Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Газовый факел, произведенный на полигоне в Лейк Каунти, штат Огайо.

Свалочный газ - это смесь различных газов, создаваемых действием микроорганизмов на свалке, когда они разлагают органические отходы , включая, например, пищевые отходы и бумажные отходы . Свалочный газ состоит примерно на сорок - шестьдесят процентов метана , а остальная часть - в основном двуокись углерода . Остальное (<1%) составляют следовые количества других летучих органических соединений (ЛОС). Эти газовые примеси включают в себя широкий спектр разновидностей, в основном простые углеводороды . [1]

Свалочные газы влияют на изменение климата . Основными компонентами являются CO 2 и метан , оба являются парниковыми газами . Метан в атмосфере - гораздо более мощный парниковый газ , каждая молекула имеет в двадцать пять раз больше эффекта, чем молекула двуокиси углерода. Однако сам метан составляет меньший состав атмосферы, чем диоксид углерода. Свалки являются третьим по величине источником метана в США. [2]

Производство [ править ]

Свалочные газы являются результатом трех процессов: [1]

Первые два сильно зависят от характера отходов. Доминирующим процессом на большинстве свалок является третий процесс, при котором анаэробные бактерии разлагают органические отходы с образованием биогаза , который состоит из метана и диоксида углерода вместе со следами других соединений. [3] Несмотря на неоднородность отходов, выделение газов следует четко определенному кинетическому паттерну . Образование метана и CO 2 начинается примерно через шесть месяцев после размещения материала свалки. Выделение газа достигает максимума примерно через 20 лет, а затем снижается в течение десятилетий. [1]

Когда свалочный газ проникает через почвенный покров, часть метана в газе окисляется микробно до CO 2 . [4]

Мониторинг [ править ]

Основная статья: Мониторинг свалочного газа

Поскольку газы, образующиеся на свалках, являются одновременно ценными, а иногда и опасными, были разработаны методы мониторинга. Детекторы ионизации пламени могут использоваться для измерения уровней метана, а также общего содержания ЛОС. Осуществляется наземный и подземный мониторинг, а также мониторинг атмосферного воздуха. В США в соответствии с Законом о чистом воздухе от 1990 года требуется, чтобы на многих крупных свалках были установлены системы сбора и контроля газа, что означает, что, по крайней мере, объекты должны собирать и сжигать газ .

Федеральные правила США в соответствии с подзаголовком D RCRA, сформированного в октябре 1979 года, регулируют выбор площадок, проектирование, строительство, эксплуатацию, мониторинг и закрытие полигонов ТБО. Подзаголовок D теперь требует контроля за миграцией метана в свалочном газе. Требования к мониторингу должны выполняться на полигонах во время их эксплуатации и в течение дополнительных 30 лет после этого. Свалки, затронутые Подзаголовком D RCRA, должны контролировать газ путем создания способа периодической проверки выбросов метана и, следовательно, предотвращения миграции за пределы объекта. Владельцы и операторы полигонов должны следить за тем, чтобы концентрация метана не превышала 25% нижнего предела взрываемости метана в конструкциях объектов и нижнего предела взрываемости метана на границах объекта. [5]

Используйте [ редактировать ]

Основная статья: Утилизация свалочного газа
Система сбора свалочного газа

В отчете Агентства по охране окружающей среды США (EPA) указано, что по состоянию на 2016 год количество действующих полигонов твердых бытовых отходов колеблется от 1900 до 2000. В общенациональном исследовании, проведенном Фондом экологических исследований и образования в 2013 году, на территории Соединенных Штатов было подсчитано только 1540 действующих полигонов твердых бытовых отходов. При разложении отходов на этих свалках образуется свалочный газ, который представляет собой смесь примерно половины метана и половины диоксида углерода. Свалки являются третьим по величине источником выбросов метана в США, при этом свалки твердых бытовых отходов составляют 95 процентов этой фракции. [6] [7] [ необходима ссылка ]

Газы, образующиеся на свалке, можно собирать и использовать различными способами. Свалочный газ можно утилизировать непосредственно на месте с помощью котла или любой системы сжигания, обеспечивая тепло. Электроэнергия также может вырабатываться на месте с помощью микротурбин, паровых турбин или топливных элементов. [8] Свалочный газ также можно продавать за пределами площадки и направлять в трубопроводы природного газа. Этот подход требует, чтобы газ был переработан до качества трубопровода, например, путем удаления различных загрязняющих веществ и компонентов. [9]Эффективность сбора газа на свалках напрямую влияет на количество энергии, которое может быть восстановлено - закрытые свалки (те, которые больше не принимают отходы) собирают газ более эффективно, чем открытые свалки (те, которые все еще принимают отходы). Сравнение эффективности сбора на закрытых и открытых свалках показало, что разница между ними составляет около 17 процентных пунктов. [10]

Свалочный газ также можно использовать для испарения фильтрата, еще одного побочного продукта процесса захоронения. Это приложение заменяет другое топливо, которое ранее использовалось для того же самого. [11]

Система выпаривания фильтрата

По данным Агентства по охране окружающей среды, в США количество проектов по утилизации свалочного газа увеличилось с 399 в 2005 году до 594 в 2012 году [12] . Эти проекты популярны, потому что они контролируют затраты на энергию и сокращают выбросы парниковых газов. Эти проекты собирают и обрабатывают метановый газ, чтобы его можно было использовать для производства электроэнергии или переоборудовать в газ трубопроводного качества. (Метан в двадцать один раз превышает потенциал глобального потепления, чем углекислый газ). [13] Например, в США Управление отходамииспользует свалочный газ в качестве источника энергии на 110 объектах по переработке свалочного газа. Это производство энергии компенсирует почти два миллиона тонн угля в год, создавая энергию, эквивалентную энергии, необходимой для четырехсот тысяч домов. Эти проекты также сокращают выбросы парниковых газов в атмосферу. [14]

Агентство по охране окружающей среды, которое оценивает, что сотни свалок могут поддерживать газовые проекты в энергетике, также учредило Программу охвата метана на свалках. Эта программа была разработана для сокращения выбросов метана со свалок рентабельным способом за счет поощрения развития экологически и экономически выгодных проектов по производству энергии из свалочного газа. [15]

Оппозиция [ править ]

Улавливание и использование свалочного газа может быть дорогостоящим. Некоторые экологические группы заявляют, что проекты не производят «возобновляемую энергию», потому что мусор (их источник) не возобновляется. Сьерра Клуб выступает против государственных субсидий для таких проектов. [13] Совет по защите природных ресурсов (NRDC) утверждает, что государственные стимулы должны быть направлены в большей степени на солнечную, ветровую и энергоэффективность. [13]

Безопасность [ править ]

Выбросы свалочного газа могут привести к проблемам с окружающей средой , гигиеной и безопасностью на свалке. [16] [17] Произошло несколько аварий, например, в Лоско , Англия, в 1986 г. [18], где мигрирующий свалочный газ накапливался и частично разрушал собственность. Несчастный случай, в результате которого погибли два человека, произошел в результате взрыва в доме, прилегающем к свалке Скеллингстед в Дании в 1991 году. [19] В связи с опасностью, которую представляет собой свалочный газ, существует явная необходимость контролировать газ, производимый на свалках. Помимо риска пожара и взрыва, миграция газа под землей может привести к контакту свалочного газа с грунтовыми водами.. Это, в свою очередь, может привести к загрязнению грунтовых вод органическими соединениями, присутствующими почти во всем свалочном газе. [20]

Хотя обычно они выделяются только в следовых количествах, свалки действительно выделяют некоторые ароматические углеводороды и хлороуглероды .

Возможна миграция свалочного газа из-за перепада давления и диффузии. Это может создать опасность взрыва, если газ достигнет достаточно высоких концентраций в соседних зданиях.

См. Также [ править ]

  • Анаэробное пищеварение
  • Биоразлагаемость
  • Биогаз
  • Дымовые газы
  • Утилизация свалочного газа
  • Относительная стоимость электроэнергии, произведенной из разных источников
  • Подземная газификация угля

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Ханс-Юрген Эриг, Ханс-Йоахим Шнайдер и Фолькмар Госсов «Отходы, 7. Отложения» в Энциклопедии промышленной химии Ульманна, 2011, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.o28_o07
  2. ^ «Выбросы метана» . Агентство по охране окружающей среды . Проверено 13 июня +2016 .
  3. ^ «Свалочный газ и биогаз» . Управление энергетической информации США . Проверено 22 ноября 2015 .
  4. ^ Scheutz, C., Kjeldsen, P., Bogner, JE, De Visscher, A., Gebert, J., Hilger, HA, и Spokas, K. (2009) Процессы микробного окисления метана и технологии для уменьшения выбросов свалочного газа. Управление отходами. Res. 27: 409-455.
  5. ^ "Меры по контролю за свалочным газом" . Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний . Проверено 26 апреля 2010 .
  6. ^ EPA, OAR, OAP, CCD, США. «Основная информация о свалочном газе - Агентство по охране окружающей среды США» . Агентство по охране окружающей среды США .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ https://www.epa.gov/sites/production/files/2017-02/documents/2017_complete_report.pdf
  8. ^ Салливан, Патрик. «Важность улавливания и утилизации свалочного газа в США» (PDF) . SUR . Проверено 27 сентября 2013 года .
  9. ^ "Электростанции, работающие на свалочном газе" . Энергетическая комиссия Калифорнии . Проверено 27 сентября 2013 года .
  10. ^ Пауэлл, Джон Т .; Таунсенд, Тимоти Дж .; Циммерман, Джули Б. (21 сентября 2015 г.). «Оценка объемов захоронения твердых отходов и целевые показатели сокращения выбросов свалочного газа». Изменение климата природы . предварительная онлайн-публикация (2): 162–165. DOI : 10.1038 / nclimate2804 . ISSN 1758-6798 . 
  11. ^ "Программа распространения метана на свалках" . EPA . Проверено 27 сентября 2013 года .
  12. ^ «Свалочный газ в энергию» . EPA . Проверено 29 июля 2012 .
  13. ^ a b c Кох, Венди (25 февраля 2010 г.). «Проекты по свалкам на подъеме» . USA Today . Проверено 25 апреля 2010 .
  14. ^ «Свалочный газ в энергию» . Управление отходами . Проверено 26 апреля 2010 .
  15. ^ «Свалочный газ» . ООО «Технологии разделения газа». Архивировано из оригинала на 2017-05-06 . Проверено 26 апреля 2010 .
  16. ^ Brosseau, J. (1994) Выбросы газовых примесей из санитарных участков муниципальных свалок; Атмосфера-Окружающая среда 28 (2), 285-293
  17. Перейти ↑ Christensen, TH, Cossu, R. & Stegmann, R. (1999) Захоронение отходов: биогаз
  18. ^ Уильямс и Эйткенхед (1991) Уроки Лоско: неконтролируемая миграция свалочного газа; Ежеквартальный журнал инженерной геологии 24 (2), 191-207
  19. ^ "Датское EPA" . mst.dk .
  20. ^ Керфут, HB, Глава 3.5 В Кристенсен, TH, Cossu, R. & Stegmann, R. (1999) Захоронение отходов: Биогаз

Внешние ссылки [ править ]

  • Г.А. Мансури, Н. Энаяти, Л. Б. Агиарко (2016), Энергия: источники, использование, законодательство, устойчивость, Иллинойс как модельное государство , World Sci. Паб. Co., ISBN 978-981-4704-00-7 
  • «Праймер по свалочному газу как« зеленая энергия » » . Сеть энергетического правосудия . Проверено 25 апреля 2010 .
  • Кох, Венди (25 февраля 2010 г.). «Проекты по свалкам на подъеме» . USA Today . Проверено 25 апреля 2010 .
  • «Свалочный газ в энергию» . Управление отходами . Проверено 26 апреля 2010 .
  • «Свалочный газ» . ООО «Технологии разделения газа». Архивировано из оригинала на 2017-05-06 . Проверено 26 апреля 2010 .
  • «Меры по контролю за свалочным газом» . Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний . Проверено 26 апреля 2010 .