3.9. Виробництво звалищного газу.40

В даний час на сміттєзвалищах нагромаджується велика кількість твердих органічних відходів різного походження та складу. У великих містах щорічно утворюється 400-450 млн.т. твердих побутових відходів (ТПВ). Щорічно кількість ТПВ збільшується на 3-6%, що викликає проблему їх утилізації.

У світовій практиці склалося три способи знешкодження ТПВ: спалювання на спеціальних заводах, компостування та захоронення на стихійних чи санітарних смітниках.

Спалювання ТПВ вимагає використання складних і дорогих технологій очищення продуктів згоряння від важких металів, шкідливих газів (SO₂,СО, НСl, НF, NO_x) і інших домішок.

Компостування мало підходить для утилізації органічних відходів різного походження так як при цьому зростає собівартість цього процесу. Окрім цього при використанні ТПВ важко одержувати компост вільний від солей важких металів, міграція яких у родючий ґрунт неприпустима.

Сьогодні широко поширена думка, що захоронення ТПВ на спеціальних полігонах економічно доцільніше та універсальніше ніж спалювання на спеціально побудованих заводах.

В процесі експлуатації будь-який полігон ТПВ являє собою великий біохімічний реактор, в якому утворюється біогаз. Процес газоутворення на таких полігонах триває десятиліття і залежить від об'єму, органічного складу, кліматично-географічних умов та інших факторів. Біогаз, потрапляючи в атмосферу, призводить до низки неминучих наслідків. Так нагромадження звалищного газу часто призводить до самозаймання смітників, в процесі якого утворюються багато отруйних речовин. Окрім цього, виділення метану призводить до погіршення екологічної ситуації, пов'язаної з парниковим ефектом. Найефективнішим методом усунення цих наслідків є збір та використання біогазу.

Утворення звалищного газу є результатом розкладання органічної частини ТПВ при анаеробних умовах, що виникають незабаром після санітарного захоронення відходів. У товщі звалищних відкладень переважають анаеробні мікробіологічні процеси, а мікробіологічне окислення відбувається лише в самому верхньому шарі ґрунту (звичайно не більш 1м). Для великих полігонів ТПВ характерна підвищена температура в анаеробній зоні, яка коливається від 25 до 35 °С, досягаючи іноді 50-55 °С. Звалищний газ утворюється як на звичайних, так і на санітарних смітниках (полігонах), однак при санітарному захороненні його утворюється більше.

3.10. Особливості утворення біогазу з тпв .

За останні роки значно змінився склад ТПВ, зросла їхня органічна частина, у першу чергу за рахунок пакувальних матеріалів, таких, як папір і картон. Це привело до того, що з ТПВ сьогодні утворюється більше звалищного газу.

Вологість ТПВ, як правило, рівна 35%. Середнє значення органічної речовини, що розкладається біологічно, у ТПВ, складає 75% від маси сухих відходів. Середня щільність ТПВ в місцях їхнього збору-140-180 кг/м³, але при спеціальному механічному ущільненні на полігонах вона збільшується до 600-800 кг/м^3. У більшості розвинутих країн ТПВ при захороненні ущільнюють до 900-1000 кг/м³. Це дозволяє не тільки ефективніше використовувати об'єм полігону та продовжити термін його використання, але і прискорити процес утворення метану і стабільний його вихід протягом багатьох років[Гелетуха].

Життєдіяльність різноманітної мікрофлори веде до глибокої анаеробної мінералізації органічних речовин смітника і до утворення біогазу, подібного з тим, що одержують при твердофазній ферментації рослинних і тваринних відходів. Він містить метану 40-60 %, вуглекислого газу-30-45 %, кілька відсотків азоту, інші домішки. Теплотворна здатність звалищного газу-17-20 МДж/м³.

Теоретично біологічне розкладання 1т. ТПВ дає близько 400 м³ звалищного газу, що містить 55% метану. На практиці умови на смітнику не ідеальні, там розкладається приблизно 1/4 органічних відходів. Більше того, навіть на добре спроектованому і керованому санітарному смітнику може бути вилучено тільки близько 70% звалищного газу. Так що більш реальною, підтвердженою практикою, є величина виходу звалищного газу 100 м³/т ТПВ з вмістом метану 55%.

З усіх відомих сучасних систем виробництва біогазу сміттєзвалища найбільш великі. Навіть найбільші промислові біогазові установки (з обсягом реактора близько 10000м³) менші за сміттєзвалища в тисячі разів.

Органічна речовина розкладається на смітниках приблизно протягом 20 років. Активне газоутворення в товщі складованих відходів починається приблизно з третього року від початку складування, поступово наростаючи, і продовжується 10-15 років, після цього процес поступово сповільнюється. Тому при середньому виході звалищного газу 100 м³/т ТПВ середня швидкість виходу його приймається, як правило, 5м³/т ТПВ в рік.

Виділення біогазу залежить від багатьох параметрів: вологості, кислотності, щільності, хімічного складу, морфологічного стану і віку ТПВ. Склад ТПВ є визначальним для складу біогазу і для інтенсивності його виділення. Слід вважати, що оптимальні для виділення біогазу температура ТПВ - 35-40°С, вологість - 90-96%.