Дегазация полигона

Краткое описание технологии дегазации полигонов твердых бытовых отходов

В составе несортированных коммунальных отходов, подлежащих захоронению на полигонах, всегда имеются органические компоненты, например, пищевые или растительные отходы, доля которых может достигать 40% от общего объема бытового мусора. В теле полигона, являющегося по сути огромным биохимическим реактором,  постоянно протекают микробиологические процессы, приводящие к распаду органических составляющих бытового мусора, и образованию свалочного газа. Различают два основных процесса, приводящих к образованию свалочного газа – аэробное и анаэробное разложение органики. На поверхности полигона и до глубины складирования примерно до 5 метров преобладает аэробное разложение, так как имеется доступ кислорода, через естественные пустоты и воздушные каналы в толще складированного мусора. С увеличением толщины слоя и его естественного уплотнения за счет веса отходов, уменьшается содержание кислорода в теле полигона и, соответственно, увеличивается активность аэробных процессов, являющихся основным производителем свалочного газа, состоящего на 45 – 65% из метана СН₄ и на 34 – 54% из углекислого газа СО₂. В незначительных количествах в состав свалочного газа входят сероводород, оксиды азота, аммиак, пары воды, фенол и другие примеси, состав и количество которых определяются морфологическим составом отходов. Образование свалочного газа в теле полигона длится несколько десятилетий, но, естественно, с различной интенсивностью. Например, большая часть пищевых отходов разлагается в течение первых 2-4 лет, тогда как растительные, особенно древесные, отходы разлагаются значительно медленнее. Статистический анализ процессов газообразования показал, что наиболее интенсивно процесс газообразования протекает в первые 5 лет после захоронения, за которые выделяется около 50% потенциального запаса свалочного газа. Одна тонна бытовых отходов выделяет за 20 лет примерно 150 – 200 кубометров свалочного газа.

Состав свалочного газа обуславливает ряд его специфических особенностей. Прежде всего свалочный газ горюч, его средняя калорийность составляет примерно 5500 Ккал на м³. В определенных концентрациях он токсичен и обладает резким неприятным запахом. Конкретные показатели токсичности определяются наличием ряда микропримесей, таких, например как сероводород (Н₂S). Свалочный газ, относится к числу так называемых парниковых газов, поэтому с экологической точки зрения недопустимо его выделение в атмосферу. Эта задача довольно часто решается самым простым способом – путем сжигания свалочного газа в газовых факелах. Вместе с тем его довольно высокая теплотворная способность позволяет более эффективно использовать свалочный газ, например, для производства электрической и тепловой энергии. Для этого, также впрочем как и для сжигания в факелах, свалочный газ должен быть извлечен из тела полигона. Технологически это решается путём размещения в теле полигона вертикальных или горизонтальных перфорированных труб, соединённых   в систему трубопроводов, по которым выделяемый в полигоне свалочный газ собирается и направляется на газопоршневые или турбинные энергоагрегаты с целью выработки электроэнергии. Возможно и «обогащение» свалочного газа, путем доведения содержания метана в нем до 95% с целью использования его в сетях природного газа. Однако с учетом относительно большого числа микропримесей необходимо в процессе обогащения осуществить предварительную дорогостоящую фильтрацию свалочного газа. С экономичесткой точки зрения целесообразнее использовать свалочный газ для производства энергии.

_{Извлечение свалочного газа из тела полигона возможно двумя основными способами:}

1. Путем размещения в теле полигона вертикальных перфорированных труб, глубиной 20-30 метров, так называемых газовых колодцев.
2. Путем размещения в теле полигона горизонтальных перфорированных труб, длиной до 100 метров, так называемых ригол.

_{Выбор конкретного варианта извлечения газа зависит от многих факторов, таких как, размер полигона, особенно его высота, возраст полигона, интенсивность заполнения мусором в момент принятия решения и.т.д.} 

_{Строительство газовых колодцев является более сложным и, соответственно, более дорогим процессом, но такие системы позволяют извлекать свалочный газ сразу же после окончания строительства и газовые колодцы  практически не чувствительны к постоянно протекающим в теле полигона процессам уплотнения и неравномерного оседания слоев мусора. В общем случае газовый колодец представляет собой вертикальную перфорированную трубу, окруженную слоем гравия, препятствующего быстрому забиванию перфораций. К верхней части трубы присоединяется всасывающий трубопровод, через который свалочный газ направляется в магистральный трубопровод. Чаще всего систему газовых колодцев применяют на полигонах, которые выводят из стадии активной эксплуатации и на которых прекращается захоронение отходов.}

_{Извлечение свалочного газа через горизонтальные перфорированные трубы, называемые риголами, нецелесоообразно на старых полигонах, но крайне целесообразно на полигонах, находящихся в стадии активного заполнения. Перфорированный трубы укладываются в траншеи, дно которых засыпано гравием, и засыпаются вначале также слоем гравия, а затем мусором. К концу трубы присоединяется всасывающий трубопровод, который в свою очередь присоединяется к магистральному газопроводу. Прокладка ригол гораздо дешевле, чем строительство газовых колодцев, где необходимо бурение скважин досточно большого диаметра, но риголы намного чувствительнее к механическим нагрузкам, образующимся за счет уплотнения слоев мусора, и в крайних случаях они могут даже полностью выйти из строя за счет их деформации или даже разрыва, особенно в месте соединения риголы со всасывающим трубопроводом. С этой точки зрения, комбинируя достоинства обеих систем, на активных полигонах часто применяют технологию извлечения свалочного газа, в которой используются и газовые колодцы, и риголы.
На рис. 1 (ниже) показана полная технологическая схема дегазации полигона.}