ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Устройство для извлечения биогаза для обезвреживания полигонов хранения твердых бытовых отходов

Рекомендуемая область пременения

Использование в коммунальном хозяйстве, на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО).

Назначение, цели и задачи проекта

Управление отходами. Малоотходная и безотходная технологии.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для осуществления способа извлечения биогаза, содержащее сборный коллектор, газосборные перфорированные трубы, конденсатосборник, расходомер, пробоотборник, отключающее устройство, транспортирующий трубопровод, компрессорную станцию (патент РФ № 2127608).

Недостатком устройства является наличие гофрированных труб, которое снижает устойчивость системы сбора биогаза к динамическим нагрузкам (например, транспорту), а также ведет к снижению объема извлекаемого биогаза, так как при возможных деформациях (например, при просадке грунта) и изгибах часть отверстий, расположенных между гофрами, будет закрыта.

Недостатком устройства также является наличие у труб и сборного коллектора открытых свободных концов, предназначенных для стока дренажных вод. При таком исполнении конструкции, как показали исследования, основной поток собираемого биогаза идет именно через эти открытые концы, благодаря их меньшему гидравлическому сопротивлению, при этом отверстия между гофрами не работают, что ведет к уменьшению полезной площади обслуживания полигона, а следовательно, к уменьшению объема извлекаемого биогаза. Кроме того, через открытые концы труб за счет создаваемого разрежения в систему попадают мелкие фракции гранулированного материала и мусора. А наличие большого количества газового оборудования на каждой ветви системы (расходомеры, регулирующие краны, пробоотборники) ведет к удорожанию устройства.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Газ свалок, состоящий в основном из метана и углекислого газа, образуется особенно в больших количествах на полигонах твердых бытовых отходов, где поэтапно протекают процессы биохимического распада органических составляющих захороненных отходов. В результате на протяжении времени эксплуатации полигона не только теряется энергия, которой можно было бы заменить требуемый энергетический поток извне, но и создается опасность для окружающей среды. Основным негативным фактором, создаваемым газом свалок, является высокая пожарная опасность. Кроме этого, биогаз физиологически воздействует на людей, животных и растения, является источником специфичного запаха и участвует в «парниковом эффекте».

Количество биогаза, образующегося на полигоне, зависит от стадии биохимических процессов. Большое влияние на их течение оказывает возраст полигона и методы складирования отходов, уплотнения и изоляции. Выделение биогаза начинается в возрасте 2-5 лет от начала эксплуатации полигона. Для увеличения количества образующегося биогаза необходима послойная укладка отходов, их уплотнение и устройство надежной газонепроницаемой изоляции, которая предотвратит миграции газовых скоплений в теле полигона и выделение биогаза с поверхности полигона в виде неконтролируемых эмиссий.

Техническая задача - повышение надежности и эффективности работы устройства по сбору биогаза при упрощении конструкции устройства.

Задача решается тем, что в устройстве для извлечения биогаза для обезвреживания полигонов хранения твердых бытовых отходов, содержащем сборный коллектор, газосборные перфорированные трубы, конденсатосборник, расходомер, пробоотборник, отключающее устройство, транспортирующий трубопровод, компрессорную станцию, при этом ветви перфорированных газосборных труб подсоединены к сборному коллектору посредством гибких вставок, а на свободных концах труб и сборного коллектора установлены заглушки, при этом конденсатосборник, расходомер, пробоотборник и отключающее устройство смонтированы на сборном коллекторе, который соединен транспортирующим трубопроводом через компрессорную станцию с когенератором, кроме того, транспортирующий трубопровод имеет отвод сжатого газа.

Применение для сбора биогаза гладких стальных перфорированных труб вместо гофрированных перфорированных труб, использование гибких вставок, а также установка заглушек на свободных концах ветвей газосборных труб и сборного коллектора обеспечивают более высокую надежность и эффективность работы устройства для извлечения биогаза для обезвреживания полигонов хранения твердых бытовых отходов в сравнении с устройством по прототипу, при этом обезвреживание биогаза в устройстве осуществляется за счет преобразования энергии сжигаемого газа в электрическую и тепловую, что, в свою очередь, способствует снижению экологической и пожарной опасности полигонов хранения твердых бытовых отходов, что и является новым техническим эффектом разработки.

Предложенное устройство для извлечения биогаза для обезвреживания полигонов хранения твердых бытовых отходов поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематически представлен общий вид устройства.

На фиг.2 представлен узел А, схема подключения сборного коллектора к транспортирующему трубопроводу.

Устройство содержит газосборные перфорированные трубы 1, сборный коллектор 2, транспортирующий трубопровод 3, компрессорную станцию 4 и когенератор 5. При этом газосборные перфорированные трубы 1 соединены посредством гибких вставок 6 со сборным коллектором 2, который, в свою очередь, соединен гибкой вставкой 6 с транспортирующим трубопроводом 3, а транспортирующий трубопровод через компрессорную станцию 4 с когенератором 5. На свободных концах ветвей перфорированных труб 1 и сборного коллектора 2 установлены заглушки (на чертеже не показано), которые защищают устройство от засорения пылью и мелким мусором, и создают благоприятный гидравлический режим в устройстве. Сборный коллектор в подземной части снабжен конденсатосборником 7, а на выходе из земли -расходомером 8, отключающим устройством 9 и пробоотборником 10. Транспортирующий трубопровод 3 имеет отвод 11 для подачи сжатого биогаза к промышленным потребителям.

Рис.1

Рис.2

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

По официальным данным проблемы обращения с отходами для нашего региона принимает угрожающий размах. На сегодняшний день по приблизительным оценкам, в Волгограде и области скопилось 50-60 миллионов тонн отходов, которые размещаются на 22 промышленных полигонах, 412 полигонах твердых бытовых отходов городских, поселковых свалках. Под мусором находится 12 тысяч гектаров земли.

Объем переработки мусора за последние 10 лет практически не изменился. Перерабатывается лишь треть всех накопленных отходов. Все остальное складируется на полигонах и размещается на санкционированных и несанкционированных свалках. Большинство таких мусорных складов не отвечает современным санитарным и экологическим требованиям. Территория свалок и места вокруг них стали зонами экологического бедствия. Рядом с ними небезопасно жить, работать, выращивать сельхозпродукты, использовать для питья подземную воду.

Замусоривание нашей области, по мнению специалистов, происходит в силу нескольких причин. Прежде всего, несовершенен учет производителей отходов, контроль за сбором экологических платежей. Кроме этого, на захоронение отходов отправляется недопустимо большой объем доходов, несовершенная система сборки, сортировки, переработки, отсутствует технология переработки твердых бытовых крупногабаритных отходов, в которых содержатся коммерчески привлекательные материалы.

Предлагаемое устройство по сбору и утилизации биогаза на полигонах ТБО позволит снизить парниковый эффект, улучшить экологическую ситуацию на территории полигона за счет исключения эмиссий биогаза в атмосферу, снизить пожаробезопасность, получить относительно дешевую электрическую и тепловую энергии.

Теоретический часовой расход газа, образующегося в среднем в течение 30 лет на участке полигона с размерами 100х100х10 м, составляет 55-60 м³/ч. При таком отборе биогаза обеспечивается бесперебойная работа устройства в течение 25-30 лет.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Анализ проведенных исследований показал, что устройство позволяет повысить производительность по извлечению биогаза по сравнению с устройством по прототипу на 15%. А установка газового оборудования только на сборном коллекторе позволяет сократить затраты по обслуживанию устройства без нарушения процесса сбора биогаза.

Обезвреживание биогаза в устройстве осуществляется за счет преобразования энергии сжигаемого газа в дешевую электрическую и тепловую, что способствует снижению экологической и пожарной опасности полигонов хранения ТБО.

Новые потребительские свойства продукции

Повышение эффективности работы устройства. Упрощение конструкции устройства. Исключение эмиссий биогаза в атмосферу. Пожаробезопасность. Получение относительно дешевой электрической и тепловой энергии.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Соответствуют государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Волгоградским государственно-архитектурным университетом (ВолГАСУ) проведены многолетние экспериментальные исследования по сбору и утилизации биогаза на существующих полигонах твердыъ бытовых отходов и соответствующие лабораторные эксперименты.
Трудности в освоении технологии отсутствуют, так как организация – разработчик специализируется на исследованиях по данной теме.
Имеется полный комплект техдокументации: научные разработки, патент, создание совместного предприятия.
Проводится модернизация разработки с целью улучшения и расширения потребительских свойств.

Предлагаемые инвестиции

0,42 млн. руб.

Рынки сбыта

Применение предлагается на пологонах твердых бытовых отходов г. Волгограда и волгоградской области, а также других областях России.

Возможность и эффективность импортозамещения

Широкое распространение системы сбора биогаза нашли в Европе, в частности в Германии, где используют как вертикальные, так и горизонталдьные схемы сбора биогаза. Предложенное устройство может заменить любые, в том числе новейшие импортные устройства.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

01.06.2007