"Сбор биогаза на подмосковных полигонах ТБО"

Материал прочитан 5005 раз и оценен

0

С экономической, экологической и технологической точек зрения биогаз – энергоноситель будущего. Подтверждением этого тезиса является ввод в эксплуатацию предприятий по производству этого энергоносителя в европейских странах, США и даже в Китае. В России в настоящее время действующие предприятия пока отсутствуют, что наряду с упускаемой экономической выгодой приводит к загрязнению окружающей среды биогазом, образующимся на полигонах. Биогаз – источник экономии природных ресурсов и, что самое важное, возобновляемый источник энергии. Но к сожалению, работы по промышленному освоению производства из отходов биогаза и энергии ведутся крайне неудовлетворительно.

В Московской области, на территории которой размещен ряд крупных полигонов ТБО, пригодных для добычи и использования биогаза, вопрос строительства предприятий по производству биометана не потерял своей актуальности, хотя первые попытки строительства установок для сбора биогаза на нескольких подмосковных полигонах были не совсем удачными.

Традиционный подход к оптимизации эксплуатации действующих (в отдельных случаях закрытых) полигонов ТБО – это размещение на их территориях мусоросортировочных и мусороперегрузочных комплексов. В то же время использование территорий бывших полигонов ТБО сопряжено с рядом сложностей в проектировании и строительстве, которые при определенных условиях могут быть превращены в преимущества.

Известно, что органосодержащие отходы в анаэробных условиях генерируют биогаз, поэтому полигон ТБО – мощный источник генерации биогаза. При освоении территорий полигонов и свалок под строительство различных объектов приходится решать задачу по защите зданий и сооружений от возможного накопления в них биогаза (до опасных концентраций). В связи с этим можно рассматривать вопрос об извлечении и использовании биогаза, образующегося в теле полигона в качестве альтернативного источника энергии, в том числе для эксплуатации оборудования на проектируемых на полигоне промплощадках.

Газогеохимические исследования грунтов, проводимые в составе инженерно-экологических изысканий, и специальные газогеохимические исследования по определению запасов биогаза на полигонах ТБО позволяют определить степень опасности отходов (с точки зрения образования биогаза) на площадке проектируемого строительства в пределах полигона, а также оценить целесообразность добычи и использования биогаза.

Исследования для оценки газогеохимического состояния техно- генной толщи были проведены на одном из значимых подмосковных полигонов ТБО – «Хметьево». Он расположен в Солнечногорском районе Московской области на месте выработанных карьеров Хметьевского валунно-гравийно-песчаного месторождения. Эксплуатация полигона началась в 1980 г., в настоящее время его площадь достигает 53 га. Отходы заполняют отработанные карьеры, и далее эксплуатация продолжается по «высотной схеме». На этот полигон вывозили и продолжают вывозить твердые бытовые отходы г. Москвы и близлежащих городов Подмосковья. Часть полигона рекультивирована, часть – эксплуатируется. Газогеохимическому исследованию под- вергалась только южная (рекультивированная) часть полигона площадью 5 га.

В геологическом строении данной территории принимают участие каменноугольные отложения (верхний и средний отделы), которые залегают на большой глубине и перекрыты мощным чехлом юрских водоупорных глин, выше по разрезу вскрыты нижнемеловые кварцевые пески. Четвертичные грунты представлены отложениями донской и московской морен. Разрабатывались карьеры на четвертичные флювиогляциальные разнозернистые пески, глубина карьеров варьировалась в пределах 10–15 м и более. Карьеры заполнялись твердыми бытовыми, строительными, реже промышленными отходами, и отработанные площади были подвергнуты рекультивации. В южной части полигона техногенные отложения имеют мощность до 25 м и представлены тремя толщами разного состава.

Верхняя часть – суглинок бурокрасный полутвердый, тяжелый, гумусированный, маловлажный с включениями до 25 % гальки и валунов – рекультивационный слой полигона мощностью от 0,3 до 4,2 м.

Средняя часть – бытовые отходы (75 %), строительные и промышленные отходы (25 %): уплотненные, гумусированные, водонасыщенные с прослоями глины и песчано-гравийного грунта. Большую часть бытовых отходов составляют полиэтилен, макулатура, пищевые отходы, которые в разной степени подвержены процессам разложения. Мощность отходов составляет от 4,7 до 22,5 м.

Нижняя часть – песчано-гравийно-галечный грунт серых и черных тонов, загрязненный в результате фильтрации техногенных вод из тела полигона. Мощность отложений составляет от 0,3 до 3,4 м.

Общая мощность техногенных отложений варьируется в пределах от 4,7 м в западной части до 25 м в восточной части участка, где карьеры отрабатывались на большую глубину. В настоящее время отходы обводнены, вода вскрыта на глубине 2,5–8,6 м (по материалам исследований 2013 г.).

Следует отметить, что основными факторами, влияющими на скорость разложения отходов, являются влажность отходов и доступ кислорода воздуха . Процессы образования и выделения биогаза в отходах осуществляются только во влажной среде. Под воздействием микрофлоры происходит биотермический анаэробный процесс распада органической составляю- щей отходов и, как следствие, образование биогаза (газообразные продукты разложения – метан, углекислый газ, водород, летучие органические кислоты).

Для оценки газогеохимического состояния техногенной толщи южной части полигона ТБО «Хметьево» были выполнены следующие работы: