Различают пять фаз процесса распада органической составляющей твердых отходов на полигонах:

1-я фаза - аэробное разложение;

2-я фаза - анаэробное разложение без выделения метана (кислое брожение);

3-я фаза - анаэробное разложение с непостоянным выделением метана (смешанное брожение);

4 я фаза - анаэробное разложение с постоянным выделением метана;

5-я фаза - затухание анаэробных процессов.

Первая и вторая фазы имеют место в первые 20-40 дней с момента укладки отходов, продолжительность протекания третьей фазы - до 700 дней. Длительность четвертой фазы - определяется местными климатическими условиями и для различных регионов РФ колеблется в интервале от 10 (на юге) до 50 лет (на севере), если условия складирования не изменяются. За период анаэробного разложения отходов с постоянным выделением метана и максимальным выходом биогаза (четвертая фаза) генерируется около 80% от его общего количества. Поэтому расчет выбросов биогаза целесообразно проводить для условий стабилизированного процесса разложения отходов при максимальном выходе биогаза (четвертая фаза) с учетом того, что стабилизация процесса газовыделения наступает в среднем через два года после захоронения отходов. Поступление биогаза с поверхности полигона в атмосферный воздух идет равномерно, без заметных колебаний его количественных и качественных характеристик. На количественную характеристику выбросов загрязняющих веществ с полигонов отходов влияет большое количество факторов, среди которых:

климатические условия;

рабочая (активная) площадь полигона;

сроки эксплуатации полигона;

количество захороненных отходов;

мощность слоя складированных отходов;

соотношение количеств завезенных бытовых и промышленных отходов;

морфологический состав завезенных отходов и их влажность;

содержание органической составляющей в отходах;

содержание жироподобных, углеводоподобных и белковых веществ в органике отходов;

технология захоронения отходов.

1. Удельный выход биогаза (Qw, кг/кг отходов) за период его активной стабилизированной генерации при метановом брожении определяется по уравнению:

Qw = 10^-6R · (100 - W) · (0,92Ж + 0,62У + 0,34Б), (31)

где R - содержание органической составляющей в отходах, 55%; Ж - содержание жироподобных веществ в органике отходов, 2%; У - содержание углеводоподобных веществ в органике отходов, 83%; Б - содержание белковых веществ в органике отходов, 15%; W - фактическая влажность отходов, 47%.

Qw = 10^-6 • 55 • (100 - 47) • (0,92 • 2 + 0,62 • 83 + 0,34•15) = 0,170236 кг/кг

2. Период полного сбраживания органической части отходов, в годах, определяемый по приближенной эмпирической формуле (t_c6p, годы):

(32)

где:

t_{cp. тепл} - средняя из среднемесячных температура воздуха в районе полигона ТБО и ПО за теплый период года (t_{ср. мес.} >0), в°С; Т_тепл - продолжительность теплого периода года в районе полигона ТБО и ПО, в днях; 10248 и 0,301966 - удельные коэффициенты, учитывающие биотермическое разложение органики.

3. Количественный выход биогаза за год (Р_уд, кг/т отходов в год), отнесенный к одной тонне отходов, определяется по формуле:

(33)

4. Количество активных стабильно выделяющих биогаз отходов, т:

У D = (T_{экс. -} 2) · M, (34)

У D= (20-2) ·380000=6840000

где Т_{экс. -} срок функционирования полигона, годы; M - масса завозимых отходов, т в год (М = Н₁ · У_1, М= 20 000 1,9= 380000 т)

5. Определение весового процентного содержания компонентов в биогазе. Средняя плотность биогаза составляет обычно 0,95-0,98 плотности воздуха, т.е. при плотности воздуха 1,2928 кг/м³ средняя плотность биогаза (с_бг) будет равна: 1,2928 • 0,965 = 1,24755 кг/м³.

Используя полученные анализами концентрации компонентов в биогазе (табл.1) и рассчитанную его плотность, определяется весовое процентное содержание этих компонентов в биогазе (С_{вес. i}, %):

(35)

где С_i - концентрации компонентов в биогазе, мг/м³; с_бг - плотность биогаза, кг/м³.

При использовании расчетного метода инвентаризации выбросов действующего полигона и при проектировании нового или расширении существующего полигона ТБО принимается среднестатистический состав биогаза, рекомендуемый при проектировании (табл.8):

Таблица 8

Концентрации компонентов и их весовое процентное содержание в биогазе (по результатам анализов проб)

6. Максимально разовый выброс всех компонентов биогаза (М_сум, г/сек) с полигона определяются по формуле:

(36)

где У D - количество активных стабильно генерирующих биогаз отходов, т; Т_{тепл -} продолжительность теплого периода года в районе полигона ТБО, в днях.

7. Максимальные разовые выбросы i-го компонента биогаза с полигона определяются по формуле (М_i, г/сек):

М_i = 0,01 · С_{вес. i} · М_сум, (37)

где С_{вес. i} - весовое процентное содержание компонентов ЗВ в биогазе, определяемое по табл.6 (графа 3), %.

8. Валовой выброс всех компонентов биогаза (G_сум, т/год). С учетом коэффициента неравномерности суммарный валовой выброс всех компонентов биогаза с полигона определяются по формуле:

(38)

где а и b - соответственно периоды теплого и холодного времени года в месяцах (а при t_{cp. мес}. > 8°С; b при 0 < t_{cр. мес} ? 8°С).

9. Валовой выброс i-го компонента биогаза определяется по формуле:

G_i = 0,01C_{вес. i} · G_сум, (39)

2.11 Индивидуальные задания для расчета выбросов загрязняющих веществ

Произвести расчет количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигона твердых бытовых отходов. Исходные данные приведены в табл.9.

Таблица 9

Исходные данные для расчета выбросов от полигона