Способы утилизации твердых бытовых отходов



Рис. 4.1

Каждая скважина осуществляет дренаж конкретного блока ТБО, условно имеющего форму цилиндра. Устойчивость работы скважины может быть обеспечена, если ее дебит не превышает объема вновь образующегося СГ. Оценка газопродуктивности существующей толщи ТБО проводится в ходе предварительных полевых газо-геохимических исследований.

Сооружение газодренажной системы может осуществляться как целиком на всей территории полигона ТБО после окончания его эксплуатации, так и на отдельных участках полигона в соответствии с очередностью их загрузки. При этом надо учитывать, что для добычи СГ пригодны свалочные тела мощностью не менее 10 м. Желательно также, что бы территория полигона ТБО, на которой намечается строительство системы сбора СГ, была рекультивирована, т.е. перекрыта слоем грунта мощностью не менее 30 - 40 см.

Скважины

Для добычи СГ на полигонах ТБО применяются вертикальные скважины. Обычно они располагаются равномерно по территории свалочного тела с шагом 50 - 100 м между соседними скважинами. Их диаметр колеблется в интервале 200 - 600 мм, а глубина определяется мощностью свалочного тела и может составлять несколько десятков метров. Для проходки скважин используется как обычное буровое оборудование, так и специализированная техника, позволяющая сооружать скважины большого диаметра. При этом, выбор того или иного оборудования обычно обусловлен экономическими причинами.

При бурении скважин в толще отходов в российских условиях, наиболее целесообразным по нашему мнению, является использование шнекового бурения. Оно сравнительно недорого и легко доступно, т.к. широко используется в инженерно-геологических изысканиях. При использовании этого вида бурения максимально возможный диаметр скважин составляет 0.5 м. Однако их строительство в российских условиях встречает ряд трудностей, связанных с присутствием большого количества инородных включений (металлических и бетонных конструкций, остатков техники, механизмов и пр.) в свалочной толще, затрудняющих бурение и приводящих к частой поломке бурового инструмента. Наш опыт показывает, что относительно легко могут быть пробурены скважины диаметром 250 - 300 мм, в тоже время они вполне достаточны для добычи СГ.

Инженерное обустройство скважины включает несколько этапов. На первом - в скважину опускается перфорированная стальная или пластиковая труба, заглушенная снизу и снабженная фланцевым соединением в приустьевой части. Затем в межтрубное пространство засыпается пористый материал (например, гравий) с послойным уплотнением до глубины 3 - 4 м от устья скважины. На последнем этапе сооружается глиняный замок мощностью 3 - 4 м для предотвращения попадания в скважину атмосферного воздуха.

После завершения строительства скважины приступают к установке оголовка скважины, представляющего собой металлический цилиндр, снабженный газозапорной арматурой для регулировки дебита скважины и контроля состава СГ, а также патрубком для присоединения скважины к газопроводу.

На заключительной стадии на оголовок скважины устанавливается металлический или пластмассовый короб для предотвращения несакционированного доступа к скважине.

Газопроводы для транспортировки СГ

Температура СГ в толще отходов может достигать 40 -50 гр.С, а содержание влаги - 5-7% об.. После экстракции СГ из свалочного тела и его поступления в транспортные газопроводы, происходит резкое снижение температуры, что приводит к образованию конденсата, который может выделяться в значительных количествах. Ориентировочно при добыче СГ в объеме 100 м3/час, в сутки образуется около 1 м3 конденсата. Поэтому отвод конденсата с помощью специальных устройств является задачей первостепенной важности, т.к. его наличие в газопроводе может затруднить или сделать невозможной экстракцию СГ.

На первом этапе проектирования газопроводов проводится их гидравлический расчет с целью выбора оптимального диаметра труб на различных участках.

При выборе материалов для газопроводов обычно рассматривают два варианта: использование пластиковых или стальных труб. Их сравнительный анализ проводится по следующим критериям:

механическая прочность;

коррозионная стойкость;

возможность использования в просадочных грунтах.

Основное преимущество стальных труб обусловлено механической прочностью и их повсеместным использованием при строительстве газопроводов в России. Пластиковые трубы характеризуются высокой коррозионной стойкостью и пластичностью. Учитывая высокую просадочную способность ТБО и высокую коррозионную активность СГ, для прокладки газопровода рекомендуется использовать пластиковые трубы из полиэтилена низкого давления (ПНД). Полиэтиленовые газопроводы обладают рядом преимуществ по сравнению с металлическими: они гораздо легче, обладают достаточной прочностью, эластичностью и коррозийной стойкостью, хорошо свариваются. Газопроводы не требуют электрохимической защиты. Производительность труда при строительстве полиэтиленовых газопроводов в 2,5 раза выше. При приемке в эксплуатацию полиэтиленовых газопроводов требуется исполнительная документация согласно СНиП 2.04.08-87 и СНиП 3.05.02-88.

При отсутствии полиэтиленовых могут быть применены стальные трубы. В связи с повышенной агрессивностью среды свалочной толщи, при их использовании газопровод должен быть изолирован защитными покрытиями усиленного типа в соответствии с действующими техническими нормативами: битумно-полимерными, битумно-минеральными, полимерными (по ГОСТ 15836-79)

Газопровод прокладывается в траншеях, пройденных на глубине предотвращающей промерзание труб в зимнее время. При прокладке линий газопровода с целью предотвращения скопления конденсата необходимо соблюдать определенные уклоны, а также устанавливать конденсатоотводчики, обеспечивающие удаление влаги из системы.

Конденсатоотводчик представляет собой стальной сварной резервуар для стока конденсата с системой гидрозатвора, обеспечивающие минимальные трудозатраты по поддержанию их в рабочем состоянии.

Для регулирования работы газопровода используется запорная арматура из материалов коррозионностойких к биогазу - краны, задвижки и заслонки. Запорная арматура должна обеспечить надежность, оперативность и безопасность при управлении работой газопровода с минимальными гидравлическими потерями.

По системе трубопроводов СГ поступает на пункт сбора СГ.



Пункт сбора СГ

Газосборный пункт предназначен для принудительного извлечения СГ из свалочной толщи. Для этого с помощью специального электровентилятора в системе газопроводов создается небольшое разряжение (около 100 мбар).

Утилизация СГ

В мировой практике известны следующие способы утилизации СГ:

факельное сжигание, обеспечивающее устранение неприятных запахов и снижение пожароопасности на территории полигона ТБО, при этом энергетический потенциал СГ не используется в хозяйственных целях;

прямое сжигание СГ для производства тепловой энергии;

использование СГ в качестве топлива для газовых двигателей с целью получения электроэнергии и тепла;

использование СГ в качестве топлива для газовых турбин с целью получения электрической и тепловой энергии;

доведение содержания метана в СГ (обогащение) до 94 -95% с последующим его использованием в газовых сетях общего назначения.

Целесообразность применения того или иного способа утилизации СГ зависит от конкретных условий хозяйственной деятельности на полигоне ТБО и определяется наличием платежеспособного потребителя энергоносителей, полученных на основе использования СГ. В большинстве развитых стран этот процесс стимулируется государством с помощью специальных законов. Так, во многих странах ЕЭС и США существуют законы, обязывающие потребителей покупать альтернативную энергию. Мало того, нормативно определена стоимость такого вида энергии, которая как правило в 2 - 2.5 раза выше стоимости энергии произведенной на основе традиционных энергоносителей (природный газ, нефтепродукты и пр.)

В России подобная нормативно-правовая база отсутствует. Следствием этого являются большие трудности, связанные со сбытом энергии полученной из СГ. Такое положение сдерживает широкое распространение технологии в России. В сложившихся условиях использование СГ для удовлетворения нужд полигона ТБО или локального потребителя является наиболее реалистичным.

Масштабы мировой экстракции СГ.

В заметных объемах биогаз добывается и утилизируется в ряде развитых западных стран. К их числу относятся США, Германия, Великобритания, Нидерланды, Франция, Италия, Дания. Объемы годовой газодобычи представлены в таблице 5, из которой следует, что глобальная утилизация СГ составляет примерно 1,2 млрд. куб. м в год, что эквивалентно 429 тыс. тонн метана или 1% его глобальной эмиссии. Таким образом, объем извлекаемого газа ничтожен по сравнению с объемом его образования. Это открывает широкие возможности для развития биогаза как отрасли в целом.

Таблица 5 - ОБЪЕМЫ ГОДОВОЙ ГАЗОДОБЫЧИ

Страна	Объем добычи СГ, млн. куб. м/ год
США	500
Германия	400
Великобритания	200
Нидерланды	50
Франция	40
Италия	35
Дания	5
Итого:	1230

Перспективы добычи и утилизации СГ в России.

Для оценки перспектив тиражирования технологии в России проводили специальные технико-экономические расчеты возможных типовых объектов по добыче и утилизации СГ. В качестве исходных данных использовали результаты пилотных проектов, выполненных фирмой "Геополис" в Московском регионе. Один из проектов, проводившийся на территории города Серпухова подробно описан в предыдущем разделе статьи. Срок жизни типового объекта принимали равным 10 годам.

Важно подчеркнуть, что при расчете доходов от добычи газа и производства электроэнергии использовались цены ниже существующих сегодня на рынке энергоресурсов, а именно: 180 руб. за 1м3 СГ и 250 руб. за 1 кВт/ч электроэнергии. Эти цифры были получены на основании опроса потенциальных потребителей энергии из СГ.

Рассматривали два варианта технологических схем утилизации газа. Первая включала - производство электроэнергии, вторая - подачу сырого СГ потребителю. Полученные результаты расчетов (Табл.5,6) позволяют констатировать, что:

объекты по производству электроэнергии требуют больших инвестиций и являются более прибыльными по абсолютным показателям;

с ростом массы свалочного тела фактически пропорционально растут все технико-экономические показатели объектов;

все рассмотренные варианты экономически эффективны.

Однако необходимо отметить, что выполненные расчеты имеют ряд существенных ограничений. Они не учитывают налогообложения и процесса инфляции. Вероятно их ввод в расчетные алгоритмы существенно понизит величины ожидаемых прибылей.

Таблица 6 - Технико-экономические показатели типовых объектов по производству электроэнергии из СГ

Масса свалочного тела (млн. т)	Мощность объекта (MW)	Инвестиции + экспл. затраты (млн. руб.)	Накопленная прибыль(млн. руб.)
?2,5	?2,6	?12300	?25000
2,5-1,0	2,60-1,04	12300-10350	25000-10000
1,0-0,5	1,04-0,52	10350-5200	10000-5000
?0,5	?0,52	?5200	?5000

Прибыль рассчитана без учета налогов и коэффициента дисконтирования.

Тем не менее, принимая во внимание, что оценки выполнены для условий жесткой конкуренции, когда энергия из СГ продается по более низким ценам, чем традиционная, можно сделать вывод о целесообразности тиражирования технологии в России. Безусловно этот процесс должен стимулироваться созданием наиболее благоприятных финансово-правовых условий, так как он выражается не только и столько в экономических, сколько в экологических эффектах, которые не нашли числового выражения в данной статье.

Для оценки потенциала российской отрасли индустрии по добыче и утилизации СГ проводили предварительную классификацию существующих российских свалок (Табл. 7). На ее основании можно сделать вывод о наличии, по крайней мере, нескольких сотен объектов, пригодных для осуществления экономически жизнеспособных СГ проектов. Таким образом, имеющийся потенциал огромен.

Таблица 7 - Технико-экономические показатели типовых объектов по добыче СГ

Масса свалочного тела (млн. т)	Мощность объекта (м3/час)	Инвестиции + экспл. затраты (млн. руб.)	Накопленная прибыль(млн. руб.)
?2,5	?2000	?12300	?12000
2,5-1,0	2000-800	8400-4000	12000-6000
1,0-0,5	800-400	4000-2000	6000-3000
?0,5	?400	?2000	?3000

Прибыль рассчитана без учета налогов и коэффициента дисконтирования.

Для оценки потенциала российской отрасли индустрии по добыче и утилизации СГ проводили предварительную классификацию существующих российских свалок (Табл. 8). На ее основании можно сделать вывод о наличии по крайней мере нескольких сотен объектов, пригодных для осуществления экономически жизнеспособных СГ проектов. Таким образом, имеющийся потенциал огромен.

Таблица 8 - Классификация свалок РФ

Масса свалочного тела (млн. т)	Кол-во объектов в России
?2,5	?20
2,5-1,0	90
1,0-0,5	400
?0,5	800

Биогаз полигона ТБО как источник энергии

В последнее время возрастает интерес к альтернативным источникам энергии, в частности, к биоэнергетике на основе возобновляемых биологических ресурсов. Одно из ответвлений этого направления - утилизация биогаза животноводческих комплексов, канализационных стоков, свалок и полигонов ТБО.

Биогаз полигонов твердых бытовых отходов (ТБО), образующийся при анаэробном разложении органической составляющей отходов, интересен с разных точек зрения.

Из 1 т сухого вещества ТБО образуется 170-200 м3 биогаза, половину объема которого и 25-30% массы составляет метан - сильнейший парниковый газ. Влияние свалочного метана ставится в один ряд с мощнейшими природными (болота) и техногенными (нефтегазовые месторождения) источниками, его вклад в развитие парникового эффекта оценивается в 6%. По интенсивности выбросов метана с единицы площади поверхности (порядка 200 т/год с 1 га) полигоны ТБО превосходят все другие источники.

Метан горюч и взрывоопасен, что вынуждает заниматься дегазацией массива отходов и обезвреживанием биогаза независимо от намерений по его использованию.

С биогазом буквально улетучивается до 20% первоначальной массы сухого вещества ТБО, в том числе 8-10% - за время эксплуатации полигона. Убыль массы отходов сопровождается увеличением их плотности и снижением влажности, т.к. перерабатывается на биогаз прежде всего легкая органика с рыхлой структурой и высокой влажностью.

Если собрать и использовать половину образующегося биогаза, то это будет равноценно утилизации 10% отходов, доставленных на полигон. Для сравнения: на таком же уровне оценивается возможный уровень утилизации отходов на полигоне при помощи дорогостоящих мусоросортировочных комплексов. Причем, при сортировке мусора энергия потребляется (25-30 кВт*ч/т ТБО), а при утилизации биогаза - вырабатывается (50-60 кВт*ч/т ТБО).

По энергетическому потенциалу 1 м3 биогаза соответствует 0,5 м3 природного газа. Газоэнергетический потенциал полигона, на котором размещен 1 млн. т ТБО с влажностью 40%, можно рассматривать как техногенное месторождение с запасами 50-60 млн. м3 природного газа. Объем добычи биогаза на полигоне ТБО может составить 10-15 м3 в год на 1 жителя обслуживаемого населенного пункта. Утилизация биогаза на полигоне, обслуживающем город с населением 100 тыс. человек, может обеспечить потребности в электричестве и тепле жилого поселка с населением 1 тыс. человек. Причем это техногенное газовое месторождение не создается специально: гигантский биохимический реактор, коим является полигон ТБО - это побочный продукт жизнедеятельности человека, своего рода отхожее место города. Существенное отличие этого месторождения от природных - отсутствие газонепроницаемой изоляции, вследствие чего без оперативной добычи газа одновременно с его генерацией образующийся биогаз будет просто выбрасываться в атмосферу, загрязняя ее.

Теоретический энергетический потенциал биогаза при объемном содержании метана 50% составляет 5 кВт*ч/м3. При 100% использовании всего добытого газа, теоретическая мощность газоэнергетической установки, работающей на биогазе, могла бы составить 600 кВт на 1 млн. м3/год утилизируемого биогаза.

Технический энергетический потенциал составляет от теоретического при использовании биогаза:

в качестве котельного топлива 90-92%;

в качестве моторного топлива с выработкой электроэнергии 35-37%;

в качестве моторного топлива с когенерацией (совместной выработкой) электрической и тепловой энергии - от 75% до 87% в зависимости от технических решений утилизаторов теплоты.

Например, при переоборудовании для работы на биогазе базовой модели мини-ТЭЦ МТД-100/110 соотношение тепловой и электрической мощностей составляет 110:100, при этом КПД использования биогаза составит 75,6%, технический потенциал биогаза 5*0,756=3,78 кВт*ч/м3.

Мощность газоэнергетической установки, работающей на биогазе по схеме когенерации (с совместной выработкой электричества и тепла), может составить 200-220 кВт по электроэнергии и 220-280 кВт по теплу на 1 млн. м3/год утилизируемого биогаза. Возможная максимальная выработка энергии на биогазе в 2-3 раза превосходит собственные потребности полигона.

Эффективность использования биогаза в большой степени зависит от сезонной и суточной неравномерности потребления энергии. Генерация и объемы добычи биогаза в течение года относительно стабильны, тогда как электрические и тепловые нагрузки подвержены значительным колебаниям по сезонам и времени суток. Вследствие этого в отдельные периоды расход утилизируемого биогаза будет недостаточен для покрытия пиковых нагрузок, а при спаде потребляемых мощностей - избыточен.

Полезное использование биогаза для энергоснабжения потребителей с циклично-сезонными нагрузками составит 25-30% при обеспечении только технологических потребностей полигона и 65-70% - при создании на полигоне собственного энергоемкого производства с выпуском рентабельной продукции (например, тепличного хозяйства). Остальное количество собранного биогаза в периоды спада нагрузок придется сжигать. Энергетические потери от недоиспользования биогаза для рассмотренного примера малого полигона могут составить 1500-2000 МВт*ч/год, экономические - 2,5-3 млн. руб. в год. В то же время сжигание биогаза обеспечивает значительный экологический эффект благодаря сокращению выбросов парниковых газов (главным образом, метана) в 3-4 раза по сравнению с эмиссией биогаза в атмосферу из массива отходов. Поэтому с экологических позиций сжигание биогаза также квалифицируется как его утилизация.

Себестоимость производства энергии на биогазе по схеме когенерации вдвое ниже цены покупки сетевой электроэнергии. Если же использовать биогаз для выработки только электрической энергии, то ее себестоимость будет выше цены сетевой электроэнергии на 30-50%.

Даже с учетом недостаточно высокого КПД использования собранного биогаза, применение его в качестве моторного топлива с выработкой электрической и тепловой энергии обеспечивает значительное снижение затрат на топливно-энергетические ресурсы. Например, для полигона, обслуживающего город с населением 100 тыс. человек, снижение суммарных текущих затрат за 20 лет составит 10-11 млн. руб. (в ценах 2006 г.) по сравнению с вариантом энергоснабжения от внешних электрических сетей. Расчетный срок окупаемости дополнительных капитальных затрат составит 6-7 лет.

В проектах утилизации биогаза следует прорабатывать вопросы повышения коэффициента полезного использования биогаза. Направления, которые представляются наиболее перспективными: 

аккумуляция избыточного газа в периоды спада нагрузок в специальном хранилище;

обогащение биогаза с получением метана для использования его в качестве моторного топлива автотракторной техники, прежде всего технологических машин полигона.



Использование метана из захоронений ТБО для производства электрической энергии

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.

В Санкт-Петербурге ежегодно образуется около 5 млн. кубометров твердых бытовых отходов, из которых около 80 % захоранивается на трех действующих полигонах. Наиболее предпочтительным для утилизации биогаза является полигон ПТО-1 "Волхонский", один из крупнейших в России. На этом полигоне преимущественно захораниваются бытовые отходы, его емкость практически исчерпана, планируется проведение рекультивационных работ, которые можно совместить с созданием системы биогаза. Расчеты показали, что ожидаемой эмиссии метана будет достаточно для работы тепловой электростанции мощностью 2000 кВт в течение 20-25 лет. Кроме того, на территории Ленинградской области имеется 55 организованных свалок, где ежегодно размещается около 1 млн. м3 твердых бытовых отходов. Несмотря на сравнительно небольшие объемы захоронения отходов, получение биогаза на ряде свалок может оказаться рентабельным из-за высокой стоимости топлива



5. БРИКЕТИРОВАНИЕ

Брикетирование ТБО - сравнительно новый метод в решении проблемы их удаления.

Брикеты, широко применяющиеся уже в течение многих лет в промышленности и сельском хозяйстве, представляют собой одну из простейших и наиболее экономичных форм упаковки.

Уплотнение, присущее этому процессу, способствует уменьшению занимаемого объема, и как следствие, приводит к экономии при хранении и транспортировке.

Преимущественно в промышленности и сельском хозяйстве брикетирование используют для прессования и упаковки гомогенных материалов, например: хлопка, сена, бумажного сырья и тряпья. При работе с такими материалами технология довольно стандартна и проста, так как эти материалы однородны по составу, размеру и форме.

При работе с ними осложнения возникают редко.

Потенциально возможная сжигаемость их известна с достаточной точностью.

Существенным плюсом метода брикетирования является способ уменьшения количества мусора, подлежащего брикетированию, путем предварительной (до 50%) отсортировки твердых бытовых отходов. Отсортировываются полезные фракции, вторичное сырье (бумага, картон, текстиль, стеклобой, металл черный и цветной).

Тем самым в народное хозяйство поступают дополнительные ресурсы.

Основные затруднения возникают в процессе брикетирования коммунальных отходов из-за того, что эти отходы не гомогенны, и их состав нельзя предугадать. Усредненные характеристики и свойства этих отходов могут быть неодинаковы не только в различных районах страны, но и в различных частях одного и того же города.

Состав отходов меняется также в зависимости от сезона года.

Дополнительные осложнения в работу механизмов по прессованию ТБО вносят: высокая абразивность составляющих компонентов (песок, камень, стекло), а также высокая агрессивность среды, благодаря наличию органики, кислот, растворителей, лаков и т.п.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема твердых бытовых отходов (ТБО) является остро актуальной, поскольку ее решение связано с необходимостью обеспечения нормальной жизнедеятельности населения, санитарной очистки городов, охраны окружающей среды и ресурсосбережения.

Сконцентрированные в отвалах, на свалках отходы - опасные источники загрязнения поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха, почв и растений. Сложившаяся ситуация представляет реальную угрозу здоровью людей - современным и будущим поколениям страны.

Необходимость энергосбережения и снижения загрязнения окружающей среды заставляет более рационально использовать традиционные энергоресурсы, а также искать другие, желательно возобновляемые и недорогие источники энергии, к которым в последнее время все чаще относят твердые бытовые отходы (ТБО). Бытовые отходы, образующиеся в значительных количествах, как правило, не находящие применения и загрязняющие окружающую среду, являются возобновляемыми вторичными энергетическими ресурсами. В настоящее время интенсивно развиваются два основных направления энергетической утилизации твердых бытовых отходов - сжигание и захоронение с получением биогаза. Сжигание отходов требует дорогостоящих систем очистки, поэтому более широко распространено во всем мире полигонное захоронение твердых бытовых отходов. И еще одна отрицательная черта мусоросжигания - это экологические воздействия, в основном связанные с загрязнением воздуха, в первую очередь - мелкодисперсной пылью, оксидами серы и азота, фуранами и диоксинами. Серьезные проблемы возникают также с захоронением золы от мусоросжигания, которая по весу составляет до 30% от исходного веса отходов и которая в силу своих физических и химических свойств не может быть захоронена на обычных свалках. Для безопасного захоронения золы применяются специальные хранилища с контролем и очисткой стоков.

Поэтому наиболее лучший способ утилизации ТБО, все же, является захоронение. Основное достоинство технологии захоронения - простота, сравнительно малые капитальные и эксплуатационные затраты, и относительная безопасность. При разложении бытовых отходов выделяется биогаз, содержащий до 60 % метана, что позволяет его использовать в качестве местного топлива. В среднем при разложении одной тонны твердых бытовых отходов может образовываться 100-200 м3 биогаза. В зависимости от содержания метана низшая теплота сгорания свалочного биогаза составляет 18-24 МДж/м3 (примерно половину теплотворной способности природного газа). При рассмотрении перспектив получения биогаза из бытовых отходов необходимо учитывать высокую эффективность получения биогаза из отходов животноводства. Несколько примеров. Биогазовый модуль "БИОЭН-1", выпускаемый в Москве, вырабатывает до 40 кубометров газа в сутки, до 230 кВт.ч/сутки тепловой энергии, до 80 кВтч/сутки электроэнергии. Модуль может собираться в батареи из 2-х 3-х и 4-х комплектов для обработки отходов: а) от 50, 70, 100 голов крупного рогатого скота; б) от 500, 750, 1000 голов свиней; в) от 5000, 7500 и 10000 голов птицы. Модуль работает в Московской области, Украине, Казахстане. В Кыргызстане есть пример работы биогазовой установки на отходах 400 голов крупного рогатого скота. Получаемый газ используется для бытовых нужд в деревне из 70 домов. Побочным продуктом является жидкое удобрение. В настоящее время этот ресурс на практике никем не рассматривается из-за падения объемов животноводства на Северо-западе России. Другой перспективный ресурс для получения биогаза - зеленая масса - может быть с успехом использоваться во многих областях Северо-запада России, кроме самых северных.

Использование ТБО в качестве возобновляемых источников энергии, на мой взгляд, является очень перспективным способом получения тепловой и электрической энергии. Хотя для энергетики развитых стран использование биогаза (ТБО) не имеет решающего значения, но пренебрегать этим источником не следует как по экологическим, так и по экономическим соображениям



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горбатюк О.В., Лифшиц А.Б., Минько О.И. Утилизация биогаза полигонов твердых отходов. Проблемы больших городов // Обзорная инф. МГЦНТИ.- М.: 1988.- 18 с.

2. Лифшиц А.Б., Гурвич В.И. Утилизация свалочного биогаза - мировая практика, российские перспективы // Чистый город.- 1999. № 2.- С.8-17.

3. Концепция обращения с твердыми бытовыми отходами в РФ, МДС 13-8.2000 (утверждена Постановлением коллегии Госстроя России от 22.12.99 г. № 17).

4. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов, утв. Минстроем России 02.11.96, согласована с Госкомсанэпиднадзором России 10.06.96 №01-8/1711

5. Нефедьев Н.Б. Организационно методические вопросы оценки количеств парниковых газов на российских полигонах ТБО. Материалы международного семинара «Коммерческое использование свалочного газа.28-29 мая 2007, Москва, WasteTech, 2007, 40-44 c.

6. Журнал «Рецелдинг отходов», №3(13), февраль 2008.

7. Журнал "Итоги" №18 за 1999 г. "СУДЬБЫ ВЫВОЗА МУСОРА У "НИХ" И У НАС".

8. www.wikipidia.ru

9. www.preimushestvo.ru

Размещено на Allbest.ru