Volynkina

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ БИОГАЗА СВАЛКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ г. НОВОКУЗНЕЦКА

Волынкина Е. П., Халаман Н. А., Волынкин А. С., НП "Экологический региональный центр" (г. Новокузнецк, Кемеровской обл., Россия)
Атапина И. Г., Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Кемеровской области (г. Новокузнецк, Кемеровской обл., Россия)

В г. Новокузнецке большая часть бытовых отходов размещается на территории свалки, расположенной в Центральном районе города площадью 22,5 га. Количество складируемых отходов составляет более 900 тыс. м³ в год, общее количество накоплений - 30 млн м³.
Результаты исследований воздуха на территории свалки показали, что она является мощным источником загрязнения воздуха. Старые участки свалки постоянно горят. В дыме, выделяемом при горении, содержится широкий спектр токсичных и канцерогенных компонентов, включая ПАУ. Расположение Центральной свалки ТБО в непосредственной близости от промышленной зоны Кузнецкого металлургического комбината значительно осложняет экологическую обстановку в городе, так как известно, что токсичные газы со свалок могут вступать в реакцию с выбросами окружающих промышленных объектов.
Причиной горения свалки является биогаз. Он представляет собой продукт биологического разложения в анаэробных условиях органической фракции складируемых отходов и состоит из смеси СН₄, СО₂ и целого ряда примесей (аммиак, сероводород, циклогексан, бензол, этилен, пропилен и др.). Образование и выделение метана из свалочного тела делает территорию свалки пожаро- и взрывоопасным объектом. Известно также, что метан является парниковым газом, поглощающим инфракрасное излучение в 20 раз сильнее углекислого газа. Правовые нормы большинства развитых стран предписывают всем без исключения владельцам полигонов ТБО предотвращать стихийное распространение свалочного газа.
В соответствии с методикой прогноза метанобразования, основанной на исследованиях кинетики и динамики анаэробных процессов Института микробиологии РАН, Академии коммунального хозяйства им. Памфилова, фирмы "Геополис", Пермского государственного университета и ряда зарубежных ученых, выполнены расчеты удельного образования метана и биогаза. Эти величины соответственно равны 8 082 000 нм³/т и 16 164 000 нм³/т.
Проработана техническая возможность извлечения, обогащения и последующего использования биогаза в качестве топлива. На рисунке представлена схема установки для извлечения и подготовки биогаза, которая охватывает площадь 10 га и располагается на территории старых участков свалки, в настоящее время не используемых для размещения отходов.

Производительность установки в среднем составляет 300 м³/ч, установка может эффективно эксплуатироваться в условиях юго-западной Сибири в период с апреля по октябрь. Установка предполагает монтаж 10 скважин и оборудования для отбора и обогащения биогаза. Для предотвращения утечки биогаза в атмосферу поверхность свалки должна укрываться изолирующим слоем.
Газ отбирается из скважин компрессором и закачивается в газгольдер высокого давления, где усредняется его химический состав. Перед компрессором установлен конденсатоотводчик для отвода конденсата из газовой среды. Для повышения энергетической ценности биогаз поступает в абсорбер, где при соприкосновении с абсорбционной жидкостью (водой) происходит растворение и удаление из газа СО₂. Вода, насыщенная углекислотой, может использоваться для тушения свалки. Глубокая осушка газа происходит в вертикальном адсорбере с неподвижным слоем, в котором свалочный газ проходит через слой цеолита типа NaA.
Выполнены технические расчеты и подобрано необходимое оборудование.
Принят исходный химсостав биогаза: СН₄ - 50%, СО₂ - 40%, N₂ - 9%, O₂ - 1%, что соответствует величине низшей теплоты сгорания на уровне 18 МДж/м³. Установка позволяет получать ежегодно 1,2 млн м3 сухого газа следующего химического состава: СН₄ - 82,5%, СО₂ - 1%, N₂ - 14,85%, O₂ - 1,65%. Низшая теплота сгорания обогащенного газа составляет 29,5 МДж/м³, что сопоставимо с теплотой сгорания природного газа.
Выполненные экономические расчеты показали, что себестоимость биогаза после обработки составляет 2,19 руб./м³. Эта величина превышает существующие внутренние российские цены на природный газ для промышленных предприятий. Однако основной эффект от реализации технологии дегазации свалки выражается не столько в экономическом, сколько в экологическом эффекте, так как обеспечит прекращение горения свалки. Предотвращенный экологический ущерб за счет снижения загрязнения атмосферного воздуха в результате предотвращения выделения и горения газа с охватываемой установкой территории свалки составит около 0,5 млн руб. в год, в случае полной дегазации свалки - 4,8 млн руб. в год.
Как обогащенный, так и необогащенный биогаз со свалок целесообразно использовать в качестве топлива в теплотехнических и металлургических агрегатах. Проработана техническая возможность сжигания обогащенного биогаза в традиционно работающей на природном газе котельной установке, расположенной на расстоянии около 2 км от свалки.

DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY FOR BIOGAS COLLECTION AND UTILIZATION AT CENTRAL MSW LANDFILL OF NOVOKUZNETSK

Volynkina E. P., Khalaman N. A., NP "Ecological Regional Center", Novokuznetsk, Kemerovo region, Russia
Atapina I. G., Main Directorate of Natural Resources and Preservation of the Environment, MNR of Russia, Novokuznetsk, Kemerovo region, Russia

Concerning Novokuznetsk's central dump the technical possibility of extraction, enrichment and utilization of biogas as fuel is studied. The plant can efficiently run from April to October in the south-western Siberia's conditions and produce 1.2 million m3 of gas per year with methane concentration 82.5%. There are the system of vertical borehole covering 25 acres of the dump, the compressor, gas-holder, absorber for enrichment of biogas and the adsorber for dehydration of biogas in the plant. The residue enriched gas's low heat value is 29.5 Megajoule/m3. The prime cost of biogas after processing is 2.19 rubles/m³. The avoidable environmental impact due to reduction of atmospheric air pollution as a result of biogas' blowout and burning prevention amount 0.5 millions rubles for plant with capacity 1.2 millions m³ of biogas per year and 4.8 millions rubles if there are full dump degassing. It is offered to use the received gas as fuel in heat engineering and metallurgical units. The technical possibility of the popping of enriched gas on the boiler plant, which is located 1.24 miles away from dump and is popping of natural gas, is developed.

Главная страница
Сведения об авторах