В жилищно-коммунальном хозяйстве ежегодно образуется 350-400 кг твердых бытовых отходов на человека. Твердые бытовые отходы вывозятся на полигоны, где осуществляется их захоронение. При населении России 142 млн. человек ежегодно образуется 60 млн.т. бытовых отходов. Более 10 млн.т. составляют отходы жизнедеятельности человека – осадки сточных вод. По энергетическому потенциалу указанные бытовые отходы эквивалентны 20млн.т. /год мазута. Поэтому использование бытовых отходов с целью выработки тепловой и электрической энергии является актуальной задачей.
В последние годы производство электрической энергии из бытовых отходов осуществляется на мусороперерабатывающих заводах. Вместе с тем значительное количество электрической энергии возможно получить из раннее захороненных бытовых отходов.
Газогенерация захороненных отходов может продолжаться более 100лет. Время, в течение которого выделение газа уменьшается в два раза, достигает 25 лет. При этом, выделяющийся из захоронения биогаз, представляет собой реальную опасность в связи с риском возгорания или взрыва, а также вреден для здоровья людей. Выделение метана связано с возрастанием теплового эффекта, что подпадает под действие Киотского соглашения. Поэтому дегазация старых захоронений бытовых отходов является необходимым условием в деле нормального функционирования жилищно-коммунального хозяйства, как с точки зрения экологии, так и с точки энергосбережения.
За рубежом широко применяется извлечение биогаза из захоронений бытового мусора с целью выработки электрической энергии.
Сеть вертикальных газодренажных скважин соединяют линиями газопроводов, в которых вакуумно-компрессорная установка создает разрежение для всасывания биогаза из захоронений и давление, необходимое для транспортировки газа до газопоршневого агрегата. Сжигание биогаза производится в газопоршневом двигателе, который через полумуфту связан с электрическим генератором, вырабатывающим электрическую энергию.
Например, В США из захоронений отходов площадью 14га, где находилось вперемежку 1,0 млн.т. бытового мусора и 0,5 млн.т. промышленных отходов, добывалось 60 млн.м3 биогаза в год или 6868 м3 /час. При этом вырабатывалось 13,1 МВт-час электрической энергии.
Длительность функционирования энерготехнологического комплекса по извлечению биогаза из захоронений отходов с производством электроэнергии составила 8 лет, с 1978г по 1985г. В 1985г. в США работало более 30 установок, использовавших биогаз, извлекаемый на полигонах твердых бытовых отходов.
В Германии компания «G.A.S. Energietechnologie» осуществляет операционный контроль при производстве 400МВт электроэнергии за счет использования мусорного газа, биогаза и шахтного метана. В частной коммерческой эксплуатации имеется ряд установок малой мощности, вырабатывающих электроэнергию путем сжигания биогаза из хранилищ отходов.
В Великобритании работают установки по обжигу цемента и кирпича, использующие биогаз из хранилищ мусора. К настоящему времени накоплен значительный практический опыт по использованию биогаза из хранилищ мусора и отходов.
В Московской области функционирует ряд полигонов для захоронения твердых бытовых отходов, среди них «Тимохово», (64га), «Саларьево», (50 га), «Щербинка», (50га), «Икша», (40га), «Хметьево», (25га). На всех полигонах твердых бытовых отходов возможно строительство установок по извлечению биогаза с целью выработки электроэнергии. Всего с площади захоронений бытовых отходов в количестве 300га можно извлекать 1,3 млрд. м3 биогаза в год. Указанное количество биогаза позволит вырабатывать 2,5млн.МВт-час электроэнергии в год. При цене продажи электроэнергии в государственную электрическую сеть в размере 1,0 руб. за 1 кВт-час выручка составит 2,5 млрд. руб. в год.
Для отработки в Московской области новой технологии и оборудования извлечения биогаза с целью выработки электроэнергии предусмотрена поставка и монтаж импортного энерготехнологического оборудования на полигоне «Торбеево» в Люберецком районе Московской области.
Сбор биогаза осуществляется из вертикальных скважин. С помощью передвижного бурового агрегата бурят сеть буровых скважин на глубину захоронений твердого бытового мусора. В пробуренный ствол скважины помещают перфорированную трубу диаметром 250мм.
Затрубное пространство хранилища заполняют гранулированным материалом, например керамзитом. Верхняя часть затрубного пространства тампонируется цементным раствором для предотвращения поступления в скважину воздуха и из скважины в атмосферу биогаза.
Отвод биогаза от скважин осуществляется по дегазационным трубопроводам к коллектору. Разряжение в газопроводах создается за счет установки вакуум-компрессора, после которого биогаз направляют в фильтр для сушки и далее в газосборник. От газосборника очищенный биогаз поступает в газовый двигатель соединенный с генератором электрического тока. В целях безопасности для сжигания излишков газа к газосборнику присоединена дымовая труба с газовым факелом. Газопоршневой агрегат устанавливается в контейнерном исполнении мощностью 1000КВт.
При пуске газопоршневой агрегат потребляет энергию из электрической сети. После завершения пускового периода газопоршневой агрегат отдает в электрическую сеть электроэнергию при напряжении 10,5 кВ. На одном полигоне «Торбеево» возможна установка нескольких газопоршневых агрегатов.
Биогаз полигонов твердых бытовых отходов образуется в результате анаэробного разложения органических отходов и состоит из метана - 40-50%, углекислого газа – 35-45%, , а также азота – 5-15%. Твердые бытовые отходы содержат примерно от 150 до 250 кг соединений углерода в одной тонне. Эти субстанции биологически разлагаемы и преобразуются в биогаз с помощью активных микроорганизмов. Примерно в течение одного – двух лет после захоронения отходов начинается стабильное, анаэробное, метановое брожение. Тепловая ценность биогаза, выделяемого полигонами бытовых отходов составляет около 5,0 КВт на 1м3 биогаза, что составляет половину тепловой ценности природного газа. При разложении одна тонна отходов выделяет приблизительно 150-200 м3 пригодного для использования газа в течение 15-25 лет. На полигоне «Торбеево» при площади основания 12,0га и высоте 49,0 м, с объемом захоронений 2,0 млн.м3 может быть получено 200,0 млн.м3 биогаза. При сжигании данного количества биогаза может быть получено 300 млн.КВт-час электроэнергии на сумму 300 млн.руб. в год.
Для захоронения бытового мусора подготавливают карту, путем обваловки ее глиной. Укладывают отходы слоями толщиной не более 2 м. Затем уплотняют слой отходов с помощью тяжелого трактора «Катерпиллар». Плотность слоя должна быть доведена до 0,7– 0,8 т/м3. После уплотнения слой твердых бытовых отходов засыпают глиной, чем достигается гидроизоляция слоев. Заполнение открытого хранилища осуществляют в виде отдельных карт. В процессе заполнения отходами определенной карты в летнее время собираются тучи птиц, которые могут быть источниками инфекций. Для снижения опасности переноса инфекций грызунами и птицами рекомендуется ежедневно засыпать уложенный слой отходов землей или глиной. Однако, не всегда удается осуществить это мероприятие по технологическим причинам.
Для решения вопроса об использовании биоресурсов из захоронений бытовых отходов в Московской области необходимо провести геологическую оценку запасов биогаза. С этой целью целесообразно осуществить инвестиции и создать совместное предприятие по разведке и добыче биогаза из полигонов твердых бытовых отходов в Московской области. Извлечение биогаза из захоронений твердых бытовых отходов позволит решить не только экономическую задачу, но и в значительной степени решит экологическую задачу по природоохранной деятельности в области.
После извлечения биогаза земельный участок может быть использован для посадки деревьев и создания парка. При этом зона отчуждения может быть уменьшена с 1000м до 500м и использована для застройки жилыми домами.
В связи с массовым переходом утилизации твердых бытовых отходов на сжигание в мусоросжигательных печах количество захоронений, подлежащих рекультивации, существенно увеличивается. Имеются многочисленные заказы на рекультивацию открытых захоронений бытового мусора с учетом извлечения биогаза для выработки электрической энергии.
Источник: www.methanetomarkets.ru |
.gif)
