Обзор систем газосбора и использования биогаза на полигонах твердых коммунальных отходов
DOI:
https://doi.org/10.34031/ES.2025.4.02Ключевые слова:
биогаз, свалочный газ, системы дегазации, использование биогазаАннотация
Значительная часть твердых коммунальных отходов (ТКО), даже при развитой системе переработки вторично сырья, вынужденно направляется на полигоны ТКО. На полигонах при анаэробном разложения органики образуется свалочный (био)газ, содержащий 40-60 % метана. Учитывая, что парниковый потенциал метана в 28–86 раз (в зависимости от временного горизонта оценки) превышает потенциал CO₂, выбросы биогаза кроме загрязнения воздушного бассейна вбили полигонов, представляют серьёзную угрозу для климата. В то же время биогаз обладает значительным энергетическим потенциалом и может быть использован как местное топливо или для генерации электроэнергии. В работе рассмотрены современные подходы к сбору и утилизации биогаза, включая пассивные и активные системы дегазации, и проведен сравнительный обзор пяти используемых технологий: советского регламента, разработанного АКХ им. К.Д. Памфилова, зарубежных «классических» решений, системы Multriwell (Нидерланды), требований ГОСТ Р 59415-2021 и отечественного патента RU 2740814. Показано, что эффективность сбора газа напрямую зависит от плотности размещения скважин и герметизации газосборного поля. На примере полигона «Стрелецкое» (г. Белгород) продемонстрировано успешное применение интегрированного подхода: собранный биогаз используется для генерации электроэнергии, теплоснабжения и технологических нужд промышленного кластера. В статье оцениваются направления утилизации биогаза – от сжигания на факелах до производства биометана и когенерации, и сделан вывод об экономическую целесообразность локального энергопотребления. Таким образом, системы активной дегазации полигонов ТКО на основе современных эффективных решений являются комплексным инженерным решением, направленным на максимальное извлечение возобновляемого ресурса и его коммерциализацию при одновременном решении экологических проблем.
Библиографические ссылки
[ГОСТ Р 7.0.5-2008]
1. Национальный доклад о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов не регулируемых Монреальским протоколом за 1990 – 2020 гг. / А.А. Романовская, А.И. Нахутин, В.А. Гинзбург и др. – М.: Росгидромет; ФГБУ «ИГКЭ», 2022. – 468 с. URL: http://downloads.igce.ru/kadastr/RUS_NIR-2022.zip
2. Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing / P. Forster, V. Ramaswamy, P. Artaxo, T. Berntsen et al. // Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the 4th Assessment Report of the IPCC (Eds Editors: S. Solomon, D. Qin et al). – Cambridge, New York: Cambridge University Press, 2007. – P. 129-234. URL: https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ar4-wg1-chapter2-1.pdf
3. Anthropogenic and Natural Radiative Forcing / G. Myhre, D. Shindell, F.-M. Breon et al. // Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the IPCC; Eds. T.F. Stocker, D. Qin et al. – New York: Cambridge University Press, 2013. – P. 659-740.
DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.018
4. Бажин Н.М. Метан в окружающей среде. – Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 2010. – 56 с. (Сер. Экология. Вып. 93).
EDN: KYIJDP (https://elibrary.ru/kyijdp)
5. Трубаев П.А. Оценка энергетического потенциала свалочного газа // Энергетические системы. – 2021. – № 1. – С. 91-105.
EDN: HCTPTI (https://elibrary.ru/hctpti).
DOI: https://doi.org/10.34031/es.2021.1.009
6. Трубаев П.А., Веревкин О.В. Исследование состава биогаза на полигоне ТКО «Стрелецкое» // Энергетические системы. – 2023. – № 4. – С. 122-145.
EDN: ODOKUW (https://elibrary.ru/odokuw).
DOI: https://doi.org/10.34031/ES.2023.4.009
7. Технологический регламент получения биогаза с полигонов твердых бытовых отходов / разр. Н.Ф. Абрамов, Е.М. Букреев, А.Ф. Проскуряков. – М.: АКХ им. К.Д. Памфилова, 1990. – 22 с.
8. International Best Practices Guide for Landfill Gas Energy Projects. – Washington: U.S. EPA, 2012. – 139 p. URL: https://www.ccacoalition.org/sites/default/files/resources/ 2012_best-practice-landfill-gas_US.pdf
9. Landfill Gas Energy Project Development Handbook. – Washington: U.S. EPA, 2020. – 143 p. URL: https://www.epa.gov/system/files/documents/2024-01/pdh_full.pdf
10. de Jonge M. Multriwell(r). Status report GM-0173916 (2nd ed.). – Velddriel: Multriwell B.V.; Houten: Grontmij Nederland B.V., 2015. – 69 p.
11. Леонов Е.С. Сравнение способов генерации электроэнергии из биогаза // Наукоемкие технологии и инновации (XXV научные чтения). – Белгород: БГТУ, 2023. – С. 908-912.
EDN: EDVMQU (https://elibrary.ru/edvmqu)
[References, APA (7th ed.)]
1. Romanovskaia, A. A., Nakhutin, A. I., Ginzburg, V. A., Grbar, V. A., Imshennik, E. V., Karaban, R. T., Korotkov, V. N., Vertiankina, V. Iu., Grigurina, T. V., Govor, I. L., Litvinchuk, G. G., Lytov, V. M., Polumieva, P. D., Popov, N. V., Trunov, A. A., & Prokhorova, L. A. (2022). Nacional`ny`j doklad o kadastre antropogenny`x vy`brosov iz istochnikov i absorbcii poglotitelyami parnikovy`x gazov ne reguliruemy`x Monreal`skim protokolom za 1990 – 2020 gg. [National inventory report of anthropogenic emissions by sources and removals by sinks of greenhouse gases not controlled by the Montreal Protocol for 1990–2020]. Roshydromet; IGKE. http://downloads.igce.ru/kadastr/RUS_NIR-2022.zip [In Russian]
2. Bodeker, G., Boucher, O., Collins, W., Conway, T. J., Dlugokencky, E., Elkins, J., Ether-idge, D., Fraser, P., Keeling, D., Keeling, R., Kinne, S., Lassey, K., Lohmann, U., Manning, A., Montzka, S., Oram, D., O'Shaughnessy, K., Piper, S., …, & Whorf, T. (2007). Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the 4th Assessment Report of the IPCC (Eds Editors: S. Solomon, D. Qin et al) (pp. 129-234). Cambridge University Press. https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ar4-wg1-chapter2-1.pdf
3. Myhre, G., D. Shindell, F.-M. Breon, W. Collins, J. Fuglestvedt, J. Huang, D. Koch, J.-F. Lamarque, D. Lee, B. Mendoza, T. Nakajima, A. Robock, G. Stephens, T. Takemura, & Zhang, H. (2013). Anthropogenic and natural radiative forcing. In Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the IPCC (Eds. T.F. Stocker, D. Qin et al.) (pp. 659-740). Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.018
4. Bazhin, N.M. (2010). Metan v okruzhayushhej srede [Methane in the environment]. GPNTB SO RAN [In Russian].
5. Trubaev, P. (2021). Evaluation of the energy potential of landfill gas. Energy Systems, 1, 91-105. https://doi.org/10.34031/es.2021.1.009 [In Russian]
6. Trubaev, P. & Verevkin, O. (2023). Evaluation of the energy potential of landfill gas. Energy Systems, 4, 122-145. https://doi.org/10.34031/ES.2023.4.009 [In Russian]
7. Abramov, N. F., Bukreev, E. M. & Proskuriakov A. F. (1990). Texnologicheskij reglament polucheniya biogaza s poligonov tverdy`x by`tovy`x otxodov [Technological regulations for the production of biogas from solid waste landfills]. AKKh im. K.D. Pamfilova. [In Russian]
8. U.S. EPA. (2012). International Best Practices Guide for Landfill Gas Energy Projects. U.S. EPA. https://www.ccacoalition.org/sites/default/files/resources/2012_best-practice-landfill-gas_US.pdf
9. U.S. EPA. (2020). Landfill Gas Energy Project Development Handbook. U.S. EPA. https://www.epa.gov/system/files/documents/2024-01/pdh_full.pdf
10. de Jonge, M. (2015). Multriwell(r). Status report GM-0173916 (2nd ed.). Multriwell B.V.; Grontmij Nederland B.V.
11. Leonov, E.S. (2023). Sravnenie sposobov generacii e`lektroe`nergii iz biogaza [Comparison of methods for generating electricity from biogas]. In Proc. Naukoemkie texnologii i innovacii (XXV nauchny`e chteniya) (pp. 908-912). BGTU. [In Russian]
