Оборудование полигонов и свалок ТБО для сбора биогаза

 

4.2.1 Газодренажные скважины на полигонах и свалках ТБО

Принципиальная схема сбора биогаза изложена в работах ОАО «АКХ им. К.Д. Памфилова». Сначала выполняется топографическая съемка полигона ТБО (обычно в масштабе 1:500), затем его разделение на очереди с периодом эксплуатации 3-5 лет, каждая из них делится на рабочие карты высотой 2 м и площадью 8–10 тыс.м². Очередь эксплуатации полигона разбивается по высоте на зоны толщиной 8-10 м. На основании рабочей карты возводятся скважины (рис. 4.2), к которым через каждые 2 м по высоте подводятся 3-4 дренажных сети длиной 10-15 м каждая (рис. 4.3).

 

Рис. 4.2. Схема устройства газодренажной скважины для действующих полигонов: 1 – асбестоцементные трубы с перфорацией Æ100; 2 – железобетонное кольцо К-7-10; 3 – асбестоцементная труба без перфорации Æ100; 4 – сетка C-1; 5 – стальной футляр Æ200, l = 1000 мм; 6 – просмоленная прядь; 7 – люк чугунный Æ700; 8 – сборная железобетонная плита КП-12; 9 – железобетонное кольцо К-10-10; 10 – бетон марки М-200; 11 – газопровод Æ100; 12 – цементная стяжка; 13 – монолитный железобетон марки М-200; 14 – мятая глина; 15– бетон М-200; 15 – щебень фракций 15-30 мм

 

Рекомендуется разбивать полигоны на зоны размещения быстро- и медленноразлагаемых отходов и учитывать существование таковых при выборе мест расположения скважин.

Для бурения скважин используется, как правило, шнековое оборудование, позволяющее бурить скважины до Æ500. При наличии в теле полигонов строительных конструкций, обломков и т.д., затрудняющих бурение и приводящих к частой поломке бурового инструмента, как правило, используется спецтехника. Для изучения характеристик свалочного тела рекомендуется сначала проводить разведочное бурение.

 

Рис. 4.3. Схема устройства дренажных сетей полигона: а – дренажная сеть из четырёх отводов; б – дренажная сеть из трёх отводов; 1 – обсадная труба без перфорации; 2 – железобетонное кольцо Æ1000; 3 – крупнозернистый щебень или гравий; 4 – перфорированная дренажная труба; 5– слой изоляции

 

Дренажная сеть состоит из перфорированных асбестоцементных труб Æ50-60 и щебня фракции 30-60 мм. На устье скважины монтируется металлический или пластмассовый короб, являющийся её опорой и герметизирующий обсадную трубу. Через дрены биогаз направляется в газосборную сеть. На первой очереди, покрытой изолирующим слоем, монтируются устья скважин, запорная арматура, патрубки, газоанализаторы, промежуточные, затем магистральные газопроводы.

Для сбора биогаза с закрытых полигонов пробуриваются скважины Æ150 на всю глубину слоя захоронения отходов. Пространство между скважиной и обсадной трубой засыпается крупнозернистым щебнем и заливается бетоном на глубину 0,5 м (рис. 4.4). Площадь вокруг скважины на расстоянии 1,5-2 м изолируется слоем бетона или глины толщиной 30-40 см.

 

Рис. 4.4. Конструкция газодренажной скважины для закрытых полигонов: Обозначения на рис 2.3: 1 – оголовок скважины; 2 – колодец: 3 – бетон; 4 – изоляционный слой; 5 – обсадная труба без перфорации; 6 – перфорировавшая обсадная труба; 7 – щебень

 

Средний радиус сбора биогаза вблизи скважины доходит до 50 м. Сооружение системы может осуществляться как целиком на всей территории полигона, так и на отдельных его картах. Скважины располагаются в виде квадратной сетки с расстоянием друг от друга не менее 30 м и соединяются между собой газопроводами.

Способ сбора биогаза на полигонах ТБО в оврагах и складах местности был усовершенствован в 2003 г. В.В. Верстовым и А.С. Кысыыдак (рис. 4.5 а и б).

 

Рис. 4.5а. Разрез вертикального колодца и горизонтальных труб вдоль и поперёк оврага, заполненного ТБО

 

Рис. 4.5б. Разрез вдоль оврага в период заполнения третьего слоя первой карты и план устройства вертикальных колодцев и горизонтальных труб, разбивка полигона на карты заполнения

 

Обозначения на рис. 4.5 а, б:

1 – дно оврага; 2 – откосы оврага; 3 – гидроизоляция дна; 4 – водонепроницаемый слой грунта; 5 – первое кольцо колодца из полимерного листового материала; 6 – днище колодца из полимерного листового материала; 7 – вертикальный колодец для отвода и удаления биогаза и фильтрата; 8 – заглушка вертикального колодца; 9 – слои ТБО; 10 – горизонтальные перфорированные трубы для сбора биогаза и фильтрата; 11 – заглушка на концах горизонтальных дренажных труб; 12 – разделяющий слой инертного материала; 13 – наружная изоляция поверхности полигона; 14 – фильтрат; 15 – полимерная труба для транспортирования фильтрата; 16 – погружной водоподъёмник; 17 – газосборник; 18 – канава.

 

4.2.2 Газоизоляция грунтов от биогаза на полигонах и

свалках ТБО

Чтобы биогаз поступал в газодренажные скважины, а не распространялся в воздухе и грунте, необходима изоляция полигона. Плотный грунт, обладающий низкой газопроницаемостью (диффузивностью), на котором расположен полигон, является хорошим барьером на пути распространения биогаза в земле. Для уменьшения распространения биогаза в атмосфере и проникновения кислорода в тело полигона его поверхность можно покрывать слоем грунта толщиной не менее 30-40 см. Кроме плотного грунта также используются синтетические геомембраны и глиноматы.

На старых полигонах использовали экраны из рубероида, полиэтилена высокого давления. К сожалению рубероид трескается при температуре ниже 0 °С, подвержен воздействию многих органических соединений, включая углеводороды, масла и растворители. Полиэтилен высокого давления сильно подвержен растрескиванию под давлением со стороны грунта и отходов, при малой толщине легко прокалывается и раздирается, уязвим для воздействия газами, его не рекомендуется использовать при хранении легко окисляемых материалов. Поэтому по истечении определённого промежутка времени экраны из таких материалов не могли обеспечить должную изоляцию. Сегодня большую популярность приобрело использование в качестве экранов плёнок из термопластичных эластомеров, которые имеют хорошую сопротивляемость маслам, топливам и воде, воздействию погодных и климатических условий, высокую механическую прочность и износостойкость.

На рис. 4.6 приведена схема устройства мембраны по дну и откосам оврага основания полигона ТБО.

Рис. 4.6. Схема устройства мембраны по дну и откосам оврага: 1 – канава для размещения концов в будущем полигоне ТБО; 2 – рулон гидроизоляционого материала; 3 – откосы и днище, покрытые гидроизоляционки рулонов; 4 –котлованы для будущих дренажных колодцев; 5 – направление хода работ

Для придания механической устойчивости массива, фиксации положения покрытия поверхности полигона ТБО и ПО выполняется его террасирование с устройством подпорных стен, дамб обвалования, и т.д.