Система сбора и утилизации биогаза полигонов ТБО

При проектировании полигонов ТБО целесообразно предусматривать утилизацию биогаза, образующегося при анаэробном разложении органической составляющей ТБО. Биогаз может использоваться в качестве топлива для энергетических установок (котлоагрегаты, промышленные печи, стационарные двигатели-генераторы) или для заправки в баллоны. Метод утилизации биогаза определяется при разработке технического задания на проектирование системы сбора и утилизации биогаза для конкретного полигона ТБО. Примечание. Примерный состав биогаза: метан - 40...60 %, диоксид углерода - 30...45 %, азот, сероводород, кислород, водород и пр. газы - 5...10 %. Теплотворная способность биогаза - 18...25 МДж/м3. Пределы взрывоопасное смеси биогаза с воздухом - 5...15 %.

Прогнозирование количества выделяющегося биогаза целесообразно проводить с учетом состава и свойств ТБО, емкости и срока эксплуатации полигона ТБО, схемы и максимальной высоты складирования ТБО, гидрогеологических условий участка складирования ТБО, рН водной вытяжки из ТБО.

Расчет ожидаемого количества биогаза, выделяющегося при анаэробном разложении 1 т ТБО,.3.77 С учетом непредвиденных обстоятельств удельный объем биогаза, который можно собрать из 1 твердых бытовых отходов за весь период эксплуатации системы сбора биогаза, определяется по фор муле:V¢p.б = Vp.б Кс × К, (3.3)где V¢p.б - объем биогаза, который можно собрать из 1 т ТПВ, м3;Кс - коэффициент эффективности системы сбора биогаза (Кс = 0,5);К - коэффициент поправки на непредвиденные обстоятельства (К = 0,65...0,70).При расчетах надлежит принимать такие величины:

весовое количество биогаза, получаемого при анаэробном разложении, - 1 г биогаза с 1 г разложенного беззольного вещества ТБО;

объемная масса биогаза - 1 кг/м3,

теплотворная способность биогаза - 5000 ккал/м3 (~21 МДж/м3).

3.78 В проект системы сбора биогаза, как правило, входят:

скважины;

газосборные пункты с трубопроводами биогаза от скважин;

промежуточные и магистральный газопроводы;

дегазационная установка для извлечения биогаза из скважин (преимущественно – водокольцевые вакуумные насосы);

узел подготовки биогаза к утилизации (осушка и очистка);

накопительная емкость биогаза (газгольдер);

свеча для сжигания биогаза (в аварийных ситуациях или при наличии излишка).

Проект системы сбора биогаза должен выполняться в соответствии с техническим заданием.

С учетом распланировки территории полигона ТБО на очереди, обеспечивающие прием ТБО втечение 3-5 лет каждая, проводится трассирование газопроводов с определением мест устройства скважин, оптимального расположения газосборных пунктов, общего магистрального газопровода, порядка подключения групп скважин.

Гидравлический расчет газопроводов следует выполнять, принимая ламинарный режим движения биогаза и скорость движения по газопроводу в пределах 0,5...1 м/с.

3.81 Проектирование и строительство системы сбора биогаза проводят по одному из вариантов:

одновременно со складированием ТБО;

после заполнения рабочей карты, по завершению формирования газоносного пласта.

По первому варианту в основе рабочей карты монтируют колодцы из сборных железобетонных колец диаметром 0,7... 1 м. Наращивание колодцев ведут по мере заполнения ТБО рабочей карты. В кольцах производят пропилы или перфорированные отверстия. Внутри колодцев устанавливают перфорированные трубы (пластмассовые или асбестоцементные) диаметром 100... 120 мм. Пространство между внутренними стенками колодца и перфорированными трубами засыпают щебнем фракций 40...70 мм. Расстояние между колодцами принимают 30...40 м для свободного маневрирования мусоровозов.

§ К колодцам через каждые 2 м по высоте, как правило, подводят 3-4 горизонтальные дрены длина каждой из которых составляет 10...15 м. Горизонтальные дрены выполняют из перфорированных пласт массовых труб диаметром 50...60 мм, положенных на щебеночную основу (щебень фракции 20...40 мм).

§ Заполнение рабочей карты проводится слоями, с пересыпкой (грунтом, глиной) через каждые 2 мпо высоте до завершения формирования газоносного слоя общей высотой 8...10 м. После этого верхняя часть ТБО изолируется слоем глины толщиной 1 м.

§ По второму варианту для сбора биогаза на полигоне ТБО после заполнения карты до проектной отметки и устройства кровли, буровым способом сооружают скважины с шагом 30...40 м.

Скважину бурят до основы полигона ТБО. Для бурения используют установки вращательного бурения с диаметром бура 200...300 мм.3.86 Для устройства газовых скважин рекомендуется использовать перфорированные полимерные трубы диаметром 100...150 мм. Перфорация труб проводится сверлом диаметром 18 мм по кругу через 60°,расстояние между отверстиями 50 мм. Верхняя часть трубы длиной 1,5...2 м должна быть сплошной, безперфорации. Нижнюю часть скважины высотой до 0,5 м засыпают щебнем фракций 40...70 мм. Пространство между трубой и стенкой скважины засыпают щебнем фракций 20...40 мм.

Верхняя часть буровой скважины заливается бетоном на глубину 0,8...1 м. На поверхность выводится неперфорированная часть трубы высотой 0,7...0,8 м. Оголовки скважины защищают от механических повреждений железобетонными кольцами диаметром 1...1,5 м (рис. 3.5).3.87 Газосборные скважины соединяют горизонтальными полимерными трубопроводами диаметром50...80 мм, по которым биогаз поступает в камеры первичного сбора (газосборные пункты), расположенные на поверхности полигона ТБО, объединяющие по 8-12 скважин. Трубы прокладывают с небольшим уклоном (3 %) к газосборным пунктам для стекания сконденсированной влаги биогаза, в нижних точках газопровода устанавливают конденсатосборники. Трубопроводы от газосборных пунктов объединяют в магистральный трубопровод, по которому биогаз поступает в дегазационную установку, размещенную в хозяйственной зоне полигона ТБО.

§ Промежуточные и магистральные газопроводы целесообразно прокладывать на слое ТБО, со времени захоронения которых истекло не менее 6 месяцев. Трубы укладывают на металлические (швеллер № 14...20) или железобетонные (бордюрный камень) подкладки длиной 40...50 см с шагом 2,5…3 м.

§ Прокладывать газопроводы на поверхности полигона ТБО необходимо в футлярах или обсыпке из теплоизоляционных материалов.

§ Для оснащения газовых скважин и транспортирования биогаза, как правило, применяют трубы из полиэтилена низкого давления с маркировкой "газ", типа "С". Соединение труб выполняются сваркой. Разъемные соединения полиэтиленовых труб со стальными трубами, компенсаторами и запорной арматурой выполняются на переходах под фланец.

§ Трубы должны быть испытаны гидравлическим давлением не ниже 0,6 МПа или иметь запись в сертификате о гарантированной величине гидравлического давления, соответствующей требованиям стандартов или технических условий на трубы. Соединительные части и детали должны быть заводского изготовления и отвечать требованиям Госстандарта.

§ Для уплотнения фланцевых соединений целесообразно применять прокладки из паронита (марки ПМВ) толщиной 4 мм или резины маслобензостойкой толщиной 3...5 мм.

§

§ Литература.

1. Пилотный проект «Обоснование Единой политики обращения с отходами Санкт-Петербурга и Ленинградской области» (по программе «Тасис»).

2. Шубов Л.Я. и др. Концепция управления муниципальными отходами мегаполиса //Научные и технологические аспекты охраны окружающей среды. - М.: ВИНИТИ, 2001. - №6.- 117 с.

3. Палъгунов П.П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отходов. - М.: Cтройиздат, 1990. - 352 с.

4.Статьи А.Т. Никитин, С.А. Степанов, С.А. Фомин и др. «Отходы производства и потребления: управление на уровне субъекта».

5.Семенова, И.В. Промышленная экология: учеб. пособие для вузов / И.В. Семенова.— М.: Academia, 2009.— 528c. — (Высшее профессиональное образование)

6. Буренин, В.В. Новые конструкции фильтров и устройств для очистки и обезвреживания сточных вод промышленных предприятий / В.В. Буренин // Безопасность жизнедеятельности: Научно-практический и учебно-методический журнал / 2009.— №1.— С.30-34.

§