Опыт исследований потенциала газообразования на полигонах ТБО

Гельфанд Р. А., Куцый Д. В., Матвеев Ю. Б., Научно-технический центр «Биомасса», Киев, Украина

Процесс разложения органических соединений в анаэробных условиях, например в недрах полигонов ТБО, приводит к образованию биогаза, существенно влияющего на парниковый эффект. Зачастую биогаз является причиной пожаров, в результате которых в атмосферу попадает большое количество вредных веществ. Поэтому на действующих и недавно закрытых полигонах и свалках необходимо строить системы сбора и в некоторых случаях утилизации биогаза. Одно из основных условий оптимального проектирования таких систем — достоверный прогноз количества биогаза. Существующие математические модели не могут в полной мере учесть особенности его образования. Для уменьшения рисков, связанных с неточностью математических прогнозов, необходимо проводить полевые измерения.

В течение последних лет НТЦ «Биомасса» реализовал несколько программ полевых исследований. Совместно с компанией Hydro Geo Chem, Inc. (США) в 2006 г. одним из первых был изучен полигон г. Симферополя. Для оценки газообразования и газопроницаемости свалочного тела проведены баропневматический и кратковременный насосный тесты. В процессе баропневматического тестирования анализировали корреляцию изменений давления на разных глубинах полигона и атмосферного давления. Программа работ включала бурение одной газоотводящей и пяти наблюдательных скважин и непрерывный мониторинг в течение четырех суток с помощью десяти датчиков, установленных на разных глубинах (до 12 м). В процессе проведения насосного теста регистрировали изменение давления в газоотводящей и наблюдательных скважинах.

В результате обработки полученных данных определены объем образования биогаза, а также вертикальная и горизонтальная газопроницаемость отходов. Один из результатов исследований — построение пространственной модели газообразования, учитывающей физические параметры конкретного полигона. Конечный результат работы — предложение по проектирова­нию принципиальной схемы газосборной системы для Симферопольского полигона. Аналогичная программа исследований была реализована в ноябре 2007 г. на Черниговском полигоне ТБО. Результаты, полученные в г. Симферополе и г. Чернигове, оказались подобными. Это позволило предположить, что влияние на газообразование принятой в Украине практики эксплуатации полигонов существенно превышает влияние различных климатических условий.

Для получения наиболее достоверных данных об образовании биогаза необходимо проводить длительные серии наблюдений — насосный тест в течение, по крайней мере, нескольких недель. Подобные измерительные программы были выполнены на полигонах в г. Черновцах (2007 г.), г. Сливен (Болгария, июль 2008 г.), а также в г. Мариуполе (август—сентябрь 2008 г.).

В настоящем докладе представлены предварительные результаты измерений, проведенных на полигоне г. Мариуполя при поддержке Агентства защиты окружающей среды США в рамках реализации программы «Метан — на рынок» с участием специалистов американской компании SCS Engineers. Полигон эксплуатировался в 1967—2008 гг. и в настоящее время занимает площадь 14,3 га. Объем накопленных отходов составляет около 2,6 млн м³. Для проведения тестов были пробурены десять скважин различной глубины. Непрерывную откачку биогаза проводили на протяжении месяца. Несколько раз в день во всех скважинах измеряли состав биогаза (содержание метана, двуокиси углерода, кислорода, сероводорода), его давление, температуру и расход. В результате реализации программы измерений уточнены параметры математической модели газообразования для данного полигона. В настоящее время планируется продолжение полевых исследований на полигонах ТБО в Украине и других странах.