Результат интеллектуальной деятельности: Способ складирования твердых бытовых и твердых коммунальных отходов

Изобретение относится к способам обработки и размещения на полигонах твердых бытовых и коммунальных отходов (ТБО и ТКО).

Известен способ размещения отходов слоями высотой 2,0-2,5 метра с организацией промежуточного изолирующего слоя из инертных материалов высотой 0,25-0,5 м с уплотнением путем 3-4-кратного прохода спецтехники, при этом уплотнение отходов складируемых данным способом осуществляют за счет многократного прохода техники (см. Инструкция по проектированию и эксплуатации полигонов для твердых бытовых отходов /М.: Стройиздат, 1993).

Недостатком данного способа является то, что строительство полигона осуществляется без формирования инициирующего слоя и подогревающих дно и толщу полигона специальных конструкций, позволяющих обеспечить непрерывный процесс биогазообразования независимо от климатических условий расположения полигона.

Известен способ организации системы активной дегазации полигонов твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов путем монтажа сети дренажных труб специальной конструкции (предусматривающей, в случае необходимости, также подогрев трубы) в толще полигона, которая решает задачу повышения эффективности извлечения биогаза для стабилизации полигонов хранения твердых отходов, улучшения экологии окружающей среды, обеспечения подачи заданного состава биогаза потребителям, снижения частоты удаления конденсата (Пат. РФ №2713700, 2020 г.).

Недостатком данного способа является то, что предлагаемая система дегазации полигонов твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов не обеспечивает постоянство образования биогаза в толще полигона, а поддержание определенной температуры за счет подогрева электронагревательным кабелем направлено на предотвращение образования конденсата в дренажных трубах в холодное время года, при этом обеспечение электроэнергией организуется за счет центральной системы электроснабжения.

Из известных способов наиболее близким к заявленному изобретению техническим решением является способ складирования отходов на полигоне ТБО, включающем послойное размещение твердых бытовых отходов и биодобавок на специально обустроенном экране, путем чередования слоев твердых бытовых отходов и инициирующего слоя, в количестве 5-7 мас. % от общей массы размещаемых отходов, состоящих из отходов производства кормов (пыли комбикормовой), витаминов, N:Р:K-комплекса минеральных удобрений, отработанного анионита высокоосновного, биопротектора-глутамата и аборигенной микрофлоры с плотностью по микроорганизмам 1⋅10¹⁰-6⋅10¹² кл./мл (Пат. РФ №2367529, 2009 г.).

Недостатком данного способа является то, что интенсификация процесса не включает обеспечение постоянной температуры биогазообразования в толще полигона, что не позволяет достичь эффективного и быстрого разложения органической части отходов независимо от климатических условий расположения полигона.

Задачей изобретения является разработка способа складирования твердых бытовых и твердых коммунальных отходов с достижением следующего технического результата: повышение эффективности разложения органической части отходов независимо от климатических условий расположения полигона, интенсификация процесса образования биогаза и обеспечение непрерывности биогазообразования.

Указанная задача решается тем, что в способе складирования твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов, включающем послойное размещение твердых отходов и биодобавок, согласно изобретению в основание полигона на стадии строительства закладывают электронагревательные кабели; в толщу отходов в процессе заполнения карт полигона закладывают дренажные трубы, обвязанные электронагревательным кабелем; получаемый на полигоне биогаз после очистки используют в качестве топлива для газопоршневой электростанции, вырабатывающей электроэнергию для питания электронагревательного кабеля, нагревающего полигон.

На фигуре представлен полигон с системой электрообогрева. Полигон для складирования ТБО и ТКО содержит газосборник 1; полимерный трубопровод 2; колодец 3 вертикального газового дренажа; отходы 4; противофильтрационный экран 5; эрлифт 6; изолирующий слой 7; систему 8 горизонтального газового дренажа; инициирующий слой 9; систему 10 вертикального газового дренажа; дренажную канаву 11; блок-контейнер 12; газопоршневую электростанцию 13 на базе двигателя КАМАЗ; электронагревательный кабель 14.

Способ складирования твердых бытовых отходов и твердых коммунальных отходов осуществляется следующим образом.

В основание полигона на стадии строительства закладывают электронагревательные кабели, обеспечивающие постоянную температуру для непрерывного процесса биогазообразования в условиях низких температур окружающего воздуха. Электрообогрев дна полигона, а также системы газодренажа, представляет собой сложную конфигурацию разветвленной электрической сети, которая подключается на различных этапах заполнения полигона. На специально обустроенном противофильтрационном экране послойно размещают твердые бытовые и коммунальные отходы и биодобавки. В толщу отходов в процессе заполнения карт полигона закладывают дренажные трубы, обвязанные электронагревательным кабелем для обеспечения оптимальной температуры биогазообразования во всем объеме складируемых отходов. Получаемый на полигоне биогаз после очистки используют в качестве топлива для газопоршневых электростанций, которые в последующем питают непосредственно электронагревательный кабель, нагревающий полигон. Это позволяет поддерживать необходимую температуру на полигоне для круглогодичного производства газового биотоплива.

В качестве газопоршневой электростанции можно использовать, например, газопоршневую электростанцию, работающую на базе двигателя КАМАЗ (https://goo-gl.ru/VKJZ8).

В теплый период года полигон работает в штатном режиме без подогрева, при этом производимая электроэнергия расходуется на энергообеспечение административных зданий и мусоросортировочного цеха. Складирование ТБО и ТКО осуществляется на противофильтрационном экране 5 послойно путем чередования отходов 4, инициирующего слоя 9 в количестве 5-7% от общей массы размещаемых отходов, изолирующего слоя 7. Образующийся биогаз через систему 8 горизонтального газового дренажа попадает в общую систему 10 вертикального газового дренажа, которая включает необходимое количество колодцев 3 вертикального газового дренажа на всей площади полигона, каждый из которых снабжен газосборником 1 и эрлифтом 6. Из общей системы биогаз через полимерный трубопровод 2 отправляется в систему подготовки биогаза к использованию, которая обеспечивает его очистку от вредных примесей (на фигуре не обозначена). Полигон снабжен также дренажной канавой 11 для отвода фильтрата.

В холодный период года полигон работает с использованием электроподогрева для обеспечения непрерывного процесса биогазообразования. Электроэнергия на полигоне вырабатывается газопоршневой электростанцией 13 на базе двигателя КАМАЗ, размещенной в блок-контейнере 12, за счет очищенного биогаза, производимого на полигоне. Далее электроэнергия подается в электронагревательные кабели 14, размещенные на дне полигона и в системе 10 вертикального газового дренажа. В результате, вся толща полигона имеет постоянную температуру, необходимую для активной жизнедеятельности метанобразующих бактерий, тем самым обеспечивается непрерывность процесса биогазообразования в течение всего года.