня экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов в Республике Казахстан Библиографическое описание: Жакупаева С. Т. Повышение уровня экологической безопасности полигонов твердых бытовых отходов в Республике Казахстан [Текст] / С. Т. Жакупаева, Р. И. Абилхадирова, Н. С. Серикбаев.

2.Программа модернизации системы управления твердыми бытовыми отходами РК на 2013 - 2050 годы.

3.Мейрбеков А.Т., Еримова А.Ж. Способ улучшение системы управление сбора и переработки твердых бытовых отходов// Международный журнал экспериментального образования. - 2015. - № 3 - С. 394-396.

4.Гонопольский А.М., Федоров Л.Г. Мурашов В.Г. 10.06.2004. Способ и система аэрации свалок твердых бытовых отходов. Патент РФ № 2229950 С2, опубл. 10.06.2004

5.Мариненко Е.Е., Ефремова Т.В., Перфилов Е.В., Черкасов А.В. Горбунова М.Е. Способ извлечения биогаза для обезвреживания полигонов хранения твердых бытовых отходов и устройство для его осуществления. Патент RU 2003125540 А, опубл. 10.02.2005.

6.Верстов В.В., Кысыыдак А.С. Способ сбора и отвода биогаза и фильтрата на полигонах твердых бытовых отходов в оврагах и складках местности. Патент RU 2242299.

7.Вострецов С.П. Способ сбора и отвода биогаза на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов. Патент RU 2198745, Опубл. 20.02.2003.

Размещено на Allbest.ru