КАТУУ ТИРИЧИЛИК ЖАНА ӨНӨР ЖАЙ КАЛДЫКТАРЫНЫН ПОЛИГОНДОРУНАН АТМОСФЕРАГА БУЛГООЧУ ЗАТТАРДЫН ЭМИССИЯСЫНЫН САНДЫК МҮНӨЗДӨМӨЛӨРҮН ЭСЕПТӨӨ МЕТОДИКАСЫ

Бул методикада атмосфералык абага газ түрүндөгү булгоочу заттардын чыгышы катуу тиричилик жана өнөр жай калдыктары полигондору нормалдуу иштөө режими үчүн келтирилген.

Автотранспорттун жана жол техникасынын, ошондой эле котельныйлардын (эгерде бар болсо) иштешиндеги катуу жана газ түрүндөгү зыяндуу заттардын чыгышы, ошондой эле таштандыларды сактоодо, жылдырууда жана сактоодо пайда болгон катуу зыяндуу заттардын чыгышы зарыл болгон учурда тиешелүү колдонуудагы методикалар боюнча эсептелет.

Полигондун ар кайсы участокторунда таштандылардын күйүп кетиши авариялык чыгындылар катары каралат.

Таштанды полигондорунан булгоочу заттардын чыгышынын сандык мүнөздөмөсүнө көптөгөн факторлор таасир этет, алардын ичинен:

- климаттык шарттар;

- полигондун иштөө (активдүү) аянты;

- полигондун иштөө мөөнөтү;

- көмүлгөн таштандылардын саны;

- сакталган таштанды катмарынын калыңдыгы;

- алынып келинген тиричилик жана өнөр жай таштандыларынын санынын катышы;

- алынып келинген таштандылардын морфологиялык курамы;

- таштандылардын нымдуулугу;

- таштандылардагы органикалык компоненттин курамы;

- таштандылардын органикасындагы май сымал, углеводород сымал жана белок заттарынын курамы;

- таштандыларды көмүү технологиясы;

Метан ачытуу учурунда анын активдүү турукташкан генерациясынын мезгилинде биогаздын салыштырмалуу чыгышы төмөнкү теңдеме боюнча аныкталат:

Q = 10^-4R (0,92 Ж + 0,62У + 0,34 Б),                                            (1)

мында: Q - биогаздын активдүү генерациялоо мезгилиндеги үлүштүк чыгымы, кг/кг калдык;

R - калдыктардагы органикалык компоненттин курамы, %;

Ж - калдыктардын органикалык бөлүгүндөгү май сыяктуу заттардын курамы, %;

У - калдыктардын органикасындагы көмүртек сымал заттардын курамы, %;

Б - органикалык калдыктардагы белок заттардын курамы, %.

R, Ж, У жана Б - бөлүнүп алынган калдыктардын үлгүлөрүнүн анализи менен аныкталат.

Майлар жана белоктор аналитикалык анализдин стандарттык ыкмалары менен аныкталат (майлар – экстракциялоо жолу менен, белоктор – гидролизди колдонуу менен).

(1) теңдемеси таштандылардын толук кургак затына карата түзүлгөн. Чыныгы шарттарда таштандыларда белгилүү өлчөмдө ным болот, ал өзүнөн өзү биогазды пайда кылбайт. Демек, биогаздын чыгышы, чыныгы нымдуу таштандылардын салмак бирдигине карата, ошол эле бирдиктеги толук кургак таштандыларга караганда 10-2(100-W) эсе аз болот, анткени нымдуу таштандылардын салмак бирдигинде биогазды пайда кылуучу толук кургак таштандылар бул бирдиктин 10-2(100-W) бөлүгүн гана түзөт.

Бул жерде W - калдыктардын үлгүлөрүнүн анализи менен аныкталган калдыктардын % чындыгындагы нымдуулугу. Жогоруда айтылгандарды эске алуу менен, чыныгы нымдуу калдыктардын метан ачытылышында биогаздын чыгышынын теңдемеси төмөнкүдөй болот:

Qw = 10^-6R(100-W)(0,92Ж + 0,62У + 0,34Б),                              (2)

бул жерде 10-2 (100-W) коэффициенти (1) теңдемеси түзүлгөн абсолюттук кургак калдыктардын реалдуу нымдуу калдыктардын жалпы санынын үлүшүн эсепке алат.

Бир тонна таштандыга киргизилген биогаздын бир жылдык чыгарылышы төмөнкү формула боюнча аныкталат:

             жылына калдыктар (3)

t_cбp - органикалык калдыктарды толук ферментациялоо мезгили, жылдарда, жакынча эмпирикалык формула боюнча аныкталат:

                                                      (4)

мында:t_{cp тепл.} - органикалык калдыктардын толук ферментация мөөнөтү, жылдарда, жакындатылган эмпирикалык формула боюнча аныкталат;

tcp.тепл. - катуу тиричилик жана өнөр жай калдыктары полигондору аймагындагы абанын орто айлык температурасы жылдын жылы мезгилинде (t.ср.мес. >0), °С;

катуу тиричилик жана өнөр жай калдыктары полигондору аймагындагы жылы мезгилдин узактыгы, күндөрдө;

10248 жана 0,301966 - органиканы биотермиялык ыдыратууну эске алган өзгөчө коэффициенттер.

Органикалык калдыктардагы заттар ар кандай интенсивдүүлүк менен ажырашат. Мисалы, резина, териси, полимердик материалдар ж.б. микроорганизмдер менен абдан жай ажырайт, ал эми белоктор, крахмал сыяктуу органикалык калдыктар абдан тез ажырайт. Ошондуктан, органикалык калдыктарыбызды «пассива» (ажырабайт же абдан жай ажырайт) жана «активдүү» (ажыроодо газ өндүрүү) түрүнө бөлсөк болот. Демек, калдыктардын морфологиялык курамынан жана ошондой эле климаттык шарттардан биогаздын пайда болуусу жана бөлүнүү узактыгы көз каранды.

Биогаздын тыгыздыгы компоненттеринин көлөмдүү концентрациясы менен алардын тыгыздыгынын алгебралык суммасы боюнча аныкталат:

                                                      (5)

мында: Соб.i – биогаздагы i-компоненттин курамындагы көлөмдүк үлүшү, % менен;

Pi – биогаздагы i-компоненттин тыгыздыгы, кг/м³;

П – биогаздагы компоненттердин саны.

Эскертүү: Биогаздын орточо тыгыздыгы адатта аба тыгыздыгынын 0,95-0,98 өлчөмүндө болот, башкача айтканда, абанын тыгыздыгы 1,2928 кг/м³ болгондо, биогаздын орточо тыгыздыгы төмөнкүчө болот:

1,2928 ∙ 0,965 = 1,24755 кг/куб, м

Экинчи жактан, компоненттердин тыгыздыктарынын, алардын концентрацияларынын биогаздагы жана көлөмдүк пайыздык курамынын ортосундагы байланыш төмөнкү формула менен аныкталат:

                                                                         (6)

Мында: Ci – биогаздагы i-компонентинин концентрациясы, мг/м³.

Формула биогаздын тыгыздыгын аныктоо үчүн (5) жана (6) теңдемелеринин биргелешип чечилиши менен алынат.

                                                          (7)

Төмөнкү таблицада биогаздын эң мүмкүн болгон компоненттеринин тыгыздыктары көрсөтүлгөн:

Биогаздын курамы жана анын компонентилеринин концентрациялары аныктоо үчүн (эксплуатация башталганынан 2 жыл кийин) биогаздын үлгүлөрүн анализдөө жолу менен аныкталат. Үлгүлөр полигондун аймагында, 1,0-1,5 метр тереңдикте бир нече жерден алынышы керек (үлгүлөрдүн саны жана жайгашкан жерлери полигондун активдүү аймагына жана ар түрдүү аймактардын санына жараша болот). Анализдер биогазды соруу жана анын химиялык анализдери аркылуу жүргүзүлөт, андан кийин тиешелүү ыкмалар боюнча аткарылат.

Токойлуу суу жана активдүү калдык чөйрөлөрү (или) полигондорунда, эгер биогаздын чыгарылышында табигый меркаптандардын аралашмасы табылса, ал этилмеркаптанга карата нормаланат. Ошондо этилмеркаптан да биогаздын ингредиенттеринин тизмесине киргизилет жана биогаздын үлгүлөрү этилмеркаптан концентрациясы боюнча анализден өтөт.

Анализдерден алынган биогаздагы компоненттердин концентрациялары жана аныкталган тыгыздыгы колдонулуп, ошол компоненттердин биогаздагы салмактык пайыздык курамы аныкталат:

                                            (8)

Бул формуладагы өлчөмдөр:

Сi – биогаздагы компоненттердин концентрациясы – [мг/м³];

Р_б.г. – биогаздын тыгыздыгы – [кг/м³].

Жылдык биогаздын сандык чыгарылышы, бир тонна калдыктарга карата (формула 3) жана биогаздагы компоненттердин салмактык пайыздык курамы (формула 8) боюнча, жыл сайын чыгарылган компоненттердин өзгөчөлүк массалары төмөнкү формула менен аныкталат:

                                 (9)

Эсептөө ыкмасын колдонуу менен чыгарылыштарды инвентаризациялоо учурдагы полигондун жана жаңы полигонду долбоорлоо же бар полигонду кеңейтүү учурунда төмөнкү орточо статистикалык биогаздын курамы кабыл алынышы мүмкүн, бул долбоорлоо учурунда сунушталат:

Чыгарылыштардын көлөмүн эсептөө үчүн биогазды туруктуу өндүргөн активдүү калдыктардын саны эсептелет, бул учурда стабилизирленген активдүү биогаздын чыгарылышынын орточо мезгили жыйырма жыл деп эсептелет жана органикалык калдыктардын анаэробдук туруктуу ыдырашынын фазасы калдыктарды көмгөндөн кийин орточо эки жылда башталат, башкача айтканда, акыркы эки жылда ташылган калдыктар активдүү катары эсептелбейт.

Эсептөөдө эки вариант болушу мүмкүн.

Биринчи вариант – полигон иштеп жаткан убакыт кыркынан аз, башкача айтканда, толук сыргатуу мезгилинен (tcбр) аз убакыт. Бул учурда полигондун иштеши башталган күндөн тартып бардык калдыктар эске алынат, акыркы эки жылда ташылган калдыктардан башка. Экинчи вариант – полигон иштеп жаткан убакыт жыйырма жылдан көп, башкача айтканда, толук сыргатуу мезгилинен (t_c6p) көп убакыт. Бул учурда акыркы жыйырма жылда ташылган калдыктар (же (t_сбр)) эске алынып, акыркы эки жылда ташылган калдыктар эске алынбайт.

Полигондон чыгарылган i-компонентинин максималдуу бир жолку чыгарылышы төмөнкү формула менен аныкталат:

                      (10)

мында:

М_i = 0,01∙С_вес.i∙М_сум                                                                        (10а)

Мында: - активдүү, туруктуу биогазды өндүрүүчү калдыктардын саны, т;

Ттепл. – полигондун аймагында жылдын жылуу мезгилин көп күндүк узактыгы, күн менен;

Свес.i – формула 8 же таблица 2 боюнча аныкталат.

Биогаз ар түрдүү мезгилде өзгөрүлүп пайда болот. Терс температураларда "мезофилдик сыргатуу" процесси (55°С чейин) катуу тиричилик жана өнөр жай калдыктары полигондору органикалык бөлүгү үчүн токтоп калат, бул учурда "консервация" процесси башталат жана жылдын жылуу мезгили (tcp.айына > 0°С) келгенге чейин уланат.

Көрсөтүлгөн формула (10) полигондун текшерилиши жана биогаздын үлгүлөрүн жылуу мезгилде (tcp айына > 8°С) алуу учурунда туура. Эгер текшерүү салкын мезгилде (0 < tcp айына ≤ 8°С) жүргүзүлсө, бул өлчөмдөрдүн кошумча катачылыктарынын себебинен ылайыксыз, анда формулага биогаздын пайда болуусунун теңсиздик коэффициенти 1,3 колдонулушу керек.

Теңсиздик коэффициентин эске алуу менен полигондун i-беренесиндеги жалпы чыгарылыштар төмөнкү формула менен аныкталат:

            (11)

G_i = 0,01C_вес.i∙G_сум                                                                          (11а)

Эскертүү: а жана в формуладагы (11) боюнча жылуу жана салкын мезгилдердин айлар менен көрсөтүлгөн мезгилдери (а – tcp.айына > 8°С үчүн; в – 0 < tcp.айына ≤ 8°С үчүн).

ЭСЕПТӨӨ МИСАЛДАРЫ

Катуу тиричилик жана өнөр жай калдыктарынын полигонону тарабынан булганыч заттардын максималдуу бир жолку жана жалпы чыгарылыштарын эсептөө

МИСАЛ 1.

Баштапкы маалыматтар:

1. Полигондон алынган калдыктардын үлгүлөрүнүн анализинин жыйынтыктары:

• Калдыктардагы органикалык курамдын үлүшү - R = 55%;
• Калдыктардагы органикадагы май сымал заттардын үлүшү - Ж = 2%;
• Калдыктардагы органикадагы углеводсымал заттардын үлүшү - У = 83%;
• Калдыктардагы органикадагы белоктук заттардын үлүшү - Б = 15%;
• Калдыктардын орточо нымдуулугу - W = 47%.

2.    Биогаздын үлгүлөрүнүн анализинин жыйынтыктары:

Эсептөө:

1.            Формула (2) боюнча биогаздын өзгөчөлүк чыгарылышын (бир килограмм калдыктан кг менен) активдүү бөлүнүү мезгили ичинде аныктоо:

Q_w = 10^-6∙55 (100-47)∙(0,92∙2 +0,62∙83 +0,34∙15)= 0,170236 кг/кг отх.

Бишкек үчүн биогаздын активдүү бөлүнүү мезгили (tcp жыл. = 11,67° С, Тжыл. = 244 күн) 4-формула боюнча түзүлөт:

2.            (3) формула боюнча бир тонна көмүлгөн таштандыга эсептелген бир жылдык биогаздын санын аныктайбыз:

3.    Биогаздын тыгыздыгын (7) формуласы боюнча аныктайбыз:

ρ_б.г. = 10-6∙1249233=1,249

4.         (8) формула боюнча биогаздагы компоненттердин салмактык пайыздык курамын аныктайбыз (көмүр кычкыл газы нормаланбаган зат катары андан ары кароодон чыгарылат):

5.         (9) формула боюнча биогаздын компоненттеринин жыл ичинде бөлүнүп чыккан салыштырма салмактарын аныктайбыз:

Полигон иштеп баштагандан берки (1980-жыл) эсептөө учуруна чейинки (1995-жылдын аягы) таштандылардан, акыркы эки жылды кошпогондо, башкача айтканда 14 жыл ичинде активдүү түрдө биогаз өндүрүлөт: 208200∙14 = 2914800 тонна (9) жана (10) формулалары боюнча булгоочу заттардын максималдуу бир жолку жана жалпы көлөмдөгү чыгарылыштарын эсептейбиз: Полигондун биогазынын жалпы максималдуу бир жолку чыгарылышы (10-формула):

Анын ичинде (СО2 жок) - (10а формуласы):

Биогаздын дүң чыгарылышы, т/жыл (11-формула боюнча):

(а = 5 айына; в = 3 айына.)

Анын ичинде (СО2 жок) - (11а формуласы):

МИСАЛ 2

Баштапкы маалыматтар:

1. Полигондон алынган таштандылардын үлгүлөрүнүн анализдеринин жыйынтыктары:

- таштандыдагы органикалык бөлүктүн курамы - R=55%;

- таштандынын органикасындагы май сымал заттардын курамы - Ж=2%;

- таштандынын органикасындагы углеводород сымал заттардын курамы - У=83%;

- таштандынын органикасындагы белок заттардын курамы - Б=15%;

- таштандылардын орточо нымдуулугу - W=47%.

2. Полигон 30 жылдан ашык убакыттан бери иштеп келет.

3. Сочи районундагы полигонго жыл сайын 20000 тонна таштанды ташылат.

Иштеп чыгуу:

1.      (2) формуласы боюнча биогаздын салыштырмалуу чыгышын (бир кг таштандыдан кг менен) анын активдүү бөлүнүп чыгуу мезгилинде аныктайбыз:

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

Сочи үчүн биогаздын активдүү бөлүнүп чыгуу мезгили (орт.жылуулук= 14,11°С; Жылуулук= 365 күн) 4-формула боюнча төмөнкүнү түзөт:

2.      (3) формула боюнча бир тонна көмүлгөн таштандыга эсептелген бир жылдык биогаздын санын аныктайбыз:

3.      Биогаздагы компоненттердин салмактык пайыздык курамын 1-мисалдын 4-пунктундагыдай кабыл алабыз (көмүр кычкыл газы нормаланбаган зат катары андан ары кароодон чыгарылат):

4.      (9) формула боюнча биогаздын компоненттеринин жыл ичинде бөлүнүп чыккан салыштырма салмактарын аныктайбыз:

5.      Акыркы 13 жыл ичинде полигонго ташылган таштандылардан (tсбр.) акыркы эки жылды кемиткенде, башкача айтканда, 11 жыл ичинде активдүү биогаз өндүрүлөт:

20000∙11 = 220000 тоннасы

(9) жана (10) формулалар боюнча булгоочу заттардын максималдуу бир жолку жана жалпы чыгарылыштарын эсептейбиз: Полигондун биогазынын максималдуу бир жолку жалпы чыгарылышы (10-формула):

Анын ичинде (СО2 жок) - (10а формуласы):

Биогаздын дүң чыгарылышы, т/жыл (11-формула боюнча):

(а = 10 айда.; в = 2 айда)

Анын ичинде (СО2 жок) - (11а формуласы):