способ сбора, очистки и отвода фильтрата и биогаза на полигоне твердых отходов

Формула изобретения

1. Способ сбора, очистки и отвода фильтрата и биогаза на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов, включающий сооружение многослойного противофильтрационного экрана с дренажным прослоем, сбор, очистку и отвод фильтрата, отличающийся тем, что на поверхности нижнего водоупорного слоя экрана размещают слой отходов, поверх которого укладывают дренажный прослой с расположенными в нем дренами и верхний фильтрующий слой экрана с проницаемостью, обеспечивающей пропуск среднегодового слоя фильтрата при напорах 2-2,5 м, на который укладывают отходы, а сбор и очистку фильтрата осуществляют в двух накопительных емкостях, образованных в поровом пространстве слоев отходов, расположенных выше и ниже верхнего слоя экрана, при этом накапливающийся в нижнем слое отходов фильтрат и биогаз отводят через дрены в дренажном прослое.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дрены в дренажном прослое оборудуют компенсаторами угловых и линейных перемещений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обезвреживанию твердых бытовых и промышленных отходов, а именно к способам сбора, очистки и отвода фильтрата и биогаза, образующихся в толще полигона твердых бытовых и промышленных отходов (ТБПО).

Известен способ защиты грунтовых вод от попадания загрязняющих веществ с использованием противофильтрационного экрана, проницаемый слой которого выполнен из пористого материала глауконита, поглощающего некоторые токсиканты (П. №2226587; МКИ Е02В 3/16; опубл. 27.05.2003).

Однако использование глауконита для устройства фильтрующего слоя противофильтрационного экрана не обеспечивает надежной и продолжительной очистки грунтовых вод от загрязнения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ защиты грунтовых вод от загрязнения неочищенными стоками, где противофильтрационный экран состоит из глинистого грунта с дренирующей прослойкой из проницаемого материала и отводящего дренажа, обеспечивающего отвод жидкости, профильтровавшейся через верхний слой дренажа (А.С. №310972; МКИ Е02В 3/16; Опубл. 09.08.1971; Бюл. №24).

Недостатком данного способа является то, что глинистые экраны не дают полной защиты подземных вод от эмиссии растворенных веществ в составе фильтрата.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении вредного воздействия полигона ТБО на окружающую среду за счет сбора фильтрата, предварительной очистки его перед подачей на очистные сооружения и отведения из массива биогаза с момента начала его образования.

Достигается это тем, что в способе сбора, очистки и отвода фильтрата и биогаза на полигоне твердых отходов, включающем сооружение многослойного противофильтрационного экрана с дренажным прослоем, сбор, очистку и отвод фильтрата, на поверхности нижнего водоупорного слоя экрана размещают слой отходов, поверх которого укладывают дренажный прослой с расположенными в нем дренами и верхний фильтрующий слой экрана с проницаемостью, обеспечивающей пропуск среднегодового слоя фильтрата при напорах 2-2,5 м, на который укладывают отходы, а сбор и очистку фильтрата осуществляют в двух накопительных емкостях, образованных в поровом пространстве слоев отходов, расположенных выше и ниже верхнего слоя экрана, при этом накапливающийся в нижнем слое отходов фильтрат и биогаз отводят через дрены в дренажном прослое.

При этом трубчатые дрены в дренажном прослое оборудуют компенсаторами угловых и линейных перемещений.

Сущность способа поясняется чертежами (фиг.1, 2), на которых показана схема сбора и отвода фильтрата и биогаза на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов с помощью многослойного противофильтрационного экрана полигона.

На чертежах: 1 - слой отходов выше экрана, выполняющий функцию накопительной и регулирующей емкости; 2 - уровень фильтрата над экраном; 3 - защитный слой экрана; 4 - верхний фильтрующий слой экрана (мембрана заданной проницаемости); 5 - дренажный прослой; 6 - трубчатые дрены; 7 - нижний водоупорный слой экрана; 8 - пленочное покрытие водоупорного слоя экрана; 9 - направление движения стоков в дренажный прослой из толщи отходов, расположенной над экраном; 10 - направление движения стоков в дренажный прослой из толщи отходов, расположенной под дренажным прослоем; 11 - поверхность фильтрата в дренажном прослое; 12 - направление движения фильтрата в дренажном прослое; 13 - слой отходов между нижним водоупорным слоем экрана и дренажным прослоем - накопителем фильтрата; 14 - переходный слой (защитная прокладка) между отходами и дренажным прослоем; 15 - грунтовое основание полигона (дно и стенки котлована в основании); 16 - компенсаторы угловых и линейных перемещений трубчатой дрены; 17 - дренажный колодец.

Сбор и отвод фильтрата и биогаза на полигоне ТБО производят следующим образом.

Противофильтрационный экран для защиты подземных вод в основании участка захоронения отходов выполняют многослойным.

Для этого по подготовленному основанию полигона (дну и бортам котлована в основании полигона) 15 устраивают нижний водоупорный слой противофильтрационного экрана 7, который сооружают, например, из глинистых грунтов естественного сложения или из уплотненного карьерного глинистого грунта. Для повышения водоупорных свойств нижнего слоя экрана 7 на его поверхности при необходимости устраивают пленочное покрытие 8. После устройства нижнего водоупорного слоя экрана 7 над ним размещают отходы 13 до отметок укладки дренажного прослоя 5, назначаемых из условия обеспечения минимально допустимых уклонов трубчатых дрен 6 и с учетом прогнозируемой осадки толщи отходов 13 между нижним водоупорным слоем экрана 7 и дренажным прослоем 5. Под трубчатыми дренами 6 в сечениях, соответствующих местам резких переломов рельефа грунтового основания, устраивают компенсаторы угловых и линейных перемещений 16, благодаря которым снижаются напряжения и предотвращается разрушение трубчатых дрен вследствие неравномерных деформаций основания.

Стоки, фильтрующиеся через толщу отходов в направлении 9, собираются в нижней части массива отходов 1, где образуется водонасыщенная зона с уровнем фильтрата 2, выполняющая функции накопительной и регулирующей емкости, где происходит анаэробная очистка фильтрата за счет длительного пребывания и разбавления инфильтратом атмосферных осадков.

Верхний слой экрана выполняется в виде мембраны 4, имеющей заданную проницаемость - с таким расчетом, чтобы он пропускал среднегодовой слой фильтрата при напорах 2-2,5 м. С этой целью для устройства верхнего слоя экрана используется, например, рулонный материал на основе бентонитовой глины Бентомат AS50. Для защиты от механических повреждений мембраны 4 устраивают грунтовый защитный слой экрана 3.

Стоки фильтруются через мембрану 4, при этом происходит значительное снижение концентрации взвешенных частиц и сорбция загрязнений глинистыми минералами мембраны, далее фильтрат попадает в дренажный прослой 5, выполненный, например, из песчано-гравийных грунтов, где происходит его дополнительная очистка от загрязнений.

Слой отходов 13 ко времени укладки на его поверхности дренажного прослоя 5 находится в ненасыщенном состоянии, и в зависимости от применяемой при укладке уплотнительной техники способен впитать дополнительное количество влаги, составляющее 20-30% от объема слоя 13. Стоки, фильтрующиеся через дренажный прослой 5 в течение длительного времени, аккумулируются в толще отходов 13, расположенных под дренажным прослоем, где дополнительно очищаются за счет анаэробных процессов. В течение этого времени не будет происходить выделение фильтрата за пределы тела полигона.

По достижении полного водонасыщения толщи отходов 13 и по мере их уплотнения и осадки, под давлением расположенных над экраном слоев отходов 1 будет происходить выдавливание фильтрата из толщи 13 в направлении 10 в дренажный прослой 5, выполненный, например, из песчано-гравийных грунтов с расположенными в нем дренами 6, например трубчатыми, через которые собранные в дренажном прослое стоки отводятся в дренажный коллектор и далее на очистные сооружения, например, биологические (БОС).

Биогаз, образующийся в толще отходов 13, благодаря меньшей плотности по сравнению с фильтратом также разгружается в дренажный прослой 5, откуда под действием избыточного давления попадает в трубчатые дрены 6 и далее следует по ней до дренажного колодца 17, где осуществляется раздельный отвод: фильтрата - в дренажный коллектор, биогаза - в газосборный коллектор.

Применение предлагаемого способа сбора, очистки и отвода фильтрата и биогаза на полигоне ТБПО позволяет наиболее полно использовать площадь участка, выделенного для размещения отходов, при обеспечении задержки выхода фильтрата из тела полигона на несколько лет, эффективной предварительной очистки стоков перед очистными сооружениями и отбора биогаза из нижних слоев отходов с момента начала его образования.