Свалочный газ: производство, получение, сбор, применение

Бытовые отходы стали использовать в качестве альтернативного источника энергии относительно недавно, хотя самая первая экспериментальная мусорная свалка, на которой использовались специальные инженерные сооружения для сбора свалочного газа появилась еще в 1937 году в американском городе Калифорния. Однако, в то время данная технология не получила особой популярности.

Исследования в области получения и использования свалочного газа активизировалось только после того, как в США был принят закон об утилизации твердых отходов в 1965 году. Переработка ТБО стала особенно прибыльной тогда, когда с 1980 года правительством США началось предоставление налоговых льгот для производителей свалочного газа. Это подстегнуло рост количества подобных предприятий.

Уже в 1985 году в США функционировало более 30 установок, позволяющих собирать и сжигать полученный на полигонах отходов газ. Не удивительно, что на данный момент времени именно США является мировым лидером добычи свалочного газа. Сегодня здесь на 427 полигонах твердых бытовых отходов действуют проекты по выработке свалочного газа. В России же подобные технологии появились относительно недавно, и поэтому большинству людей о них ничего не известно. Рассмотрим, что собой представляет свалочный газ и как его добывают.

Свалочный газ выделяется в результате анаэробного ( при полном отсутствии кислорода) отходов органического происхождения на свалках. Гниение мусора происходит благодаря воздействию бактерий, которые принадлежат к двум большим семействам:

• Ацидогены
• Метаногены.

Ацидогены осуществляют процесс первичного разложения мусора на жирные кислоты, что способствует получению свалочного газа, поскольку именно из жира получается максимально возможный выход метана. Метаногены отвечают за переработку летучих жирных кислот в такие вещества как метан (формула CH4) и диоксид углерода (CO2).

Таким образом, свалочный газ представляет собой смесь из примерно равных по количеству CH4 и CO2. Однако поскольку мусор не является однородным, в состав свалочного газа также входят небольшие примеси других веществ, в частности H2S. Стоит отметить, что ввиду неоднородности мусора, в составе свалочного газа может быть различное соотношение метана и диоксида углерода.

Способы получения свалочного газа

Для того, чтобы начать производство свалочного газа, необходим полигон специальной конструкции, которая бы позволяла собирать газ для его дальнейшего использования в самых различных целях, и отвечала бы всем современным экологическим нормам, не загрязняла почву и грунтовые воды. Поэтому рассмотрим, что именно должен представлять собой подобный полигон.

Дно вырытого котлована застилается специальной геомембраной, а затем накрывается слоем глины, толщиной приблизительно в метр. Геомембрана представляет собой гидроизоляционный материал, который также способен выполнять и дренирующие функции. Подобная надежная защита необходима для предотвращения проникновения продуктов гниения мусора в почву и в грунтовые воды.

Мусор в котлован вносится слоями, затем, в конце каждого рабочего дня он утрамбовывается машинами-катками и засыпается слоем глины толщиной до 30 см. Это нужно для предотвращения рассеивание мусора под воздействием внешних факторов и уменьшения зловония. После заполнения котлована мусором, он накрывается кровлей и защитным покрытием. В данном случае кровлей является толстый слой глины, уложенной поверх мусора и утрамбованной специальными катками и геомембраны. Защитное же покрытие представляет собой тонкий слой почвы с растительным покровом.

Сбор свалочного газа

Если вы прочитали все написанное выше, то могли удивиться – а как же из этого засыпанного глиной котлована может выходить газ? Все дело в том, что котлован оснащается специальными инженерными сооружениями, предназначенными для отвода жидких продуктов разложения мусора и сбора свалочного газа. Для этого в теле котлована делаются скважины, устанавливаются трубы и монтируется насосное оборудование.

Содержащий метан свалочный газ, образующийся в процессе разложения мусора, тщательно собирается, после чего он попадает в скруббер – специальный газоочистительный аппарат, который используется различных химико-технологических процессах для очистки газов от примесей. Здесь газ очищается от частиц пыли и ненужных примесей (например, серы) и попадает на компрессор. После этого газ становится готовым к дальнейшему использованию.

Не смотря на кажущуюся простоту данного процесса, сбор свалочного газа является достаточно ответственным делом, поскольку при условии отсутствия должного управления его сбором внутри полигона накапливается избыточное количество газа. Это приходит к увеличению давления, скопившийся газ ищет выход наружу, в результате чего происходит разрушение тела полигона. А это может привести к достаточно неприятным последствиям, поскольку неочищенный свалочный газ содержит огромное количество вредных и токсичных веществ, которые крайне опасны для здоровья людей.

Применение свалочного газа

Поскольку свалочный газ содержит достаточно большое количество метана, он может использоваться точно так же, как и традиционный биогаз. Как правило, мусороперерабатывающие заводы используют свалочный газ для получения тепловой энергии, которая расходуется на собственные нужды.

Однако, после дополнительной очистки свалочный газ также может быть использован и в качестве автомобильного топлива. Кроме этого, полученный таким образом газ можно использовать и в качестве экологически чистого топлива для производства электроэнергии. В этом случае необходимо использовать различные газотурбинные и газопоршневые установки. Таким образом, свалочный газ можно использовать в самых различных целях, что делает его добычу весьма перспективной.