Свалочный газ

свалочный газ, биогаз

Сегодня одним из основных методов санитарной очистки городов от твердых бытовых отходов (ТБО) является их захоронение на полигонах и свалках. На этих свалках происходит биохимическое разложение, в процессе которого выделяется «Свалочный газ» или «Биогаз с полигона ТБО».  Те же реакции происходят при «Компостировании» отходов, давайте сравним выход метана в случае получения его на полигоне и его, как бы, частный случай получение метана из навоза:

состав биогаза

 

Как мы видим в случае более подготовленного сырья (Биогаз из навоза) выхода метана значительно больше, это связано с тем, что биогаз получается только из органических отходов: навоз, фекалии, пищевые отходы, солома и т.д.  Кроме того,важным отличием биогаза, собранного на полигонах  ТБО, является вероятность повышенного содержания в нем азота, кислорода, соединений серы, хлора, силоксанов. В свою очередь, биогаз из отходов и сырья АПК отличается повышенным содержанием сероводорода и аммиака, силоксаны в нем практически отсутствуют.

 

 Условия для получения биогаза

Для того, чтобы постоянно и в достаточном объеме получать биогаз необходимо учитывать следующие условия:

I. Наличие высокоуглеводных отходов. В зависимости от вида сырья при прочих равных условиях содержание метана и объем биогаза может быть различным. См. следующую таблицу:

сырье для биогаза

 

II. Максимальный выход метана регистрируется при температуре отходов не ниже 40,5 C и влажности  80 %.

Зависимость объема выделяемого газа от температуры и влажности определенна следующей формулой:

Q= 0,04 t+ 0,051W + 0,00036tW — 2,74,

где Q- объем биогаза, м. куб

t- температура в толще отходов, С

W-влажность, %

 

III. Время в течении которого сырье выделяет газ.  Наиболее интенсивное выделение биогаза происходит в течении первых 25 лет, затем интенсивность начинает падать. См. график ниже:

выход метана от времени

График построен при  средней t= 30 C  и влажности w=50%

Годовое количество биогаза Qв, выделившегося с полигона  определяется по следующей зависимости:

Qв=1000·Qуд.·S·Нотх

где Qуд — удельный выход биогаза, 1/год;

S — площадь полигона, м 2 ;

Нотх — глубина складирования отходов, м

 

 

Экологическая опасность неконтролируемого выхода биогаза на полигоне

 

I. При отсутствии качественного газонепроницаемого покрытия поверхности полигона свалочный биогаз может выходить через поверхность в атмосферу, создавая тем самым опасность токсического воздействия для работающих на полигоне вследствие возможного содержания в газе токсичных примесей.

 

II. Миграция газа в грунте может привести к попаданию его в подвалы зданий и коллекторы, каналы и шахты подземных коммуникаций не только в пределах самого полигона, но и в жилых массивах, расположенных на достаточном расстоянии от территории полигона. Скопление смесей горючего газа и воздуха может служить причиной взрывоопасной ситуации;

 

распространение биогаза

Принципиальная схема распространения биогаза

  1. Уход газа в атмосферу
  2. боковое распространение под непроницаемым слоем грунта и попадание в сооружения и корневую систему растений;
  3.  движение в слоях грунта повышенной газопроницаемости;
  4.  растворение биогаза в грунтовых водах;
  5.  перемещение биогаза в инженерных сооружениях

 

III. Основные компоненты биогаза ТБО, — метан и диоксид углерода, относятся к так называемым парниковым газам, которые способствуют в конечном итоге глобальному повышению температуры в мировом масштабе. При этом метан вносит в парниковый эффект второй по величине после углекислого газа 19%-ный вклад и проявляет по сравнению с ним 21-кратное действие в отношении глобального повышения температуры

 

IV. Постепенное накопление газа в толще отходов приводит к образованию локальных полостей, которые создают опасность просадки грунта и очагов возгорания в теле свалки при поступлении воздуха извне, особенно в теплое время года.

 

провал в земле

V. Особенно остро при эксплуатации полигонов ТБО стоит проблема пожаров и возгораний. Пожары и возгорания возникают при достаточном количестве кислорода в толще полигона, когда помимо окисления органических компонентов происходит окисление неорганических соединений. Биохимическое разложение повышает температуру отходов до 40-70 °С, что активизирует процессы химического окисления и ведёт к дальнейшему повышению температуры

cerro_patacon_on_fire

При горении ТБО дымовые газы и запах распространяются на расстояние до нескольких километров. Прогнозирование и предупреждение пожаров крайне затруднено, так как трудно определить возможные очаги повышения температур из-за различной удельной теплоёмкости отходов. Пока огонь или дым не вышли на поверхность, обнаружить очаг возгорания визуально практически невозможно.

 

VI. Распространение газа и неприятного запаха происходит на расстояние до 300 — 400 метров. Вызываемые газом свалок нагрузки от запаха обусловлены наличием примесей таких компонентов как сероводород, органические соединения серы (меркаптаны), различные эфиры, алкилбензолы и др. Эти вещества с интенсивным запахом часто в малых количествах оказывают вредное действие на самочувствие жителей близлежащих районов