Спосіб одержання біогазу

Заявляється винахід для видобутку біогазу, який стосується утилізації рідких органічних відходів і може бути використаний після рекультивації полігону твердих побутових відходів (ТПВ). Відомими є способи отримання біогазу в наземних біоенергетичних комплексах шляхом анаеробного зброджування біосировини - відходів, при яких ферментер заглиблюють у ґрунт [1, 2]. Недоліком даних способів є їх низька продуктивність, а також низька ефективність використання тепла ґрунту. Найближчим за технічною суттю до способу, що заявляється, є відомий спосіб, який обрано за прототип [2], що полягає у формуванні реактора-ферментера у приповерхневому шарі масиву твердих побутових відходів та має такі ознаки, спільні з ознаками пропонованого технічного рішення, як: - проведення свердловинної дегазації масиву полігону твердих побутових відходів з отриманням енергетичного звалищного газу; - будівництво систем отримання, збору та утилізації звалищного газу та біогазу; - рециркуляція фільтрату в масив полігону; - рекультивація поверхні масиву. Недоліком способу є також низька ефективність експлуатації біоенергокомплексу внаслідок недостатнього використання властивостей дегазованого масиву ТПВ. В основу винаходу поставлено завдання підвищення ефективності та продуктивності видобутку біогазу за рахунок повторного використання дегазованих ділянок масиву ТПВ. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому та найбільш близькому за технічною суттю до пропонованого способі отримання біогазу, при якому проводять свердловинну дегазацію масиву полігону твердих побутових відходів, будівництво систем отримання, збору та утилізації звалищного газу та біогазу на поверхні, рециркуляцію фільтрату, а також рекультивацію поверхні масиву, згідно з винаходом, після рекультивації визначають дегазовані ділянки масиву полігону, після чого через дегазаційні свердловини на ділянках у масив закачують суспензію органічних відходів, закривають свердловини на час ферментації суспензії у масиві, через які потім видобувають біогаз, при цьому процеси закачування суспензії та видобутку біогазу проводять одночасно для різних груп свердловин. Причинно-наслідковий зв'язок між ознаками винаходу, що відрізняються від ознак у прототипі, і технічним результатом, який буде досягнуто, полягає в тому, що: - визначення після рекультивації дегазованих ділянок масиву полігону ТПВ необхідне для того, щоб наступний етап закачування суспензії проводити на непродуктивних ділянках, тобто на тих, що не містять звалищного газу або на яких частка метану у звалищному газі недостатня для економічно доцільного використання, тобто у визначенні тих ділянок на полігоні, які є непродуктивні. Такі ділянки, внутрішня температура масиву яких сягає 30°-45°С, є максимально сприятливими для подальшого ефективного використання при процесі ферментації органічної суспензії; - закачування після рекультивації полігону ТПВ суспензії органічних відходів через дегазаційні свердловини на непродуктивних ділянках у масив, де створені задовільні температурні умови ферментації біосировини, дозволяє заповнити внутрішню порожнину масиву полігону реагентом - органіковмісною суспензією для продукування біогазу; - закривання свердловин на час ферментації суспензії у масиві стабілізує температурні умови всередині масиву та перешкоджає самовільному виходу біогазу на стадії його утворення: - видобуток біогазу через свердловини дозволяє подати його на господарські потреби; - періодичне чергування процесів закачування суспензії та видобутку біогазу для різних груп свердловин дозволяє отримувати цільовий біогаз безперервно, що ефективно впливає на процес його використання. У джерелах патентної і науково-технічної інформації не виявлено вищенаведені нові ознаки способу, що заявляється, отже можна стверджувати, що новий спосіб видобутку біогазу відповідає критерію "новизна". Крім того, відрізняючі ознаки нового способу, що надають йому нових властивостей, та послідовність їх здійснення є суттєвими для його реалізації та достатніми для досягнення технічного результату, який забезпечує винахід, отже відповідають критерію "суттєві ознаки". Техніко-економічними перевагами нового технічного рішення є те, що при впровадженні способу видобутку біогазу ефективно використовують самовільно нагрітий рекультивований масив відходів (ТПВ) шляхом утилізації рідких органіковмісних відходів, підвищуючи одночасно ефективність і продуктивність процесу отримання ібіогазу, а також забезпечуючи економію енергетичних та земельних ресурсів, що є екологічно та економічно доцільним. Спосіб пояснюється кресленням. У котловані 1, де заскладовані ТПВ, за допомогою газовидобувних перфорованих свердловин 2 провели дегазацію масиву 3 з енергетичним використанням звалищного газу. Після завершення рекультивації масиву 3 родючим шаром ґрунту 4 виявляють повністю дегазовані (або непродуктивні по метану) ділянки масиву ТПВ та визначають групу свердловин для подальшого використання. Визначення таких ділянок потрібне для закачування на них суспензії. Такі ділянки, внутрішня температура масиву яких сягає 30°-45°С, є максимально сприятливими для їх подальшого ефективного використання під час ферментації органічної суспензії. Далі до гирла свердловини 2 однієї групи підключають помпу 5, за допомогою якої через свердловину 2 у масив 3 ТПВ закачують суспензію органічних відходів (рідкі органіковмісні відходи дріжджової промисловості та/або подрібнене опале листя попередньо перемішане з фільтратом, наприклад, отриманим з масиву 3 при його рекультивації). При цьому, співвідношення твердої та рідкої частин у суспензії підбирають таким же способом як при традиційних процесів отримання біогазу у наземних ферментерах, а також (при потребі) з урахуванням проникності рекультивованого масиву 3. Припиняють закачування суспензії у масив 3 при його насиченості, що визначається за рівнем суспензії на вибої свердловини 2. Тривалість процесу закачування суспензії визначають також за допомогою перфорованої фільтратовідвідної труби 6 із запірним вентилем 7 на кінці та облаштованій в основі полігону ТПВ і сполученій з очисною гідроспорудою 8. Коли суспензія досягає гідроспоруди закачування її у масив 3 припиняють і вентиль 7 закривають. Після цього гирло закачувальних свердловин 2 закривають на час ферментації суспензії у масиві 3. Ферментація суспензії відбувається при температурних умовах (30°-45°С), які виникли в масиві 3 під час рекультивації полігону ТПВ. Контролюють процес ферментації суспензії шляхом періодичних відборів проб біогазу, що утворюється в масиві. При досягненні у складі біогазу частки метану близько 50 %, що є економічно доцільною величиною для господарського використання, гирла іншої групи свердловини 9 на цій ділянці полігону відкривають і біогаз через магістральний трубопровід, що об'єднує групу свердловин 9, відводять на використання. Наприклад, біля рекультивованого полігону ТПВ облаштовують пересувну електростанцію 10 контейнерного типу, або спалюють частину біогазу в котлі для підігріву води. З метою інтенсифікації видобутку біогазу до магістрального газовідвідного трубопроводу підключають витяжний вентилятор (на фіг. не показаний). Для безперервного видобутку біогазу задіюють всі наявні на ділянках рекультивованого полігону свердловини, чергуючи їх експлуатацію як закачувальних для суспензії та газовидобувних, що підвищує ефективність процесу. Таким чином, новий спосіб видобутку біогазу забезпечує виконання поставленого завдання - підвищення ефективності та продуктивності біоенергокомплексу - рекультивованого полігону ТПВ за рахунок використання тепла масиву відходів, в якому відбувається анаеробний розклад органічних відходів, що закачують у вигляді суспензії у масив. Джерела інформації: 1. Патент США № 4442901, кл. 166-369 - опубл. 1984. 2. Деклараційний патент України № 70132, F 23 В 1/00 - опубл. 2004р. Бюл. №9. 3. Деклараційний патент України № 56592, Е 21 F 17/16 - опубл. 2003 р. Бюл.№5 - прототип.