Khí sinh học từ bãi chôn lấp. Đề án, mô tả

Thư viện kỹ thuật miễn phí

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Sơ đồ của các thiết bị vô tuyến-điện tử và điện

Khí sinh học từ bãi chôn lấp. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Nguồn năng lượng thay thế

Bình luận bài viết

Trong những thập kỷ qua, lượng chất thải rắn đô thị (MSW) đã tăng lên đáng kể. Khoảng 400 triệu tấn MSW đi vào sinh quyển mỗi năm và lượng này tăng 3-6% mỗi năm, vượt quá tốc độ gia tăng dân số thế giới. Một lượng đáng kể CTRSH là chất thải thực phẩm, giấy, bìa cứng, gỗ. Một phần các phần hữu cơ của MSW dao động từ 56% ở các nước phát triển đến 62% ở các nước đang phát triển.

Trên thế giới, có ba cách chính để xử lý chất thải rắn:

Đốt trực tiếp trong nhà máy đốt chất thải.
Công nghệ làm phân compost.
Xử lý tại bãi chôn lấp và bãi chôn lấp chất thải rắn (khác với bãi chôn lấp, bãi chôn lấp được trang bị hệ thống cách ly đất và hệ thống loại bỏ nước rỉ rác)

Ở một số nước phát triển, đặc biệt là những nước có mật độ dân số cao (Thụy Sĩ, Nhật Bản, v.v.), MSW và thậm chí cả bùn thải chủ yếu được đốt cháy.

Việc đốt MSW đòi hỏi phải sử dụng các công nghệ phức tạp và đắt tiền để làm sạch các sản phẩm đốt khỏi kim loại nặng và khí độc hại. Vấn đề làm sạch khí thải từ dioxin vẫn chưa được giải quyết ở bất kỳ quốc gia nào.

Nhiều khả năng, phân trộn sẽ không được sử dụng trong một thời gian dài, vì vấn đề làm sạch phân trộn khỏi muối của kim loại nặng, sự di chuyển của chúng vào đất màu mỡ là không thể chấp nhận được, vẫn chưa được giải quyết.

Hiện nay, ở nhiều nước trên thế giới, xử lý CTRSH tại các bãi chôn lấp đặc biệt được coi là cách kinh tế nhất để xử lý chúng. Lượng chất thải rắn được đưa đến bãi chôn lấp hoặc chôn lấp là 45-55% ở Hà Lan, 62-85% ở Mỹ, 93-96% ở Canada và 97% ở Nga.

Khai thác và sử dụng khí sinh học từ các bãi chôn lấp chất thải rắn ở các quốc gia khác nhau

Khí sinh học được hình thành trong MSW mà không cần tiếp cận với oxy. Dưới tác động của vi khuẩn, một phần chất hữu cơ bị phân hủy với sự hình thành khí mê-tan (50-70%) và carbon dioxide (30-50%), hỗn hợp tạo thành khí sinh học, ngoài ra, nó còn chứa một lượng nhỏ nitơ, oxy và hydro. Khí sinh học dễ cháy và có nhiệt trị cao trên 18 MJ/m3.

Hợp lý nhất về mặt kinh tế là việc thu gom và sử dụng khí sinh học tại các bãi chôn lấp và bãi chôn lấp lớn, nơi có hơn 1 triệu tấn chất thải, lớp chất thải vượt quá 10 m, hầu hết chất thải đều có “tuổi” không quá 10 năm. Lãnh thổ của bãi rác phải được cải tạo: phủ một lớp đất ít nhất 30-40 cm.

Sản lượng khí sinh học trung bình từ một bãi chôn lấp như vậy sẽ ít nhất là 5 m3 trên 1 tấn MSW trong 20 năm. Có tầm quan trọng lớn là tỷ lệ chất hữu cơ (chất thải xây dựng không tạo ra khí sinh học).

Tổng tiềm năng khí sinh học ở EU đạt 9 tỷ m3/năm, ở Mỹ - lên tới 13 tỷ m3/năm. Với việc sử dụng khí mê-tan từ tất cả các bãi chôn lấp MSW ở Hoa Kỳ, lượng khí mê-tan sẽ chiếm 5% tổng lượng khí đốt tự nhiên tiêu thụ trong nước. Năm 1992, 481 hệ thống thu gom khí sinh học đang hoạt động trên toàn thế giới (175 ở các nước EU, 264 ở Mỹ, 4 ở châu Á và Úc, và 2 ở châu Phi). Nhưng cần lưu ý rằng khoảng 25-50% khí sinh học được sử dụng cho mục đích thương mại, phần còn lại được đốt bằng pháo sáng.

Khí sinh học là một trong những khí nhà kính chính

Theo mức độ gây hại cho môi trường, khí mê-tan được coi là khí độc hại thứ hai sau carbon dioxide. Nồng độ khí mêtan trong khí quyển đang tăng khoảng 0,6% hàng năm và đã tăng gấp đôi trong hai thế kỷ qua (nồng độ carbon dioxide đang tăng hàng năm 0,4%). Khí mê-tan có "tuổi thọ" ngắn hơn trong khí quyển (11 năm), trong khi carbon dioxide có 120 năm. Vì vậy, việc ổn định hoặc giảm phát thải khí mê-tan vào khí quyển sẽ dẫn đến biến đổi khí hậu tích cực nhanh chóng.

Việc giải phóng toàn cầu khí mê-tan vào khí quyển là một yếu tố quan trọng trong biến đổi khí hậu. Tại Hoa Kỳ, một luật đã được ban hành bắt buộc tất cả các bãi chôn lấp chất thải rắn, không có ngoại lệ, phải được trang bị các hệ thống khai thác và sử dụng khí sinh học. Trở lại năm 1987, người ta đã xác định rằng tổng lượng khí mê-tan thải ra từ các bãi chôn lấp của Trái đất là 30-70 triệu tấn mỗi năm, tương đương 6-18% tổng lượng khí thải vào khí quyển. Nhóm chuyên gia của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu đã đưa khí mê-tan từ bãi rác vào danh sách các khí nhà kính chính của thế giới.

Khí sinh học tràn lan trong môi trường gây ra một chuỗi các hiện tượng tiêu cực. Sự tích tụ của nó có thể tạo ra các điều kiện nguy hiểm về nổ và cháy trong các ngôi nhà và công trình nằm gần bãi chất thải rắn. Sự tích tụ khí sinh học trong một không gian kín cũng nguy hiểm theo quan điểm độc học. Nhiều trường hợp ngộ độc đã được ghi nhận trong quá trình bảo trì thông tin liên lạc kỹ thuật sâu. Khí sinh học cũng có tác động bất lợi đến lớp thực vật (làm "nghẹt thở" hệ thống rễ). Tất cả điều này cho thấy sự cần thiết phải chống lại lượng khí thải của nó vào khí quyển. Phương pháp chính để thực hiện điều này là thu gom và sử dụng khí sinh học.

Công nghệ thu gom/sản xuất khí sinh học tại bãi chôn lấp

Hệ thống thu gom khí sinh học phổ biến nhất bao gồm một mạng lưới các giếng thẳng đứng được nối với nhau bằng các ống nằm ngang. Ở giữa giếng đứng có đường kính 0,6-1,2 m đặt một ống nhựa có đường kính 12-25 cm, đục các lỗ có đường kính 3-6 mm. Độ sâu của giếng ít nhất là 7 m và tương ứng với 50-90% độ dày của lớp CTRSH. Thể tích giếng xung quanh ống nhựa đục lỗ được lấp đầy bằng sỏi hoặc đá cuội. Phần trên của giếng (cách mép trên khoảng 0,5 m) được đầm chặt bằng bê tông hoặc đất sét để hạn chế khí sinh học thoát ra môi trường. Phạm vi giếng khoan trung bình 30-35 m, số lượng giếng trung bình 2,5 giếng trên 1 ha bãi chôn lấp. Việc xây dựng hệ thống thoát khí có thể được thực hiện trên toàn bộ bãi chôn lấp sau khi kết thúc hoạt động và ở các khu vực riêng biệt khi nó được lấp đầy. Hình này cho thấy sơ đồ sản xuất, thu gom và sử dụng khí sinh học.

Công nghệ khai thác/sử dụng khí sinh học

Có hai cách chính để sử dụng khí sinh học: sử dụng nó để tạo nhiệt tại nơi sản xuất, và tạo ra điện và bán nó cho lưới điện. Việc sử dụng trực tiếp khí sinh học trong bán kính 3 km từ bãi chôn lấp thường là cách sử dụng hiệu quả nhất về chi phí.

Khí có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho nồi hơi trong mạng lưới sưởi ấm của khu vực, các hộ tiêu dùng công nghiệp khác nhau (sản xuất xi măng, sản xuất thủy tinh, sấy gạch). Nếu người tiêu dùng ở xa hơn 3 km, thì lợi nhuận sẽ giảm xuống.

Nghiên cứu khả thi và triển vọng phát triển công nghệ sản xuất và sử dụng khí sinh học ở Ukraine

Chỉ riêng các thành phố của Ukraine tạo ra khoảng 40 triệu m3/năm MSW. Hơn 90% số lượng này được thu gom và chuyển đến 655 bãi chôn lấp nằm cách các thành phố 10-20 km. Hơn 500 bãi chôn lấp ở Ukraine không có phương tiện bảo vệ cơ bản chống ô nhiễm nước ngầm và không khí. Khoảng 140 bãi chôn lấp là bãi chôn lấp MSW có thể được coi là phù hợp cho việc khai thác và sử dụng khí sinh học. Trong số 140 bãi chôn lấp, 90 bãi rất lớn, chúng chứa 30% tổng lượng chất thải rắn ở Ukraine. Chính những bãi chôn lấp này mang lại lợi nhuận cao nhất cho việc sản xuất khí đốt. Việc đưa vào sử dụng hệ thống thu gom và sử dụng khí sinh học tại 90 bãi chôn lấp này sẽ giúp giảm lượng khí thải carbon dioxide 3,26 triệu tấn mỗi năm.

Với mức giá điện khá thấp ở thị trường nội địa Ukraine, việc sử dụng khí sinh học cho nhu cầu của các doanh nghiệp công nghiệp nằm gần bãi chôn lấp là hiệu quả nhất về chi phí. Nếu điều này là không thể, thì việc tạo ra điện trong mạng là hợp lý. Trong trường hợp này, có thể sử dụng các nhà máy điện dựa trên động cơ đốt trong do Ukraine sản xuất có công suất 1 và 1,6 MW (Nhà máy GP được đặt theo tên của Malyshev, Kharkov) hoặc 0,40,8 MW (Pervomaiskdizelmash, Pervomaisk).

Bảng này cho thấy một nghiên cứu khả thi cho dự án khai thác và sử dụng khí sinh học để phát điện tại bãi chôn lấp Lugansk, nơi có 1,6 triệu tấn chất thải rắn. Hai biến thể của thiết bị cho nhà máy điện mini khí sinh học 2 MW với động cơ do Pervomaiskdieselmash sản xuất và động cơ Caterpillar do Mỹ sản xuất được xem xét. Các tính toán sử dụng các thông số như sản lượng khí sinh học hàng năm là 5 m3/t chất thải và tuổi thọ của nhà máy - 20 năm.

Khí sinh học từ bãi chôn lấp

Chi phí điện trong cả hai trường hợp đều thấp hơn chi phí bán buôn điện ở Ukraine ($0,021 trên 1 kWh).

Các tính toán kinh tế trên không tính đến khả năng "bán" lượng khí thải carbon giảm được từ dự án này. Lượng khí thải nhà kính giảm được sẽ được “mua” với giá từ 4,5 đến 9 EUR/1 tấn, nhờ đó hiệu quả kinh tế của các dự án năng lượng sinh học có thể cải thiện đáng kể.

Bước đầu tiên để phổ biến các công nghệ sản xuất và sử dụng khí sinh học ở Ukraine là thực hiện ít nhất một dự án trình diễn, mục đích của nó là thể hiện khả năng kỹ thuật, tính khả thi về kinh tế và công nghệ của việc sử dụng các công nghệ đó.

Kết luận:

1. Hiện nay, việc xử lý chất thải rắn tại các bãi chôn lấp và bãi chôn lấp vẫn là phương pháp chính để trung hòa chúng ở hầu hết các quốc gia trên thế giới.

2. Phát thải khí mê-tan tại các bãi chôn lấp ước tính khoảng 6-18% tổng lượng phát thải vào khí quyển. Cách hiệu quả nhất để giảm phát thải khí mê-tan là thu giữ và sử dụng nó.

3. Tiềm năng năng lượng của khí sinh học ở hầu hết các quốc gia là khoảng 1% năng lượng tiêu thụ.

4. Ở hầu hết các nước, việc sản xuất và sử dụng khí sinh học ngày càng tăng.

5. Các dự án khai thác và sử dụng khí sinh học khá tiết kiệm chi phí, đặc biệt nếu có một hộ tiêu thụ khí công nghiệp gần đó.

6. Việc áp dụng các công nghệ khai thác và sử dụng khí sinh học là rất hứa hẹn ở Ukraine, cả về khía cạnh môi trường và kinh tế.

7. Việc cấp vốn cho ít nhất một dự án trình diễn sản xuất và sử dụng khí sinh học ở Ucraina từ ngân sách nhà nước hoặc ngân sách của Bộ Sinh thái là điều hợp lý.

Tác giả: G. Geletukha, K. Kopeikin, Viện Vật lý nhiệt kỹ thuật thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Ukraine, Trung tâm Khoa học và Kỹ thuật "Sinh khối"

Xem các bài viết khác razdela Nguồn năng lượng thay thế.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Nồng độ cồn của bia ấm 07.05.2024

Bia, là một trong những đồ uống có cồn phổ biến nhất, có hương vị độc đáo riêng, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ tiêu thụ. Một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã phát hiện ra rằng nhiệt độ bia có tác động đáng kể đến nhận thức về mùi vị rượu. Nghiên cứu do nhà khoa học vật liệu Lei Jiang dẫn đầu đã phát hiện ra rằng ở nhiệt độ khác nhau, các phân tử ethanol và nước hình thành các loại cụm khác nhau, ảnh hưởng đến nhận thức về mùi vị rượu. Ở nhiệt độ thấp, nhiều cụm giống kim tự tháp hình thành hơn, làm giảm vị cay nồng của "etanol" và làm cho đồ uống có vị ít cồn hơn. Ngược lại, khi nhiệt độ tăng lên, các cụm trở nên giống chuỗi hơn, dẫn đến mùi cồn rõ rệt hơn. Điều này giải thích tại sao hương vị của một số đồ uống có cồn, chẳng hạn như rượu baijiu, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ. Dữ liệu thu được mở ra triển vọng mới cho các nhà sản xuất đồ uống, ... >>

Yếu tố nguy cơ chính gây nghiện cờ bạc 07.05.2024

Trò chơi máy tính đang trở thành một hình thức giải trí ngày càng phổ biến trong thanh thiếu niên, nhưng nguy cơ nghiện game vẫn là một vấn đề đáng kể. Các nhà khoa học Mỹ đã tiến hành một nghiên cứu để xác định các yếu tố chính góp phần gây ra chứng nghiện này và đưa ra các khuyến nghị để phòng ngừa. Trong suốt sáu năm, 385 thanh thiếu niên đã được theo dõi để tìm ra những yếu tố nào có thể khiến họ nghiện cờ bạc. Kết quả cho thấy 90% người tham gia nghiên cứu không có nguy cơ bị nghiện, trong khi 10% trở thành người nghiện cờ bạc. Hóa ra yếu tố chính dẫn đến chứng nghiện cờ bạc là do mức độ hành vi xã hội thấp. Thanh thiếu niên có mức độ hành vi xã hội thấp không thể hiện sự quan tâm đến sự giúp đỡ và hỗ trợ của người khác, điều này có thể dẫn đến mất liên lạc với thế giới thực và phụ thuộc sâu sắc hơn vào thực tế ảo do trò chơi máy tính cung cấp. Dựa trên kết quả này, các nhà khoa học ... >>

Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con 06.05.2024

Những âm thanh xung quanh chúng ta ở các thành phố hiện đại ngày càng trở nên chói tai. Tuy nhiên, ít người nghĩ đến việc tiếng ồn này ảnh hưởng như thế nào đến thế giới động vật, đặc biệt là những sinh vật mỏng manh như gà con chưa nở từ trứng. Nghiên cứu gần đây đang làm sáng tỏ vấn đề này, cho thấy những hậu quả nghiêm trọng đối với sự phát triển và sinh tồn của chúng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc gà con ngựa vằn lưng kim cương tiếp xúc với tiếng ồn giao thông có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho sự phát triển của chúng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ô nhiễm tiếng ồn có thể làm chậm đáng kể quá trình nở của chúng và những gà con nở ra phải đối mặt với một số vấn đề về sức khỏe. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tác động tiêu cực của ô nhiễm tiếng ồn còn ảnh hưởng đến chim trưởng thành. Giảm cơ hội sinh sản và giảm khả năng sinh sản cho thấy những ảnh hưởng lâu dài mà tiếng ồn giao thông gây ra đối với động vật hoang dã. Kết quả nghiên cứu nêu bật sự cần thiết ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Thiết bị làm nhiễu điện thoại di động 12.03.2001

Hãng "Netline Communications" của Israel sản xuất một thiết bị làm im lặng điện thoại di động, nơi có thể gây nhiễu các cuộc gọi phiền phức và các cuộc trò chuyện liên tục với người khác.

Khoảng nửa tỷ điện thoại di động hiện đang được sử dụng trên thế giới và điều này đã trở nên đáng chú ý trong các nhà hát, rạp chiếu phim, phòng hòa nhạc, tại các cuộc họp, trong bệnh viện và ở những nơi khác mà cho đến nay việc nói chuyện qua điện thoại không những không được chấp nhận, nhưng đơn giản là không thể. Một thiết bị di động có kích thước bằng một cuốn sách mỏng sẽ làm gián đoạn sự tương tác của điện thoại bỏ túi và trạm phát gần nhất với các tín hiệu của nó.

Bán kính hành động - 15 mét - bao phủ một khán phòng lớn. Thiết bị này có giá 200 USD, chạy bằng cả nguồn điện và pin, vì vậy chủ nhân của nó có thể thiết lập một vùng im lặng xung quanh anh ta, chẳng hạn như trong toa tàu hoặc trên bãi biển. Phiên bản cố định lớn hơn, $ 2800 vô hiệu hóa điện thoại trong bán kính 80 mét.

Các thiết bị này được đặt hàng bởi các cơ sở giáo dục, nhà hát, nhà hàng, bệnh viện, thư viện, bảo tàng và thậm chí cả nhà tù - trong trường hợp tù nhân có điện thoại di động.

Tin tức thú vị khác:

▪ Máy quay video của Nga trên bộ nhớ flash

▪ Mussel paste

▪ Băng điện cơ

▪ Công tắc cơ học hành trình ngắn nhất

▪ Tên lửa vũ trụ trên nước thải

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Điện tử tiêu dùng. Lựa chọn bài viết

▪ bài viết tôi không có thời gian để viết ngắn hơn. biểu hiện phổ biến

▪ bài viết Có phải Paris luôn là thành phố của những giấc mơ? đáp án chi tiết

▪ Bài báo của Alych. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng

▪ bài viết Nhiệt kế gia đình đơn giản hai cảm biến DS18B20. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Hộp đôi. tiêu điểm bí mật

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web