2020-01-14
535
В биогазе выделяют две группы составляющих: макрокомпоненты и микрокомпоненты, или следовые газы. К макрокомпонентам относятся метан и диоксид углерода, азот, водород. Составы биогаза различных полигонов существенно отличаются в зависимости от объема и качества депонированных отходов, географических условий района расположения полигона, конструкции основания и покрытия полигона, возможности доступа кислорода воздуха к отходам, высоты складирования отходов, условий их уплотнения, интенсивности процессов разложения. Биогаз содержит компоненты, вредно действующие на здоровье человека, которые могут значительно превышать установленные для них в атмосферном воздухе ПДК (раз): Присутствующие в биогазе аммиак и сероводород, оксид углерода и гексан, циклогексан и бензол, этилен, пропилен и бутилен обладают эффектом суммированного воздействия.
В зависимости от возраста полигона состав биогаза меняется. Изменение концентраций основных компонентов биогаза на различных этапах жизненного цикла полигона показано на рис. 1.
|
|
|
Для оперативной оценки состояния систем дегазации полигонов состав биогаза можно принимать по табл.2
Таблица 3 – Состав биогаза на полигонах при различных условиях
| Тип Биогаза*) | Метан,% | Диоксид углерода,% | Кислород,% | Азот,% |
| 1 | 55 | 45 | - | - |
| 2 | 40 | 30 | 6 | 24 |
| 3 | 45 | 35 | 1 | 18 |
| 4 | 35 | 30 | 5 | 30 |
Примечание*): Тип 1 - чистый биогаз, полученный в анаэробных условиях, тип 2 - в биогазе прсутствуют кислород и азот в соотношении, свойственном атмосферному воздуху. Воздух поступает за счет неплотностей во всасывающем трубопроводе; тип 3 -над поверхностью свалки засасывается воздух, кислород которого используется в микробиологическом процессе; тип 4 - комбинация типов 2 и 3.
Физические свойства биогаза: плотность р = 1.07*10-4кг/м3; теплота сгорания очищенного от примесей биогаза Q = 1800-25100 кДж/мЗ, что составляет половину аналогичного показателя природного газа. При содержании в биогазе 50% метана и 45% углекислого газа 1 mj биогаза имеет теплоту сгорания около 18 500 кДж (5,14Вт). Влагосодержание биогаза зависит от температуры и давления. Газ может быть насыщен или ненасыщен влагой. В среднем биогаз содержит от 25% до 45% влаги. Атмосферные осадки, поверхностные и подземные воды являются источниками дополнительной влаги.
Таблица 4 – Физические свойства компонентов биогаза
| Свойства | CH4 | CO2 | H2 | Н2S | CO | N2 |
| Относительная плотность | 0,555 | 1,520 | 0,069 | 1,190 | 0,967 | 0,967 |
| Горючесть | есть | нет | есть | есть | есть | нет |
| Взрывчатость*),% | 5-15 | нет | 4-75,6 | 4,3-45,5 | 74 | нет |
| Температура Горения,C | 650 | - | 560 | 270 | 605 | - |
| Запах | Нет | Нет | Нет | есть | Нет | нет |
| Токсичность | нет | Есть | Есть | Есть | есть | нет |
| Инертность | Есть | - | Есть | - | - | есть |
*)Взрывчатость компонентов газа в смеси с воздухом указана для температуры 20°С и давлении 1 атм. в пределах верхней и нижней границы взрыва
|
|
|
Эмиссии метана от полигонов ТБО рассчитываются по следующей формуле:
ЕСН4 (Гг/год) = (MSW x MCF x DOC x DOCf x F x 16/12 – R) x (1-OX) (1),
где
MSW - общее количество отходов, захороненных на свалках за год (данные предприятия, владеющего полигоном ТБО);
MCF - коэффициент коррекции потока метана, доля (0.6)
DOC - потенциально разлагаемое органическое вещество (определяется по составу отходов на конкретном)
DOCf - доля DOC, которая фактически разлагается (типичное значение 0,77)
F - доля метана в образующихся на свалках газа (типичное значение 0,5)
16/12 - коэффициент преобразования С в СН4
R - утилизированный метан (Гг/год),
ОХ - коэффициент окисления (обычно = 0).
Для расчетов эмиссий метана от полигонов ТБО необходимо иметь данные о морфологическом составе отходов. В качестве примера в таблице 1 представлен компонентный состав отходов на одном из полигонов.
Таблица 1 –Пример морфологического состава ТБО одном из полигонов
| Компоненты ТБО | Содержание, % |
| Пищевые отходы | 30 |
| Пластмасса | 25 |
| Бумага, картон | 25 |
| Стекло | 5 |
| Текстиль | 5 |
| Шлак, камни, кирпич | 2 |
| Металл | 3 |
| Дерево | 2,5 |
| Прочие | 2,5 |
Исследования фракционного состава отходов показали, что на полигоне ТБО основная часть отходов имеет размер частиц менее 150 мм (90-95 % пищевых отходов, более 50% всей бумаги, 95% общего содержания стекла, металла, камней). Они включают бытовые отходы, отходы, образующиеся в садах, парках, от торговой и прочей коммерческой деятельности. В расчет принимаются только те компоненты, которые способны разлагаться. Содержание в отходах разлагающегося органического углерода определяется по содержанию углерода в бумаге, тканевых материалах, пищевые и не пищевые отходы парков и садов. На основе данных по составу отходов можно определить содержание разлагающегося органического углерода (DOC).
