Қоқыс полигоны газдары және олардың экологиялық әсері
Landfill gas
Қоқыс полигоны газы – органикалық қалдықтардың ыдырауынан пайда болатын, метан мен көміртегі диоксидінен тұратын газ. Қоршаған ортаға зиянды, климат өзгеруіне әсер етеді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Газ тәрізді қазба отын.
Gaseous fossil fuel
Қоқыс орындарындағы газ – қоқыс орындарындағы органикалық қалдықтарды, мысалы, тамақ қалдықтары мен қағаз қалдықтарын микроорганизмдер ыдырату нәтижесінде пайда болатын әртүрлі газдардың қоспасы. Қоқыс орындарындағы газдың шамамен 40-60 пайызы метаннан, ал қалғаны көмірқышқыл газынан тұрады. Қалған бөлігі (<1%) – басқа ұшқыш органикалық қосылыстардың (ҰОҚ) аз мөлшері. Бұл газдардың құрамына көптеген түрлер кіреді, негізінен қарапайым көмірсутектер. Қоқыс орындарындағы газдар климаттың өзгеруіне әсер етеді. Басты құрамдас бөліктері – көмірқышқыл газы мен метан, екеуі де парниктік газдар. Атмосферадағы метан көмірқышқыл газынан жиырма бес есе күштірек парниктік газ. Дегенмен, атмосфера құрамындағы метан көмірқышқыл газынан азырақ. АҚШ-тағы метанның үшінші ірі көзі – қоқыс орындары. Осы газдардың зиянды әсеріне байланысты, қоқыс орындарындағы газды бақылау, тұрмыстық қалдықтардағы биоыдырайтын заттардың мөлшерін азайту және газды жағу немесе электр энергиясын өндіру үшін жинауды қамтитын қоқыс орындарындағы газды пайдалану стратегиясын құру үшін нормативтік талаптар белгіленді.
Landfill gas is a mix of different gases created by the action of microorganisms within a landfill as they decompose organic waste, including for example, food waste and paper waste. Landfill gas is approximately forty to sixty percent methane, with the remainder being mostly carbon dioxide. Trace amounts of other volatile organic compounds (VOCs) comprise the remainder (<1%). These trace gases include a large array of species, mainly simple hydrocarbons. Landfill gases have an influence on climate change. The major components are CO2 and methane, both of which are greenhouse gases. Methane in the atmosphere is a far more potent greenhouse gas, with each molecule having twenty five times the effect of a molecule of carbon dioxide. Methane itself however accounts for less composition of the atmosphere than does carbon dioxide. Landfills are the third largest source of methane in the US. Because of the significant negative effects of these gases, regulatory regimes have been set up to monitor landfill gas, reduce the amount of biodegradable content in municipal waste, and to create landfill gas utilization strategies, which include gas flaring or capture for electricity generation.
Өндіріс
Қоқыс полигоны газдары үш процестің нәтижесі болып табылады: қалдықтардың әртүрлілігіне қарамастан, газдардың пайда болуы жақсы анықталған кинетикалық үлгіні сақтайды. Метан мен CO2 қалыптасуы полигонға қалдықтар төгілгеннен кейін шамамен алты айдан басталады. Газдың пайда болу қарқыны шамамен 20 жылда ең жоғары деңгейге жетеді, содан кейін ондаған жылдар бойы азаяды. Сондай-ақ, сұйық қалдықтардың қозғалысы мен таралу жолдары да маңызды. Температура, ылғалдылық деңгейі және биологиялық түрде ыдырайтын материалдың мөлшері сияқты әртүрлі орындардағы жағдайларды анықтауға болады, ал бұл ақпаратты газ өндіруді ыстық нүктелердегі оптималды ұңғымалар орналасуы және үйіндіні суару сияқты шаралар арқылы жақсарту үшін пайдалануға болады. Полигон газы топырақ арқылы өтетін кезде, газдағы метанның бір бөлігі микробтардың әсерінен CO2-ға тотығады.
Landfill gases are the result of three processes: Despite the heterogeneity of waste, the evolution of gases follows well defined kinetic pattern. Formation of methane and CO2 commences about six months after depositing the landfill material. The evolution of gas reaches a maximum at about 20 years, then declines over the course of decades. and leachate movements and pathways. Conditions at different locations, such as temperature, moisture levels and fraction of biodegradable material can be inferred and this information can be used to improve gas production with optimal well locations over hotspots and interventions such as heap irrigation. When landfill gas permeates through a soil cover, a fraction of the methane in the gas is oxidized microbially to CO2.
Бақылау
Қоқыс полигондарынан шығатын газдар құнды да, кейде қауіпті де болғандықтан, оларды бақылау әдістері әзірленген. Метан және жалпы ұшқыш органикалық қосылыстар (ҰОҚ) деңгейін өлшеу үшін жалынды иондау детекторларын қолдануға болады. Жер бетіндегі, жер астындағы және ауадағы бақылау жүргізіледі. АҚШ-та 1990 жылғы «Таза ауа туралы» заңға сәйкес, көптеген ірі қоқыс полигондары газ жинау және бақылау жүйелерін орнатуға міндетті, яғни кемінде полигон газды жинап, жағуға тиіс. 1979 жылдың қазанында құрылған RCRA-ның D тақырыбы бойынша АҚШ федералдық ережелері МҚҚ полигондарының орналасуын, жобалауын, құрылысын, пайдалануын, бақылауын және жабуын реттейді. D тақырыбы полигон газындағы метанның таралуын бақылауды талап етеді. Бақылау талаптары полигон жұмыс істеп тұрған кезде және одан кейін 30 жыл бойы орындалуы тиіс. RCRA-ның D тақырыбына сәйкес, полигон операторлары газды метан шығарылымдарын мерзімік тексеру арқылы бақылауға тиіс, осылайша полигон аумағынан тысқары таралудың алдын алуға болады. Полигон иелері мен операторлары метан газының концентрациясы полигон құрылысындағы метанның төменгі жарылыс шегінің (ТЖШ) 25%-ын және полигон шекарасындағы метанның ТЖШ-ін аспауына көз жеткізуі керек.
Because gases produced by landfills are both valuable and sometimes hazardous, monitoring techniques have been developed. Flame ionization detectors can be used to measure methane levels as well as total VOC levels. Surface monitoring and sub surface monitoring as well as monitoring of the ambient air is carried out. In the U. S., under the Clean Air Act of 1990, it is required that many large landfills install gas collection and control systems, which means that at the very least the facilities must collect and flare the gas. U. S. Federal regulations under Subtitle D of RCRA formed in October 1979 regulate the siting, design, construction, operation, monitoring, and closure of MSW landfills. Subtitle D now requires controls on the migration of methane in landfill gas. Monitoring requirements must be met at landfills during their operation, and for an additional 30 years after. The landfills affected by Subtitle D of RCRA are required to control gas by establishing a way to check for methane emissions periodically and therefore prevent off site migration. Landfill owners and operators must make sure the concentration of methane gas does not exceed 25% of the LEL for methane in the facilities' structures and the LEL for methane at the facility boundary.
Қолдану
Қоқыс полигонында пайда болатын газдарды әр түрлі жолдармен жинап, қолдануға болады. Полигон газын тікелей орнында қазандықпен немесе кез келген жану жүйесі арқылы пайдаланып, жылу алуға болады. Микротурбиналар, бу турбиналары немесе отын жасушалары арқылы электр энергиясын да өндіруге болады. Полигон газын полигон аумағынан шығарып, табиғи газ құбырларына жіберіп сатуға да болады. Бұл үшін газды құбырға жіберуге лайықты сапаға дейін өңдеу қажет, мысалы, түрлі қоспаларды және компоненттерді жою арқылы. Полигон газын полигон процесінің тағы бір қосалқы өнімі – шайырды буландыру үшін де пайдалануға болады. Бұл бұрын осы мақсатқа пайдаланылған басқа отынды ығыстырады. Полигонда газ жинау тиімділігі қанша энергияны қалпына келтіруге болатынына тікелей әсер етеді. Қабылдау тоқтатылған полигондар (қалдық қабылдамайтын) жұмыс істеп тұрған полигондарға (қалдық қабылдап жатқан) қарағанда газды тиімдірек жинайды. Қабылдау тоқтатылған және жұмыс істеп тұрған полигондардың газ жинау тиімділігін салыстырғанда, олардың арасында шамамен 17 пайыздық айырмашылық байқалды.
The gases produced within a landfill can be collected and used in various ways. The landfill gas can be utilized directly on site by a boiler or any type of combustion system, providing heat. Electricity can also be generated on site through the use of microturbines, steam turbines, or fuel cells. The landfill gas can also be sold off site and sent into natural gas pipelines. This approach requires the gas to be processed into pipeline quality, e. g., by removing various contaminants and components. Landfill gas can also be used to evaporate leachate, another byproduct of the landfill process. This application displaces another fuel that was previously used for the same thing. The efficiency of gas collection at landfills directly impacts the amount of energy that can be recovered closed landfills (those no longer accepting waste) collect gas more efficiently than open landfills (those that are still accepting waste). A comparison of collection efficiency at closed and open landfills found about a 17 percentage point difference between the two.
Қарсылық
Жерге төгілген қалдық газын жинау және пайдалану қымбатқа түсуі мүмкін. Кейбір экологиялық ұйымдар бұл жобалар "жаңаруға жарамды қуатты" өндірмейді деп мәлімдейді, себебі қоқыс (олардың бастауы) жаңаруға жарамды емес. "Сиерра клубы" мұндай жобаларға мемлекеттік субсидияларға қарсы шығады. Табиғи ресурстарды қорғау кеңесі (NRDC) үкіметтік ынталандырулардың күшін күн, жел және энергияны үнемдеу шараларына бағыттау қажет деп санайды. Бірнеше жағдайлар орын алды, мысалы, 1986 жылы Англияның Лоско қаласында жерге төгілген қалдық газы жиналып, мүліктің бір бөлігін қиратты. 1991 жылы Даниядағы Скеллингстед қалдық полигонының жанындағы үйde жарылыс болды, нәтижесінде екі адам қаза тапты. Жерге төгілген қалдық газының тудыратын қаупіне байланысты, полигондарда өндірілетін газды бақылау қажет. Өрт және жарылыс қаупінен өзге, жер астында газдың қозғалуы жер асты суларымен байланысқа түсуіне алып келуі мүмкін. Бұл өз кезегінде, жер асты суларының барлық қалдық газында кездесетін органикалық қосылыстармен ластануына себеп болуы мүмкін. Көбінесе тек аз мөлшерде бөлінгенімен, қалдық полигондары кейбір ароматтық заттар мен хлорлы көмірсутектерді бөліп шығарады. Қысымның айырмашылығы және диффузия салдарынан қалдық газының қозғалуы мүмкін. Егер газ жақын орналасқан ғимараттарда жеткілікті деңгейде жиналса, бұл жарылыс қаупін тудыруы мүмкін.
Capture and use of landfill gas can be expensive. Some environmental groups claim that the projects do not produce "renewable power" because trash (their source) is not renewable. The Sierra Club opposes government subsidies for such projects. The Natural Resources Defense Council (NRDC) argues that government incentives should be directed more towards solar, wind, and energy efficiency efforts. Several accidents have occurred, for example at Loscoe, England in 1986, where migrating landfill gas accumulated and partially destroyed a property. An accident causing two deaths occurred from an explosion in a house adjacent to Skellingsted landfill in Denmark in 1991. Due to the risk presented by landfill gas, there is a clear need to monitor gas produced by landfills. In addition to the risk of fire and explosion, gas migration in the subsurface can result in contact with landfill gas with groundwater. This, in turn, can result in contamination of groundwater by organic compounds present in nearly all landfill gas. Although usually evolved only in trace amounts, landfills do release some aromatics and chlorocarbons. Landfill gas migration, due to pressure differentials and diffusion, can occur. This can create an explosion hazard if the gas reaches sufficiently high concentrations in adjacent buildings.