RU2701678C2

RU2701678C2 - Method and apparatus for disposal and recycling of municipal solid waste

Info

Publication number: RU2701678C2
Application number: RU2017134045A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Ежов
Priority date: 2017-10-02
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2019-09-30
Also published as: RU2017134045A3; RU2017134045A

Abstract

FIELD: water supply; sewerage.SUBSTANCE: proposed invention relates to environmental protection and can be used for decontamination and utilization of municipal solid wastes of organic origin. Method for decontaminating and recycling an array of municipal wastes involves drilling wells in the thickness of the massif, installation in them of vertical perforated discharge pipes, above which pyramidal transparent caps are mounted, surround the array along perimeter with a drain channel for collection of waste water, solar heating and moistening of the massif located under pyramidal transparent caps, atmospheric precipitation and feed water from grooves between caps, anaerobic fermentation in the mass of the massif with production of bio-gas, methane, its output from the caps and pores of the massif through the vertical perforated discharge pipes, connected through the gas lines to the compressor, pumping waste water from the massif from the drain channel, separating them into gas, liquid hydrocarbon, aqueous and slurry fractions as a result of settling and heating processes, withdrawal and accumulation of hydrocarbon and slurry fractions with their further processing and utilization, withdrawal of water fraction and its degassing due to solar heating, use of degassed water for water make-up, mixing of gas fraction and exhaust gas with formation of mixed biogas, and its supply to tube space of air cooler cooled by external air due to natural draft, where it is cooled with condensation of water vapors and heavy hydrocarbons. After that, purified and cooled biogas, which consists mainly of CH, is supplied to gas collector, and condensate is directed to accumulating capacity. Device for implementation of method includes section of massif, wells drilled in massif into which discharge vertical perforated pipes are inserted. Pipes are connected to gas lines. Transparent tight pyramidal caps with grooves are installed above the wells. Massif is surrounded along the perimeter by a drain channel, the depth is somewhat lower than the bottom of the landfill, at the bottom of which there is a submersible pump, and at the top there is a feed tray which is connected to the grooves. Proposed unit comprises compressor, pressure gas line connected with air tubular cooler and gas collector. Sewage sludge tank is connected with submersible pump, suction gas line and degasifier. Effluents settling tank consists of cylindrical housing and solar heater. Settler and degasifier are connected to suction gas line, and grooves of boundary transparent pyramidal caps of massif are connected through feed tray with feed pump.EFFECT: use of this group of inventions provides higher reliability and environmental efficiency.2 cl, 7 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для обезвреживания и утилизации городских (коммунальных) твердых отходов органического происхождения за счет солнечной энергии и атмосферных осадков.The present invention relates to the protection of the environment and can be used for the disposal and disposal of urban (municipal) solid waste of organic origin due to solar energy and precipitation.

Известен способ утилизации отходов, включающий вскрытие угольного пласта скважиной, формирование полости подземного газогенератора и последующее газифицирование углеродсодержащей фракции отходов в подземном газогенераторе, причем полость подземного газогенератора формируют посредством гидромониторного агрегата, осуществляют термическую подготовку массива к газификации, для чего в полость подают газ с температурой 350-400°С, по завершении чего полость газогенератора загружают углеродсодержащей фракцией бытовых отходов, которые перед вводом в подземный газогенератор подвергают пиролизу при температуре 500-600°С, подают газовую смесь, включающую CO₂, О₂, в состав дутья вводят пары воды, при этом после окончания выгазовывания первой порции отходов полость газогенератора заполняют следующей порцией отходов и так далее до полного заполнения полости газогенератора зольным остатком [Патент РФ №2167011, МПК В09В 03/00, Е21В 3/295, F23G 5/027, 2001].A known method of waste disposal, including opening a coal seam with a borehole, forming an underground gas generator cavity and subsequent gasification of the carbon-containing waste fraction in an underground gas generator, wherein the underground gas generator cavity is formed by means of a hydraulic monitoring unit, thermally prepares the array for gasification, for which gas with a temperature of 350 is fed into the cavity -400 ° C, after which the cavity of the gas generator is loaded with a carbon-containing fraction of household waste, which Units are introduced into the underground gas generator by pyrolysis at a temperature of 500-600 ° C, a gas mixture is supplied, including CO ₂ , О ₂ , water vapor is introduced into the blast composition, after the gas discharge of the first portion of waste is completed, the gas generator cavity is filled with the next portion of waste, and so on until the gas generator cavity is completely filled with ash residue [RF Patent No. 2167011, IPC V09B 03/00, Е21В 3/295, F23G 5/027, 2001].

Основными недостатками известного способа и устройства являются невозможность использования для обезвреживания отходов природных факторов (энергии солнца и атмосферных осадков), необходимость установки подземного газификатора-реактора в угольном пласте, что ведет к техническим трудностям и высоким издержкам, а также необходимость транспортировки отходов к месту расположения газификатора-реактора, что делает невозможным проведение одновременно стабилизации полигона и обезвреживания отходов внутри самого полигона.The main disadvantages of the known method and device are the impossibility of using natural factors (waste energy from the sun and precipitation) to neutralize waste, the need to install an underground gasifier-reactor in a coal seam, which leads to technical difficulties and high costs, as well as the need to transport waste to the location of the gasifier -reactor, which makes it impossible to simultaneously stabilize the landfill and neutralize waste within the landfill itself.

Более близким к предлагаемому изобретению является способ для термической утилизации твердых бытовых (коммунальных) отходов, содержащий бурение скважины на полигоне захоронения отходов и проведение газификации органических компонентов отходов непосредственно в массиве складированных отходов при помощи контролируемого нагрева, включающего подачу топлива и воздуха, горение топлива, в результате чего температура в прилегающей к горелке зоне и начинается горение отходов до температуры 900°С, при которой внутри участка массива отходов образуется реакторная зона, где происходит контролируемая газификация органических компонентов твердых отходов в автотермическом режиме и образование синтез-газа, в околореакторном пространстве за счет системы перфорированных труб создается зона пониженного давления, в результате чего синтез-газ извлекается из тела полигона.Closer to the proposed invention is a method for the thermal utilization of solid household (municipal) waste, comprising drilling a well at a landfill and gasifying the organic components of the waste directly in the stored waste array using controlled heating, including fuel and air supply, fuel combustion, As a result, the temperature in the zone adjacent to the burner begins to burn waste to a temperature of 900 ° C, at which razuetsya reactor zone where there is controlled gasification of organic solid waste components in autothermal mode, and the formation of synthesis gas in okoloreaktornom space due to the system of perforated pipes creates a low pressure zone, whereby the synthesis gas is removed from the landfill.

Реализацию известного способа осуществляют с помощью устройства, содержащего проложенную в скважине газовоздушной магистрали, снабженной горелкой и электрическим поджигом (камеры сгорания), которую перемещают внутри массива по вертикали путем погружения-извлечения подводящих и отводящих труб, а по горизонтали - путем бурения скважин по рассчитанной сетке с чередованием подводящих и отводящих труб. [Патент РФ №2536944, МПК В09В 3/00, В09С 1/06, F23G 5/027, F23G 5/34, 2014].The implementation of the known method is carried out using a device containing a gas-air line installed in the well, equipped with a burner and electric ignition (combustion chamber), which is moved vertically inside the array by immersion-extraction of the supply and exhaust pipes, and horizontally - by drilling wells according to the calculated grid with alternating inlet and outlet pipes. [RF patent No. 2536944, IPC B09B 3/00, B09C 1/06, F23G 5/027, F23G 5/34, 2014].

Основными недостатками известного способа являются невозможность использования для обезвреживания отходов природных факторов (энергии солнца и атмосферных осадков), необходимость сжигания топлива от постороннего источника в подземной передвижной камере сгорания, выбросы значительной части газообразных продуктов, полученных в результате происходящих в массиве реакции, через наружную поверхность массива отходов в окружающую атмосферу, а также фильтрация загрязненных сточных вод из массива полигона в грунтовые воды окружающей местности, что снижает экологическую и экономическую эффективность известного способа.The main disadvantages of this method are the impossibility of using natural factors (waste energy from the sun and precipitation) to neutralize waste, the need to burn fuel from an external source in an underground mobile combustion chamber, emissions of a significant part of the gaseous products resulting from the reaction in the array through the outer surface of the array waste into the atmosphere, as well as filtering contaminated wastewater from the landfill into the groundwater of the local spine, which reduces the environmental and economic efficiency of the known method.

Основными недостатками известного устройства являются необходимость использования камеры сгорания с подводящими и отводящими трубопроводами, ее монтажа и перемещения внутри массива по вертикали путем погружения-извлечения подводящих и отводящих труб, а по горизонтали - путем бурения скважин по рассчитанной сетке с чередованием подводящих и отводящих труб, невозможность предотвращения им фильтрации загрязненных сточных вод из массива отходов в окружающие грунтовые воды, что обусловливает технические трудности, низкую надежность, высокие издержки на создание и эксплуатацию известного устройства и, в конечном итоге снижает его надежность, экологическую и экономическую эффективность.The main disadvantages of the known device are the need to use a combustion chamber with inlet and outlet pipes, its installation and movement inside the array vertically by immersing and removing the inlet and outlet pipes, and horizontally - by drilling wells on a calculated grid with alternating inlet and outlet pipes, the impossibility preventing it from filtering contaminated wastewater from the waste mass into the surrounding groundwater, which causes technical difficulties, low reliability, you low costs for the creation and operation of a known device and, ultimately, reduces its reliability, environmental and economic efficiency.

Техническим результатом, на решение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности, экологической и экономической эффективности способа и устройства для обезвреживания и утилизации массива твердых коммунальных отходов.The technical result, the solution of which the claimed invention is directed, is to increase the reliability, environmental and economic efficiency of the method and device for the disposal and disposal of solid municipal waste.

Технический результат достигается тем, что способ для обезвреживания и утилизации массива твердых коммунальных отходов содержит бурение скважин в толще массива с установкой в них вертикальных перфорированных отводящих труб и над ними пирамидальных прозрачных колпаков, окружение массива по периметру дренажным каналом, солнечный нагрев и увлажнение массива, размещенного под пирамидальными прозрачными колпаками, атмосферными осадками и питательной водой из канавок между колпаками, анаэробное брожение в толще массива с получением био-газа (метана), вывод его из колпаков и пор массива через вертикальныеThe technical result is achieved by the fact that the method for the disposal and disposal of solid municipal waste includes drilling wells in the thickness of the array with the installation of vertical perforated outlet pipes and above them pyramidal transparent caps, surrounding the array around the perimeter with a drainage channel, solar heating and humidification of the array placed under pyramidal transparent caps, precipitation and feed water from the grooves between the caps, anaerobic fermentation in the bulk of the massif to obtain bio- aza (methane), from its output caps and then through the vertical array

перфорированные отводящие трубы, соединенные через газопроводы с компрессором, откачку сточных вод массива из дренажного канала, разделение их на газовую, жидкую углеводородную, водную и шламовую фракции в результате процессов отстаивания и нагрева, вывод и накопление углеводородной и шламовой фракций с их дальнейшей переработкой и утилизацией, вывод водной фракции и ее дегазация за счет солнечного нагрева, использование дегазированной воды для подпитки питательной воды, подачу газовой фракции и выхлопного газа из отстойника и дегазатора во всасывающий газопровод с образованием смешанного биогаза, создание разрежения компрессором в полости колпаков и соединенных с ним на всасе газопроводов, который сжимает на выходе смешанный биогаз, поступающий далее под давлением в трубное пространство воздушного холодильника, охлаждаемого наружным воздухом за счет естественной тяги, где происходит его охлаждения с конденсацией значительной части водяных паров и тяжелых углеводородов, после чего очищенный и охлажденный биогаз, состоящий в основном из СН₄, поступает в газосборник, а конденсат, состоящий из воды и тяжелых углеводородов направляют в накопительную емкость.perforated outlet pipes connected through gas pipelines to the compressor, pumping waste water from the drainage channel, separating them into gas, liquid hydrocarbon, water and sludge fractions as a result of sedimentation and heating processes, removing and accumulating hydrocarbon and sludge fractions with their further processing and disposal , the withdrawal of the water fraction and its degassing due to solar heating, the use of degassed water to replenish feed water, the supply of the gas fraction and exhaust gas from the sump and degass Intake to the suction gas pipeline with the formation of mixed biogas, the creation of rarefaction by the compressor in the cavity of the hoods and the gas pipelines connected to it at the inlet, which compresses the mixed biogas at the outlet, which then flows under pressure into the tube space of the air cooler, cooled by outside air due to natural draft, cooling the condensation substantial portion of water vapor and heavy hydrocarbons, after which the cooled and cleaned biogas, consists mainly of _CH4, enters the gas gathering IR and condensate, consisting of water and heavy hydrocarbons is sent to a holding tank.

Устройство для реализации предлагаемого способа обезвреживания и утилизации коммунальных отходов приведено на фиг. 1-7 (на фиг. 1,2 - общий вид массива, на фиг. 3 - схема узла обработки биогаза и сточных вод, на фиг. 4-7 - основные узлы устройства.A device for implementing the proposed method of disposal and disposal of municipal waste is shown in FIG. 1-7 (in Fig. 1,2 is a general view of the array, in Fig. 3 is a diagram of the biogas and wastewater treatment unit, in Fig. 4-7 are the main components of the device.

Устройство для обезвреживания и утилизации массива бытовых отходов, включает участок массива 1 на подошве 2 полигона захоронения отходов, окруженный по периметру дренажным каналом 3, выполненным глубиной несколько ниже подошвы 2, днище и наружное ограждение 4 которого выполнены из прочного водонепроницаемого материала, у днища 4 помещен погружной насос 5, а вверху дренажного канала 3 расположен питательный лоток 6, в массиве 1 по рассчитанной сетке пробурены N скважин 7, над которыми установлены N прозрачных герметичных пирамидальных колпаков 8 с зазорами между собой по горизонту шириной Δ₁ и глубиной погружения в массив 1 Δ₂, образующими канавки 9, соединенные с питательным лотком 6 (на фиг. 1-7 узел соединения не показан), каждый колпак 8 изготовлен из каркаса 10, образованного нижней квадратной рамой 11, и верхнего кольца 12, соединенных между собой наклонными ребрами 13, покрытыми прозрачной оболочкой 14 (например, полиэтиленовой пленкой), причем в каждом колпаке 8 через верхнее кольцо 12 пропущены в скважины 7 сквозные отводящие вертикальные перфорированные трубы 15, достигающие нижним торцом подошвы 2 полигона, верхний торец которых вставлен в приемный патрубок 16 рядового газового коллектора 17, соединенного через общий газовый коллектор 18 с всасывающим газопроводом 19, узел обработки и утилизации 20, расположенный за границей полигона и состоящий из соединенного с всасывающим газопроводом 19, компрессора 21, напорный газопровод которого соединен с воздушным трубчатым холодильником 22 и газосборником (на фиг. 1-7 не показан), отстойника сточных вод 23, днище которого снабжено шламовым трубопроводом 24, соединенного снизу через напорный трубопровод 25 с погружным насосом 5, сверху через соединительный газопровод 26 с всасывающим газопроводом 19, а в средней части через питательный трубопровод 27 с дегазатором 28, который состоит из цилиндрического корпуса 29, днище которого соединено через выходной трубопровод 30 с установкой обеззараживания сточных вод (на фиг. 1-7 не показана), а верхний торец соединен с подогревателем 31, представляющим собой герметичный пирамидальный колпак 32, снабженный питательным патрубком 33 и соединенный выхлопным газопроводом 34 с всасывающим газопроводом 19 (устройство пирамидального колпака 32 аналогично устройству пирамидального колпака 8), днище 35 подогревателя 31 выполнено также пирамидальным с отверстием в центральной части (на фиг. 1-7 не показано) диаметром равным диаметру цилиндрического корпуса 29 и уклоном, направленным в сторону оси подогревателя 31, внутри корпуса пирамидального колпака 32 вдоль его периметра устроен зубчатый водослив 36, образующий с квадратной рамой 11 распределительный лоток_:37.A device for the disposal and disposal of an array of household waste includes a section of the array 1 on the sole 2 of the landfill, surrounded by a perimeter drainage channel 3, made a depth slightly lower than the sole 2, the bottom and outer guard 4 of which are made of durable waterproof material, at the bottom 4 is placed submersible pump 5, and at the top of the drainage channel 3 there is a feed tray 6, in array 1, N wells 7 were drilled according to the calculated grid 7, above which N transparent sealed pyramidal caps were installed 8 with gaps between them on the horizontal width Δ ₁ and immersion depth of the array 1 Δ ₂ forming the groove 9 are connected with feeding tray 6 (Figs. 1-7 junction node not shown), each cap 8 is made of a frame 10 formed the lower square frame 11, and the upper ring 12, interconnected by inclined ribs 13, covered with a transparent shell 14 (for example, a plastic film), and in each cap 8 through the upper ring 12, through the diverting vertical perforated pipes 15, reaching the bottom the end face of the sole 2 of the landfill, the upper end of which is inserted into the receiving pipe 16 of the ordinary gas manifold 17 connected through a common gas collector 18 to the suction gas pipe 19, the processing and disposal unit 20 located outside the landfill and consisting of a compressor 21 connected to the suction gas pipe 19 the pressure gas pipeline of which is connected to the air tube cooler 22 and the gas collector (in FIG. 1-7), a sewage sump 23, the bottom of which is equipped with a slurry pipe 24, connected from below through a pressure pipe 25 to a submersible pump 5, from above through a connecting gas pipe 26 with a suction gas pipe 19, and in the middle part through a feed pipe 27 with a degasser 28, which consists of a cylindrical body 29, the bottom of which is connected through an outlet pipe 30 to a wastewater disinfection unit (not shown in Fig. 1-7), and the upper end is connected to a heater 31, which is a sealed a pyramidal cap 32 provided with a feed pipe 33 and connected by an exhaust gas pipe 34 to a suction gas pipe 19 (the pyramidal cap device 32 is similar to the pyramidal cap device 8), the bottom 35 of the heater 31 is also pyramidal with an opening in the central part (not shown in Fig. 1-7 ) with a diameter equal to the diameter of the cylindrical body 29 and a slope directed toward the axis of the heater 31, a toothed spillway 36 is formed along the perimeter of the pyramidal cap 32 along its perimeter, forming a square noy frame 11 distribution tray _: 37.

В основу работы предлагаемого способа и устройства положены хорошая растворимость диоксида углерода, находящегося в дождевой воде, в сыром массиве бытовых отходов, ввиду наличия в нем белков, жиров и других органических соединений [К. Неницеску. Общая химия. - М: Мир, 1968, 4, с. 490] и возможность получения метана при сбраживании сырого массива бытовых отходов [С.В. Яковлев и др. Канализация. - М.: Госстройизд. 1976, с. 263], а также наличие в массиве коммунальных отходов значительного количества сточных загрязненных вод, в которых растворены CO₂, горючие газы и другие органические соединения.The work of the proposed method and device is based on the good solubility of carbon dioxide in rainwater in a raw mass of household waste, due to the presence of proteins, fats and other organic compounds in it [K. Nenicecu. General chemistry. - M: Mir, 1968, 4, p. 490] and the possibility of methane production by fermentation of a raw mass of household waste [S.V. Yakovlev and others. Sewerage. - M.: Gosstroyizd. 1976, p. 263], as well as the presence in the municipal waste array of a significant amount of contaminated sewage in which CO ₂ , combustible gases, and other organic compounds are dissolved.

Предлагаемый способ обезвреживания и утилизации массива бытовых отходов осуществляется в предлагаемом устройстве следующим образом.The proposed method of disposal and disposal of an array of household waste is carried out in the proposed device as follows.

Предварительно, вблизи полигона захоронения отходов монтируют оборудование стационарного узла обработки и утилизации 20 (место установки его оборудования желательно располагать также поблизости от источника водоснабжения), а именно: компрессор 21, соединенный с всасывающим газопроводом 19 и газосборником (на фиг. 1-7 не показаны), воздушный трубчатый холодильник 22, отстойник сточных вод 23 и дегазатор 28, соединяют их с всасывающим газопроводом 19 и другими коммуникациями, накопительную емкость и питательный насос (на фиг. 1-7 не показаны), на участке массива 1 полигона захоронения бурят скважины 7, куда вставляют отводящие вертикальные перфорированные трубы 15, достигающие нижним торцом подошвы 2 полигона, после чего засыпают свободное пространство скважин 7. Затем на вышеупомянутом участке массива 1 устанавливают N предварительно собранных, прозрачных герметичных пирамидальных колпаков 8 с зазорами между собой по горизонту шириной Δ₁ и глубиной погружения в массив 1 Δ₂, образующими канавки 9. При этом глубина погружения Δ₂ должна обеспечивать достаточную герметичность колпаков 8, а ширина зазоров Δ₁ и их глубина должны обеспечивать надежное увлажнение площади и толщи массива 1 под колпаками 8. Затем массив 1 окружают по его периметру дренажным каналом 3 выполненным глубиной несколько ниже подошвы 2, днище и наружное ограждение 4 которого выполнены из прочного водонепроницаемого материала, у днища 4 устанавливают погружной насос 5, а вверху дренажного канала 3 монтируют питательный лоток 6, соединяя его с канавками 9. Далее на верхние торцы труб 15 надевают приемные патрубки 16 рядовых газовых коллектора 17, соединяют их с через общий газовый коллектор 18 с всасывающим газопроводом 19, а погружной насос 5 соединяют через напорный трубопровод 25 с отстойником сточных вод 23.Preliminarily, near the landfill, the equipment of the stationary processing and disposal unit 20 is mounted (the installation site of its equipment should also be located close to the water supply source), namely: a compressor 21 connected to the suction gas pipeline 19 and the gas collector (not shown in Fig. 1-7 ), an air tube cooler 22, a sewage sump 23 and a degasser 28, connect them to the suction gas pipe 19 and other utilities, a storage tank and a feed pump (not shown in Figs. 1-7), taking into account wells 7 are drilled at the end of array 1 of the landfill, where vertical perforated pipes 15 are inserted, reaching the bottom of the sole 2 of the landfill, and then the free space of the wells 7 is filled in. Then, N previously assembled, transparent, sealed pyramidal caps 8 with gaps are installed on the aforementioned section of the array 1 between themselves horizontally with a width of Δ ₁ and a depth of immersion in an array of 1 Δ ₂ , forming grooves 9. In this case, the depth of immersion Δ ₂ should provide sufficient tightness of the caps 8, and the width of the gaps Δ ₁ and their depth should provide reliable wetting of the area and thickness of the array 1 under the hoods 8. Then, the array 1 is surrounded around its perimeter by a drainage channel 3 made with a depth slightly lower than the sole 2, the bottom and outer guard 4 of which are made of durable waterproof material, a submersible pump 5 is installed at the bottom 4, and at the top of the drainage channel 3 a feed tray 6 is mounted, connecting it to the grooves 9. Next, the receiving pipes 16 of the ordinary gas collectors 17 are put on the upper ends of the pipes 15, connected to Erez common gas manifold 18 to a suction pipeline 19 and submersible pump 5 is connected via pressure conduit 25 to a septic tank wastewater 23.

Площадь колпаков 8 находят, исходя из оптимального расстояния всасывания биогаза трубой 15 и увлажнения массива 1 из канавок 9, а угол наклона ребер 13 и наклон пирамидального днища 35 должен быть не меньше угла естественного откоса воды. Количество пирамидальных прозрачных колпаков 8 N и соответствующее им количество скважин 7 с отводящими трубами 15 лимитируется аэродинамическим сопротивлением всасывающей части газопроводов установки. Площадь колпака 32 солнечного подогревателя 31 находят из условия количества сточной воды и оптимального ее подогрева для максимальной дегазации, растворенных в ней газов. Размеры дренажного канала 3 (глубина и ширина), отстойника 23 и корпуса дегазатора 28 (диаметр и высота) определяются размерами массива 1 и количеством сточных вод.The area of the hoods 8 is found based on the optimal distance of biogas absorption by the pipe 15 and the moistening of the array 1 from the grooves 9, and the angle of inclination of the ribs 13 and the inclination of the pyramidal bottom 35 should be not less than the angle of repose of water. The number of transparent pyramidal caps 8 N and the corresponding number of wells 7 with outlet pipes 15 is limited by the aerodynamic resistance of the suction part of the plant’s gas pipelines. The area of the cap 32 of the solar heater 31 is determined from the condition of the amount of wastewater and its optimal heating for maximum degassing of the gases dissolved in it. The dimensions of the drainage channel 3 (depth and width), the sump 23 and the degasser body 28 (diameter and height) are determined by the dimensions of the array 1 and the amount of wastewater.

Проведение обезвреживания органических компонентов полигона захоронения отходов осуществляют в теплое время года непосредственно в массиве 1 складированных отходов при помощи солнечного нагрева и дождевого увлажнения (при недостаточном естественном увлажнении используют подачу воды в канавки 9 из постороннего источника водоснабжения или обеззараженной сточной воды после дегазатора 28 посредством питательного насоса (на фиг. 1-7 не показан) и питательного лотка 6 с получением биогаза (метана) и его последующим выводом через отводящие трубы 15 и поры массива 1 в пространство под колпаком 8, рядовой газовый коллектор 17, общий газовый коллектор 18 и всасывющий газопровод 19. При насыщении массива 1 дождевой водой, обеззараженной водой или водой из источника водоснабжения и нагрева его солнечными лучами через прозрачную оболочку пирамидальных колпаков 8, в толще массива 1 образуется нечто подобное сырому осадку в метантенке с температурой (20-30)°С, которая достаточно близка к оптимальной температуре анаэробного брожения (30-50)°С. Температура в толще массива 1 может также повышаться за счет экзотермических реакций, происходящих между его компонентами. В тоже время, наряду с увлажнением, массив 1 насыщается примесями, присутствующими в дождевой или подпиточной воде (CO₂, NO_X, SO_X, соли Са, Mg и пр.), в результате процессов абсорбции, адсорбции и хемосорбции, которые протекают с компонентами массива бытовых отходов (частицами белков, жирами, песком, глиной и. д.), причем в массиве 1 при разложения жиров, белков, минеральных солей и пр. образуется CO₂, а дождевая вода уменьшает рН массива 1, что также интенсифицирует процессы образования СН₄. В результате взаимодействия вышеперечисленных факторов происходит обезвреживание органических компонентов сырого массива 1 путем анаэробного сбраживания, которое является основным методом обезвреживания сырых осадков сточных вод, имеющих приблизительно тот же состав, что и массив бытовых отходов. При этом, в результате распада органических веществ бытовых отходов и взаимодействия продуктов распада с диоксидом углерода в качестве основных продуктов получается метан.The neutralization of the organic components of the landfill is carried out in the warm season directly in the waste storage array 1 using solar heating and rain wetting (with insufficient natural moisture, use the water supply to the grooves 9 from an external source of water supply or disinfected wastewater after the degasser 28 through a feed pump (not shown in Fig. 1-7) and nutrient tray 6 to produce biogas (methane) and its subsequent output through the discharge tr loss 15 and pores of array 1 into the space under cap 8, ordinary gas manifold 17, common gas manifold 18 and suction gas pipeline 19. When the array 1 is saturated with rainwater, disinfected water or water from a water supply source and heated with sunlight through the transparent shell of the pyramidal caps 8, in the thickness of massif 1, something similar to a raw sediment is formed in a digester with a temperature of (20-30) ° С, which is close enough to the optimal temperature of anaerobic fermentation (30-50) ° С. The temperature in the thickness of the array 1 may also increase due to exothermic reactions occurring between its components. At the same time, along with moistening, array 1 is saturated with impurities present in rain or make-up water (CO ₂ , NO _X , SO _X , Ca, Mg salts, etc.) as a result of absorption, adsorption and chemisorption processes that occur with components of the household waste array (protein particles, fats, sand, clay, etc.), and in array 1, CO _{2 is} formed during the decomposition of fats, proteins, mineral salts, etc., and rainwater reduces the pH of array 1, which also intensifies the processes education CH ₄ . As a result of the interaction of the above factors, the organic components of the raw array 1 are neutralized by anaerobic digestion, which is the main method for the neutralization of raw sewage sludge having approximately the same composition as the household waste array. Moreover, as a result of the decay of organic substances from household waste and the interaction of decay products with carbon dioxide, methane is obtained as the main products.

Метан образуется в результате восстановления CO₂ или метильной группы уксусной кислотыMethane is formed as a result of reduction of CO ₂ or methyl group of acetic acid

где АН₂ - органическое вещество, служащее для метанобразующих бактерий донором водорода (жирные кислоты кроме уксусной и спирты кроме метилового);where AN ₂ is an organic substance that serves as a hydrogen donor for methane-forming bacteria (fatty acids except acetic and alcohols except methyl);

Кроме этого многие виды метанообразующих бактерий окисляют молекулярный водород, образующийся в кислой фазе по реакции:In addition, many types of methane-forming bacteria oxidize molecular hydrogen formed in the acid phase by the reaction:

Микроорганизмы, использующие уксусную кислоту и метиловый спирт, осуществляют реакции:Microorganisms using acetic acid and methyl alcohol carry out the reactions:

При этом, если в массиве 1 имеется свободный С0₂, скорость реакций (1), (2) увеличивается, а реакций (3), (4) уменьшается, что повышает долю метана в получаемом газе.Moreover, if there is free С0 ₂ in array 1, the rate of reactions (1), (2) increases, and reactions (3), (4) decrease, which increases the methane fraction in the produced gas.

Одновременно в массиве 1 образуются сточные воды, насыщенные СН₄, CO₂, NO_X, SO_X, солями Са, Mg, жирами, белками и пр., в результате вышеописанных процессов фильтруются через поры массива 1 и собираются в дренажном канале 3, откуда погружным насосом 5 подаются в отстойник сточных вод 23. В отстойнике 23 сточные воды в результате процесса отстаивания делятся на три фракции: верхняя легкая фракция, состоящая в основном из жиров и углеводородов, средняя водная фракция, содержащая растворенные газы, том числе и метан, нижняя тяжелая фракция, содержащая минеральные соли, глину, песок и пр. минеральные примеси. При этом, в результате нагрева верхней фракции за счет тепла окружающей среды, из нее выделяется некоторое количество газов (СН₄, CO₂ и пр.), которые через соединительный газопровод 26 поступают во всасывающий газопровод 19, а жидкая часть легкой фракции из верхней зоны отстойника 23 отводится в емкость сбора горючего (на фиг. 1-7 не показана). Нижняя тяжелая фракция, содержащая минеральные соли, глину, песок и пр. в виде шлама выводится из отстойника 23 через шламовый трубопровод 24. Средняя водная фракция через питательный трубопровод 27 поступает в подогреватель 31 дегазатора 28. В подогревателе 31 вода из распределительного лотка равномерно распределяется через зубчатый водослив по наклонному днищу 35 и стекает в полость корпуса 29, нагреваясь во время движения за счет тепла солнечных лучей, поступающих через прозрачную оболочку 14. При этом, в результате интенсивного нагрева, происходит ее дегазация с выделением СН₄, CO₂ и небольшого количества водяных паров, которые по выхлопному газопроводу 34 поступают во всасывающий газопровод 19, а дегазированную воду удаляют через трубопровод 30.At the same time, waste water saturated with CH ₄ , CO ₂ , NO _X , SO _X , Ca, Mg salts, fats, proteins, etc., is formed in massif 1, as a result of the above processes are filtered through the pores of massif 1 and collected in drainage channel 3, from where submersible pump 5 is fed into the sewage sump 23. In the sump 23, the sewage as a result of the settling process is divided into three fractions: the upper light fraction, which consists mainly of fats and hydrocarbons, the middle water fraction containing dissolved gases, including methane, the lower heavy fraction containing mi neural salts, clay, sand and other mineral impurities. Moreover, as a result of heating the upper fraction due to the heat of the environment, a certain amount of gases (CH ₄ , CO ₂ , etc.) are released from it, which through the connecting gas pipe 26 enter the suction gas pipe 19, and the liquid part of the light fraction from the upper zone The sump 23 is discharged into a fuel collection tank (not shown in FIGS. 1-7). The lower heavy fraction containing mineral salts, clay, sand, etc. in the form of sludge is discharged from the sump 23 through the sludge pipe 24. The middle water fraction through the feed pipe 27 enters the heater 31 of the degasser 28. In the heater 31, water from the distribution tray is evenly distributed through a gear spillway along the inclined bottom 35 and flows into the cavity of the housing 29, heating up during movement due to the heat of sunlight coming through the transparent shell 14. Moreover, as a result of intense heating, Odita its degassing with separation of CH _4, CO ₂ and small amounts of water vapor that on the exhaust gas line 34 into the suction pipeline 19, and the degassed water is removed through line 30.

Биогаз, смешанный с газовыми фракциями, поступившими в результате дегазации сточных вод массива 1 из отстойника 23 и дегазатора 28, компрессором 27 подают в трубное пространство воздушного холодильника 22, который охлаждается наружным воздухом за счет естественной тяги, где происходит его охлаждения с конденсацией значительной части водяных паров и тяжелых углеводородов. Очищенный и охлажденный биогаз, состоящий в основном из СН₄, поступает в газосборник, а конденсат направляют в накопительную емкость (на фиг. 1-7 не показан). При этом, в результате работы компрессора 21, в полости пирамидальных колпаков 8 создается некоторое разрежение, которое увеличивает скорость отрыва молекул компонентов биогаза от поверхности массива 1 под колпаком 8, в результате чего также увеличивается скорость движения этих молекул в порах массива 1, затрудняется движение их к поверхности канавок 9 и предотвращается их попадание в атмосферу. Кроме того, постоянное присутствие влаги на поверхности канавок 1 также препятствует попаданию молекул компонентов биогаза в атмосферу.Biogas mixed with gas fractions resulting from the degassing of wastewater from array 1 from a sump 23 and a degasser 28 is fed by a compressor 27 to the tube space of an air cooler 22, which is cooled by outside air due to natural draft, where it cools with a significant part of the water condensing vapors and heavy hydrocarbons. The purified and cooled biogas, consisting mainly of CH ₄ , enters the gas collector, and the condensate is sent to the storage tank (not shown in Fig. 1-7). Moreover, as a result of the operation of the compressor 21, a certain vacuum is created in the cavity of the pyramidal caps 8, which increases the rate of separation of the molecules of the biogas components from the surface of the array 1 under the cap 8, as a result of which the speed of these molecules in the pores of the array 1 also increases, their movement is difficult to the surface of the grooves 9 and their entry into the atmosphere is prevented. In addition, the constant presence of moisture on the surface of the grooves 1 also prevents the molecules of biogas components from entering the atmosphere.

Шлам из отстойника 23, в зависимости от его состава, может использоваться как минеральное удобрение или сбрасывается на повторную обработку в тело массива 1. Верхняя легкая фракция, состоящая в основном из жиров и углеводородов, в зависимости от их соотношения, может быть использована как добавка к печному топливу или направляется на дальнейшую очистку. Дегазированную воду из дегазатора 28 при необходимости подают на установку обеззараживания или питательным насосом (на фиг. 1-7 не показаны) подают в питательный лоток 6 для смачивания массива 1 или сбрасывают (после обеззараживания) в ближний водоем.The sludge from the sump 23, depending on its composition, can be used as mineral fertilizer or discharged for reprocessing into the body of array 1. The upper light fraction, consisting mainly of fats and hydrocarbons, depending on their ratio, can be used as an additive to heating oil or sent for further cleaning. Degassed water from the degasser 28, if necessary, is fed to a disinfection unit or by a feed pump (not shown in FIGS. 1-7) is fed into the feed tray 6 for wetting the array 1 or dumped (after disinfection) into a nearby body of water.

Полученный метан может быть использован как топливо для теплогенераторов, конденсат в зависимости от типа и концентрации в нем углеводородов направляют на дальнейшую переработку или сбрасывают с питательной водой на увлажнение массива 1, а сброженный массив после отделения от него посторонних предметов используется как высокоэффективное удобрение для сельского хозяйства.The methane obtained can be used as fuel for heat generators, depending on the type and concentration of hydrocarbons in it, condensate is sent for further processing or dumped with feed water to moisten array 1, and the fermented mass after separation of foreign objects from it is used as a highly effective fertilizer for agriculture .

Процесс обезвреживания участка массива 1 проводят в течении теплого периода одного года (длительность процесса зависит от средней температуры теплого периода, толщины и пористости массива 1, содержания и характера органических компонентов отходов). По окончании обезвреживания демонтируют все оборудование одновременно с вывозом сброженных коммунальных отходов и устанавливают его на следующем участке полигона захоронения отходов. Для ускорения процесса обезвреживания полигона можно устраивать несколько одновременно функционирующих участков массива 1.The process of neutralizing the area of the array 1 is carried out during the warm period of one year (the duration of the process depends on the average temperature of the warm period, the thickness and porosity of the array 1, the content and nature of the organic components of the waste). At the end of neutralization, all equipment is dismantled at the same time as the fermented municipal waste is removed and installed in the next section of the landfill. To speed up the process of neutralizing the landfill, you can arrange several simultaneously functioning sections of array 1.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство за счет использования природных факторов (солнечного тепла и атмосферных осадков), наряду с улучшением экологической ситуации в местах обезвреживания коммунальных отходов, обеспечивают утилизацию их наиболее опасной (органической) части с получением биогаза (топливного газа-метана), без существенных энергетических затрат (энергия тратится только на привод компрессора и питательного насоса), что повышает надежность, экологическую и экономическую эффективность процесса обезвреживания и утилизации массива коммунальных отходов.Thus, the proposed method and device through the use of natural factors (solar heat and precipitation), along with improving the environmental situation in places of disposal of municipal waste, ensure the disposal of their most dangerous (organic) parts to produce biogas (fuel gas-methane), without significant energy costs (energy is spent only on the drive of the compressor and the feed pump), which increases the reliability, environmental and economic efficiency of the neutralization process and disposal of an array of municipal waste.

Claims

1. A method for neutralizing and disposing of an array of municipal waste, including drilling wells in the thickness of the array and installing vertical perforated outlet pipes therein, heating the array and producing fuel gas, outputting it through vertical perforated outlet pipes, characterized in that a portion of the municipal waste array is covered pyramidal transparent caps and surround the perimeter with a drainage channel, after which during the warm period of the year the aforementioned area is subjected to solar heating and humidification precipitation and feed water from the grooves between the caps, resulting in anaerobic fermentation in the bulk of the array with the receipt of fuel gas in the form of methane biogas, its withdrawal from the caps and pores of the array through vertical perforated outlet pipes connected through gas pipelines to the compressor, pumping waste array water from the drainage channel, their separation into gas, liquid hydrocarbon, water and sludge fractions as a result of sedimentation and heating processes, removal and accumulation of hydrocarbon and sludge fractions with their further processing and utilization, the withdrawal of the aqueous fraction and its degassing due to solar heating, the use of degassed water to replenish feed water, the supply of the gas fraction and exhaust gas from the sump and degasser to the suction gas pipeline with the formation of mixed biogas, the creation of a vacuum in the compressor the cavity of the hoods and gas pipelines connected to it at the inlet, the supply of mixed biogas under pressure into the tube space of the air tube cooler, which is cooled by an external zduhom due to natural draft, where it is cooled with condensation substantial portion of water vapor and heavy hydrocarbons, after which the purified and cooled biogas consisting essentially of CH ₄ is supplied to the gas plenum, and the condensate, consisting of water and heavy hydrocarbons is sent to a cumulative capacity.

2. The device for implementing the method according to claim 1, comprising a section of the array at the bottom of the landfill, drilled in the array according to a calculated grid of N wells, into which outlet vertical perforated pipes connected to gas pipelines are inserted, characterized in that N transparent are installed above the wells sealed pyramidal caps with horizontal gaps of width ∆ ₁ and immersion depth in the array ∆ ₂ forming grooves, each of the above caps is made of a frame formed by the bottom square frame, and the upper ring, interconnected by inclined ribs covered with a transparent shell, and in each cap, the outlet vertical perforated pipes are passed through the upper ring, reaching the bottom end of the polygon sole, the top end of which is inserted into the receiving pipe of an ordinary gas collector connected to a common a gas manifold and a suction gas pipeline, a section of the array is surrounded along the perimeter by a drainage channel, a depth slightly lower than the bottom of the landfill, the bottom and the outer fence of the cat They are made of durable waterproof material, a submersible pump is located at the bottom of the drainage channel, and at the top there is a feed tray connected to the aforementioned grooves and a feed pump, a processing and disposal unit located outside the landfill, containing a compressor connected to a suction gas pipeline, the pressure gas pipeline of which is connected to an air tube cooler and a gas collector, a sewage sump connected from below through a pressure pipe to a submersible pump, from above to a suction gas a wire in the middle part with a degasser, which consists of a cylindrical body, the bottom of which is connected to a wastewater disinfection unit and a feed pump, and the upper end is connected to a solar heater, which is a sealed pyramidal cap, the design of the upper part of which is similar to the construction of pyramidal caps arranged on the surface of the array, the bottom of the heater is also pyramidal with a hole in the central part with a diameter equal to the diameter of the cylindrical body, and vagina directed toward the heater axis of the pyramidal cap inside the housing along its perimeter notched weir arranged forming a square frame dispensing chute.