Биогаз полигона ТКО как источник энергии

XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Биогаз полигона ТКО как источник энергии

Жуковин К.С. 1Рачкова А.А. 1
1Государственного учреждения образования «Высоковская средняя школа имени Днепровской флотилии» Пинского района
Скребель О.Л. 1
1Государственного учреждения образования «Высоковская средняя школа имени Днепровской флотилии» Пинского района
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Использование ископаемого топлива и влияние парниковых газов на окружающую среду инициировали исследования в производстве альтернативных видов топлива из биоресурсов. Количество выбросов парниковых газов в атмосферу растет, при этом основным компонентом является углекислый газ. Кроме того, мировой спрос на энергию стремительно растет. Примерно 88% произведенной энергии в настоящее время производится из ископаемого топлива. Отрицательные тенденцииразвития традиционной энергетики обусловлены в основном наличием двух факторов – быстрым истощениемресурсов и загрязнением окружающей среды. С целью снижения расхода природного топлива в последнее десятилетия стремительно развивается альтернативная энергетика. Применение конкретного вида альтернативного топлива зависит от климатических и технологических факторов. В альтернативной энергетике особое местозанимает переработка биомассы (органических ибытовыхотходов) метановым брожениемсполучением биогаза, содержащегооколо 70% метана. В этом контексте биогаз, получаемый в результате разложения отходов, может играть важную роль в энергетическом будущем. Всего в мире в настоящее время используется или разрабатывается около 60-ти разновидностей биогазовых технологий. Что такое биогаз и почему этот вид возобновляемого топлива вызывает такой интерес не только у энергетиков, а его производство в мире так активно развивается?

В настоящее время одной из главных проблем защиты окружающей среды является загрязнение экосистемы бытовыми и промышленными отходами. Любой полигон твердых бытовых отходов представляет собой большой биохимический реактор, в недрах которого в процессе эксплуатации, а также в течение нескольких десятилетий после закрытия в результате анаэробного разложения отходов растительного и животного происхождения образуется биогаз, или как его иногда называют, свалочный газ. Свободное распространение биогаза приводит к загрязнению атмосферы прилежащих территорий, токсичными и дурно пахнущими соединениями. Свалочный газ является парниковым газом, который усиливает эффект изменения климата Земли в целом. Ежегодная эмиссия метана со свалок земного шара сопоставима с мощностью таких общеизвестных источников метана, как болота, угольные шахты и т.д. Сегодня остро стоит проблема стабилизации концентрации в атмосфере этого газа, одного из основных планетарных источников парникового эффекта. Поэтому утилизация биогаза бытовых отходов приобретает важнейшее значение для снижения антропогенной эмиссии метана. Кроме того, метан является причиной самовозгорания свалочных отложений, так как при его взаимодействии с воздухом создаются горючие и взрывоопасные смеси, что приводит к сильному загрязнению атмосферы токсичными веществами. Глобальная эмиссия биогаза является важным параметром для расчета прогнозных моделей изменения климата, так как при поступлении биогаза в природную среду формируются негативные эффекты как локального, так и глобального характера. По этой причине во многих развитых странах мира осуществляются специальные мероприятия по минимизации эмиссии свалочного газа. Свалочный газ оказывает гибельное воздействие на растительный покров, так как его накопление в поровом пространстве почвенного покрова, вызывает асфиксию корневой системы, а также является пожароопасным и взрывоопасным.

Мы выбрали эту тему для научной работы, потому что:

  • Во-первых, совершив экскурсию на полигон ТКО у деревни Вулька Городищенская Пинского района тема дальнейшего использования отходов меня заинтересовала.

  • Во-вторых, ежегодно в Беларуси образуется около 4 миллионов тонн твердых коммунальных отходов, которые перерабатываются или накапливаются на 146 полигонах ТКО. В ближайшие 10 лет все действующие полигоны будут закрыты;

  • В-третьих, решили изучить возможность получения биогаза из отходов на полигонах бытовых отходов. В течении четырех лет мы изучали работу биогазовых комплексов и влияние дигестата, полученного в реакторе на растения.

  • Надеемся, что наша работа принесёт пользу в изучении тем, связанных с экологией и географией промышленности Беларуси.

Цель исследования: Изучить возможность получения свалочного биогаза на полигонах ТКО Республики Беларусь.

Задачи исследования:

1. Определить перспективные объекты для получения свалочного газа.

2. Изучить технологии получения свалочного газа.

4. Найти пути совершенствования работы полигонов ТКО в Республике Беларусь.

Объект исследования: полигоны ТКО, свалочный газ.

Предмет исследования: Перспективы дальнейшего использования закрытых полигонов с твердыми коммунальными отходами с целью получения биогаза для дальнейшего использования.

Гипотеза: если провести современную рекультивацию полигонов ТКО, можно использовать энергию накопленную на полигонах отходов и уменьшить воздействие на окружающую среду.

Методы исследования:1.Обзор информационных источников.2.Работа со статистическими данными, анализ.

ГЛАВА 1. БИОГАЗ - КАК ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

До настоящего времени использование возобновляемых источников энергии сдерживалось избытком углеводородных топливно-энергетических ресурсов. Вместе с тем, негативные тенденции, наблюдающиеся в системе традиционной энергетики, создали предпосылки для развития альтернативной энергетики. В такой ситуации чрезвычайно актуальным становится вопрос использования возобновляемых источников энергии, одним из которых является биогаз. Энергия, полученная из биогаза, принадлежит к возобновляемой, поскольку происходит из органического возобновляемого субстрата, что придает еще большего значения производству газа на биогазовых установках. Биогаз возникает в следствии разложения органической субстанции бактериями. Разные группы бактерий разлагают органические субстраты, состоящие преимущественно из воды, белка, жира, углеводов и минеральных веществ на их первичные составляющие — углекислый газ, минералы и воду. Как продукт обмена веществ при этом образовывается смесь газов, получившая название биогаз. Горючий метан (СН4) составляет от 5 до 85% и является основным компонентом биогаза, а значит и основным энергосодержащим компонентом. Такой естественный процесс разложения возможен лишь в анаэробных условиях, то есть только при отсутствии проникновения кислорода. Энергия, освобождающаяся вследствие анаэробного процесса, не теряется и вследствие жизнедеятельности метановых бактерий она превращается в молекулы метана. Сущность процесса получения биогаза заключается в разложении биомассы под воздействием трёх видов бактерий: гидролизных, кислотообразующих, метанобразующих.

Технология получения газа и биоудобрений путем переработки органических отходов (биомассы) в анаэробных условиях успешно применяется в ряде стран с развитой сферой сельского хозяйства. США, ЕС, Китай, Индия, Бразилия являются лидерами по производству биогаза. На сегодняшний день возобновляемые источники энергии занимают значительное место в энергетическом балансе стран мира. Использование электроэнергии, тепла и биоудобрений, производимого с помощью анаэробной переработки биомассы, в Европе сосредоточено в основном в Австрии, Финляндии, Германии, Дании и Великобритании. Германия является лидером по производству биогаза в Европе. В Германии в 1992 году насчитывалось 139 биогазовых установок, а в настоящий момент работает более 7000 больших установок анаэробного сбраживания сельскохозяйственных отходов. Биогаз используется в основном для получения электричества, отопления домов и теплиц. Среди развивающихся стран распространено производство энергии и тепла с помощью переработки отходов на небольших биогазовых установках. Около 16 миллионов хозяйств по всему миру используют энергию, производимую в биогазовых установках, для освещения, обогрева и приготовления пищи. Это 12 миллионов хозяйств в Китае, 3,7 миллиона хозяйств в Индии и 140 тысяч хозяйств в Непале.

ГЛАВА 2. СВАЛОЧНЫЙ ГАЗ: ПРОИЗВОДСТВО, ПОЛУЧЕНИЕ, СБОР, ПРИМЕНЕНИЕ

Свалочный газ (биогаз, канализационный или болотный газ, газ-метан) является побочным продуктом анаэробного разложения органических веществ коммунальных отходов. Гниение мусора происходит под воздействием бактерий. Они производят его первичное разложение на летучие жирные кислоты и перерабатывают их. Макрокомпонентами свалочного газа являются метан (СН4) и диоксид углерода (СО2), их соотношение может меняться от 40-70% до 30-60% соответственно. В существенно мень­ших концентрациях присутствуют азот (N2), кислород (О2), водород (Н2). В качестве микропримесей в состав свалочного газа могут входить десятки различных органических соединений. В определенных концентрациях свалочный газ токсичен. Показатели токсичности определяются наличием ряда микропримесей, например, сероводород (Н2S), придающий свалочному газу резкий неприятный запах. Теплота сгорания свалочного газа составляет от 21 до 27,2 МДж/м3. По теплоте сгорания 1 м3 биогаза эквивалентен: 0,8 м3 природного газа, 0,7 кг мазута или 1,5 кг дров. Выделяемые свалками газы содержат огромное количество токсичных и вредных веществ, крайне опасных для здоровья и жизни людей. Добыча и утилизация биогаза на полигоне может решить экологические проблемы посредством предотвращения выбросов метана в атмосферу. Метан (тепличный газ) и углекислый газ являются основными факторами, способствующими глобальному потеплению и росту парникового эффекта. Вредное воздействие метана на окружающую среду в 21 раз превышает негативное влияние углекислого газа. Поэтому захват метана - лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления. Бесконтрольно выделяясь, он затрудняет или делает невозможной планомерную регенерацию территории свалки, распространяя неприятный запах. Накапливаясь, он может служить источником энергии. Утилизация биогаза в количестве 1 млн. м3 в год дает снижение выбросов парниковых газов на 8,3 тыс. тонн.

С биогазом буквально улетучивается до 20% первоначальной массы сухого вещества ТКО, в том числе 8-10% - за время эксплуатации полигона. Если собрать и использовать половину образующегося биогаза, то это будет равноценно утилизации 10% отходов, доставленных на полигон. Для сравнения: на таком же уровне оценивается возможный уровень утилизации отходов на полигоне при помощи дорогостоящих мусоросортировочных комплексов. Причем, при сортировке мусора энергия потребляется (25-30 кВт*ч/т ТКО), а при утилизации биогаза - вырабатывается (50-60 кВт*ч/т ТКО). По энергетическому потенциалу 1 м3 биогаза соответствует 0,5 м3 природного газа. Газоэнергетический потенциал полигона, на котором размещен 1 млн. т ТКО с влажностью 40%, можно рассматривать как техногенное месторождение с запасами 50-60 млн. м3 природного газа. Утилизация биогаза на полигоне, обслуживающем город с населением 100 тыс. человек, может обеспечить потребности в электричестве и тепле жилого поселка с населением 1 тыс. человек. Причем это техногенное газовое месторождение не создается специально: гигантский биохимический реактор, коим является полигон ТКО это побочный продукт жизнедеятельности человека, своего рода отхожее место города. Существенное отличие этого месторождения от природных - отсутствие газонепроницаемой изоляции, вследствие чего без оперативной добычи газа одновременно с его генерацией образующийся биогаз будет просто выбрасываться в атмосферу, загрязняя ее.

Первые глобальные оценки потока свалочного метана начали проводиться в конце 20 века. В одной из первых работ 1987 года было показано, что глобальная эмиссия свалочного метана составляет 30-70 млн. т в год, или 6-18% от его общепланетарного потока.

Первая современная мусорная свалка с применением специальных инженерных сооружений открылась в Калифорнии (США) в 1937 году. Исследования и применение свалочного газа в США начались после принятия в 1965 году закона об утилизации твёрдых отходов. Работы по утилизации свалочного газа ускорились во время нефтяного кризиса 70-х годов. С 1980 года правительство США начало предоставлять налоговые льготы производителям свалочного газа. К концу 1984 года в США действовала 41 теплоэлектростанция, работающая на свалочном газе.

Для экстракции свалочного газа на полигонах обычно используется следующая принципиальная схема: сеть вертикальных газо-дренажных скважин соединяют линиями газопроводов, в которых компрессорная установка создает разрежение необходимое для транспортировки свалочного газа до места использования. Установки по сбору и утилизации монтируются на специально подготовленной площадке за пределами свалочного тела.

Система получения биогаза с эксплуатируемых полигонов состоит из скважин, дренажа, промежуточных и магистральных трубопроводов с арматурой, из устройства по очистке и осушке биогаза и энергетической установки. Система является составной частью технологической схемы эксплуатации полигона.

Скважины Для добычи свалочного газа на полигонах ТБО применяются вертикальные скважины. Обычно они располагаются равномерно по территории свалочного тела с шагом 50 - 100 м между соседними скважинами. Их диаметр колеблется в интервале 200 - 600 мм, а глубина определяется мощностью свалочного тела и может составлять несколько десятков метров.

Пункт сбора свалочного газа Газосборный пункт предназначен для принудительного извлечения свалочного газа из свалочной толщи.

Технология сбора и отвода свалочного газа на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов

Способ сбора и отвода свалочного газа может быть использован при обезвреживании твердых бытовых и промышленных отходов путем захоронения их на полигонах. В способе сбора и отвода свалочного газа на полигоне, включающем подготовку основания, монтаж системы вертикального газового дренажа из скважин с перфорированными стенками, послойную укладку отходов, монтаж системы горизонтального газового дренажа на поверхности каждого завершенного слоя отходов в виде дрен, изолирующее покрытие поверхности сформированного полигона, отвод свалочного газа из скважин. При этом на фундаментах, распределенных по площади полигона, оборудуют скважины вертикального газового дренажа на определенную высоту. Затем производят засыпку внутренней полости и обсыпку внешней поверхности каждой скважины. После укладки первого слоя отходов формируют на его поверхности горизонтальные дрены, примыкающие к внешней дренирующей обсыпке скважин. Наращивают перфорированные скважины до определенной высоты. Обсыпают внешнюю поверхность скважин на высоту следующего слоя отходов дренирующим материалом. В последнем цикле наращивания скважины оборудуют стенками без перфораций, выше поверхности сформированного полигона и без обсыпки их внешней поверхности дренирующим материалом.

Технологии получения тепловой и электрической энергии с использованием свалочного газа.

В процессе активной стадии дегазации полигона выделяющийся из субстрата свалочный газ собирается, например, в газгольдере через систему удаления конденсата водных паров. Из газгольдера свалочный газ поступает к потребителям через систему очистки от вредных примесей: воды, серы, углекислого газа. Очищенный газ поступает непосредственно в котлы для производства тепла или в когенерационные установки для выработки электроэнергии. Также свалочный газ может использоваться для производства холода на абсорбционных или комбинированных холодильных машинах и т.д.

Основные способы использования свалочного газа: сжигание, производство тепловой энергии, электроэнергии, холода, автомобильного топлива, а также когенерация.

Сжигание. В настоящее время биогаз в основном используется в виде энергетического топлива для сжигания в тепловых котлах и различных двигателях-генераторах.

Если биогаз не применяется, то его избыточные объёмы факельно сжигают для предотвращения эмиссии метана в атмосферу. При сжигании метана свалочный газ превращается в углекислый, который так или иначе попал бы в атмосферу при разложении биомассы. Таким образом, использование биогаза в качестве энергии не увеличивает количество атмосферного углекислого газа, а значит, он, аналогично энергии, полученной путём сжигания древесины, является безвредным для природы энергоносителем.

Тепловая энергия. На 9-10 год эксплуатации полигона, энергетический потенциал утилизации биогаза становится достаточен для начала создания тепличного хозяйства и составляет в качестве котельного топлива 90-92%, а сброс биогаза на факел при этом составит 33,8% от собранного.

Электроэнергия. Производство энергии при использовании биогаза с полигонов ТБО эффективно, но его рыночное использование в качестве энергетического топлива в определенной мере ограничивается высокой стоимостью природоохранных устройств на энергогенерирующих установках.

Существуют два основных варианта производства электроэнергии на месте - с помощью двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин. Мощность газоэнергетической установки, работающей на свалочном газе по схеме когенерации (с совместной выработкой электричества и тепла), может составить 200-220 кВт по электроэнергии и 220-280 кВт по теплу на 1 млн. куб.м/год утилизируемого свалочного газа. Возможная максимальная выработка энергии на свалочном газе в 2-3 раза превосходит собственные потребности полигона.

Когенерация. Для проведения процесса когенерации, необходима локальная электростанция, то есть когенерационная установка или мини-ТЭЦ. Свалочный газ является качественным топливом для когенерационных установок, вырабатывающих из него электроэнергию и тепло, которые могут использоваться для обеспечения близлежащих предприятий и жилых комплексов. Из 100 м3 свалочного газа можно получить от 270 kW до 350 kW электроэнергии и столько же тепла.

Холод. Когенерационные установки начинают давать холод, после установки дополнительного агрегата. С точки зрения энергосбережения абсорбционные холодильные машины выгодно применять совместно с когенерационными установками.

Автомобильное топливо. Использование биогаза в качестве моторного топлива обеспечивает значительную экономию топливно-энергетических ресурсов. Главными параметрами такого двигателя до сих пор являются высшая теплота сгорания и так называемое метановое число, характеризующее газ с точки зрения устойчивости к детонации, а специальный газовый смеситель позволяет компенсировать колебания калорийности топлива (что имеет большое значение при использовании, например, свалочного газа).

Для заправки автомобилей свалочным газом устанавливается дополнительная система очистки. После такой системы очистки полученный газ - биометан, полный аналог природного газа (90% метана (CH4) и 10% углекислого газа (CO2)) и по составу и по свойствам, отличный только в происхождении. Таким метаном можно и стоит заправлять технику. Сегодня уже существует огромная сеть заправочных метановых станций. Такая биогазовая заправочная станция окупается менее чем за полгода.

ГЛАВА 3. МИРОВОЙ ОПЫТ ПЕРЕРАБОТКИ (УТИЛИЗАЦИИ) СВАЛОЧНОГО ГАЗА НА ПОЛИГОНАХ ТКО

В развитых странах использование биогаза с полигонов захоронения отходов связано не только с экономическими, но и с экологическими аспектами. С этой целью в ЕС принята Директива, в которой установлено требование сбора и утилизации свалочного газа со всех свалок, где были захоронены биологически разлагающиеся отходы, для минимизации вредных воздействий на окружающую среду и здоровье человека. В Германии на 409 крупных свалках городского мусора имеются сборные пункты биогаза, образующегося при разложении органических компонентов мусора. В среднем на свалках Германии из 1 т мусора вырабатывается около 100 м3 биогаза. При общем объеме выделения биогаза со свалок в размере 4 млрд м 3 /год (что эквивалентно 2 млрд м 3 природного газа), его полезное потребление составляет около 400 млн м 3 /год. Биогаз после его очистки используют для получения электрической и тепловой энергии, расходуемой для промышленных целей и применяемой в системах отопления. Количество биогаза, генерируемого на свалках, колеблется от 10 до 1200 м3 /ч. Мощность установок для производства электроэнергии из биогаза составляет от одного десятка до нескольких тысяч кВт, что позволяет обеспечивать энергией как несколько домов, так и небольшой поселок. Нередко биогаз используется в качестве топлива в энергетических установках с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Себестоимость полученной энергии на установках с ДВС примерно в 2–2,5 раза ниже тарифов на электроэнергию для населения. Мощность газоэнергетической установки, работающей на биогазе по схеме когенерации (с совместной выработкой электричества и тепла), может составить 200-220 кВт по электроэнергии и 220-280 кВт по теплу на 1 млн. м3/год утилизируемого биогаза. Возможная максимальная выработка энергии на биогазе в 2-3 раза превосходит собственные потребности полигона. В США в настоящее время объем добычи биогаза составляет 500 млн м 3 /год. Значительная часть биогаза поступает на электростанции, работающие на газообразном топливе. Суммарная электрическая мощность установок, работающих на биогазе, составляет около 200 МВт. Кроме того, всё чаще осуществляется подача биогаза в коммунальные сети газоснабжения. В Великобритании добывается около 200 млн м3 /год биогаза. Во Франции добывается около 40 млн м 3 /год биогаза. На одной из свалок вблизи Парижа была построена БиоТЭС, использующая биогаз, эмиссия которого составляет 1500 м3 /сут.

Внедрение системы сбора и утилизации свалочного газа с полигонов захоронения коммунальных отходов требует значительных вложений, что существенно затрудняет его использование в развивающихся странах. Одним из механизмов международного сотрудничества для помощи развивающимся странам в обеспечении устойчивого развития является механизм чистого развития (МЧР), созданный в рамках Киотского протокола.

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ТЕКУЩЕЙ СИТУАЦИИ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ ЗАХОРОНЕНИЕМ ТКО

В республике имеются 9 мусороперерабатывающих заводов и 81 линия сортировки, мощности которых позволяют сортировать около 1,1 млн. тонн ТКО в год. Мусороперерабатывающие заводы имеются в пяти областных центрах (городах Бресте, Витебске, Гомеле, Гродно, Могилеве), а также в городах Минске, Барановичи, Новополоцке и Орше. Захоронение ТКО осуществляется на объектах захоронения (полигонах). В республике эксплуатируется 146 объектов (Приложение 2). С 2010 года общее количество объектов захоронения (полигонов и мини-полигонов) сократилось более чем в 22 раза. В 2023 году полностью завершены работы по закрытию мини-полигонов. В целях совершенствования инфраструктуры обращения с ТКО утверждена Концепция создания объектов по сортировке и использованию твердых коммунальных отходов и полигонов для их захоронения, которой в соответствии с Национальной стратегией предусматривается переход системы управления ТКО с районного на региональный уровень с созданием крупных межрайонных объектов по сортировке, использованию и экологически безопасному захоронению отходов. Национальной стратегией предусмотрено строительство 10 объектов (Барановичский, Брестский, Пинский, Оршанский, Новополоцкий, Гомельский, Волковысский, Пуховичский и Бобруйский региональные комплексы и объект по обращению с ТКО в г. Минске), которые позволят сортировать около 1,4 млн. тонн ТКО в год. В 2024 году на полигонах ТКО было захоронено 2, 58 млн. тонн, что составляет около 60 % всех отходов.

Наименование административно- территориальных единиц

2022 год

2023 год

2024 год

Брестская область

370,9

376,1

335,0

Витебская область

280,5

284,2

253,0

Гомельская область

377,2

368,3

348,6

Гродненская область

239,2

223,8

238,6

Минская область

578,9

520,9

577,9

Могилевская область

262,3

135,2

262,3

г. Минск

471,26

526,4

560,9

ВСЕГОПО РЕСПУБЛИКЕ

2580,2

2434,9

2576,3

Всего в стране насчитывается 146 полигонов (Брестской области – 22 полигона, Витебской области – 27 полигонов, Гомельской области – 25 полигонов, Гродненской области – 19 полигонов, Минской области – 31 полигон, Могилевской области – 21 полигон, г. Минске – 1 полигон) (Приложение 3). По состоянию на 01.01.2025 по данным ведомственной отчетности «Отчет о санитарной очистке населенных пунктов», суммарный остаточный запас мощностей для захоронения ТКО на полигонах Республики Беларусь в целом по стране хватит еще примерно на 10 лет. Подавляющая часть полигонов ТКО исчерпали свой ресурс. Все эти полигоны подлежат закрытию. В ближайшие годы запасы мощностей в таких областях как Брестская, Витебская, Гомельская и Гродненская будут находиться на пределе, а вот в Могилёвской и Минской областях он практически будет исчерпан и приблизится к критическому.

ГЛАВА 5. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ СВАЛОЧНОГО ГАЗА НА ПОЛИГОНАХ ТКО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

В ближайшие годы будут закрыты все существующие полигоны ТКО и будут введены новые, оборудованные рядом с существующими. Уже сейчас остро стоит вопрос, как правильно провести рекультивацию и распорядиться существующими полигонами. Современные технологии и мировой опыт показывают, что вложение средств при закрытии и обустройстве полигонов позволит получить энергию для новых предприятий, значительно уменьшит влияние на окружающую среду.

В Беларуси действует 7 установок работающих на свалочном газе. На полигоне бытовых отходов «Тростенецкий». Первой была введена в 2010 году в эксплуатацию электростанция. Из недр свалки удалось выкачать более 60 млн кубометров свалочного газа. Вторая электростанция была открыта в 2013 году на полигоне «Северный». Мощность данной установки 5,6 МВт. Так как данный полигон долгое время являлся основным местом утилизации бытовых отходов жителей белорусской столицы, то и газовый «выхлоп» от этой свалки оказался побольше. С момента открытия здесь было проложено более 7 тысяч погонных метров активных трубопроводов и выкачано более 80 млн кубометров свалочного газа.
Оценить общий эффект деятельности электростанций на минских свалках сложно. Однако, как утверждают специалисты, типичный проект утилизации свалочного газа мощностью 4 МВт, а именно электростанция такой мощности до последнего времени работала на полигоне «Тростенецкий», сокращает выбросы парниковых газов эквивалентные выбросам 45 тысяч автомобилей. Для поглощения такого количества газов необходимо высадить лес на площади 60 тысяч акров, а производимая электростанцией энергия позволяет сэкономить 500 тысяч баррелей нефти в год.

«Северный» стал первым мусорным полигоном под Минском, который создавали по правилам экологической безопасности. Дно карьера было выложено слоем глины, а затем закрыто водонепроницаемой пленкой. Сюда свозили 2/3 всего мусора, производимого столицей, и в итоге к 2017 году насыпали гору высотой в 85 метров. Это всего лишь на пару метров ниже самой высокой точки Беларуси - горы Дзержинской.В Витебской области построено три установки по получению свалочного газа и производству из него электрической и тепловой энергии на полигонах твердых коммунальных отходов в г. Витебск, г. Орша, г. Новополоцк суммарной мощностью 1 869 кВт. Еще две биогазовые установки действуют в Несвижском районе — мощностью 2,1 МВт в п. Снов и 1,4 МВт в п. Лань-Несвиж.

В настоящее время в Республике Беларусь используются 146 полигон ТКО. Проведенный анализ объемов захоронения отходов показал, что на 29 полигонах ежегодно утилизируется более 20 тысяч тонн. Данные полигоны соответствуют всем требованиям для строительства установок работающих на свалочном газе.

Наименование административно- территориальныхединиц

Объемы образования твердыхкоммунальных отходов (далее – ТКО), тыс.тонн

Объемы использования ТКО,

тыс.тонн

ОбъемызахороненияТКО,тыс.тонн

  
   
 

Гомельскаяобласть

544,4

195,9

348,6

  

Речицкий

38,3

14,2

24,1

  

г.Гомель

239,2

83,3

155,9

  

Светлогорский

33,2

11,5

21,7

  

Мозырьский

60,7

20,7

40,0

  

Жлобинский

36,8

14,1

22,7

  

Калинковичский

33,4

13,3

20,0

  

Витебскаяобласть

448,8

195,9

253,0

  

г.Витебск

177,3

83,6

93,7

  

г.Новополоцк

40,3

18,4

21,8

  

Оршанский

54,2

30,3

23,9

  

Полоцкий

41,1

18,5

22,5

  

Брестскаяобласть

648,7

313,7

335,0

  

г. Брест

245,5

144,4

101,1

  

г. Барановичи

80,3

31,9

48,4

  

г. Пинск

81,4

35,5

45,9

  

Кобринский

50,9

20,6

30,3

  

Гродненскаяобласть

457,0

218,4

238,6

  

г. Гродно

193,7

98,3

95,3

  

Лидский

56,7

25,7

31,0

  

Волковысский

42,9

20,5

22,4

  

Минская область

847,2

269,3

577,9

  

Минский

142,7

42,4

100,3

  

Борисовский

89,9

21,2

68,8

  

Вилейский

33,5

12,4

21,0

  

Солигорский

67,0

20,0

47,0

  

Дзержинский

45,4

16,3

29,2

  

Молодеченский

64,4

21,1

43,3

  

Пуховичский

43,5

7,7

35,8

  

Слуцкий

49,1

14,6

34,5

  

Смолевичский

44,3

16,6

27,7

  

Могилевскаяобласть

415,4

153,1

262,3

  

г.Могилев

131,8

54,4

77,3

  

г.Бобруйск

94,6

39,9

54,8

  

Осиповичский

32,0

9,4

22,6

  

ВСЕГОПО

РЕСПУБЛИКЕ

4 263,0

1 686,7

2 576,3

  

ВЫВОДЫ

Экономическая деятельность предприятий и жизнедеятельность физических лиц неизбежно приводят к образованию отходов производства и потребления. Предотвращение, уменьшение объемов образования отходов и максимальное их использование, а также предотвращение вредного воздействия отходов на окружающую среду и здоровье людей являются основой эффективного обращения с отходами. Эксплуатация свалочного газа очень полезна для окружающей среды, также она полезна для человека, а именно путем преобразование свалочного газа в полезную альтернативную энергию, при эксплуатации свалочного газа уменьшается выброс ядовитого газа (метана), что и является плюсом для всех живых существ. Применение свалочного газа в качестве энергоносителя улучшает экономические результаты предприятия, населенного пункта, повышает энергетическую эффективность страны

В процессе проведения исследовательской работы было выявлено, что в настоящее время с развитием биотехнологий появилась принципиальная возможность не только существенно снизить затраты на ликвидацию отходов, но и получить при этом экономический эффект. Указанная смесь газов оказывает весьма негативное воздействие на окружающую среду. Выделяясь в атмосферу, метан и углекислый газ создают парниковый эффект (в этом плане метан в 30 раз более активен), а наличие сероводорода придает свалкам неприятный запах. Принцип действия установок активной дегазации состоит в извлечении смеси газов, ее очистки, а затем переработке в электрическую энергию, которая подается в сеть.

В ближайшие 10 лет все существующие полигоны ТКО в Республике Беларусь будут закрыты. При рациональной рекультивации существующих полигонов и строительстве новых технологии дегазации позволяют решать сразу две задачи: энергетическую и экологическую.

В ходе исследования изучен мировой и отечественный опыт получения и использования биогаза с закрытых полигонов отходов. Определены перспективные полигоны ТКО для получения свалочного газа. Составлены карты с существующими установками по сбору биогаза и с 29 полигонами ТКО с наибольшим количеством отходов. Проведен анализ использования и захоронения ТКО.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

    1. Биогаз – универсальный возобновляемый источник энергии // РУП «Минскэнерго» : сайт. URL: https://web.minskenergo.by/news/novosti-predpriyatiya/biogaz-universalnyj- vozobnovlyaemyj-istochnik-energii/

    2. Государственный кадастр возобновляемых источников энергии // Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь : официальный сайт. URL: http://195.50.7.239/Cadastre/Map

    3. Методика расчета количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигонов твердых бытовых и промышленных отходов / АКХ им. К.Д. Памфилова, 2004 // СНИПОВ.нет. URL: http://snipov.net/c_4746_snip_110462.htm l

    4. Технологический регламент получения биогаза с полигонов твердых бытовых отходов / АКХ им. К.Д. Памфилова, 1989 // СНИПОВ.нет. URL: http://snipov.net/

    5. Масликов В.И. Энергетическое использование биогаза полигонов твердых бытовых отходов. URL: http://baltfriends.ru/node/66

    6. ПОСТАНОВЛЕНИЕ СОВЕТА МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 18 августа 2025 г. № 444 О Стратегии по обращению с отходами производства и потребления в Республике Беларусь

    7. Пашкевич М.А., Петрова Т.А. Консервация полигонов по захоронению твердых бытовых отходов с целью утилизации свалочного газа. URL: https://clck.ru/E8HyM

    8. Механизм чистого развития (МЧР) / Центр сотрудничества ЮНЕП по энергетике и охране окружающей среды, Национальная лаборатория Ризо, Роскилд, Дания, ЮНЕП, 2002. URL: http://www.oecd.org/env/outreach/34858100.pdСадчиков А.В., Кокарев Н.Ф. Биогазовые станции как экологически безопасное средство для повышения биопродукционной способности естественных и культурных ландшафтов // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 4.

    9. Соуфер С., Заборски О. Биомасса как источник энергии. – М.: Мир, 1985.

    10. Указ Президента Республики Беларусь от 18.05.2015 № 209 «Об использовании возобновляемых источников и энергии».

    11. Энергосбережение и возобновляемые источники энергии / Под общей ред. С. П. Кундаса. Минск, 2011.

Просмотров работы: 13