СБОРНИК СТАТЕЙ И ИНФОРМАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ТЕХНОЛОГИЯМ ПЕРЕРАБОТКИ МУНИЦИПАЛЬНЫХ ОТХОДОВ
Сбор биогаза на полигонах ТБО
Биоразложение отходов.
В составе бытовых отходов содержится большое количество органики. Попадая в природную среду, органические вещества начинают разлагаться. Нередко можно слышать о том, что некоторые из веществ, такие как пластмасса, не разлагаются. Это не так. Чаще всего они не разлагаются, если рассматривать процесс разложения с точки зрения человеческой жизни: иногда на это уходит несколько столетий или тысячелетий. Тем не менее, было выявлено, что в особых условиях, скажем, в условиях полигона, пенополистирол начинает разлагаться уже по истечении 10 лет. Основная проблема заключается в том, что предприятия пищевой промышленности, а также производители упаковочных материалов пытаются избегать тех проблем, которые могут возникнуть при сжигании отходов. В результате, в связи с содержанием в поливинилхлориде хлора, при сжигании которого образуется диоксин, вместо ПВХ-бутылок начали выпускать ПЭТ бутылки. Однако у ПЭТ есть свои недостатки - для его разложения в природной среде по надобится несколько тысячелетий, тогда как для ПВХ требовалось всего лишь 10-20 лет! Процесс разложения органических веществ называется биоразложением. Это означает, что отходы содержат пищу для большого количества микроорганизмов. Проведенные недавно исследования подтверждают тот факт, что для биоразложения необходима работа нескольких последовательно сменяющих друг друга микробных экосистем. Микробная экосистема подразумевает наличие бактерий, грибков, дрожжей и даже микронасекомых. В такой экосистеме один вид микроорганизмов производит отходы, являющиеся пищей для другого вида, в результате чего формируется пищевая цепочка. Эффективность экосистемы зависит от параметра кульминационной точки (температура, гигрометрические характеристики, уровень кислорода, pH, ...) и основного питания. Говоря глобально, экосистема производит отходы, главным образом - углекислый газ, метан и воду (одновременно были обнаружены следы нескольких сотен других газов). По прошествии ряда лет некоторые элементы питания будут исчерпаны, экосистема исчезнет, после чего ее заменит другая.
Наука о сборе биогаза
Применив данную модель для полигона твердых бытовых отходов, мы получим смену нескольких фаз. Проиллюстрировать ситуацию можно с помощью кривых, указав коэффициент образования некоторых газов, образующихся в ходе четырех фаз. Как правило, продолжительность фаз №1 и №2 составляет 1 месяц, фаза №3 - менее 1 года, фаза №4 - 25 лет. Производство биогаза в результате биоразложения 1 тонны отходов будет происходить в течение 50 лет. На приведенном графике Теоретически с 1 тонны бытовых отходов получается 230 кг биогаза. Биогаз содержит углекислый газ и метан, распределяющиеся, как правило, в пропорции 40/60. Однако есть также 15-20% воды и 1-2% следов некоторых газов. Поэтому обычно в биогазе содержится около 45-48%> метана. Этот метан распространяется повсюду подобно природному газу, представляя большой интерес с точки зрения потенциальной энергии. Проблема в том, что на полигоне он образуется постоянно и не так-то легко найти потребляющие его устройства, которые бы работали 24 часа в сутки и 365 дней в году. Поэтому легче всего использовать биогаз для его преобразования в электроэнергию и ее возврата в сеть. 1 тонна бытовых отходов приводит к образованию 250 кВт электроэнергии. При наличии благоприятных местных условий генератор электроэнергии способен выработать 250 кВт/ч горячей воды и 250 кВт/ч выхлопных газов, которые могут быть использованы. Существует целый ряд примеров выращивания овощей в теплицах с использованием горячей воды.
Парниковый эффект можно предотвратить Метан - это газ, который приводит к парниковому эффекту. Основным среди газов, приводящих к возникновению парникового эффекта, является углекислый газ. Его рассматривают в качестве базы для сравнения. Возникновению парникового эффекта способствуют и другие газы. Для таких газов рассчитывался коэффициент, а основанием для расчетов служил углекислый газ. Для метана, в зависимости от авторов, этот коэффициент колеблется между 14 и 50. Международное сообщество установило свой коэффициент для метана как газа, приводящего к парниковому эффекту -30. Таким образом, способность метана вызывать парниковый эффект в 30 раз выше, чем у углекислого газа. Подписавшие протокол страны взяли на себя обязательства по сокращению производства газов, приводящих к парниковому эффекту. Это означает, что каждая отрасль промышленности обладает правом на выбросы углекислого газа (тонны/год), объемы которых необходимо постепенно снижать. Это несложно, поэтому принято решение о создании международного рынка прав на выбросы углекислого газа: либо вы снижаете количество выбросов, либо покупаете права на выбросы. Бороться против парникового эффекта призваны возобновляемые источники энергии. Таким образом, производство возобновляемых источников энергии приводит к увеличению квот на выбросы углекислого газа, которые могут быть проданы на рынке. Это также означает, что любое снижение выбросов газов, приводящих к возникновению парникового эффекта, приводит к получению прав на торговлю квотами, и это касается сбора биогаза на полигонах. Прошел уже год с тех пор, как иностранные общественные организации начали предлагать средства для сбора биогаза на полигонах. Правительство Украины подписало Киотский протокол, однако до сих пор не определилось с политикой использования своих прав на выбросы углекислого газа.
Евротехнология сбора биогаза Собирать биогаз на полигонах нелегко. Основная проблема заключается в закачивании биогаза таким образом, чтобы избежать попадания воздуха или воды. Поэтому полигон ТБО должен быть герметичен, и это касается нескольких гектаров! Еще одна проблема связана с дренажом фильтрата, который контактирует с атмосферой. Кроме того, объемы производства биогаза в мЗ/ч зависят от возраста отходов (как указано на графиках). Поэтому обычно каждая карта полигона оборудуется скважинами и сеткой дренажных труб (способных выдерживать давление отходов высотой 50 м), которые соединяются со скважиной через каждые 5 м. Скважина подсоединяется к сети закачивания биогаза с помощью регулировочного клапана, который необходимо периодически настраивать. Газ закачивается и сжигается в специальном факеле при температуре 1200°С, что устраняет запахи и снижает парниковый эффект (метан преобразуется в углекислый газ и воду). При преобразовании биогаза в электроэнергию факел должен быть подключен к генератору электроэнергии, что необходимо в случае аварии. Как правило, установка по сбору биогаза оснащена многочисленными автоматическими устройствами и сетями мониторинга. Все это говорит о том, что сбор биогаза представляет собой высокотехнологическое решение, что следует иметь в виду еще на этапе проектирования полигона ТБО. Из порядка 30 предприятий, которые пытались заниматься сбором биогаза во Франции, можно назвать лишь 2, которые действительно компетентны в этом вопросе и которые успешно оборудовали 50 полигонов установками по сбору биогаза. Биогаз является хорошим источником доходов для сферы управления отходами. По истечении нескольких лет он может принести от 3 до 5 евро за тонну захороненных отходов. Однако не стоит мечтать о деньгах. Не все полигоны можно оборудовать установками по сбору биогаза. Иногда это не позволяет сделать проект, иногда это невозможно в связи с тем, что полигон ТБО всегда горел, а сгоревшие отходы не приводят к образованию биогаза. При этом необходимо помнить, что для организации сети по сбору биогаза необходимы большие инвестиции, требующие проведения целого ряда предварительных технических исследований.
