Процесс образования биогаза

Основными источниками биогаза являются такие фракции мусора как пищевые отходы, бумага, древесина, текстиль. Опыт показывает, что каждая тонна твердых бытовых отходов содержит приблизительно от 150 до 250 кг органических веществ, которые биологически разлагаемы и при разложении 1 м³ ТБО выделяется до 1,5-2,5 м³ в год биогаза в течение 15-20 лет.

Этапы образования и выделения метана показаны на рисунке 2.1.

Рис. 2.1. Динамика образования газов на свалках в массе мусора:

1 – метан, 2 – диоксид углерода, 3 – азот (газ), 4 – кислород,

Фазы: I – аэробная, II – анаэробная, не образующая метана, III – нарастающая анаэробная, метанобразующая, IV – стационарная анаэробная, метанобразующая.

В ходе первой фазы собранные на мусорной свалке отходы содержат достаточно кислорода, что позволяет иметь место аэробному биологическому разложению. Кислород постепенно удаляется в виде CO2. Позже, когда кислород становится практически исчерпанным, начинается вторая фаза [2].

     Эта вторая фаза называется стадией кислотного брожения в процессе разложения отходов и имеет место примерно через 2 недели после начала разложения. В это время вещества, такие как целлюлоза, белки и жиры разлагаются, давая выход субстратам, которые далее биологически разлагаются в коротко цепочные жирные кислоты, CO₂ и H₂. Образование CO₂ и H₂ достигает максимума в ходе этой фазы. В ходе стадии кислотного брожения микробы, ответственные за образование метана при разложении, начинают сами образовываться в мусорных отходах, где практически полное отсутствие кислорода[2].

     Третья фаза в процессе разложения отходов начинается когда образование биогаза становится практически количественно постоянным. Третья фаза реально начинается через 3-4 месяца. Скорость образования газа стабилизуется в пределах 2-3 лет и после этого начинается четвертая фаза[2].

      В четвертой фазе "газовый реактор" будет поставлять газ постоянного состава на протяжении длительного периода[2].

Характеристика полигонов

На полигонах складируются как бытовые, так и промышленные отходы, разрешенные к захоронению.

Морфологический состав твердых бытовых отходов (ТБО) определяется опытным путем. По усредненным данным морфологический состав для различных климатических зон указан в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Морфологический состав ТБО для различных климатических зон, % массы

Плотность (насыпная масса) отходов составляет 0,2-0,3 т/куб. м, влажность колеблется от 40% до 55%, содержание органического вещества (в процентах на сухую массу) может достигать 70%[3].