ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

На полигонах твердых бытовых отходов поэтапно протекают процессы биохимического распада органических составляющих захороненных отходов. В результате в больших количествах образуется так называемый биогаз, состоящий в основном из метана и углекислого газа. В результате на протяжении эксплуатации полигона не только теряется энергия, которую можно было бы использовать для собственных нужд полигона, но и создается опасность для окружающей среды. Основным негативным фактором, создаваемым газом свалок, является высокая пожарная опасность. Кроме этого свалочный газ физиологически воздействует на людей, животных и растения, является источником специфичного запаха и участвует в «парниковом эффекте». Количество биогаза, образующегося на полигоне, зависит от стадии биохимических процессов. Большое влияние на их течение оказывает возраст полигона и методы складирования отходов, уплотнения и изоляции. Выделение биогаза начинается в возрасте 2-5 лет от начала эксплуатации полигона. Для увеличения количества образующегося биогаза необходима послойная укладка отходов, их уплотнение и устройство надёжной газонепроницаемой изоляции, которая предотвратит миграции газовых скоплений в теле полигона и выделение биогаза с поверхности полигона в виде неконтролируемых эмиссий.

Разработано несколько систем сбора, транспортировки и утилизации биогаза, нашедших широкое применение в Европе, в частности в Германии. Известны системы, применяемые и в нашей стране. В условиях крупных городов, к каким относится и Волгоград, проблема полигонов и свалок отходов стоит достаточно остро. Годовая удельная норма накопления ТБО с учётом жилых зданий и непромышленных, в т.ч. общественных объектов составляет 300-400 кг/(чел·год), т.е. на 100 тысяч жителей приходится ежегодно 30 тысяч тонн отходов. В настоящее время наиболее распространено захоронение твёрдых бытовых отходов в приповерхностной геологической среде, что требует отчуждения всё новых и новых земель. Зачастую в дальнейшем эти земли непригодны ни для каких видов деятельности в течение 30-50 лет. Ввиду быстрого разрастания крупных городов в настоящее время действующие и законсервированные полигоны ТБО оказываются в опасной близости от городской черты. Учитывая негативное воздействие полигонов на окружающую среду из-за постоянных эмиссий образующегося биогаза и частые самовозгорания полигонов на закрытых и работающих свалках ТБО, целесообразно применять системы сбора и утилизации биогаза. В результате их применения решаются вопросы охраны окружающей среды и появляется новый источник дешевой энергии.

Разработанная система сбора и транспортировки биогаза на полигонах ТБО представляет собой сборный модуль (см. рисунок). Коллекторы, выполненные из перфорированных труб, соединяются со сборным коллектором. Трубы укладываются в объеме отходов на глубине 0,8 м с уклоном 2 градуса от центрального коллектора. Длина каждой трубы 50 м. Угол наклона определен исходя из условий максимальной производительности системы и возможности стока дренажных вод. Ветви перфорированных труб укладываются на гранулированный материал и засыпаются этим же материалом слоем толщиной 10-20 см. Перфорированные трубы с помощью гибких вставок соединяются с центральным коллектором большего диаметра. В точке присоединения коллектора к гибкой вставке предусмотрена установка конденсатосборника для сбора возможного конденсата. Также на центральном коллекторе предусмотрена установка газового расходомера, пробоотборника и отключающего устройства. Центральный коллектор с помощью гибких вставок соединяется с компрессорной станцией, которая работает на электроэнергии, получаемой за счет сжигания биогаза. Далее биогаз поступает в когенератор, где собственно и происходит превращение энергии сжигаемого биогаза в электрическую. Мощность когенератора можно регулировать в зависимости от потребности. При этом возможно присоединение к компрессорной станции трубопроводов от нескольких модулей.

С полигона размерами 100х100 м (площадью 1 га) и глубиной 10 м объем потенциально собираемого газа составляет 55-60 м ^З/ч. При расходе газа 55 м ^З/ч когенератор способен вырабатывать 100 кВт электроэнергии и 168 кВт тепловой энергии, при КПД генератора, равном 92%. Электроэнергия используется для нужд административных и вспомогательных зданий полигона, а тепловая энергия в виде горячей воды с температурой 80°С поступает на отопление помещений и подсобного хозяйства (теплицы, птичника и т.п.), а также на горячее водоснабжение для санитарно-гигиенических нужд обслуживающего персонала. Если же система состоит из нескольких модулей и собирает газ большего объема, то возможна транспортировка излишек биогаза на небольшие промышленные предприятия в качестве самостоятельного источника энергии или как дополнение к основному топливу.

На способ извлечения биогаза для обезвреживания полигонов хранения твёрдых бытовых отходов и устройство для его осуществления подана заявление о выдаче патента Российской Федерации на изобретение, проведена формальная экспертиза и получено приоритетное право.