Санкт-Петербург, Россия
В статье рассмотрен практический опыт выполнения работ на полигонах твердых бытовых отходов с целью получения информации о пространственном распределении основных компонентов биогаза на различных участках захоронения отходов. Это необходимо для районирования территории полигона по степени насыщенности биогазом, оценки энергетического потенциала и создания систем дегазации при обосновании рекультивационных работ.
твердые бытовые отходы, полигоны, биогаз, рекультивация.
1. Введение
В Ленинградской области и в регионе г. Санкт-Петербурга ежегодно образуется более 10 млн м³ твердых бытовых отходов (ТБО), основная часть которых захоранивается на полигонах (более 20 полигонов) и многочисленных свалках. Некоторые полигоны, в том числе крупные, в ближайшее время должны быть закрыты и рекультивированы [1]. Для планирования работ по рекультивации необходимо иметь представление о процессах, происходящих в теле полигона, характеристикой которых являются состав и интенсивность эмиссии биогаза, образующегося в процессе разложения органосодержащих фракций отходов. Неконтролируемая эмиссия свалочного биогаза представляет опасность для окружающей среды и здоровья человека, так как в биогазе содержатся парниковые, горючие и токсичные вещества — метан, углекислый газ, сероводород и др. (более 100 примесей). Свалочный метан не только сильный парниковый, но и взрывоопасный газ, вызывает возгорание свалочных масс, приводит к сильному загрязнению атмосферы высокотоксичными соединениями. Одновременно в процессе биоразложения отходов образуется токсичный фильтрат, загрязняющий подземные и поверхностные воды, а также почвенный покров на прилегающей территории. Для снижения эмиссии загрязняющих веществ в окружающую среду полигоны должны иметь эффективные системы инженерной защиты, тип которых определяется их состоянием и биохимическими процессами, протекающими при разложении отходов. Полноценной, обеспечивающей экологическую безопасность полигона, но относительно дорогой является система, предусматривающая сбор биогаза. Такая система представляет собой сложное инженерное сооружение, включает верхнее и нижнее многослойные изолирующие покрытия; газовые скважины; коллекторную и дренажную сети для отвода биогаза и фильтрата; очистное оборудование и др. Снизить затраты на обустройство полигона можно, получая дополнительный доход от энергетического использования биогаза в качестве топлива для нужд местной энергетики. Таким образом, вид рекультивации будет во многом определяться биогазовым потенциалом полигона [2]. Для оценки объема эмиссии биогаза необходимо провести специальные натурные исследования, так как математические модели не могут в полной мере отразить специфику функционирования конкретного полигона [3,4]. Разные объемы и морфологический состав отходов, время и способ их захоронения, климатические условия, температурный режим и другие факторы обусловливают изменчивость состава, мозаичность распределения газовой эмиссии на поверхности тела полигона, сезонные и годовые колебания выброса биогаза [5].
1. Долгосрочная целевая инвестиционная программа обращения с твёрдыми бытовыми и промышленными отходами в Санкт-Петербурге на 2012-2020 годы. Раздел 1. 2011. http://www.greenpeace.org/russia/Global/russia/report/toxics/recycle/LIP-part1.pdf.
2. Метан со свалок ТБО. Каталог / Федеральное агентство по науке и инновациям «РусДЕМ Энергоэффект». - 2009. - 80 с.
3. Федоров М.П., Кораблев В.В., Масликов В.И., Иокша Е.О. «Углеродные» инвестиции в энергетическое использование полигонов ТБО // Экология и жизнь: научно-популярный и образовательный журнал. 2008. №4 (77) .- С. 16-22.
4. Энергетическое использование эмиссии метана на полигоне твердых бытовых отходов Санкт-Петербурга для сокращения парниковых выбросов и привлечения инвестиций в рекультивацию / Федоров М.П., Зинченко А.В., Кораблев В.В., Масликов В.И., Чусов А.Н., Иокша Е.О. // Научно-технические ведомости СПбГПУ №6(70)/2008. - СПб.: Изд-во Политехн, ун-та, 2008. - С. 135-142.
5. Зональное определение эмиссий биогаза на полигоне ТБО для оценки геоэкологического состояния и обоснования управления процессами разложения отходов при рекультивации / А.Н. Чусов, В.И. Масликов, Д.В. Молодцов, М.Г. Рыжакова // Научно-технические ведомости СПбГПУ №2-1(147)/2012. - СПб.: Изд-во Политехн, ун-та, 2012. - С. 260-265.
6. Лабораторные исследования разложения отходов в биореакторах для оценки биогазового потенциала и выбора мероприятий по рекультивации полигонов ТБО / А.Н. Чусов, В.И. Масликов, Е.Ю. Негуляева, Д.В. Молодцов А.В. Черемисин // Научно-технические ведомости СПбГПУ №2-2(147)/2012. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. - С. 229-235.
7. Rettenberger G. Die Bedeutung der Methan-, Kohlendioxidund HKW-Emissionen von Deponien für die Atmosphäre. In: Rettenberger/Stegmann (Hrsg.): Deponiegasnutzung. Trierer Berichte zur Abfallwirtschaft Bd. 2. Economica Verlag, Bonn, 1991. S. 9-26.
8. Федоров П.М. Мониторинг за воздействием полигона твердых бытовых отходов на окружающую среду //Региональная экология. - 2001. № 3-4. - С. 48-51.
9. Rettenberger G. Forschungsbericht 103 02 207 Teil II: Untersuchung zur Entstehung, Ausbreitung und Ableitung von Zersetzungsgasen in Abfallablagerungen. Texte des Umweltbundesamtes 13. Berlin, 1982.
