Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигонов ТБО

7 8 9 10 11 12 13

Различают пять фаз процесса распада органической составляющей твердых отходов на полигонах:

1-я фаза - аэробное разложение;

-я фаза - анаэробное разложение без выделения метана (кислое брожение);

-я фаза - анаэробное разложение с непостоянным выделением метана (смешанное брожение);

я фаза - анаэробное разложение с постоянным выделением метана;

-я фаза - затухание анаэробных процессов.

Первая и вторая фазы имеют место в первые 20-40 дней с момента укладки отходов, продолжительность протекания третьей фазы - до 700 дней. Длительность четвертой фазы - определяется местными климатическими условиями и для различных регионов РФ колеблется в интервале от 10 (на юге) до 50 лет (на севере), если условия складирования не изменяются. За период анаэробного разложения отходов с постоянным выделением метана и максимальным выходом биогаза (четвертая фаза) генерируется около 80% от его общего количества. Поэтому расчет выбросов биогаза целесообразно проводить для условий стабилизированного процесса разложения отходов при максимальном выходе биогаза (четвертая фаза) с учетом того, что стабилизация процесса газовыделения наступает в среднем через два года после захоронения отходов. Поступление биогаза с поверхности полигона в атмосферный воздух идет равномерно, без заметных колебаний его количественных и качественных характеристик. На количественную характеристику выбросов загрязняющих веществ с полигонов отходов влияет большое количество факторов, среди которых:

климатические условия;

рабочая (активная) площадь полигона;

сроки эксплуатации полигона;

количество захороненных отходов;

мощность слоя складированных отходов;

соотношение количеств завезенных бытовых и промышленных отходов;

морфологический состав завезенных отходов и их влажность;

содержание органической составляющей в отходах;

содержание жироподобных, углеводоподобных и белковых веществ в органике отходов;

технология захоронения отходов.

. Удельный выход биогаза (Qw, кг/кг отходов) за период его активной стабилизированной генерации при метановом брожении определяется по уравнению:

Qw = 10^-6 R · (100 - W) · (0,92Ж + 0,62У + 0,34Б), ( 31)

где R - содержание органической составляющей в отходах, 55%; Ж - содержание жироподобных веществ в органике отходов, 2%; У - содержание углеводоподобных веществ в органике отходов, 83%; Б - содержание белковых веществ в органике отходов, 15%; W - фактическая влажность отходов, 47%.

Qw = 10^-6∙ 55 ∙ (100 - 47) ∙ (0,92 ∙ 2 + 0,62 ∙ 83 + 0,34∙15) = 0,170236 кг/кг

. Период полного сбраживания органической части отходов, в годах, определяемый по приближенной эмпирической формуле (t _c₆_p, годы):

(32)

где:

t _cp_{. тепл} - средняя из среднемесячных температура воздуха в районе полигона ТБО и ПО за теплый период года (t _{ср. мес.} > 0),в°С; Т_тепл - продолжительность теплого периода года в районе полигона ТБО и ПО, в днях; 10248 и 0,301966 - удельные коэффициенты, учитывающие биотермическое разложение органики.

. Количественный выход биогаза за год (Р _уд, кг/т отходов в год), отнесенный к одной тонне отходов, определяется по формуле:

(33)

. Количество активных стабильно выделяющих биогаз отходов, т:

Σ D = (T_{экс. -}2) · M, (34)

Σ D= ( 20-2) ·380000=6840000

где Т_{экс. -}срок функционирования полигона, годы; M - масса завозимых отходов, т в год (М = Н₁· У_1,М= 20 000 1,9= 380000 т)

5. Определение весового процентного содержания компонентов в биогазе. Средняя плотность биогаза составляет обычно 0,95-0,98 плотности воздуха, т.е. при плотности воздуха 1,2928 кг/м³ средняя плотность биогаза (ρ_бг) будет равна: 1,2928 ∙ 0,965 = 1,24755 кг/м³.

Используя полученные анализами концентрации компонентов в биогазе (табл.1) и рассчитанную его плотность, определяется весовое процентное содержание этих компонентов в биогазе (С _вес. _i, %):

(35)

где С_i - концентрации компонентов в биогазе, мг/м³; ρ_бг - плотность биогаза, кг/м³.

При использовании расчетного метода инвентаризации выбросов действующего полигона и при проектировании нового или расширении существующего полигона ТБО принимается среднестатистический состав биогаза, рекомендуемый при проектировании (табл.8):

Таблица 8

Концентрации компонентов и их весовое процентное содержание в биогазе (по результатам анализов проб)

Компонент	С_i, мг/м³	С _вес. _i, %	М_i г/сек	G_i
Метан	660908	52,915	148739	33937720
Углерода диоксид	558958	-	-	-
Толуол	9029	0,723	1795	463705
Аммиак	6659	0,533	1323	341846
Ксилол	5530	0,443	1099	284123
Углерода оксид	3148	0,252	626	161623
Азота диоксид	1392	0,111	276	71191
Формальдегид	1204	0,096	238	61570
Этилбензол	1191	0,095	235	60929
Ангидрид сернистый	878	0,070	173	44895
Сероводород	326	0,026	65	16675

. Максимально разовый выброс всех компонентов биогаза (М_сум, г/сек) с полигона определяются по формуле:

(36)

где Σ D - количество активных стабильно генерирующих биогаз отходов, т; Т_{тепл -}продолжительность теплого периода года в районе полигона ТБО, в днях.

. Максимальные разовые выбросы i -го компонента биогаза с полигона определяются по формуле (М _i, г/сек):

М _i = 0,01 · С _вес. _i · М_сум, (37)

где С _вес. _i - весовое процентное содержание компонентов ЗВ в биогазе, определяемое по табл.6 (графа 3), %.

8. Валовой выброс всех компонентов биогаза (G _сум, т/год). С учетом коэффициента неравномерности суммарный валовой выброс всех компонентов биогаза с полигона определяются по формуле:

(38)