RU2700087C1 - Способ снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, на полигоне твердых коммунальных отходов - Google Patents
Способ снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, на полигоне твердых коммунальных отходов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700087C1 RU2700087C1 RU2018129040A RU2018129040A RU2700087C1 RU 2700087 C1 RU2700087 C1 RU 2700087C1 RU 2018129040 A RU2018129040 A RU 2018129040A RU 2018129040 A RU2018129040 A RU 2018129040A RU 2700087 C1 RU2700087 C1 RU 2700087C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biogas
- waste
- methane
- layers
- landfill
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 76
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010805 inorganic waste Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 5
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 11
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000001450 methanotrophic effect Effects 0.000 description 5
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000566150 Pandion haliaetus Species 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 description 2
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 2
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001112696 Clostridia Species 0.000 description 1
- 241000186660 Lactobacillus Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002053 acidogenic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003657 drainage water Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006353 environmental stress Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 235000021049 nutrient content Nutrition 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000007065 protein hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 description 1
- 238000013316 zoning Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L11/00—Methods specially adapted for refuse
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B1/00—Dumping solid waste
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/02—Biological treatment
- C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано при захоронении промышленных и бытовых отходов на свалках. Осуществляют размещение органических и неорганических отходов в виде чередующихся слоев смеси отходов с нейтральным наполнителем. Производят укладку смеси прессованных коммунальных отходов слоем высотой два метра и засыпают слоем высотой 25 см известнякового отсева, содержащего 91% углекислого кальция. Выдерживают в течение 6 месяцев, после чего процедура повторяется до образования 6-7 слоев. Осуществляют отбор проб биогаза, полученных через дренажные скважины 5, 10 и 15 метров глубиной в разных частях ограниченного пространства полигона. Образование биогаза в слоях происходит по типу твердофазной ферментации с четкой биогеохимической зональностью, зависимой от глубины горизонта, в которой изменяется как количественный, так и качественный состав микроорганизмов, окисляющих и использующих метан, содержащийся в биогазе, в качестве источника углерода. Обеспечивается снижение выделения метана в окружающую среду. 1 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано при захоронении промышленных и бытовых отходов на свалках, а именно к способам снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, при обработке твердых коммунальных отходов на полигонах. Известен «Способ получения биогаза и удобрения из органических отходов, включающий подготовку основания из гидроизолирующего материала, монтаж системы газового дренажа, послойную укладку отходов, отвод и сбор биогаза и фильтрата, отличающийся тем, что на подготовленном основании устанавливают газодренажную конструкцию из жестко связанных труб, совмещающую функции вертикального и горизонтального газового дренажа; перед укладкой на основание органические отходы сортируют, измельчают, засевают метаногенными микроорганизмами, увлажняют и укладывают их насыпкой с верхней части газодренажной конструкции послойно в несколько этапов до проектной высоты бурта, с пересыпкой каждого слоя отходов слоем глины; для герметизации слоев отходов слои глины орошают обеззараженным фильтратом или водой и подсушивают до образования твердой корки; при достижении проектной высоты бурта последний слой отходов герметизируют глиной как и нижние слои отходов; биогаз отводят через газодренажную конструкцию, а фильтрат - гидродренажной системой, вмонтированной в гидроизолирующее основание, и обеззараживают; после прекращения выделения биогаза переработанную микроорганизмами биомассу удаляют и используют в качестве удобрения; далее цикл переработки органических отходов повторяют. Патент РФ на изобретение №2372155, МПК: В09В 1/00, д. публ. 2009.11.10.
Известен «Способ сбора и отвода биогаза на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов с многослойным противофильтрационным экраном, включающий подготовку основания, монтаж системы вертикального газового дренажа из сети распределенных по площади полигона скважин, собранных из секций и имеющих перфорированные стенки, послойную укладку отходов, наращивание скважин на высоту каждого слоя отходов с применением скользящей опалубки, перекрытие заглушками верхних концов скважин вертикального газового дренажа в каждом цикле наращивания, отличающийся тем, что отвод биогаза из вертикального газового дренажа осуществляют по трубчатым дренам горизонтального дренажа, расположенного в основании полигона, при этом нижние секции труб скважин вертикального газового дренажа выполняют сплошными и присоединяют к дренажным колодцам горизонтальных трубчатых дрен, а верхний конец нижней секции скважины вертикального газового дренажа располагают выше уровня фильтрата над противофильтрационным экраном.
Патент РФ на изобретение №2320426, МПК: В09В 3/00; д. публ. 2008.03.27. Исследование процесса выделения биогаза на полигоне показало, что доля метана в биогазе непосредственно в объемах тестовых скважин составляет около 55,7±4%, а в призабойных пространствах около 68,6±1,5%. При этом температурному максимуму на глубине 5 м соответствует и большая доля метана в биогазе. Так, в пробах биогаза, взятых из глубины 5 м, содержание метана составляет 73,6-88,5%, в то время как в скважинах с глубиной 10-15 м доля метана в биогазе находится в пределах 63,2-67,2% (Лыков И.Н. и соавт., 2009, 2011).
В модельных экспериментах по метанобразованию с чистыми культурами показано, что при росте метаногенов на ацетате изотопный состав углерода метана и углекислоты обеднен 13С изотопом по отношению к углероду используемого ацетата. При этом изотопный состав углерода используемого ацетата имеет близкое значение δ13С с органическими продуктами на свалке. Распределение изотопного состава углерода, обнаруженное при анализе метана и углекислоты в теле свалки, является практически идентичным с данными в модельных экспериментах. Следовательно, можно полагать, что процесс метаногенеза в теле свалки связан с активностью метанобразующих бактерий, использующих ацетат как основной их субстрат (Муравьев А.И. и соавт., 2009).
В настоящее время к основным способам утилизации метана относятся (Абрамов Н.Ф., Проскуряков А.Ф., 1989; Лифшиц А.Б., Гурвич В.И., 1999; Energy Sector Methane Recovery and Use, 2009; Садчиков A.B., 2017):
- сжигание в факеле, направленное, прежде всего на уничтожение и ликвидацию метана в целях снижения экологической нагрузки и опасности возгорания полигонов;
- сжигание необработанного метана для получения тепла;
- очистка метана для дальнейшего использования в установках генерации электрической и тепловой энергии;
- очистка метана для дальнейшего использование в качестве газомоторного топлива;
- получение биометана из свалочного газа с содержанием метана свыше 96% для дальнейшего использования в системах газоснабжения.
Таким образом, биогаз, образующийся при биохимической ферментации органосодержащих отходов на полигонах ТКО, может использоваться как альтернативное местное возобновляемое топливо. Однако, рыночного (бездотационного) использования биогаза, образующегося на полигонах ТБО, в настоящее время в России практически не происходит. Кроме того, в условиях закрытия и рекультивации многих полигонов ТКО остро стоит проблема снижения эмиссии биогаза. Сжигание биогаза ограничено высокой стоимостью природоохранных устройств на энергогенерирующих установках (Елистратов В.В. и соавт., 2001).
Известен способ снижения эмиссии биогаза с использованием сорбционных загрузочных материалов. В качестве сорбционных материалов использовали отходы целлюлозно-бумажной промышленности: опил, кору, скоп, щепу. Конструкция биофильтра представляет собой корпус цилиндрической формы, выполненный из коррозионно-стойкого материала. Высота корпуса - 1,5 м, высота загрузочных слоев - 1,0 м, диаметр - 0,4 м, площадь биофильтра 0,126 м2. На основании сорбционных свойств материалов определен порядок укладки сорбционных материалов и их объемное соотношение: щепа, опил, скоп и кора - 1:1:2:1 соответственно. Подача газовой смеси в биофильтр осуществляется при помощи компрессора с расходом 0,24 м3/ч (Нетребин Ю.Я., 2004). Но подобная схема утилизации биогаза требует больших материальных и финансовых затрат.
Известен способ сокращения выбросов метана на полигонах путем его окисления в почвенном покрове (W. 
М. Pawowska, 2007). Основная идея технологии заключается в том, что полигон покрывается слоем земли, который служит своеобразным биофильтром. Метанотрофная активность микроорганизмов в почве со временем возрастает в присутствии повышенных концентраций метана и стабилизируется примерно через месяц. Оптимальное значение рН для окисления метана составляет от 6 до 8. При этом авторами утверждается, что окисление метана в почве подчиняется кинетике Михаэлиса-Ментен. Но уравнение Михаэлиса-Ментен предполагает наличие нескольких ограничений, в числе которых важное значение имеет температура (особенно в зимний период) и емкость земляного биофильтра. Кроме того, окисление метана контролируется такими факторами окружающей среды, как текстура почвы, содержание влаги в почве, подача метана и кислорода, содержание питательных веществ в почве. Другим критическим фактором является проницаемость почвенного покрова ниже покрытия, для чего почву заменяют биофильтром с отверстиями (Kjeldsen P., Scheutz С., 2014). Таким образом, перечисленные способы не способны обеспечить долговременный процесс окисления метана.
Наиболее близким аналогом к способу в предложенном в качестве изобретения техническом решении является «Способ обезвреживания токсичных отходов при их захоронении на свалке или специальном полигоне», включающий размещение твердых и жидких отходов органического и неорганического происхождений в ограниченном пространстве свалки или полигона, оборудованном системой отвода газа и дренажной воды, анаэробную обработку, отличающийся тем, что органические и неорганические отходы размещают в виде чередующихся слоев или смеси отходов с соотношением масс органических и неорганических отходов (2:1)-(10:1), вводят метаногенные микроорганизмы и поддерживают содержание воды в массе отходов не менее 0,55%.
Патент РФ на изобретение №2114706, МПК: C02F 1/50, д. публ. 2004.08.10.
Техническим результатом способа является снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, на полигоне твердых коммунальных отходов путем использования известнякового отсева для изоляции слоев утилизируемых отходов, что создает условия для размножения анаэробных (метанотрофных) микроорганизмов, использующих метан, содержащийся в биогазе, в качестве источника углерода. Предлагаемый метод позволяет снизить выделение метана в окружающую среду, на 24,5-40,2%, что способствует пожаробезопасности полигона твердых коммунальных отходов (ТКО) и уменьшению выбросов парникового газа.
Технический результат достигается тем, что «Способ снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, на полигонах твердых коммунальных отходов, включает размещение твердых коммунальных отходов органического и неорганического происхождений на ограниченной площадке полигона. Органические и неорганические отходы размещают в виде чередующихся слоев смеси отходов, с нейтральным наполнителем. При этом смесь прессованых коммунальных отходов укладывают слоем высотой два метра и засыпают слоем с высотой 25 см известнякового отсева, содержащего 91% углекислого кальция, Время выдержки слоев в таком состоянии составляет 6 месяцев, после чего процедура повторяется, до образования 6-7 слоев. Затем осуществляют отбор проб биогаза, полученных через дренажные скважины 5, 10 и 15 метров глубиной в разных частях ограниченного пространства полигона. Образование биогаза в слоях происходит по типу твердофазной ферментации с четкой биогеохимической зональностью, зависимой от глубины горизонта, в которой изменяется как количественный, так и качественный состав микроорганизмов, окисляющих и использующих метан, содержащийся в биогазе, в качестве источника углерода.
Примеры конкретного выполнения способа.
Известняковый отсев образуется при переработке в щебень известняка. Образуемый отсев практически полностью состоит из известняковой муки. Известняковый отсев обладает щелочными свойствами (рН 8), благодаря присутствию углекислого кальция (табл. 1).
Территорию полигона площадью 15 га с твердыми коммунальными отходами (ТКО) разделяли на две ограниченные площадки. На одну из них складировали ТКО методом прессования высотой 2 м. Затем прессованные ТКО засыпали известняковым отсевом высотой 25 см. В таком состоянии выдерживали отходы в течение 6 месяцев, после чего процедура повторяется. Во время «отдыха» первой площадки, заполняется вторая по той же схеме. До образования 6-7 слоев.
Отбор проб биогаза осуществляли через специально пробуренные скважины 5, 10 и 15 метров глубиной в разных частях ограниченных площадок полигона. Образование биогаза на этих площадках полигона происходит по типу твердофазной ферментации с четкой биогеохимической зональностью. В зависимости от глубины горизонта изменяется как количественный, так и качественный состав микроорганизмов. Первый уровень (10 см - 1,0 м.) отличается наиболее интенсивными аэробными процессами и нарастанием микробной биомассы, содержащей ассоциации мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов. Он характеризуется первичным разложением, гидролизом белковых соединений и накоплением первичных продуктов их разложения. На этом уровне количество микроорганизмов колеблется от 500 тыс.до 1,5 млн. КОЕ в 1 г отходов. На втором уровне (1 м - 5,0 м.) количество микроорганизмов колеблется от 2,2 млн. до 7,2 млн. КОЕ/г.Происходит накопление органических кислот (масляной, пропионовой, молочной, уксусной), а также низших спиртов, аммиака, нитратов, нитритов и водорода. Третий уровень (5,0 м - 10,0 м) отличается процессами анаэробной ферментации с участием нескольких видов микроорганизмов, в том числе лактобацилл и клостридий. Количество микроорганизмов на этом уровне колеблется от 550 тыс. до 2,0 млн. КОЕ/г. Температура третьего уровня варьирует от 30°С до 50°С, что создает благоприятные условия для развития термофильных микроорганизмов, ускорения процессов разложения сложных органических веществ и интенсификации метанового брожения. Ассоциация термофильных микроорганизмов этого уровня представлена в основном ацетогенами, превращающих органические кислоты в уксусную кислоту, водород и окислы углерода. Четвертый уровень (10,0 м - 15,0 м.) характеризуется значительно меньшим количеством микроорганизмов: от 150 тыс.до 670 тыс.КОЕ/г. Температура этого уровня медленно снижается до 20°С, что свидетельствует об истощении легкоразлагаемых органических соединений (Лыков И.Н. и соавт., 2011). Уменьшается и количество генерируемого метана (табл. 2).
Третий уровень называется ацидогенным или кислотным. Кислая среда и недостаток кислорода угнетают метанотрофную (разрушающую метан) микрофлору. Прослойка известнякового отсева нейтрализует среду, обогащает ее кислородом и создает условия для размножения метанотрофных бактерий, утилизирующих метан. Таким образом, биогаз, образующийся в анаэробной зоне, мигрирует вверх по разрезу и в аэрируемых приповерхностных отложениях под воздействием аэробной микрофлоры окисляется (рис. 1). При этом на глубине 5, 10 и 15 м. биогаз проходит соответственно 2, 5 и 7 прослоек известнякового отсева.
Наряду со снижением выделения метана на 24,5-40,2% изменяется компонентный состав самого биогаза (табл. 3).
Биогаз, образующийся при биохимической ферментации органосодержащих отходов на полигонах ТКО, может использоваться как альтернативное местное возобновляемое топливо. Однако, рыночного (бездотационного) использования биогаза, образующегося на полигонах ТБО, в настоящее время в России практически не осуществляется. Поэтому в условиях закрытия и рекультивации многих полигонов ТКО остро стоит проблема снижении явыделения биогаза. В свою очередь, сжигание биогаза ограничено высокой стоимостью природоохранных устройств на энергогенерирующих установках.
Предлагаемый в качестве изобретения способ позволяет добиться снижения выделения метана, содержащегося в биогазе на 24,5-40,2% (см. таблицу 3 и рис 1) на полигоне твердых коммунальных отходов путем использования известнякового отсева для изоляции слоев утилизируемых отходов, что создает условия для размножения метанотрофных микроорганизмов, использующих метан в качестве источника углерода, следовательно резко снижается выделение метана в окружающую среду, что способствует пожаробезопасности полигона твердых коммунальных отходов и уменьшению выбросов парникового газа.
Claims (1)
- Способ снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, на полигоне твердых коммунальных отходов, включающий размещение твердых коммунальных отходов органического и неорганического происхождения на ограниченной площадке полигона, при этом органические и неорганические отходы размещают в виде чередующихся слоев смеси отходов с нейтральным наполнителем, отличающийся тем, что смесь прессованных коммунальных отходов укладывают слоем высотой два метра и засыпают слоем высотой 25 см известнякового отсева, содержащего 91% углекислого кальция, выдерживают в течение 6 месяцев, после чего процедура повторяется до образования 6-7 слоев, затем осуществляют отбор проб биогаза, полученных через дренажные скважины 5, 10 и 15 метров глубиной в разных частях ограниченного пространства полигона, при этом образование биогаза в слоях происходит по типу твердофазной ферментации с четкой биогеохимической зональностью, зависимой от глубины горизонта, в которой изменяется как количественный, так и качественный состав микроорганизмов, окисляющих и использующих метан, содержащийся в биогазе, в качестве источника углерода.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129040A RU2700087C1 (ru) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Способ снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, на полигоне твердых коммунальных отходов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129040A RU2700087C1 (ru) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Способ снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, на полигоне твердых коммунальных отходов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2700087C1 true RU2700087C1 (ru) | 2019-09-12 |
Family
ID=67989593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018129040A RU2700087C1 (ru) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Способ снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, на полигоне твердых коммунальных отходов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2700087C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4670148A (en) * | 1984-11-10 | 1987-06-02 | Reinhard Schneider | Apparatus and method for withdrawing gaseous decomposition products from a refuse dump |
| GB2230004A (en) * | 1989-04-08 | 1990-10-10 | Pallett Ivor | Method for treating solid waste |
| RU2114706C1 (ru) * | 1994-01-10 | 1998-07-10 | Центр химической экологии "ХИМЭК" | Способ обезвреживания токсичных отходов |
| EA027813B1 (ru) * | 2008-12-03 | 2017-09-29 | Трисопласт Интернэшнл Б.В. | Способ стимулирования биологического разложения и дегазации площадок для переработки отходов |
-
2018
- 2018-08-06 RU RU2018129040A patent/RU2700087C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4670148A (en) * | 1984-11-10 | 1987-06-02 | Reinhard Schneider | Apparatus and method for withdrawing gaseous decomposition products from a refuse dump |
| GB2230004A (en) * | 1989-04-08 | 1990-10-10 | Pallett Ivor | Method for treating solid waste |
| RU2114706C1 (ru) * | 1994-01-10 | 1998-07-10 | Центр химической экологии "ХИМЭК" | Способ обезвреживания токсичных отходов |
| EA027813B1 (ru) * | 2008-12-03 | 2017-09-29 | Трисопласт Интернэшнл Б.В. | Способ стимулирования биологического разложения и дегазации площадок для переработки отходов |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛЫКОВ И.Н., ИЛЬИН В.К., СТАРКОВА Л.В., САФРОНОВА С.А., ЗЯКУН А.М., ЛАУРИНАВИЧУС К.С., ВОЛЫХИНА Н.И., ТАРАСОВА Е.А. Бактериальная метангенерация и способы ее оптимизации// Авиакосмическая и экологическая медицина, 2008, том 42, N 3. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11193142B2 (en) | Methods and apparatus for hydrogen based biogas upgrading | |
| Yazdani et al. | Performance evaluation of an anaerobic/aerobic landfill-based digester using yard waste for energy and compost production | |
| WO2010051622A1 (en) | A primary treatment unit and system for maximising the amount of methane-containing biogas collected from sewage | |
| CN105127174B (zh) | 一种循环可持续的生活垃圾填埋场的处理方法 | |
| Majhi et al. | Two-phase anaerobic digestion of vegetable market waste fraction of municipal solid waste and development of improved technology for phase separation in two-phase reactor | |
| Rasapoor et al. | Enhancement of landfill gas generation from aged waste by a combination of moisture adjustment and application of biochar and neutral red additives: A field-scale study | |
| Kjeldsen et al. | Landfill gas management by methane oxidation | |
| WO2013162739A1 (en) | System for anaerobic digestion of solid and soluble organic wastes, by-products and residues | |
| US20090221865A1 (en) | Method and apparatus for injecting enriched steam | |
| Aigbodion et al. | Viability of biogas production from manure/biomass in Nigeria using fixed dome digester | |
| CN100560238C (zh) | 两步式城镇生活垃圾填埋处理系统及其方法 | |
| Karimi et al. | The influence of moisture enhancement on solid waste biodegradation | |
| RU2700087C1 (ru) | Способ снижения выделения метана, содержащегося в биогазе, на полигоне твердых коммунальных отходов | |
| Xie et al. | Effects of biochar-amended soils as intermediate covers on the physical, mechanical and biochemical behaviour of municipal solid wastes | |
| Plocoste et al. | Effect of leachate recirculation on landfill methane production in a tropical insular area | |
| Ahmed et al. | Energy Recovery by Production of Electricity from Anaerobic Digestion of Organic Waste in the Saharan Environment | |
| RU2406578C1 (ru) | Способ утилизации твердых бытовых отходов и полигон для их размещения | |
| Patil et al. | Performance evaluation of bioreactor landfills with leachate recirculation: an experimental study | |
| RU2407725C1 (ru) | Способ получения гумуса на свалках отходов | |
| Mukumba et al. | Biogasification of horse dung using a cylindrical surface batch biodigester | |
| CN101614630A (zh) | 一种利用污泥堆肥法加速塑料薄膜性能老化的加速反应器 | |
| Jin | Decomposition of high organic and moisture content municipal solid waste in bioreactor landfills | |
| Gutierrez et al. | Mechanisms, source, and factors that affect methane emissions | |
| CN104043638B (zh) | 一种用于控制生活垃圾温室气体ch4释放的设备及其控制方法 | |
| RU2778321C1 (ru) | Способ и устройство для получения биогаза из массива бытовых отходов |