ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОМУ КОМПЛЕКСУ ФГУП ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЦЕНТР БЛАГОУСТРОЙСТВА И ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАСЧЕТУ ОБРАЗОВАНИЯ БИОГАЗА И ВЫБОРУ СИСТЕМ ДЕГАЗАЦИИ НА ПОЛИГОНАХ ЗАХОРОНЕНИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

МОСКВА

2003

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЖИЛИЩНО-- КОММУНАЛЬНОМУ КОМПЛЕКСУ ФГУП ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЦЕНТР БЛАГОУСТРОЙСТВА И ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ

УТВЕРЖДАЮ Директор ФГУП Федерального центра блашусгройС1ва и обращения с отходами Д.С.Тукнов

25 апреля_2003г.

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАСЧЕТУ ОБРАЗОВАНИЯ БИОГАЗА И ВЫБОРУ СИСТЕМ ДЕГАЗАЦИИ НА ПОЛИГОНАХ ЗАХОРОНЕНИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

МОСКВА

2003

2.10.    Горизонтальная миграция возникает при слабопроницаемом (синтетическом) покрытии и неуплотненном основании полигона. Вертикальная миграция возникает при хорошо уплотненном основании полигона и высокопроницаемом покрытии. На перемещение биогаза влияют: пористость грунта (чем больше объем пор, тем больше эмиссия газа и его распространение); влагосодержание ( рыхлый грунт с незначительным влагосодержанием способствует выделению газа, и, наоборот, плотный влажный - препятствует);состав отходов: конструкция полигона.

2.11.    Максимальное расстояние от тела полигона, на которое может удалиться биогаз в зернистом грунте определяется по формуле 2.1.:

D~\0H    (2.1)

где: D - расстояние, на которое удаляется биогаз, м; // - глубина отходов, м.

2.12.    Барьерами миграции могут служить глубокий снег, водонасыщенные грунты; грунтовые воды; канавы, наполненные водой, в окрестностях полигона и на полигоне; естественный плотный слой грунта.

2.13.    Потенциал опасности полигона по биогазу определяется в зависимости от мощности полигона.

2.14.    Если общий объем выделяемого биогаза < 40 млн. нм³- полигон имеет низкий потенциал опасности по уровню воздействия на окружающую среду. При 40-100 млн. нм¹ •— потенциал опасности может быть оценен как средний. При общем объеме выделяемого газа> 100 млн. нм³- высокий.

2.15.    На полигонах ТБО необходимо осуществлять контроль за распространением биогаза с помощью систем мониторинга биогаза по п.5.1.-

5.8.

3. Расчет образования биогаза с полигонов ТБО

3.1.ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ЭМИССИЙ БИОГАЗА

3.1.1.    Методика расчета базируется на модели процесса анаэробной деструкции цсллюлозосодержащих отходов.

3.1.2.    Процесс разложения отходов подчиняется кинетическому уравнению первого порядка

где С - концентрация реактивной материи, к -коэффициент пропорциональности.

3.1.3.    Процессы образования биогаза могут быть описаны следующим уравнением:

пСбН|₂0б(т) пС₆Н|₂0л(ф)    пС₂Н₄СЫф) + п биомасса    nCO^r)* пСН₄(г)

гидролиз    гистогенез    мстаногснез

3.1.4.    Формирование эмиссий биогаза может быть описано двумя последовательно протекающими реакциями:

п СбН|₂0₆ (ф) —> п С2Н4О24Ф1 —У л С0_2(г)+ п СН^г,

3.1.5. Скорость образования биогаза определяется на основе кинетического уравнения последовательной реакции первого порядка:

dA/dt=k_}A:    dC    I    dt = к ₂ В    (3.1.)

где к/ - константа скорости реакции в фазе ацетогенеза, к₂ - константа скорости реакции в фазе метаногенеза.

Для полигонов на стадии рекультивации к₂ »ki и величиной к, можно пренебречь Для полигонов на стадии эксплуатации учитываются обе константы.

3.1 .б.Расчст основан на следующих допущениях:

-    Общее время разложения отходов определяется временем распада среднс-и медленноразлагаемых фракций.

-    Температура и pH среды рассматриваются в диапазоне значений, опти.мазьных для метаногенеза.

-    Содержание метана в биогазе составляет 50%.

-    Активная фаза метаногенеза наступает через 2 года после формирования анаэробных условий.

-    При деградации отходов 1% от общего содержания биоразлагаемого углерода переходит в фильтрат.

3.2. ПОРЯДОК РАСЧЕТА ЭМИССИЙ БИОГАЗА

3.2.1.    Исходными данными для расчета являются морфологический состав биоразлагаемой части ТБО; зольность отходов, А , начальная влажность ТБО.

3.2.2.    Метановый потенциал L_w (нм³/т сухих отходов) для каждой фракции отходов рассчитывается на основе морфологического состава ТБО с учетом коэффициента биоразложения B_fи зольности А, по формуле:

I., = 11088    -    —    0    -    Л)В    ,    _%    (нм³/т)

где п_с - число киломолей углерода, содержащееся в 1 тонне фракции, //, молярная масса фракции: А— зольность фракции, кг/кмоль, определяются по приложению I, коэффициент биоразложения By определяется по табл.4.

3.2.3. Полный потенциал генерации метана Ц (hmVt сухих отходов) учитывает только органически разлагаемые фракции определяется по формуле:

4, = £(*-«. •*,), (им’/т)    (3.3)

где х, - доли биоразлагаемых фракций.

3.2.4.    Для полигонов на стадии рекультивации и пострекультивации общее количество метана, нм¹, определяется по формуле:

0=(1-«■)(.„ М_л(]-е ^к’')    (3.4)

3.2.5.    Скорость образования метана в нм¹/год,

^r»₄«(l-»)MfH-*i    (3.5)

где г-время разложения ТБО, w - влажность отходов, поступающих на полигон, доли ед.; М_Л1 -масса захороненных отходов по п.п.3.2.7. Константа разложения к₂ принимается по табл. 4.

3.2.6.    Масса захороненных отходов принимается с учетом массы отходов, сгоревших в результате пожаров в процессе эксплуатации полигона. Масса сгоревших отходов определяется в соответствии с Временными рекомендациями по расчету выбросов вредных веществ в атмосферу в результате сгорания на полигонах твердых бытовых отходов.

3.2.7.    Для действующего полигона скорость образования метана (нмЗ/год) определяется по формуле:

У = (1 - ")£. М ■    _(е    ‘.' - *-*■'')    (з.б)

К) "

Объем образующегося метана:

Q    ₊    (3.7).

к₂ к,    к₂ к,

где т-время разложения ТБО, w - влажность отходов, поступающих на полигон, доли ед.; М -масса захороненных отходов на текущий год эксплуатации с учетом п.3.2.6.

3.2.8.    Константа скорости реакции в фазе ацетогенеза к,_% и константа разложения в фазе метаногенеза к ₃ определяются по табл.4.

3.2.9.    Объем образования биогаза принимается в два раза выше скорости образования метана.

12

Таблица 4. Значения констант разложения к, и к2

Тип отходов Константа разложения kh если условия Константа разложения к* если условия влажные средние сухие влажные средние сухие Быстро 0,4 0,25 0.05 — — — Средне разлагаемые 0,1 0,05 — 0.098 0,046 0,0276 Медленно разлагаемые — — — 0,046 0,0276 0,0138

4. Выбор систем легазаинн.

4.1.    Для обеспечения пожаро- взрывобсзоиасности полигонов ТБО, предупреждения неконтролируемого перемещения и накопления биогаза в траншеях, подвалах сооружений и понижениях рельефа необходимо осуществлять дегазацию тела полигона.

4.2.    Дегазация полигонов осуществляется с помощью пассивных или активных систем дегазации.

4.3.    Пассивные методы дегазации основываются на природных процессах конвекции и диффузии и устанавливаются в местах низкого ■дзообразования и отсутствия перемещения газа.

4.4.    Пассивные методы дегазации не применяются для полигонов с внутренними изолирующими слоями.

4.5.    11ассивная схема дегазации применяется для полигонов емкостью не более 40 ООО тонн, для старых хранилищ ТБО с невысоким уровнем выделения биогаза или для полигонов с высоким уровнем фильтрата.

4.6.    Пассивные системы базируются на принципах природного градиента давления и механизмах конвекции, могут применяться для свалок объемом до 40 ОООмЗ.

4.7.    Скважины для пассивной дегазации монтируются после закрытия полигона, путем устройства буровых колодцев диаметром 60 см до отметки -4 м , в которые помещается перфорированная труба, изготовленная из поливинилхлорида, полипропилена высокой плотности, полиэтилена, стеклопластика диаметром 20 см. Пространство между трубой и стенками скважины послойно заполняется:

• г ради ем крупностью 20-40мм, с содержанием карбонатов менее 10%, до отметки -1,6м.

- бетоном до отметки -1,3м.

13

- песчано- гравийной смесью до отметки -0,3м.

На поверхности монтируется бетонный оголовок.

Схема скважин пассивной дегазации показана в приложении. 3. Количество дегазационных скважин (газовыпусков) назначается из расчета 1 скважина на 7500м³ отходов

4.8.    Пассивные скважины должны располагаться приблизительно в 10 -15 м от края тела полигона отходов и не более двух на гектар. Дополнительные скважины могут быть необходимы, если произойдет изменение конфигурации тела полигона.

4.9.    Траншейные системы сбора биогаза используются при отсутствии технической возможности устройства вертикальных скважин, при высоком уровне грунтовых вод, для неглубоких полигонов в соответствии с табл. 5.

4.10.    Траншеи располагаются под верхним изолирующим слоем до отметки минус 1,5м и прокладываются вдоль всей поверхности полигона с уклоном не менее 2%. Расстояние между траншеями должно назначаться из данных мониторинга, но не более чем 50 м. Глубина траншеи 1,5м, ширина 1м. Траншея заполняется щебнем крупностью 20-40 мм (16/32 мм), с содержанием карбонатов менее 10% по основанию из фильтрующего материала.

4.11.    В траншею укладываются перфорированные трубы из поливинилхлорида, полипропилена высокой плотности, полиэтилена, стеклопластика диаметром от 8 до 20 см. Перфорационные отверстия диаметром 1,25 см распределяются по всей поверхности через каждые 15см по длине трубы; по диаметру трубы отверстия располагаются в шахматном порядке. Трубы соединяются друг с другом с помощью гибких соединений, что позволяет монтировать системы различной конфигурации и делает их менее восприимчивыми к изменению внутренних усилий.

4.12.    Для обеспечения выхода биогаза на поверхность на траншее монтируются газовыпуски ( приложение 2). После монтажа траншейной системы, монтируется верхний изоляционный слой. Установка портов отбора проб позволяет проводить измерения давления, температуры газа, концентрации и контролировать работу траншейной системы.

4.13.    При содержании метана в биогазе менее 30% и выходе газа менее ЗОм³/час, может применяться дегазация с помощью метаноокисляюших изолирующих покрытий (биофильтров). Работа биофильтра основана на способности метанотрофных микроорганизмов использовать метан в качестве источника энергии и углерода, и полностью разлагать метан на оксид углерода и воду. В качестве окислительных биофильтров могут использоваться торф, опил, компост.

4.14.    Активная система дегазации на полигонах закрытых для приема ТБО должна состоять из следующих компонентов:

Система траншей или газовых скважин;

Газоперемещающее оборудование, состоящее из компрессора или вентилятора и системы магистральных газопроводов.

Оборудование для осушки биогаза и удаления конденсата;

Оборудование для сжигания биогаза;

4.15.    Система газовых траншей оборудуется согласно пункту 4.9.- 4.13. Траншеи соединяются с магистральным газопроводом.

4.16.    Скважины активной дегазации состоят из:

•    бурового колодца диаметром 300-1000 мм, глубиной 75% высоты полигона

•    перфорированной трубы диаметром 50-300 мм из поливинилхлорида, полипропилена высокой плотности, полиэтилена, стеклопластика, перфорационные отверстия должны иметь диаметр не менее 12 мм

•    запорной арматуры

•    клапана для отбора проб.

4.17. Перел помещением перфорированной трубы в буровой колодец, отверстие засыпается гравием крупностью 20-40 мм, с содержанием карбонатов менее 10% на высоту не менее 1м. Между стенкой бурового колодца и трубой также насыпается гравий крупностью 20-40 мм, с содержанием карбонатов менее 10%.

Для компенсации деформаций вследствие оседания тела полигона, фильтрующая труба в зоне оголовка колодца телескопически заводится в трубу из полиэтилена высокой плотности. Уплотнение производится с помощью кольца с круглым сечением. Труба входит в отходы на глубину до 2,4 метра под нижней кромкой верхнего изолирующего слоя и по всей длине уплотняется. Дополнительно поверх минерального уплотнения в радиусе 5 метров наносится гидроизоляционный материал, который сваривается с крепежной трубой.

'4.18.На поверхности полигона на расстоянии около 0,5 метра над минеральным уплотнением монтируется головка скважины, устанавливается запорная арматура и клапан для отбора проб. Головка скважины защищается бетонным оголовком, установленным на бетонном фундаменте (приложение 3).

4.19. Каждая скважина соединяется с магистральным газопроводом гибким соединением, что позволяет компенсировать деформации вызванные движением тела полигона ( приложение 4).

4.20. Размещение скважин производится в соответствие с радиусом влияния скважины и коэффициентом перекрытия радиусов.

15

УДК 504 064.2.001 18

Рекомендации по расчету образования биогаза и выбору систем дегазации полигонов захоронения твердых бытовых отходов разработаны в соответствии с нормативными материалами по охране окружающей среды.

Разработаны отделом санитарной очистки городов и утилизации отходов Академии коммунального хозяйства (Абрамов Н.Ф.) и кафедрой охраны окружающей среды Пермского технического университета (Вайсман Я.И., Максимова С.В., Глушанкова И.С., Ватракова Г.М., Вайсман О.Я., Коротаев В.Н., Рудакова Л.В.)

Рекомендации предназначены для проектных природоохранных организаций, работников жилищно-коммунального хозяйства, научных и учебных учреждений.

Утверждены Государственным комитетом Российской федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу 25 .04.2003

С предложениями и вопросами можно обращаться на кафедру охраны окру жающей среды ПермГТУ

Телефон: (34-22) 39-14-82,

Факс:    (34-22)    39-17-72

E-mail:    есо@    pstu.ac.ru

614000, Пермь, Комсомольский пр., 29*

СОДЕРЖАНИЕ

Введение    4

1.    Общие сведения о процессе метаногенеза    5

2    Состав и свойства биогаза.    7

3.    Расчет образования биогаза с полигонов ТБО    10

3.1    Основные теоретические положения расчета эмиссий биогаза    10

3.2    Порядок расчета эмиссий    10

4.    Выбор систем дегазации.    13

5.    17 Мониторинг биогаза в на закрытых полигонах

Литература

Приложение 1    20

Приложение 2    23

Приложение 3    24

Приложение 4    25

Приложение 5    26

3

Введение

Одним из главных инструментов минимизации эмиссий биогаза на полигонах ТБО является дегазация. Пассивные и активные методы дегазации позволяют уменьшить эмиссию метана и органических соединений; предотвратить газовые вспышки, взрывы и пожары, управлять миграцией биогаза. Выбор метода дегазации зависит от таких факторов, как конструкция и возраст свалки; тип отходов (содержание органических веществ); объем и глубина складирования; локальное состояние (i-еология, местоположение, использование прилегающей территории и демография). Но наиболее важным фактором является количество образующего биогаза. Развитие теоретических методов прогноза образования биогаза при разложении ТБО становится, необходимым условием дальнейшего прогресса в области обезвреживания отходов в целом, и технологии захоронения в особенности.

Сложность методов прямых полевых измерений и их высокая стоимость являются причиной того, что такого рода исследования малочисленны. Разнообразие местных климато-географических условий, разнородность объектов исследования, их изменчивость во времени затрудняет получение статистически достоверных результатов и требует проведения многолетних исследований. В связи с этим высокоинформативные натурные эксперименты являются единичными, особенно в отечественной практике. Поэтому основным инструментом исследований остается использование современного математического аппарата и математического моделирования процессов метаногенеза во времени. Моделирование должно рассматриваться с одной стороны в качестве приблизительного индикатора ожидаемых тенденций образования биогаза, с другой использоваться шире и более гибко в зависимости от поставленных задач.

Для прогноза эмиссий биогаза с российских полигонов параметры моделей должны учитывать их характерные особенности: отсутствие учета длительности воздействия складированных отходов на окружающую среду; отсутствие предварительной подготовки отходов перед захоронением: отсутствие системы дегазации; применение земляной засыпки в качестве защитного покрытия; отсутствие изолирующей пересыпки складируемых слоев отходов.

Особенностью захоронений ТБО в России является горение складированных отходов. На большинстве эксплуатируемых свалок горение происходит круглый год в течение многих лет. В результате часть отходов, а следовательно, и органического углерода, выгорает. Поэтому в расчетах целесообразно принимать это явление во внимание и уменьшать массу отходов на величину сгоревших.

Предлагаемая методика прогноза метанообразован и я основана на исследованиях кинетики и динамики анаэробных процессов Института

4

микробиологии РАН, Академии коммунального хозяйства им. Памфилова, фирмы «Геополис» (Абрамов Н.Ф., Разнощик В.В. Горбатюк О.В., Лифшиц А.Б., Минько О.И., Ножевникова А.Н., Труфманова Е.П. и др), зарубежных ученых (R.K.Ham, MA.Barlaz, HJ.Ehrig, G.Tchobanoglous, T. Christensen), Пермского государственного технического университета (Вайсман Я.И., Вайсман О.Я., Батракова Г.М. Глушанкова И.С. Коротаев В.Н., Максимова С.В. Рудакова Л.В).

1.Общие сведения о процессе метаногенеза

1.1.    Газ, образующийся на полигонах, является продуктом биологическою разложения органической фракции складируемых отходов. Источником биогаза являются биоразлагаемые фракции отходов, составляющие в среднем 60-80% от массы ТБО, к которым относятся пищевые отходы, садово-парковые, макулатура и другие целлюлозосодержащие отходы.

1.2.    Скорость и полнота протекания процессов биодеструкции отходов зависят от морфологического, химическою состава, климато-географических условий, стадии жизненного цикла полигона.

1.3.    Процесс биологического разложения включает фазы аэробной и анаэробной деструкции. Анаэробные процессы обусловливают основные эмиссии зафязняющих веществ.

1.4.    Длительность аэробной фазы зависит от предварительной обработки и способа складирования ТБО, определяющих диффузионную способность отходов и степень досту пности кислорода. В аэробных условиях (на глубине до 50 - 80 см) достаточно быстро протекает гидролиз и окисление пищевых отходов, содержащих жиры, белки, протеины. Биогаз выделяется в незначительных количествах и состоит в основном из двуокиси углерода, азота и водяною пара.

1.5.    Анаэробный процесс начинается на эксплуатационном этапе жизненного цикла и заканчивается на пострекультивационном, проходя следующие стадии развития :

1 - адаптационную, с периода формирования рабочего тела, когда в течение первых 2-7 лет после начала эксплуатации начинаются процессы метаногенеза.

2    - экспоненциального развития, 12-17 лет, (с момента, когда условия метаногенеза сложились, pH фильтрата установилось на уровне 8, до максимального выхода биогаза)

3    - стабилизационную, при постоянном потоке биогаза (25-30 лет с момента закрытия)

4    этап - затухание анаэробных процессов, снижение потока биогаза до безопасных концентраций по метану

5    этап - стадия биологической инертности.

1.6.    В течение 1-2 лет с момента начала складирования ТБО, по мере естественного и механического уплотнения отходов, усиливаются

5

анаэробные процессы разложения с постоянным образованием биогаза. При переходе аэробных условий в анаэробные облигатные (строгие) аэробные микроорганизмы умирают, а факультативные (условные) аэробные микроорганизмы переходят в анаэробное состояние. Образуются диоксид углерода, вода и водород.

1.7.    В процессе анаэробного разложения (метанового брожения) принимают участие несколько групп микроорганизмов: Mcthanococcus Vannielii (восстановление С0₂ водородом): Methanobactcrium Omelianskii (сбраживание спиртов); Mcthanococcus mazei, Methanosarcina methanica, Methanobacterium Sohngenii (сбраживание солей органических кислот) и др.

1.8.    Выделяются следующие основные фазы анаэробной биодеструкции отходов (рис. 1.):

гидролиз, когда происходит разрушение полимера до коротких фрагментов и мономеров;

ацетогенез; образуется уксусная кислота, 11₂ и С0₂; мстаногенез, синтез биогаза снижение биологической активности, полная ассимиляция.

1.9.    В фазе гидролиза под действием ферментативных бактерий происходит биодеструкиия легкоразлагаемых фракций ТБО, и гидролиз целлюлозосодержащих отходов (бумага, садово-парковые отходы, древесина). Биогаз в этот период состоит из аммиака, водорода, водяного пара, сероводорода.

1.10.    В ацетогенной или кислой фазе (рН=4,5 -6,5) в течении 4-5 лет происходит дальнейший распад целлюлозы, с образованием уксусной и пропионовой кислоты, углекислого газа и воды, приводящие к значительному снижению величины pH и ускорению процессов деструкции легко- и средне разлагаемой фракций ГЬО. Биогаз в этот период содержит углекислый газ, азот, аммиак, углеводороды, низкомолекулярные спирты и альдегиды, кетоны. Метан может появляться только в конце этой фазы.

1.11.    Метаногенная фаза анаэробного разложения включает две

стадии:    активную и стабильную. В активной стадии, протекает

ферментативное разложение образованных в ацетогенной фазе кислот, которое сопровождается значительным выделением газов (метан, углекислый газ, меркаптаны, аммиак и др.). Преобладающим восстановленным сульфидным соединением в биогазе является сероводород. Концентрация метана в биогаза увеличивается до 40-60%. Максимальный выход биогаза наступает после двухлетней выдержки отходов в толще полигона и стабилизации процессов разложения.

1.12.    Стабильная стадия мсталогенсза лимитирует общую скорость разложения органических веществ в теле полигона. Характерным признаком наступления этой фазы является наличие более 50 % метана в пробах биогаза. Если не нарушаются условия складирования ТБО, процесс анаэробного разложения отходов стабилизируется с постоянным по объему выделением биогаза, фактически постоянного состава. На этом этапе

6

разлагается 50—70% целлюлозы. Со временем в результате разложения средне- и медленноразлагаемых отходов, количество питательного субстрата уменьшается и процесс метаногенеза постепенно затухает. Содержание метана в газе снижается до 40 %.

Рис.1. Состав биогаза на различных стадиях разложения

1.13. Количество образующегося биогаза и концентрация в нем метана зависят от содержания в ТБО пищевых отходов, растительных остатков, бумаги, текстиля, древесины и других органических фракций, называемых биоразлагаемыми. Продолжительность периода образования биогаза определяется по п.п. 3.2.9.

2.Состав и свойства бногаза.

2.1. 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

7

углерода и гексан, циклогексан и бензол, этилен, пропилен и бутилен обладают эффектом суммированного воздействия. Наиболее характерный состав биогаза и возможные превышения Г1ДК по различным компонентам представлены в табл. I приложения 1.

2.2.    Состав биогаза меняется в зависимости от возраста полигона. Изменение концентраций основных компонентов биогаза на различных этапах жизненного цикла полигона показано на рис. 1.

2.3.    Для оперативной оценки состояния систем дегазации полигонов состав биогаза можно принимать но табл.2.

Таблица 2. Типичный состав биогаза ( %)

! Гии биогаза'* Метан СН4 % Диоксид углерода со2 % Кислород 02 % Азот N2 % 1 55 45 - - 2 40 30 6 24 3 45 35 1 18 4 35 30 _5_ 30

’‘Примечание Тип I - чистый биогаз, полученный в анаэробных условиях, тип 2 - в биогазс присутствуют 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

2.4.    Физические свойства биогаза: плотность, р (биогаз) = 1.07* 10-4кг/м* ;вязкость р(био1аз) = 1.15-10-5 Нс /' м²: теплота сгорания очищенною от примесей биогаза 1800-25100 кДж/мЗ, что составляет половину аналогичного показателя природного газа.

При содержании метана 50% и содержании углекислого газа 45% 1м’ биогаза имеет теплоту сгорания около 18 500 кДж ( 5.14Вт).

2.5.    Влагосодержание биогаза зависит от температуры и давления. Газ может быть насыщен или ненасытен влагой. В среднем биогаза содержит от 25% до 45% влаги. Атмосферные осадки, поверхностные и подземные воды являются источниками дополнительной влаги.

2.6.    Физические свойства компонентов биогаза определяются по табл.З

8

Свойства компонентов бногаза

Свойства СН4 О О »2 H2S СО 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,°С 650 - 560 270 605 - Запах нет нет нет есть нет нет Токсичность нет сеть нет есть есть нет Инертность есть - есть - - есть

‘Взрывчатость компонентов газа в смеси с воздухом указана для температуры 20°С и давлении I атм в пределах верхней и нижней границы взрыва

Компоненты биогаза обладают коррозионными свойствами.

2.7.    В зависимости от уровня эмиссии биогаза в атмосферу и степени разбавления воздухом, биогаз может оказывать токсическое воздействие на живые организмы и растения, вызывать опасные явления, которые необходимо учитывать и предупреждать: взрывы и пожары; наличие токсичных и канцерогенных веществ и одорантов, неблагоприятно влияющих на население: наличие компонентов, токсичных для растений и животных; нагрузка на окружающую среду в виде вредных компонентов биогаза, указанных в табл. I и фотоокислителсй; воздействие на озоновый слой; возникновение парникового эффекта.

2.8.    В зависимости от уровня образования биогаза и вероятности возникновения явлений, указанных в пп.2.4., свалочные тела подразделяются на:

a)    Безопасные, где свалочные грунты газохимически инертны, содержание метана в приземном слое менее 0.1. об.% и С0₂ менее 0.5 об.%,

b)    Потенциально опасные свалки, где содержание метана в приземном слое более 0.1. об.% и COj более 0.5 об.%.

c)    Опасные, с содержанием метана в приземном слое > 1.0% и СО, до 10%;

d)    Опасные , где содержание метана в приземном слое до 5 об.% при СО₂-п*10об.%

e)    Пожаровзрывоопасиые, с содержанием метана > 5.0%, и С0₂~п 10%.

2.9. Биогаз способен перемещаться на большие расстояния под действием фадиенга давления и молекулярной диффузии. К неконтролируемому движению (мжрации) биогаза приводят усадка слоев, трещины и разрывы окончательного покрытия.

9