generarea de gaz in depozitele de deseuri (1)

29
1 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere GENERAREA DE GAZ IN DEPOZITELE DE DESEURI 1.GENERALITATI Prin activitatea sa cotidiană, o colectivitate dintr-o aglomerare urbană duce implicit şi la reducerea calităţii mediului ambiant. Metodele de protecţie a mediului ambiant încearcă să încetinească, să întrerupă, să facă acest proces reversibil sau chiar ca acesta nici să nu se manifeste. Un depozit de deşeuri este o depozitare mai veche a unor resturi menajere sau a altor materiale poluante, executată sau nu în baza unei autorizări, care, după analizele şi evaluările de specialitate, poate reprezenta o primejdie considerabilă asupra populaţiei riverane şi mediului înconjurător, dacă nu se respectă unele reguli. Mecanismul poluării mediului de către un depozit de deşeuri este complex – poluarea se răsfrânge asupra apelor subterane şi de suprafaţă, asupra solului şi asupra atmosferei. Procesele biochimice care se desfăşoară dintr-un depozit de deşeuri, după consumarea anaerobă a oxigenului şi prin descompunerea substanţelor organice din deşeuri, duc la o generare intensivă de diverse gaze.

Upload: anca-burghelea

Post on 05-Jul-2015

432 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

1 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

GENERAREA DE GAZ IN DEPOZITELE DE DESEURI

1 GENERALITATI

Prin activitatea sa cotidiană o colectivitate dintr-o aglomerare urbană duce implicit şi la reducerea calităţii mediului ambiant Metodele de protecţie a mediului ambiant icircncearcă să icircncetinească să icircntrerupă să facă acest proces reversibil sau chiar ca acesta nici să nu se manifeste

Un depozit de deşeuri este o depozitare mai veche a unor resturi menajere sau a altor materiale poluante executată sau nu icircn baza unei autorizări care după analizele şi evaluările de specialitate poate reprezenta o primejdie considerabilă asupra populaţiei riverane şi mediului icircnconjurător dacă nu se respectă unele reguli

Mecanismul poluării mediului de către un depozit de deşeuri este complex ndash poluarea se răsfracircnge asupra apelor subterane şi de suprafaţă asupra solului şi asupra atmosferei

Procesele biochimice care se desfăşoară dintr-un depozit de deşeuri după consumarea anaerobă a oxigenului şi prin descompunerea substanţelor organice din deşeuri duc la o generare intensivă de diverse gaze

11 Managementul deseurilor

municipale in Romania

Cantitatea de deseuri municipale generate variaza de la an la an inregistrandu-se in ultimii 6 ani o tendinta generala de crestere determinata atat de cresterea consumului populatiei cat si de cresterea proportiei populatiei deservite de serviciile publice de salubritate in sistem centralizat Cantitatea de deseuri municipale generate pe cap de locuitor ilustreaza nivelul de dezvoltare

2 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

economica a respectivului stat In mod contrar fata de situatia intalnita in majoritatea statelor dezvoltate din UE cantitatea de deseuri generata in Romania este in general depozitata numai un procent de 2 reprezentand deseurile reciclateDin totalul cantitatii de deseuri municipale cea mai mare parte o reprezinta deseurile menajere si asimilabile Acestea provin din gospodariile populatiei respectiv de la unitati economice comerciale birouri institutii unitati sanitare Compozitia acestora a variat in ultimii ani ponderea cea mai mare avand-o deseurile biodegradabile in anul 2004 deseurile biodegradabile au reprezentat cca 49 din cantitatea totala de deseuri menajere colectate plasticul si sticla au reprezentat de asemenea cantitati importante

Prognoza de generare a deseurilor municipale s-a realizat pe baza prognozei evolutiei populatiei pe tip de mediu locuit luand in considerare cresterea consumului de bunuri la populatie astfel Planul National de Gestiune a Deseurilor estimeaza o crestere medie de 08 pe an a cantitatii de deseuri municipale generate pana in 2013

In mediul urban gestionarea deseurilor municipale este realizata in mod organizat prin intermediul serviciilor proprii specializate ale primariilor sau ale firmelor de salubritate Proportia populatiei urbane deservite de servicii de salubritate a crescut de la 73 in 1998 la cca 90 in 2002-2003In mediul rural serviciile organizate de salubritate sunt aproape inexistente transportul la locurile de depozitare fiind facut in mod individual de catre generatori Numai o mica parte din populatia din mediul rural este deservita de servicii organizate de salubritate respectiv comunele din vecinatatea centrelor urbane In anul 2003 cca 5 din populatia rurala a fost deservita de servicii de salubritate in timp ce in anul 2004 acest procent a crescut pana la 65

Deseurile municipale sunt gestionate in mod diferit in functie de caracteristicile lor si de cantitatile in care sunt generateDin totalul deseurilor municipale aproximativ 40 reprezinta materiale reciclabile din care cca 20 pot fi recuperate nefiind contaminate In urma colectarii selective prin proiecte pilot doar 2 din materiale reciclabile total generate sunt valorificateRestul se elimina prin depozitare pierzandu-se astfel mari cantitati de materii prime secundare si resurse energeticeIn ultimii ani agentii economici privati au demarat actiuni sustinute de colectare a cartonului si PET-urilor In unele localitati s-au amplasat centre de colectare la care populatia poate depune (cu sau fara remunerare) maculatura carton sticle plastic In Romania institutiile din industria sticlei hartiei si cartonului si maselor plastice sunt autorizate si au inceput sa preia aceste

3 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

deseuri de la centrele de colectare in vederea reciclarii sisau valorificarii In unele orase s-au infiintat statii pilot de compostare a deseurilor biodegradabile

12 Aspecte importante despre gestionarea deseurilor in Europa

Totalul cantitatii de deseuri generate anual in tarile europene este de cca 2000 tone Peste 40 de milioane de tone din aceste deseuri intra in categoria deseurilor toxice

Intre 1990 si 1995 totalul cantitatii de deseuri generate in Europa (valorile contin si Europa Centrala si de Est) a crescut cu 10

Ramurile cele mai mari producatoare de deseuri sunt agricultura constructiile mineritul si aglomerarile urbane Cantitatile cele mai mari de deseuri provin din agricultura in timp ce deseurile cu cel mai negativ impact asupra mediului sunt cele provenite din industrie

Sursele de deseuri variaza de la o tara la alta in functie de situatia economica a acestora din urma Tarile din vestul Europei produc o cantitate mai mare de deseuri industriale si urbane in timp ce in tarile din est procentul maxim de deseuri il da mineritul

Cantitatea de deseuri municipale (casnice) din tarile europene a crescut in deceniul trecut cu 11 pe an ajungand la un total de cca 200 de milioane de tone pe an Se preconizeaza mentinerea aceastei tendinta de crestere in perioada imediat urmatoare

Fluxul de deseuri municipale din tarile europene are ca principale componente hartia si deseurile organice cu o tendinta de crestere a ponderii deseurilor de plastic

Majoritatea deseurilor municipale din tarile europene sunt depozitate in sisteme amenajate in continuare cea mai ieftina optiune de neutralizare a deseurilor chiar si dupa introducerea taxelor de depozitare

Constientizarea necesitatii de a prevenii si minimiza cantitatea de deseuri este o realitate ce se manifesta prin tehnicile de reciclare ce se aplica indeosebi in tarile cu sisteme de management al deseurilor avansat din vestul Europei Se face inca foarte putin pentru aplicarea tehnologiilor de fermentare a compostului Statisticile privind productia de deseuri compozitia transportul si depozitarea in tarile europene se bazeaza pe date colectate cu metode diferite ce au la baza grade diferite de detaliere Aceasta face ca imaginea de ansamblu precum si tendintele din diferite zone sa nu fie absolut certe O sursa de ingrijorare importanta este legata de lipsa datelor despre deseurile toxice

13 Informatii generale despre biogaz

4 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Biogazul este un amestec de gaze combustibile care se formează prin descompunerea substanţelor organice icircn mediu umed şi lipsă de oxigen Componentul de bază a biogazului este metanul Primele descrieri a biogazuluisunt efectuate de către Volta la sfacircrşitul secolului al XVII-

lea Volta a extras pentru prima dată metanul din gazele de mlaştinăProcesul de formarea biogazului fermentarea anaerobă are loc la temperaturi icircntre 20-45degC icircn prezenţa a două specii de bacterii- Bacilus cellulosae methanicus responsabil de formarea metanului şi- Bacilus cellulosae hidrogenicus responsabil de formarea hidrogenului

Ulterior aceste două specii au fost reunite sub denumirea comună de methano-bacterium Ca materie primă la formarea biogazului serveşte biomasa ce reprezintă materiale vegetale reziduale Celuloza este principalul component a materiei organice utilizate la formarea biogazului Conţinutul celulozei icircn materia organicăeste de circa 50 Dintre

alte componente putem menţiona plantele acvatice algele resturile animaliere etc

2 METODE DE GENERARE A GAZULUI IN DEPOZITELE DE DESEURI MENAJERE

21 Fermentarea anaerobă

Reducerea cantitatii de deseuri biodegradabile ce va ajunge la depozitul de deseuri se poate face si prin fermentare anaeroba in tancuri inchise cu producere de biogaz

Tehnologia implicata in acest caz este insa mai sofisticata necesita o calificare inalta a personalului de operare si intretinere o anumita calitate si compozitie specifice a deseurilor utilizate dar si costuri mai mari decat o compostare aeroba de nivel tehnic ridicat In plus la capacitati mici costurile de investitie sunt de doua sau chiar de peste trei ori mai mari decat la capacitati mari astfel o capacitate de 5000 tonean poate avea un cost de investitie cuprins

5 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

intre 450-950 Eurotona iar o capacitate de peste 50000 tonean poate ajunge la un cost de investitie de 180-250 Eurotona

211 Fermentarea separată metoda uscată

In fermentarea separată metoda uscată deşeurile organice sunt mai icircntacirci mărunţite icircntr-un tocător pentru a reduce dimensiunile particulelor Deşeul este apoi sitat şi amestecat cu apă icircnainte de a fi icircntrodus icircn tancurile de fermentare (continut de substanţă uscată de 35)

Procesul de fermentare este condus la o temperatură de 25-55oC rezultacircnd icircn producerea de biogaz şi biomasă Gazul este purificat şi folosit la un motor cu gaz Biomasa este deshidratată şi deci separată icircn 40 apă şi 60 fibre şi reziduuri (avacircnd 60 substanţă uscată) Fracţia de refuz este eliminată de exemplu trimisă la depozitare Apa uzată care se produce icircn timpul procesului este reciclată icircn tancul de amestec icircnainte de tancul de fermentare

212 Fermentarea separată metoda umedă

In fermentarea separată metoda umedă deşeurile organice sunt icircncărcate icircntr-un tanc unde sunt transformate icircntr-o pastă (12 substanţă uscată) Pasta este mai icircntacirci suspusă unui proces

de igienizare (70oC pH 10) icircnainte de a fi deshidratată Pasta deshidratată este apoi hidrolizată

la 40oC icircnainte de a fi deshidratată din nou Lichidul rezultat icircn treapta secundară de deshidratate este direcţionat către un filtru biologic unde are loc fermentarea rezultacircnd biogaz şi apă uzată Această apă este reutilizată pentru formarea pastei sau poate fi utilizată de exemplu ca fertilizant lichid Fracţia fibroasă din treapta secundară de deshidratare este separată icircn compost şi fracţii de refuz care vor fi eliminate de exemplu la depozit Compostul necesită de obicei o procesare ulterioară icircnainte de a fi vacircndut Biogazul este purificat şi utilizat icircntr-un motor rezultacircnd electricitate căldură şi gaze de ardere O parte din căldură poate fi utilizată pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de hidrolizare şi de filtrare biologică

In acest proces o tonă de deşeu menajer va genera 160 kg de biogaz (150Nm3) 340 kg de lichid 300 kg de compost şi 200 kg de reziduuri (inclusiv 100 kg deşeu inert) Potrivit analizelor 10-30 din conţinutul icircn fertilizanţi (N-tot P-tot şi K-tot) rămacircne icircn compost

213 Co-fermentarea metoda umedă

6 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

In co-fermentare metoda umedă deşeul organic este mărunţit şi sitat icircnainte de tratare Deşeul mărunţit este apoi amestecat fie cu nămol de la staţia de epurare fie cu gunoi de grajd de la ferme la un raport de 13-4 Biomasa amestecată este supusă icircntacirci unui proces de

igienizare (70oC) icircnainte de a trece la faza de fermentare care este efectuată la o temperatură

de 35-55oC Procesul generază biogaz şi o biomasă lichidă ce este stocată icircnainte de a fi folosită ca un fertilizant lichid pentru sol Biogazul este purificat şi utilizat icircntr-un motor rezultacircnd electricitate căldură şi gaze de ardere O parte din căldură se poate utiliza pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de igienizare şi de fermentare

O tonă de deşeu menajer va genera 160 kg de biogaz (150Nm3) 640 kg de fertilizant lichid 0 kg de compost şi 200 kg de reziduuri (inclusiv 100 kg deşeu inert) Potrivit analizelor 70-90 din conţinutul icircn fertilizanţi (N-tot P-tot şi K-tot) rămacircne icircn fertilizantul lichid Astfel este posibil a se realiza o foarte mare recuperare şi utilizare a elementelor nutritive Totuşi trebuie subliniat faptul că fertilizanţii lichizi obţinuţi din nămol de la staţiile de epurare orăşeneşti este mult mai dificil de vacircndut decacirct fertilizantul lichid obţinut din gunoiul de grajd

214 Avantaje şi dezavantaje pentru metodele de tratare anaerobica

Avantaje

1048707 Aproape 100 recuperare a elementelor nutritive din substanţa organică (azot fosfor şi potasiu) dacă materialul fermentat este icircnglobat imediat după icircmprăştiere pe terenul arabil 1048707 Producerea unui fertilizant igienic fără riscul răspacircndirii bolilor de plante sau animale După fermentare azotul este mult mai accesibil plantelor 1048707 Reducerea mirosurilor cacircnd este icircmprăştiat pe terenuri arabile icircn comparaţie cu icircmprăştierea materialului nefermentat 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 sub formă de electricitate şi căldură 1048707 Inlocuirea fertilizanţilor comerciali

Dezavantaje

1048707 Necesită separarea deşeurilor la sursă 1048707 Fracţia fibroasă necesită o compostare adiţională dacă se intenţionează folosirea icircn horticultură sau grădinărit 1048707 Trebuie dezvoltată o piaţă a fertilizanţilor lichizi icircnainte de stabilirea metodei de tratare icircn afară de cazul icircn care lichidul are un conţinut foarte scăzut de elemente nutritive şi deci poate fi evacuat icircn canalizarea publică 1048707 Emisiile de metan de la staţie şi metanul nears din gazele de ardere (1-4) vor contribui negativ la efectul de icircncălzire globală

7 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

22 Incinerarea

Prin incinerare se reduce cantitatea de deşeuri organice din deşeurile municipale la aproximativ 5 din volumul iniţial şi se sterilizează componentele periculoase generacircnd icircn acelaşi timp energie termică care poate fi recuperată sub formă de căldură (apă caldăabur) de electricitate sau o combinaţie a acestora Procesul de incinerare conduce de asemenea la generarea de produse reziduale la fel ca şi la generarea de reziduuri din procesul de curăţare a gazelor de ardere care trebuie depozitate la un depozit conform sau icircntr-o mină In unele cazuri se generează şi ape uzate Nu sunt recuperate elementele nutritive şi substanţele organice

221 Avantaje si dezavantaje

Avantaje

1048707 Proces bine cunoscut instalat icircn icircntreaga lume cu icircnaltă disponibilitate şi condiţii stabile de operare 1048707 Se poate obţine o recuperare energetică cu eficienţă icircnaltă de pacircnă la 85 dacă se foloseşte cogenerarea de căldură şi electricitate sau numai căldură 1048707 Toate deşeurile municipale solide la fel ca şi unele deşeuri industriale pot fi eliminate nesortate prin folosirea acestui proces 1048707 Volumul deşeurilor se reduce la 5-10 şi se compune icircn special din zgură ce poate fi reciclată ca material de umplutură icircn construcţia de drumuri dacă se sortează şi se spală 1048707 Zgura şi celelalte materiale reziduale sunt sterile 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili

8 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dezavantaje

1048707 Investiţii mari 1048707 Sistem avansat de curăţare a gazelor de ardere 1048707 Generarea de cenuşi zburătoare şi a produselor de la curăţarea gazelor de ardere care trebuie eliminate prin depozitare la un depozit conform (cantităţi de aproximativ 2-5 din greutatea deşeului de intrare) 1048707 Generarea NOx şi a altor gaze şi particule

23 Piroliza şi gazeificarea

231 Piroliza

Piroliza este o metodă termică de pre-tratare care poate fi aplicată pentru a transforma deşeul organic icircntr-un gaz mediu calorific icircn lichid şi o fracţie carbonizată ţintind la separarea sau legarea compuşilor chimici pentru a reduce emisiile şi levigatul din mediu Piroliza poate fi o metodă de tratare propriu zisă dar de cele mai multe ori este urmată de o treaptă de combustie şi icircn unele cazuri de extracţia de ulei pirolitic Deşeurile sunt icircncărcate icircntr-un siloz icircn care o macara amestecă materialul de intrare şi mută acest material icircntr-un tocător şi de aici icircntr-un alt siloz Deşeul amestecat este introdus apoi icircntr-o cameră etanşă printr-un alimentator cu pacirclnie şurub sau piston Deşeul mărunţit grosier icircntră icircntr-un reactor icircn mod normal un tambur rotativ icircncălzit extern funcţionacircnd la presiunea

atmosferică In absenţa oxigenului deşeurile sunt uscate şi apoi transformate la 500-700oC prin conversie termo-chimică de exemplu distilare distructivă cracare termică şi condensaţie icircn hidrocarburi (gaz şi uleiurigudroane) şi reziduu solid (produse carbonizatecocs pirolitic) ce conţin carbon cenuşă sticlă şi metale ne-oxidate

Dacă temperatura procesului este de 500oC sau mai mică procesul se numeşte uneori termoliză Timpul de retenţie al deşeurilor icircn reactor este tipic de 05-1 oră Produsul fierbinte

cu temperatura gt300oC gazul este condus la o staţie de boilere unde conţinutul energetic este utilizat pentru producerea aburului sau a apei calde Produsul brut gazul nu este adecvat folosirii icircntr-un motor cu ardere internă din cauza conţinutului mare de gudroane din faza gazoasă care va condensa icircn momentul icircn care gazul este răcit icircnainte de intrarea icircn motorul cu ardere internă Cracarea termică a gudroanelor din gaz urmată de curăţarea gazului poate rezolva necesităţile de purificare

232 Gazeificarea

Gazeificarea este o metodă de tratare termică care poate fi aplicată pentru a transforma deşeurile organice icircntr-un gaz mediu calorific produse reciclabile şi reziduuri Gazeificarea este icircn mod normal urmată de combustia gazelor produse icircntr-un furnal şi icircn motoare cu ardere internă sau icircn turbine simple de gaz după o purificare corespunzătoare a gazului produs Deşeurile mărunţite grosier cacircteodată deşeuri de la piroliză intră icircntr-un gazeificator unde

9 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

materialele ce conţin carbon reacţionează cu un agent de gazeificare care poate fi aer O2 H2O

sub formă de abur sau CO2 Procesul are loc la 800-1000oC (oxigenul insuflat icircn fluxul de

gazeificare poate atinge 1400-2000oC) depinzacircnd de puterea calorifică şi include un număr de reacţii chimice pentru a forma gazul combustibil cu urme de gudron Cenuşa este de cele mai multe ori vitrificată şi separată ca reziduu solidPrincipala diferenţă dintre gazeificare şi piroliză este că prin gazeificare carbonul fixat este de asemenea gazeificat Staţiile de gazeificare pot fi proiectate ca un proces cu 1 sau 2 trepte Gazeificatorul icircnsuşi poate fi icircn contracurent sau nu de tip cu pat fix sau fluidizat sau pentru staţii mari de tipul pat fluidizat cu barbotare sau circulare funcţionacircnd la presiunea atmosferică sau sub presiune atunci cacircnd sunt combinate cu turbine de gaz In unele cazuri prima treaptă este o unitate de uscare icircn alte cazuri o unitate de piroliză Atacirct unităţile de piroliză cacirct şi cele de gazeificare pot fi instalate icircn faţa unui cazan ce funcţionează cu cărbune dintr-o uzină de producere a energiei lucru ce favorizează arderea combinată cu un foarte mare raport energiecăldură

233 Avantaje si dezavantaje piroliza

Avantajele pirolizei

1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn reziduurile carbonizate decacirct icircn cenuşa de la arderea convenţională (la 600oC temperatura procesului reţinerea este după cum urmează 100 crom 95 cupru 92 plumb 89 zinc 87 nichel şi 70 cadmiu) 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 8Mjkg (10-12 MJNm3) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Acidul clorhidric poate fi reţinut icircn sau distilat din reziduul solid 1048707 Nu se formează dioxine sau furani 1048707 Procesul este adecvat fracţiilor dificile de deşeuri 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile

Dezavantajele pirolizei

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de piroliză pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Uleiurilegudroanele pirolitice conţin compuşi toxici şi carcinogeni care icircn mod normal vor fi descompuşi icircn timpul procesului

10 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

1048707 Reziduul solid conţine aproximativ 20-30 din puterea calorifică a combustibilului primar (deşeurile solide municipale) care totuşi poate fi utilizată icircntr-o următoare zonă de ardere (unitate de incineraregazeificare) 1048707 Cost relativ ridicat 1048707 Alimentarea cu combustibil de rezervă este necesară cel puţin icircn timpul pornirii

234 Avantaje si dezavantaje gazeificare

Avantajele gazeificării

1048707 Grad icircnalt de recuperare şi folosire bună a deşeurilor ca resursă energetică (se poate obţine o recuperare energetică de pacircnă la 85 dacă se cogenerază electricitate şi căldură sau numai căldură este posibil un cacircştig energetic de 25-35) 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn cenuşă icircn comparaţie cu alte procese de combustie icircn special pentru crom cupru şi nichel 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide (vitrificate) 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 5MjNm3 (insuflare de aer) sau 10 MJNm3 (insuflare de oxigen) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute (sau poate fi curăţat de particulele de gudron şi utilizat icircntr-un motor cu combustie internă) 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Sistemele de curăţare a gazelor de ardere pot reţine praf PAH acid clorhidric HF SO2 etc ceea ce conduse la emisii scăzute 1048707 Procesul este adecvat lemnului contaminat

Dezavantajele gazeificării

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de gazeificare pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Gazele conţin urme de gudroane cu compuşi toxici şi carcinogeni care pot contamina apa de răcire conducacircnd la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deşeu chimic 1048707 Proces complicat de curăţare a gazului icircn cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă 1048707 Arderea gazului produs generează NOx 1048707 Reziduul solid poate conţine carbon neprocesat icircn cenuşă 1048707 Costuri mari 1048707 Disponibile pe piaţă sunt numai puţine unităţi care nu sunt prototip

3 COMPOZITIA GAZULUI GENERAT INTR-UN DEPOZIT DE DESEURI

11 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Din punct de vedere al conţinutului chimic gazul emanat dintr-un depozit de deşeuri menajere constă icircn general din cca 50ndash70 metan (CH4) şi 30ndash50 bioxid de carbon (CO2) precum şi din hidrogen sulfurat (H2S) azot (N2) şi icircn parte din gaze trasor intensiv mirositoare [5 6] Relaţia CH4CO2 depinde de procesul momentan de fermentaţie adică de vacircrsta depozituluiMetanul icircn proporţie de 5ndash15 cu aerul devine exploziv hidrogenul sulfurat şi gazele trasor de hidrocarbură halogenată sunt toxice După cercetările efectuate pacircnă icircn

prezent metanul este considerat ca un gaz vătămător mediului icircnconjurător deoarece icircntr-o mare măsură produce ca şi bioxidul de carbon efectul de seră La arderea metanului se produc vapori de apă şi bioxid de carbon şi totodată se obţine şi o energie Se poate conclude că este necesară o degazare planificată a depozitului pentru următoarelee motive ndash generarea de energie ndash icircnlăturarea mirosurilor deranjante ndash descompunerea gazului generat icircn volumul depozitului protejat cu un strat special de etanşare ndash asigurarea creşterii vegetaţiei deasupra unui strat icircnvelitor şi icircncadrarea armonică a depozitului icircn peisajul icircnconjurător

Gazele formate icircn procesul de fermentaţie metanul şi dioxidul de carbon se găsesc icircntr-un anumit raport cantitativ influenţat de diferiţi factori Pe de-o parte compoziţia deşeurilor organice influenţează raportul CH4CO2 La descompunerea anaerobă a hidraţilor de carbon se formează biogaz cu o compoziţie de CH4CO2 = 11 Acest raport poate avansa pacircnă la CH4CO2 = 21 cu cacirct este mai mare partea unor proteine şi grăsimi bogate icircn carbon O astfel de compoziţie a deşeurilor duce atacirct la o producţie mai mică de CO2 cacirct şi la un consum de apă pentru a acoperi necesarul de hidrogen (H2) icircn vederea formării CH4 Componenţa reziduurilor menajere icircn Romacircnia (valori orientative) este prezentată icircn tabelul 1Soluţiile influenţează icircn continuare compoziţia biogazului CO2 extras din biogaz este precipitat sub formă de carbonat Gradul de producere a procesului de precipitare este de asemenea dependent de compoziţia deşeurilorConţinutul de sulf şi azot icircn deşeul fermentat influenţează cantitatea urmelor de gaze din biogaz icircn special

12 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

conţinutul de amoniac (NH3) şi hidrogen sulfurat (N2S) Totuşi aceste gaze foarte corozive şi inhibitoare ale fermentaţiei se obţin icircn cantitate foarte mică la fermentaţia deşeurilor biologice normalerdquo La utilizarea biogazului icircn motoare pe gaz nu este icircn mod normal necesară epurarea gazelor

Compoziţia biogazului funcţie de perioada de fermentare este prezentată icircn figura 3 iar icircn figura 4 este reprezentată compoziţia medie a biogazului rezultat din icircncărcătură pe icircntreaga perioadă de fermentare

Tabelul 1Nrcrt Denumirea deşeului din total1 Metale 212 Hacircrtie 1783 Moloz de la construcţii veselă spartă 1254 Resturi alimentare 1245 Cenuşă 1006 Deşeuri lemnoase 627 Frunziş şi paie 508 Materiale plastice 359 Textile 3010 Oase 2911 Praf 2012 Piele 2013 Cărbune 1214 Diverse 05

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 2: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

2 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

economica a respectivului stat In mod contrar fata de situatia intalnita in majoritatea statelor dezvoltate din UE cantitatea de deseuri generata in Romania este in general depozitata numai un procent de 2 reprezentand deseurile reciclateDin totalul cantitatii de deseuri municipale cea mai mare parte o reprezinta deseurile menajere si asimilabile Acestea provin din gospodariile populatiei respectiv de la unitati economice comerciale birouri institutii unitati sanitare Compozitia acestora a variat in ultimii ani ponderea cea mai mare avand-o deseurile biodegradabile in anul 2004 deseurile biodegradabile au reprezentat cca 49 din cantitatea totala de deseuri menajere colectate plasticul si sticla au reprezentat de asemenea cantitati importante

Prognoza de generare a deseurilor municipale s-a realizat pe baza prognozei evolutiei populatiei pe tip de mediu locuit luand in considerare cresterea consumului de bunuri la populatie astfel Planul National de Gestiune a Deseurilor estimeaza o crestere medie de 08 pe an a cantitatii de deseuri municipale generate pana in 2013

In mediul urban gestionarea deseurilor municipale este realizata in mod organizat prin intermediul serviciilor proprii specializate ale primariilor sau ale firmelor de salubritate Proportia populatiei urbane deservite de servicii de salubritate a crescut de la 73 in 1998 la cca 90 in 2002-2003In mediul rural serviciile organizate de salubritate sunt aproape inexistente transportul la locurile de depozitare fiind facut in mod individual de catre generatori Numai o mica parte din populatia din mediul rural este deservita de servicii organizate de salubritate respectiv comunele din vecinatatea centrelor urbane In anul 2003 cca 5 din populatia rurala a fost deservita de servicii de salubritate in timp ce in anul 2004 acest procent a crescut pana la 65

Deseurile municipale sunt gestionate in mod diferit in functie de caracteristicile lor si de cantitatile in care sunt generateDin totalul deseurilor municipale aproximativ 40 reprezinta materiale reciclabile din care cca 20 pot fi recuperate nefiind contaminate In urma colectarii selective prin proiecte pilot doar 2 din materiale reciclabile total generate sunt valorificateRestul se elimina prin depozitare pierzandu-se astfel mari cantitati de materii prime secundare si resurse energeticeIn ultimii ani agentii economici privati au demarat actiuni sustinute de colectare a cartonului si PET-urilor In unele localitati s-au amplasat centre de colectare la care populatia poate depune (cu sau fara remunerare) maculatura carton sticle plastic In Romania institutiile din industria sticlei hartiei si cartonului si maselor plastice sunt autorizate si au inceput sa preia aceste

3 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

deseuri de la centrele de colectare in vederea reciclarii sisau valorificarii In unele orase s-au infiintat statii pilot de compostare a deseurilor biodegradabile

12 Aspecte importante despre gestionarea deseurilor in Europa

Totalul cantitatii de deseuri generate anual in tarile europene este de cca 2000 tone Peste 40 de milioane de tone din aceste deseuri intra in categoria deseurilor toxice

Intre 1990 si 1995 totalul cantitatii de deseuri generate in Europa (valorile contin si Europa Centrala si de Est) a crescut cu 10

Ramurile cele mai mari producatoare de deseuri sunt agricultura constructiile mineritul si aglomerarile urbane Cantitatile cele mai mari de deseuri provin din agricultura in timp ce deseurile cu cel mai negativ impact asupra mediului sunt cele provenite din industrie

Sursele de deseuri variaza de la o tara la alta in functie de situatia economica a acestora din urma Tarile din vestul Europei produc o cantitate mai mare de deseuri industriale si urbane in timp ce in tarile din est procentul maxim de deseuri il da mineritul

Cantitatea de deseuri municipale (casnice) din tarile europene a crescut in deceniul trecut cu 11 pe an ajungand la un total de cca 200 de milioane de tone pe an Se preconizeaza mentinerea aceastei tendinta de crestere in perioada imediat urmatoare

Fluxul de deseuri municipale din tarile europene are ca principale componente hartia si deseurile organice cu o tendinta de crestere a ponderii deseurilor de plastic

Majoritatea deseurilor municipale din tarile europene sunt depozitate in sisteme amenajate in continuare cea mai ieftina optiune de neutralizare a deseurilor chiar si dupa introducerea taxelor de depozitare

Constientizarea necesitatii de a prevenii si minimiza cantitatea de deseuri este o realitate ce se manifesta prin tehnicile de reciclare ce se aplica indeosebi in tarile cu sisteme de management al deseurilor avansat din vestul Europei Se face inca foarte putin pentru aplicarea tehnologiilor de fermentare a compostului Statisticile privind productia de deseuri compozitia transportul si depozitarea in tarile europene se bazeaza pe date colectate cu metode diferite ce au la baza grade diferite de detaliere Aceasta face ca imaginea de ansamblu precum si tendintele din diferite zone sa nu fie absolut certe O sursa de ingrijorare importanta este legata de lipsa datelor despre deseurile toxice

13 Informatii generale despre biogaz

4 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Biogazul este un amestec de gaze combustibile care se formează prin descompunerea substanţelor organice icircn mediu umed şi lipsă de oxigen Componentul de bază a biogazului este metanul Primele descrieri a biogazuluisunt efectuate de către Volta la sfacircrşitul secolului al XVII-

lea Volta a extras pentru prima dată metanul din gazele de mlaştinăProcesul de formarea biogazului fermentarea anaerobă are loc la temperaturi icircntre 20-45degC icircn prezenţa a două specii de bacterii- Bacilus cellulosae methanicus responsabil de formarea metanului şi- Bacilus cellulosae hidrogenicus responsabil de formarea hidrogenului

Ulterior aceste două specii au fost reunite sub denumirea comună de methano-bacterium Ca materie primă la formarea biogazului serveşte biomasa ce reprezintă materiale vegetale reziduale Celuloza este principalul component a materiei organice utilizate la formarea biogazului Conţinutul celulozei icircn materia organicăeste de circa 50 Dintre

alte componente putem menţiona plantele acvatice algele resturile animaliere etc

2 METODE DE GENERARE A GAZULUI IN DEPOZITELE DE DESEURI MENAJERE

21 Fermentarea anaerobă

Reducerea cantitatii de deseuri biodegradabile ce va ajunge la depozitul de deseuri se poate face si prin fermentare anaeroba in tancuri inchise cu producere de biogaz

Tehnologia implicata in acest caz este insa mai sofisticata necesita o calificare inalta a personalului de operare si intretinere o anumita calitate si compozitie specifice a deseurilor utilizate dar si costuri mai mari decat o compostare aeroba de nivel tehnic ridicat In plus la capacitati mici costurile de investitie sunt de doua sau chiar de peste trei ori mai mari decat la capacitati mari astfel o capacitate de 5000 tonean poate avea un cost de investitie cuprins

5 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

intre 450-950 Eurotona iar o capacitate de peste 50000 tonean poate ajunge la un cost de investitie de 180-250 Eurotona

211 Fermentarea separată metoda uscată

In fermentarea separată metoda uscată deşeurile organice sunt mai icircntacirci mărunţite icircntr-un tocător pentru a reduce dimensiunile particulelor Deşeul este apoi sitat şi amestecat cu apă icircnainte de a fi icircntrodus icircn tancurile de fermentare (continut de substanţă uscată de 35)

Procesul de fermentare este condus la o temperatură de 25-55oC rezultacircnd icircn producerea de biogaz şi biomasă Gazul este purificat şi folosit la un motor cu gaz Biomasa este deshidratată şi deci separată icircn 40 apă şi 60 fibre şi reziduuri (avacircnd 60 substanţă uscată) Fracţia de refuz este eliminată de exemplu trimisă la depozitare Apa uzată care se produce icircn timpul procesului este reciclată icircn tancul de amestec icircnainte de tancul de fermentare

212 Fermentarea separată metoda umedă

In fermentarea separată metoda umedă deşeurile organice sunt icircncărcate icircntr-un tanc unde sunt transformate icircntr-o pastă (12 substanţă uscată) Pasta este mai icircntacirci suspusă unui proces

de igienizare (70oC pH 10) icircnainte de a fi deshidratată Pasta deshidratată este apoi hidrolizată

la 40oC icircnainte de a fi deshidratată din nou Lichidul rezultat icircn treapta secundară de deshidratate este direcţionat către un filtru biologic unde are loc fermentarea rezultacircnd biogaz şi apă uzată Această apă este reutilizată pentru formarea pastei sau poate fi utilizată de exemplu ca fertilizant lichid Fracţia fibroasă din treapta secundară de deshidratare este separată icircn compost şi fracţii de refuz care vor fi eliminate de exemplu la depozit Compostul necesită de obicei o procesare ulterioară icircnainte de a fi vacircndut Biogazul este purificat şi utilizat icircntr-un motor rezultacircnd electricitate căldură şi gaze de ardere O parte din căldură poate fi utilizată pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de hidrolizare şi de filtrare biologică

In acest proces o tonă de deşeu menajer va genera 160 kg de biogaz (150Nm3) 340 kg de lichid 300 kg de compost şi 200 kg de reziduuri (inclusiv 100 kg deşeu inert) Potrivit analizelor 10-30 din conţinutul icircn fertilizanţi (N-tot P-tot şi K-tot) rămacircne icircn compost

213 Co-fermentarea metoda umedă

6 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

In co-fermentare metoda umedă deşeul organic este mărunţit şi sitat icircnainte de tratare Deşeul mărunţit este apoi amestecat fie cu nămol de la staţia de epurare fie cu gunoi de grajd de la ferme la un raport de 13-4 Biomasa amestecată este supusă icircntacirci unui proces de

igienizare (70oC) icircnainte de a trece la faza de fermentare care este efectuată la o temperatură

de 35-55oC Procesul generază biogaz şi o biomasă lichidă ce este stocată icircnainte de a fi folosită ca un fertilizant lichid pentru sol Biogazul este purificat şi utilizat icircntr-un motor rezultacircnd electricitate căldură şi gaze de ardere O parte din căldură se poate utiliza pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de igienizare şi de fermentare

O tonă de deşeu menajer va genera 160 kg de biogaz (150Nm3) 640 kg de fertilizant lichid 0 kg de compost şi 200 kg de reziduuri (inclusiv 100 kg deşeu inert) Potrivit analizelor 70-90 din conţinutul icircn fertilizanţi (N-tot P-tot şi K-tot) rămacircne icircn fertilizantul lichid Astfel este posibil a se realiza o foarte mare recuperare şi utilizare a elementelor nutritive Totuşi trebuie subliniat faptul că fertilizanţii lichizi obţinuţi din nămol de la staţiile de epurare orăşeneşti este mult mai dificil de vacircndut decacirct fertilizantul lichid obţinut din gunoiul de grajd

214 Avantaje şi dezavantaje pentru metodele de tratare anaerobica

Avantaje

1048707 Aproape 100 recuperare a elementelor nutritive din substanţa organică (azot fosfor şi potasiu) dacă materialul fermentat este icircnglobat imediat după icircmprăştiere pe terenul arabil 1048707 Producerea unui fertilizant igienic fără riscul răspacircndirii bolilor de plante sau animale După fermentare azotul este mult mai accesibil plantelor 1048707 Reducerea mirosurilor cacircnd este icircmprăştiat pe terenuri arabile icircn comparaţie cu icircmprăştierea materialului nefermentat 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 sub formă de electricitate şi căldură 1048707 Inlocuirea fertilizanţilor comerciali

Dezavantaje

1048707 Necesită separarea deşeurilor la sursă 1048707 Fracţia fibroasă necesită o compostare adiţională dacă se intenţionează folosirea icircn horticultură sau grădinărit 1048707 Trebuie dezvoltată o piaţă a fertilizanţilor lichizi icircnainte de stabilirea metodei de tratare icircn afară de cazul icircn care lichidul are un conţinut foarte scăzut de elemente nutritive şi deci poate fi evacuat icircn canalizarea publică 1048707 Emisiile de metan de la staţie şi metanul nears din gazele de ardere (1-4) vor contribui negativ la efectul de icircncălzire globală

7 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

22 Incinerarea

Prin incinerare se reduce cantitatea de deşeuri organice din deşeurile municipale la aproximativ 5 din volumul iniţial şi se sterilizează componentele periculoase generacircnd icircn acelaşi timp energie termică care poate fi recuperată sub formă de căldură (apă caldăabur) de electricitate sau o combinaţie a acestora Procesul de incinerare conduce de asemenea la generarea de produse reziduale la fel ca şi la generarea de reziduuri din procesul de curăţare a gazelor de ardere care trebuie depozitate la un depozit conform sau icircntr-o mină In unele cazuri se generează şi ape uzate Nu sunt recuperate elementele nutritive şi substanţele organice

221 Avantaje si dezavantaje

Avantaje

1048707 Proces bine cunoscut instalat icircn icircntreaga lume cu icircnaltă disponibilitate şi condiţii stabile de operare 1048707 Se poate obţine o recuperare energetică cu eficienţă icircnaltă de pacircnă la 85 dacă se foloseşte cogenerarea de căldură şi electricitate sau numai căldură 1048707 Toate deşeurile municipale solide la fel ca şi unele deşeuri industriale pot fi eliminate nesortate prin folosirea acestui proces 1048707 Volumul deşeurilor se reduce la 5-10 şi se compune icircn special din zgură ce poate fi reciclată ca material de umplutură icircn construcţia de drumuri dacă se sortează şi se spală 1048707 Zgura şi celelalte materiale reziduale sunt sterile 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili

8 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dezavantaje

1048707 Investiţii mari 1048707 Sistem avansat de curăţare a gazelor de ardere 1048707 Generarea de cenuşi zburătoare şi a produselor de la curăţarea gazelor de ardere care trebuie eliminate prin depozitare la un depozit conform (cantităţi de aproximativ 2-5 din greutatea deşeului de intrare) 1048707 Generarea NOx şi a altor gaze şi particule

23 Piroliza şi gazeificarea

231 Piroliza

Piroliza este o metodă termică de pre-tratare care poate fi aplicată pentru a transforma deşeul organic icircntr-un gaz mediu calorific icircn lichid şi o fracţie carbonizată ţintind la separarea sau legarea compuşilor chimici pentru a reduce emisiile şi levigatul din mediu Piroliza poate fi o metodă de tratare propriu zisă dar de cele mai multe ori este urmată de o treaptă de combustie şi icircn unele cazuri de extracţia de ulei pirolitic Deşeurile sunt icircncărcate icircntr-un siloz icircn care o macara amestecă materialul de intrare şi mută acest material icircntr-un tocător şi de aici icircntr-un alt siloz Deşeul amestecat este introdus apoi icircntr-o cameră etanşă printr-un alimentator cu pacirclnie şurub sau piston Deşeul mărunţit grosier icircntră icircntr-un reactor icircn mod normal un tambur rotativ icircncălzit extern funcţionacircnd la presiunea

atmosferică In absenţa oxigenului deşeurile sunt uscate şi apoi transformate la 500-700oC prin conversie termo-chimică de exemplu distilare distructivă cracare termică şi condensaţie icircn hidrocarburi (gaz şi uleiurigudroane) şi reziduu solid (produse carbonizatecocs pirolitic) ce conţin carbon cenuşă sticlă şi metale ne-oxidate

Dacă temperatura procesului este de 500oC sau mai mică procesul se numeşte uneori termoliză Timpul de retenţie al deşeurilor icircn reactor este tipic de 05-1 oră Produsul fierbinte

cu temperatura gt300oC gazul este condus la o staţie de boilere unde conţinutul energetic este utilizat pentru producerea aburului sau a apei calde Produsul brut gazul nu este adecvat folosirii icircntr-un motor cu ardere internă din cauza conţinutului mare de gudroane din faza gazoasă care va condensa icircn momentul icircn care gazul este răcit icircnainte de intrarea icircn motorul cu ardere internă Cracarea termică a gudroanelor din gaz urmată de curăţarea gazului poate rezolva necesităţile de purificare

232 Gazeificarea

Gazeificarea este o metodă de tratare termică care poate fi aplicată pentru a transforma deşeurile organice icircntr-un gaz mediu calorific produse reciclabile şi reziduuri Gazeificarea este icircn mod normal urmată de combustia gazelor produse icircntr-un furnal şi icircn motoare cu ardere internă sau icircn turbine simple de gaz după o purificare corespunzătoare a gazului produs Deşeurile mărunţite grosier cacircteodată deşeuri de la piroliză intră icircntr-un gazeificator unde

9 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

materialele ce conţin carbon reacţionează cu un agent de gazeificare care poate fi aer O2 H2O

sub formă de abur sau CO2 Procesul are loc la 800-1000oC (oxigenul insuflat icircn fluxul de

gazeificare poate atinge 1400-2000oC) depinzacircnd de puterea calorifică şi include un număr de reacţii chimice pentru a forma gazul combustibil cu urme de gudron Cenuşa este de cele mai multe ori vitrificată şi separată ca reziduu solidPrincipala diferenţă dintre gazeificare şi piroliză este că prin gazeificare carbonul fixat este de asemenea gazeificat Staţiile de gazeificare pot fi proiectate ca un proces cu 1 sau 2 trepte Gazeificatorul icircnsuşi poate fi icircn contracurent sau nu de tip cu pat fix sau fluidizat sau pentru staţii mari de tipul pat fluidizat cu barbotare sau circulare funcţionacircnd la presiunea atmosferică sau sub presiune atunci cacircnd sunt combinate cu turbine de gaz In unele cazuri prima treaptă este o unitate de uscare icircn alte cazuri o unitate de piroliză Atacirct unităţile de piroliză cacirct şi cele de gazeificare pot fi instalate icircn faţa unui cazan ce funcţionează cu cărbune dintr-o uzină de producere a energiei lucru ce favorizează arderea combinată cu un foarte mare raport energiecăldură

233 Avantaje si dezavantaje piroliza

Avantajele pirolizei

1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn reziduurile carbonizate decacirct icircn cenuşa de la arderea convenţională (la 600oC temperatura procesului reţinerea este după cum urmează 100 crom 95 cupru 92 plumb 89 zinc 87 nichel şi 70 cadmiu) 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 8Mjkg (10-12 MJNm3) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Acidul clorhidric poate fi reţinut icircn sau distilat din reziduul solid 1048707 Nu se formează dioxine sau furani 1048707 Procesul este adecvat fracţiilor dificile de deşeuri 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile

Dezavantajele pirolizei

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de piroliză pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Uleiurilegudroanele pirolitice conţin compuşi toxici şi carcinogeni care icircn mod normal vor fi descompuşi icircn timpul procesului

10 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

1048707 Reziduul solid conţine aproximativ 20-30 din puterea calorifică a combustibilului primar (deşeurile solide municipale) care totuşi poate fi utilizată icircntr-o următoare zonă de ardere (unitate de incineraregazeificare) 1048707 Cost relativ ridicat 1048707 Alimentarea cu combustibil de rezervă este necesară cel puţin icircn timpul pornirii

234 Avantaje si dezavantaje gazeificare

Avantajele gazeificării

1048707 Grad icircnalt de recuperare şi folosire bună a deşeurilor ca resursă energetică (se poate obţine o recuperare energetică de pacircnă la 85 dacă se cogenerază electricitate şi căldură sau numai căldură este posibil un cacircştig energetic de 25-35) 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn cenuşă icircn comparaţie cu alte procese de combustie icircn special pentru crom cupru şi nichel 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide (vitrificate) 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 5MjNm3 (insuflare de aer) sau 10 MJNm3 (insuflare de oxigen) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute (sau poate fi curăţat de particulele de gudron şi utilizat icircntr-un motor cu combustie internă) 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Sistemele de curăţare a gazelor de ardere pot reţine praf PAH acid clorhidric HF SO2 etc ceea ce conduse la emisii scăzute 1048707 Procesul este adecvat lemnului contaminat

Dezavantajele gazeificării

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de gazeificare pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Gazele conţin urme de gudroane cu compuşi toxici şi carcinogeni care pot contamina apa de răcire conducacircnd la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deşeu chimic 1048707 Proces complicat de curăţare a gazului icircn cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă 1048707 Arderea gazului produs generează NOx 1048707 Reziduul solid poate conţine carbon neprocesat icircn cenuşă 1048707 Costuri mari 1048707 Disponibile pe piaţă sunt numai puţine unităţi care nu sunt prototip

3 COMPOZITIA GAZULUI GENERAT INTR-UN DEPOZIT DE DESEURI

11 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Din punct de vedere al conţinutului chimic gazul emanat dintr-un depozit de deşeuri menajere constă icircn general din cca 50ndash70 metan (CH4) şi 30ndash50 bioxid de carbon (CO2) precum şi din hidrogen sulfurat (H2S) azot (N2) şi icircn parte din gaze trasor intensiv mirositoare [5 6] Relaţia CH4CO2 depinde de procesul momentan de fermentaţie adică de vacircrsta depozituluiMetanul icircn proporţie de 5ndash15 cu aerul devine exploziv hidrogenul sulfurat şi gazele trasor de hidrocarbură halogenată sunt toxice După cercetările efectuate pacircnă icircn

prezent metanul este considerat ca un gaz vătămător mediului icircnconjurător deoarece icircntr-o mare măsură produce ca şi bioxidul de carbon efectul de seră La arderea metanului se produc vapori de apă şi bioxid de carbon şi totodată se obţine şi o energie Se poate conclude că este necesară o degazare planificată a depozitului pentru următoarelee motive ndash generarea de energie ndash icircnlăturarea mirosurilor deranjante ndash descompunerea gazului generat icircn volumul depozitului protejat cu un strat special de etanşare ndash asigurarea creşterii vegetaţiei deasupra unui strat icircnvelitor şi icircncadrarea armonică a depozitului icircn peisajul icircnconjurător

Gazele formate icircn procesul de fermentaţie metanul şi dioxidul de carbon se găsesc icircntr-un anumit raport cantitativ influenţat de diferiţi factori Pe de-o parte compoziţia deşeurilor organice influenţează raportul CH4CO2 La descompunerea anaerobă a hidraţilor de carbon se formează biogaz cu o compoziţie de CH4CO2 = 11 Acest raport poate avansa pacircnă la CH4CO2 = 21 cu cacirct este mai mare partea unor proteine şi grăsimi bogate icircn carbon O astfel de compoziţie a deşeurilor duce atacirct la o producţie mai mică de CO2 cacirct şi la un consum de apă pentru a acoperi necesarul de hidrogen (H2) icircn vederea formării CH4 Componenţa reziduurilor menajere icircn Romacircnia (valori orientative) este prezentată icircn tabelul 1Soluţiile influenţează icircn continuare compoziţia biogazului CO2 extras din biogaz este precipitat sub formă de carbonat Gradul de producere a procesului de precipitare este de asemenea dependent de compoziţia deşeurilorConţinutul de sulf şi azot icircn deşeul fermentat influenţează cantitatea urmelor de gaze din biogaz icircn special

12 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

conţinutul de amoniac (NH3) şi hidrogen sulfurat (N2S) Totuşi aceste gaze foarte corozive şi inhibitoare ale fermentaţiei se obţin icircn cantitate foarte mică la fermentaţia deşeurilor biologice normalerdquo La utilizarea biogazului icircn motoare pe gaz nu este icircn mod normal necesară epurarea gazelor

Compoziţia biogazului funcţie de perioada de fermentare este prezentată icircn figura 3 iar icircn figura 4 este reprezentată compoziţia medie a biogazului rezultat din icircncărcătură pe icircntreaga perioadă de fermentare

Tabelul 1Nrcrt Denumirea deşeului din total1 Metale 212 Hacircrtie 1783 Moloz de la construcţii veselă spartă 1254 Resturi alimentare 1245 Cenuşă 1006 Deşeuri lemnoase 627 Frunziş şi paie 508 Materiale plastice 359 Textile 3010 Oase 2911 Praf 2012 Piele 2013 Cărbune 1214 Diverse 05

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 3: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

3 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

deseuri de la centrele de colectare in vederea reciclarii sisau valorificarii In unele orase s-au infiintat statii pilot de compostare a deseurilor biodegradabile

12 Aspecte importante despre gestionarea deseurilor in Europa

Totalul cantitatii de deseuri generate anual in tarile europene este de cca 2000 tone Peste 40 de milioane de tone din aceste deseuri intra in categoria deseurilor toxice

Intre 1990 si 1995 totalul cantitatii de deseuri generate in Europa (valorile contin si Europa Centrala si de Est) a crescut cu 10

Ramurile cele mai mari producatoare de deseuri sunt agricultura constructiile mineritul si aglomerarile urbane Cantitatile cele mai mari de deseuri provin din agricultura in timp ce deseurile cu cel mai negativ impact asupra mediului sunt cele provenite din industrie

Sursele de deseuri variaza de la o tara la alta in functie de situatia economica a acestora din urma Tarile din vestul Europei produc o cantitate mai mare de deseuri industriale si urbane in timp ce in tarile din est procentul maxim de deseuri il da mineritul

Cantitatea de deseuri municipale (casnice) din tarile europene a crescut in deceniul trecut cu 11 pe an ajungand la un total de cca 200 de milioane de tone pe an Se preconizeaza mentinerea aceastei tendinta de crestere in perioada imediat urmatoare

Fluxul de deseuri municipale din tarile europene are ca principale componente hartia si deseurile organice cu o tendinta de crestere a ponderii deseurilor de plastic

Majoritatea deseurilor municipale din tarile europene sunt depozitate in sisteme amenajate in continuare cea mai ieftina optiune de neutralizare a deseurilor chiar si dupa introducerea taxelor de depozitare

Constientizarea necesitatii de a prevenii si minimiza cantitatea de deseuri este o realitate ce se manifesta prin tehnicile de reciclare ce se aplica indeosebi in tarile cu sisteme de management al deseurilor avansat din vestul Europei Se face inca foarte putin pentru aplicarea tehnologiilor de fermentare a compostului Statisticile privind productia de deseuri compozitia transportul si depozitarea in tarile europene se bazeaza pe date colectate cu metode diferite ce au la baza grade diferite de detaliere Aceasta face ca imaginea de ansamblu precum si tendintele din diferite zone sa nu fie absolut certe O sursa de ingrijorare importanta este legata de lipsa datelor despre deseurile toxice

13 Informatii generale despre biogaz

4 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Biogazul este un amestec de gaze combustibile care se formează prin descompunerea substanţelor organice icircn mediu umed şi lipsă de oxigen Componentul de bază a biogazului este metanul Primele descrieri a biogazuluisunt efectuate de către Volta la sfacircrşitul secolului al XVII-

lea Volta a extras pentru prima dată metanul din gazele de mlaştinăProcesul de formarea biogazului fermentarea anaerobă are loc la temperaturi icircntre 20-45degC icircn prezenţa a două specii de bacterii- Bacilus cellulosae methanicus responsabil de formarea metanului şi- Bacilus cellulosae hidrogenicus responsabil de formarea hidrogenului

Ulterior aceste două specii au fost reunite sub denumirea comună de methano-bacterium Ca materie primă la formarea biogazului serveşte biomasa ce reprezintă materiale vegetale reziduale Celuloza este principalul component a materiei organice utilizate la formarea biogazului Conţinutul celulozei icircn materia organicăeste de circa 50 Dintre

alte componente putem menţiona plantele acvatice algele resturile animaliere etc

2 METODE DE GENERARE A GAZULUI IN DEPOZITELE DE DESEURI MENAJERE

21 Fermentarea anaerobă

Reducerea cantitatii de deseuri biodegradabile ce va ajunge la depozitul de deseuri se poate face si prin fermentare anaeroba in tancuri inchise cu producere de biogaz

Tehnologia implicata in acest caz este insa mai sofisticata necesita o calificare inalta a personalului de operare si intretinere o anumita calitate si compozitie specifice a deseurilor utilizate dar si costuri mai mari decat o compostare aeroba de nivel tehnic ridicat In plus la capacitati mici costurile de investitie sunt de doua sau chiar de peste trei ori mai mari decat la capacitati mari astfel o capacitate de 5000 tonean poate avea un cost de investitie cuprins

5 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

intre 450-950 Eurotona iar o capacitate de peste 50000 tonean poate ajunge la un cost de investitie de 180-250 Eurotona

211 Fermentarea separată metoda uscată

In fermentarea separată metoda uscată deşeurile organice sunt mai icircntacirci mărunţite icircntr-un tocător pentru a reduce dimensiunile particulelor Deşeul este apoi sitat şi amestecat cu apă icircnainte de a fi icircntrodus icircn tancurile de fermentare (continut de substanţă uscată de 35)

Procesul de fermentare este condus la o temperatură de 25-55oC rezultacircnd icircn producerea de biogaz şi biomasă Gazul este purificat şi folosit la un motor cu gaz Biomasa este deshidratată şi deci separată icircn 40 apă şi 60 fibre şi reziduuri (avacircnd 60 substanţă uscată) Fracţia de refuz este eliminată de exemplu trimisă la depozitare Apa uzată care se produce icircn timpul procesului este reciclată icircn tancul de amestec icircnainte de tancul de fermentare

212 Fermentarea separată metoda umedă

In fermentarea separată metoda umedă deşeurile organice sunt icircncărcate icircntr-un tanc unde sunt transformate icircntr-o pastă (12 substanţă uscată) Pasta este mai icircntacirci suspusă unui proces

de igienizare (70oC pH 10) icircnainte de a fi deshidratată Pasta deshidratată este apoi hidrolizată

la 40oC icircnainte de a fi deshidratată din nou Lichidul rezultat icircn treapta secundară de deshidratate este direcţionat către un filtru biologic unde are loc fermentarea rezultacircnd biogaz şi apă uzată Această apă este reutilizată pentru formarea pastei sau poate fi utilizată de exemplu ca fertilizant lichid Fracţia fibroasă din treapta secundară de deshidratare este separată icircn compost şi fracţii de refuz care vor fi eliminate de exemplu la depozit Compostul necesită de obicei o procesare ulterioară icircnainte de a fi vacircndut Biogazul este purificat şi utilizat icircntr-un motor rezultacircnd electricitate căldură şi gaze de ardere O parte din căldură poate fi utilizată pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de hidrolizare şi de filtrare biologică

In acest proces o tonă de deşeu menajer va genera 160 kg de biogaz (150Nm3) 340 kg de lichid 300 kg de compost şi 200 kg de reziduuri (inclusiv 100 kg deşeu inert) Potrivit analizelor 10-30 din conţinutul icircn fertilizanţi (N-tot P-tot şi K-tot) rămacircne icircn compost

213 Co-fermentarea metoda umedă

6 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

In co-fermentare metoda umedă deşeul organic este mărunţit şi sitat icircnainte de tratare Deşeul mărunţit este apoi amestecat fie cu nămol de la staţia de epurare fie cu gunoi de grajd de la ferme la un raport de 13-4 Biomasa amestecată este supusă icircntacirci unui proces de

igienizare (70oC) icircnainte de a trece la faza de fermentare care este efectuată la o temperatură

de 35-55oC Procesul generază biogaz şi o biomasă lichidă ce este stocată icircnainte de a fi folosită ca un fertilizant lichid pentru sol Biogazul este purificat şi utilizat icircntr-un motor rezultacircnd electricitate căldură şi gaze de ardere O parte din căldură se poate utiliza pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de igienizare şi de fermentare

O tonă de deşeu menajer va genera 160 kg de biogaz (150Nm3) 640 kg de fertilizant lichid 0 kg de compost şi 200 kg de reziduuri (inclusiv 100 kg deşeu inert) Potrivit analizelor 70-90 din conţinutul icircn fertilizanţi (N-tot P-tot şi K-tot) rămacircne icircn fertilizantul lichid Astfel este posibil a se realiza o foarte mare recuperare şi utilizare a elementelor nutritive Totuşi trebuie subliniat faptul că fertilizanţii lichizi obţinuţi din nămol de la staţiile de epurare orăşeneşti este mult mai dificil de vacircndut decacirct fertilizantul lichid obţinut din gunoiul de grajd

214 Avantaje şi dezavantaje pentru metodele de tratare anaerobica

Avantaje

1048707 Aproape 100 recuperare a elementelor nutritive din substanţa organică (azot fosfor şi potasiu) dacă materialul fermentat este icircnglobat imediat după icircmprăştiere pe terenul arabil 1048707 Producerea unui fertilizant igienic fără riscul răspacircndirii bolilor de plante sau animale După fermentare azotul este mult mai accesibil plantelor 1048707 Reducerea mirosurilor cacircnd este icircmprăştiat pe terenuri arabile icircn comparaţie cu icircmprăştierea materialului nefermentat 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 sub formă de electricitate şi căldură 1048707 Inlocuirea fertilizanţilor comerciali

Dezavantaje

1048707 Necesită separarea deşeurilor la sursă 1048707 Fracţia fibroasă necesită o compostare adiţională dacă se intenţionează folosirea icircn horticultură sau grădinărit 1048707 Trebuie dezvoltată o piaţă a fertilizanţilor lichizi icircnainte de stabilirea metodei de tratare icircn afară de cazul icircn care lichidul are un conţinut foarte scăzut de elemente nutritive şi deci poate fi evacuat icircn canalizarea publică 1048707 Emisiile de metan de la staţie şi metanul nears din gazele de ardere (1-4) vor contribui negativ la efectul de icircncălzire globală

7 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

22 Incinerarea

Prin incinerare se reduce cantitatea de deşeuri organice din deşeurile municipale la aproximativ 5 din volumul iniţial şi se sterilizează componentele periculoase generacircnd icircn acelaşi timp energie termică care poate fi recuperată sub formă de căldură (apă caldăabur) de electricitate sau o combinaţie a acestora Procesul de incinerare conduce de asemenea la generarea de produse reziduale la fel ca şi la generarea de reziduuri din procesul de curăţare a gazelor de ardere care trebuie depozitate la un depozit conform sau icircntr-o mină In unele cazuri se generează şi ape uzate Nu sunt recuperate elementele nutritive şi substanţele organice

221 Avantaje si dezavantaje

Avantaje

1048707 Proces bine cunoscut instalat icircn icircntreaga lume cu icircnaltă disponibilitate şi condiţii stabile de operare 1048707 Se poate obţine o recuperare energetică cu eficienţă icircnaltă de pacircnă la 85 dacă se foloseşte cogenerarea de căldură şi electricitate sau numai căldură 1048707 Toate deşeurile municipale solide la fel ca şi unele deşeuri industriale pot fi eliminate nesortate prin folosirea acestui proces 1048707 Volumul deşeurilor se reduce la 5-10 şi se compune icircn special din zgură ce poate fi reciclată ca material de umplutură icircn construcţia de drumuri dacă se sortează şi se spală 1048707 Zgura şi celelalte materiale reziduale sunt sterile 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili

8 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dezavantaje

1048707 Investiţii mari 1048707 Sistem avansat de curăţare a gazelor de ardere 1048707 Generarea de cenuşi zburătoare şi a produselor de la curăţarea gazelor de ardere care trebuie eliminate prin depozitare la un depozit conform (cantităţi de aproximativ 2-5 din greutatea deşeului de intrare) 1048707 Generarea NOx şi a altor gaze şi particule

23 Piroliza şi gazeificarea

231 Piroliza

Piroliza este o metodă termică de pre-tratare care poate fi aplicată pentru a transforma deşeul organic icircntr-un gaz mediu calorific icircn lichid şi o fracţie carbonizată ţintind la separarea sau legarea compuşilor chimici pentru a reduce emisiile şi levigatul din mediu Piroliza poate fi o metodă de tratare propriu zisă dar de cele mai multe ori este urmată de o treaptă de combustie şi icircn unele cazuri de extracţia de ulei pirolitic Deşeurile sunt icircncărcate icircntr-un siloz icircn care o macara amestecă materialul de intrare şi mută acest material icircntr-un tocător şi de aici icircntr-un alt siloz Deşeul amestecat este introdus apoi icircntr-o cameră etanşă printr-un alimentator cu pacirclnie şurub sau piston Deşeul mărunţit grosier icircntră icircntr-un reactor icircn mod normal un tambur rotativ icircncălzit extern funcţionacircnd la presiunea

atmosferică In absenţa oxigenului deşeurile sunt uscate şi apoi transformate la 500-700oC prin conversie termo-chimică de exemplu distilare distructivă cracare termică şi condensaţie icircn hidrocarburi (gaz şi uleiurigudroane) şi reziduu solid (produse carbonizatecocs pirolitic) ce conţin carbon cenuşă sticlă şi metale ne-oxidate

Dacă temperatura procesului este de 500oC sau mai mică procesul se numeşte uneori termoliză Timpul de retenţie al deşeurilor icircn reactor este tipic de 05-1 oră Produsul fierbinte

cu temperatura gt300oC gazul este condus la o staţie de boilere unde conţinutul energetic este utilizat pentru producerea aburului sau a apei calde Produsul brut gazul nu este adecvat folosirii icircntr-un motor cu ardere internă din cauza conţinutului mare de gudroane din faza gazoasă care va condensa icircn momentul icircn care gazul este răcit icircnainte de intrarea icircn motorul cu ardere internă Cracarea termică a gudroanelor din gaz urmată de curăţarea gazului poate rezolva necesităţile de purificare

232 Gazeificarea

Gazeificarea este o metodă de tratare termică care poate fi aplicată pentru a transforma deşeurile organice icircntr-un gaz mediu calorific produse reciclabile şi reziduuri Gazeificarea este icircn mod normal urmată de combustia gazelor produse icircntr-un furnal şi icircn motoare cu ardere internă sau icircn turbine simple de gaz după o purificare corespunzătoare a gazului produs Deşeurile mărunţite grosier cacircteodată deşeuri de la piroliză intră icircntr-un gazeificator unde

9 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

materialele ce conţin carbon reacţionează cu un agent de gazeificare care poate fi aer O2 H2O

sub formă de abur sau CO2 Procesul are loc la 800-1000oC (oxigenul insuflat icircn fluxul de

gazeificare poate atinge 1400-2000oC) depinzacircnd de puterea calorifică şi include un număr de reacţii chimice pentru a forma gazul combustibil cu urme de gudron Cenuşa este de cele mai multe ori vitrificată şi separată ca reziduu solidPrincipala diferenţă dintre gazeificare şi piroliză este că prin gazeificare carbonul fixat este de asemenea gazeificat Staţiile de gazeificare pot fi proiectate ca un proces cu 1 sau 2 trepte Gazeificatorul icircnsuşi poate fi icircn contracurent sau nu de tip cu pat fix sau fluidizat sau pentru staţii mari de tipul pat fluidizat cu barbotare sau circulare funcţionacircnd la presiunea atmosferică sau sub presiune atunci cacircnd sunt combinate cu turbine de gaz In unele cazuri prima treaptă este o unitate de uscare icircn alte cazuri o unitate de piroliză Atacirct unităţile de piroliză cacirct şi cele de gazeificare pot fi instalate icircn faţa unui cazan ce funcţionează cu cărbune dintr-o uzină de producere a energiei lucru ce favorizează arderea combinată cu un foarte mare raport energiecăldură

233 Avantaje si dezavantaje piroliza

Avantajele pirolizei

1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn reziduurile carbonizate decacirct icircn cenuşa de la arderea convenţională (la 600oC temperatura procesului reţinerea este după cum urmează 100 crom 95 cupru 92 plumb 89 zinc 87 nichel şi 70 cadmiu) 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 8Mjkg (10-12 MJNm3) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Acidul clorhidric poate fi reţinut icircn sau distilat din reziduul solid 1048707 Nu se formează dioxine sau furani 1048707 Procesul este adecvat fracţiilor dificile de deşeuri 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile

Dezavantajele pirolizei

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de piroliză pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Uleiurilegudroanele pirolitice conţin compuşi toxici şi carcinogeni care icircn mod normal vor fi descompuşi icircn timpul procesului

10 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

1048707 Reziduul solid conţine aproximativ 20-30 din puterea calorifică a combustibilului primar (deşeurile solide municipale) care totuşi poate fi utilizată icircntr-o următoare zonă de ardere (unitate de incineraregazeificare) 1048707 Cost relativ ridicat 1048707 Alimentarea cu combustibil de rezervă este necesară cel puţin icircn timpul pornirii

234 Avantaje si dezavantaje gazeificare

Avantajele gazeificării

1048707 Grad icircnalt de recuperare şi folosire bună a deşeurilor ca resursă energetică (se poate obţine o recuperare energetică de pacircnă la 85 dacă se cogenerază electricitate şi căldură sau numai căldură este posibil un cacircştig energetic de 25-35) 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn cenuşă icircn comparaţie cu alte procese de combustie icircn special pentru crom cupru şi nichel 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide (vitrificate) 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 5MjNm3 (insuflare de aer) sau 10 MJNm3 (insuflare de oxigen) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute (sau poate fi curăţat de particulele de gudron şi utilizat icircntr-un motor cu combustie internă) 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Sistemele de curăţare a gazelor de ardere pot reţine praf PAH acid clorhidric HF SO2 etc ceea ce conduse la emisii scăzute 1048707 Procesul este adecvat lemnului contaminat

Dezavantajele gazeificării

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de gazeificare pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Gazele conţin urme de gudroane cu compuşi toxici şi carcinogeni care pot contamina apa de răcire conducacircnd la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deşeu chimic 1048707 Proces complicat de curăţare a gazului icircn cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă 1048707 Arderea gazului produs generează NOx 1048707 Reziduul solid poate conţine carbon neprocesat icircn cenuşă 1048707 Costuri mari 1048707 Disponibile pe piaţă sunt numai puţine unităţi care nu sunt prototip

3 COMPOZITIA GAZULUI GENERAT INTR-UN DEPOZIT DE DESEURI

11 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Din punct de vedere al conţinutului chimic gazul emanat dintr-un depozit de deşeuri menajere constă icircn general din cca 50ndash70 metan (CH4) şi 30ndash50 bioxid de carbon (CO2) precum şi din hidrogen sulfurat (H2S) azot (N2) şi icircn parte din gaze trasor intensiv mirositoare [5 6] Relaţia CH4CO2 depinde de procesul momentan de fermentaţie adică de vacircrsta depozituluiMetanul icircn proporţie de 5ndash15 cu aerul devine exploziv hidrogenul sulfurat şi gazele trasor de hidrocarbură halogenată sunt toxice După cercetările efectuate pacircnă icircn

prezent metanul este considerat ca un gaz vătămător mediului icircnconjurător deoarece icircntr-o mare măsură produce ca şi bioxidul de carbon efectul de seră La arderea metanului se produc vapori de apă şi bioxid de carbon şi totodată se obţine şi o energie Se poate conclude că este necesară o degazare planificată a depozitului pentru următoarelee motive ndash generarea de energie ndash icircnlăturarea mirosurilor deranjante ndash descompunerea gazului generat icircn volumul depozitului protejat cu un strat special de etanşare ndash asigurarea creşterii vegetaţiei deasupra unui strat icircnvelitor şi icircncadrarea armonică a depozitului icircn peisajul icircnconjurător

Gazele formate icircn procesul de fermentaţie metanul şi dioxidul de carbon se găsesc icircntr-un anumit raport cantitativ influenţat de diferiţi factori Pe de-o parte compoziţia deşeurilor organice influenţează raportul CH4CO2 La descompunerea anaerobă a hidraţilor de carbon se formează biogaz cu o compoziţie de CH4CO2 = 11 Acest raport poate avansa pacircnă la CH4CO2 = 21 cu cacirct este mai mare partea unor proteine şi grăsimi bogate icircn carbon O astfel de compoziţie a deşeurilor duce atacirct la o producţie mai mică de CO2 cacirct şi la un consum de apă pentru a acoperi necesarul de hidrogen (H2) icircn vederea formării CH4 Componenţa reziduurilor menajere icircn Romacircnia (valori orientative) este prezentată icircn tabelul 1Soluţiile influenţează icircn continuare compoziţia biogazului CO2 extras din biogaz este precipitat sub formă de carbonat Gradul de producere a procesului de precipitare este de asemenea dependent de compoziţia deşeurilorConţinutul de sulf şi azot icircn deşeul fermentat influenţează cantitatea urmelor de gaze din biogaz icircn special

12 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

conţinutul de amoniac (NH3) şi hidrogen sulfurat (N2S) Totuşi aceste gaze foarte corozive şi inhibitoare ale fermentaţiei se obţin icircn cantitate foarte mică la fermentaţia deşeurilor biologice normalerdquo La utilizarea biogazului icircn motoare pe gaz nu este icircn mod normal necesară epurarea gazelor

Compoziţia biogazului funcţie de perioada de fermentare este prezentată icircn figura 3 iar icircn figura 4 este reprezentată compoziţia medie a biogazului rezultat din icircncărcătură pe icircntreaga perioadă de fermentare

Tabelul 1Nrcrt Denumirea deşeului din total1 Metale 212 Hacircrtie 1783 Moloz de la construcţii veselă spartă 1254 Resturi alimentare 1245 Cenuşă 1006 Deşeuri lemnoase 627 Frunziş şi paie 508 Materiale plastice 359 Textile 3010 Oase 2911 Praf 2012 Piele 2013 Cărbune 1214 Diverse 05

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 4: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

4 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Biogazul este un amestec de gaze combustibile care se formează prin descompunerea substanţelor organice icircn mediu umed şi lipsă de oxigen Componentul de bază a biogazului este metanul Primele descrieri a biogazuluisunt efectuate de către Volta la sfacircrşitul secolului al XVII-

lea Volta a extras pentru prima dată metanul din gazele de mlaştinăProcesul de formarea biogazului fermentarea anaerobă are loc la temperaturi icircntre 20-45degC icircn prezenţa a două specii de bacterii- Bacilus cellulosae methanicus responsabil de formarea metanului şi- Bacilus cellulosae hidrogenicus responsabil de formarea hidrogenului

Ulterior aceste două specii au fost reunite sub denumirea comună de methano-bacterium Ca materie primă la formarea biogazului serveşte biomasa ce reprezintă materiale vegetale reziduale Celuloza este principalul component a materiei organice utilizate la formarea biogazului Conţinutul celulozei icircn materia organicăeste de circa 50 Dintre

alte componente putem menţiona plantele acvatice algele resturile animaliere etc

2 METODE DE GENERARE A GAZULUI IN DEPOZITELE DE DESEURI MENAJERE

21 Fermentarea anaerobă

Reducerea cantitatii de deseuri biodegradabile ce va ajunge la depozitul de deseuri se poate face si prin fermentare anaeroba in tancuri inchise cu producere de biogaz

Tehnologia implicata in acest caz este insa mai sofisticata necesita o calificare inalta a personalului de operare si intretinere o anumita calitate si compozitie specifice a deseurilor utilizate dar si costuri mai mari decat o compostare aeroba de nivel tehnic ridicat In plus la capacitati mici costurile de investitie sunt de doua sau chiar de peste trei ori mai mari decat la capacitati mari astfel o capacitate de 5000 tonean poate avea un cost de investitie cuprins

5 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

intre 450-950 Eurotona iar o capacitate de peste 50000 tonean poate ajunge la un cost de investitie de 180-250 Eurotona

211 Fermentarea separată metoda uscată

In fermentarea separată metoda uscată deşeurile organice sunt mai icircntacirci mărunţite icircntr-un tocător pentru a reduce dimensiunile particulelor Deşeul este apoi sitat şi amestecat cu apă icircnainte de a fi icircntrodus icircn tancurile de fermentare (continut de substanţă uscată de 35)

Procesul de fermentare este condus la o temperatură de 25-55oC rezultacircnd icircn producerea de biogaz şi biomasă Gazul este purificat şi folosit la un motor cu gaz Biomasa este deshidratată şi deci separată icircn 40 apă şi 60 fibre şi reziduuri (avacircnd 60 substanţă uscată) Fracţia de refuz este eliminată de exemplu trimisă la depozitare Apa uzată care se produce icircn timpul procesului este reciclată icircn tancul de amestec icircnainte de tancul de fermentare

212 Fermentarea separată metoda umedă

In fermentarea separată metoda umedă deşeurile organice sunt icircncărcate icircntr-un tanc unde sunt transformate icircntr-o pastă (12 substanţă uscată) Pasta este mai icircntacirci suspusă unui proces

de igienizare (70oC pH 10) icircnainte de a fi deshidratată Pasta deshidratată este apoi hidrolizată

la 40oC icircnainte de a fi deshidratată din nou Lichidul rezultat icircn treapta secundară de deshidratate este direcţionat către un filtru biologic unde are loc fermentarea rezultacircnd biogaz şi apă uzată Această apă este reutilizată pentru formarea pastei sau poate fi utilizată de exemplu ca fertilizant lichid Fracţia fibroasă din treapta secundară de deshidratare este separată icircn compost şi fracţii de refuz care vor fi eliminate de exemplu la depozit Compostul necesită de obicei o procesare ulterioară icircnainte de a fi vacircndut Biogazul este purificat şi utilizat icircntr-un motor rezultacircnd electricitate căldură şi gaze de ardere O parte din căldură poate fi utilizată pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de hidrolizare şi de filtrare biologică

In acest proces o tonă de deşeu menajer va genera 160 kg de biogaz (150Nm3) 340 kg de lichid 300 kg de compost şi 200 kg de reziduuri (inclusiv 100 kg deşeu inert) Potrivit analizelor 10-30 din conţinutul icircn fertilizanţi (N-tot P-tot şi K-tot) rămacircne icircn compost

213 Co-fermentarea metoda umedă

6 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

In co-fermentare metoda umedă deşeul organic este mărunţit şi sitat icircnainte de tratare Deşeul mărunţit este apoi amestecat fie cu nămol de la staţia de epurare fie cu gunoi de grajd de la ferme la un raport de 13-4 Biomasa amestecată este supusă icircntacirci unui proces de

igienizare (70oC) icircnainte de a trece la faza de fermentare care este efectuată la o temperatură

de 35-55oC Procesul generază biogaz şi o biomasă lichidă ce este stocată icircnainte de a fi folosită ca un fertilizant lichid pentru sol Biogazul este purificat şi utilizat icircntr-un motor rezultacircnd electricitate căldură şi gaze de ardere O parte din căldură se poate utiliza pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de igienizare şi de fermentare

O tonă de deşeu menajer va genera 160 kg de biogaz (150Nm3) 640 kg de fertilizant lichid 0 kg de compost şi 200 kg de reziduuri (inclusiv 100 kg deşeu inert) Potrivit analizelor 70-90 din conţinutul icircn fertilizanţi (N-tot P-tot şi K-tot) rămacircne icircn fertilizantul lichid Astfel este posibil a se realiza o foarte mare recuperare şi utilizare a elementelor nutritive Totuşi trebuie subliniat faptul că fertilizanţii lichizi obţinuţi din nămol de la staţiile de epurare orăşeneşti este mult mai dificil de vacircndut decacirct fertilizantul lichid obţinut din gunoiul de grajd

214 Avantaje şi dezavantaje pentru metodele de tratare anaerobica

Avantaje

1048707 Aproape 100 recuperare a elementelor nutritive din substanţa organică (azot fosfor şi potasiu) dacă materialul fermentat este icircnglobat imediat după icircmprăştiere pe terenul arabil 1048707 Producerea unui fertilizant igienic fără riscul răspacircndirii bolilor de plante sau animale După fermentare azotul este mult mai accesibil plantelor 1048707 Reducerea mirosurilor cacircnd este icircmprăştiat pe terenuri arabile icircn comparaţie cu icircmprăştierea materialului nefermentat 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 sub formă de electricitate şi căldură 1048707 Inlocuirea fertilizanţilor comerciali

Dezavantaje

1048707 Necesită separarea deşeurilor la sursă 1048707 Fracţia fibroasă necesită o compostare adiţională dacă se intenţionează folosirea icircn horticultură sau grădinărit 1048707 Trebuie dezvoltată o piaţă a fertilizanţilor lichizi icircnainte de stabilirea metodei de tratare icircn afară de cazul icircn care lichidul are un conţinut foarte scăzut de elemente nutritive şi deci poate fi evacuat icircn canalizarea publică 1048707 Emisiile de metan de la staţie şi metanul nears din gazele de ardere (1-4) vor contribui negativ la efectul de icircncălzire globală

7 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

22 Incinerarea

Prin incinerare se reduce cantitatea de deşeuri organice din deşeurile municipale la aproximativ 5 din volumul iniţial şi se sterilizează componentele periculoase generacircnd icircn acelaşi timp energie termică care poate fi recuperată sub formă de căldură (apă caldăabur) de electricitate sau o combinaţie a acestora Procesul de incinerare conduce de asemenea la generarea de produse reziduale la fel ca şi la generarea de reziduuri din procesul de curăţare a gazelor de ardere care trebuie depozitate la un depozit conform sau icircntr-o mină In unele cazuri se generează şi ape uzate Nu sunt recuperate elementele nutritive şi substanţele organice

221 Avantaje si dezavantaje

Avantaje

1048707 Proces bine cunoscut instalat icircn icircntreaga lume cu icircnaltă disponibilitate şi condiţii stabile de operare 1048707 Se poate obţine o recuperare energetică cu eficienţă icircnaltă de pacircnă la 85 dacă se foloseşte cogenerarea de căldură şi electricitate sau numai căldură 1048707 Toate deşeurile municipale solide la fel ca şi unele deşeuri industriale pot fi eliminate nesortate prin folosirea acestui proces 1048707 Volumul deşeurilor se reduce la 5-10 şi se compune icircn special din zgură ce poate fi reciclată ca material de umplutură icircn construcţia de drumuri dacă se sortează şi se spală 1048707 Zgura şi celelalte materiale reziduale sunt sterile 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili

8 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dezavantaje

1048707 Investiţii mari 1048707 Sistem avansat de curăţare a gazelor de ardere 1048707 Generarea de cenuşi zburătoare şi a produselor de la curăţarea gazelor de ardere care trebuie eliminate prin depozitare la un depozit conform (cantităţi de aproximativ 2-5 din greutatea deşeului de intrare) 1048707 Generarea NOx şi a altor gaze şi particule

23 Piroliza şi gazeificarea

231 Piroliza

Piroliza este o metodă termică de pre-tratare care poate fi aplicată pentru a transforma deşeul organic icircntr-un gaz mediu calorific icircn lichid şi o fracţie carbonizată ţintind la separarea sau legarea compuşilor chimici pentru a reduce emisiile şi levigatul din mediu Piroliza poate fi o metodă de tratare propriu zisă dar de cele mai multe ori este urmată de o treaptă de combustie şi icircn unele cazuri de extracţia de ulei pirolitic Deşeurile sunt icircncărcate icircntr-un siloz icircn care o macara amestecă materialul de intrare şi mută acest material icircntr-un tocător şi de aici icircntr-un alt siloz Deşeul amestecat este introdus apoi icircntr-o cameră etanşă printr-un alimentator cu pacirclnie şurub sau piston Deşeul mărunţit grosier icircntră icircntr-un reactor icircn mod normal un tambur rotativ icircncălzit extern funcţionacircnd la presiunea

atmosferică In absenţa oxigenului deşeurile sunt uscate şi apoi transformate la 500-700oC prin conversie termo-chimică de exemplu distilare distructivă cracare termică şi condensaţie icircn hidrocarburi (gaz şi uleiurigudroane) şi reziduu solid (produse carbonizatecocs pirolitic) ce conţin carbon cenuşă sticlă şi metale ne-oxidate

Dacă temperatura procesului este de 500oC sau mai mică procesul se numeşte uneori termoliză Timpul de retenţie al deşeurilor icircn reactor este tipic de 05-1 oră Produsul fierbinte

cu temperatura gt300oC gazul este condus la o staţie de boilere unde conţinutul energetic este utilizat pentru producerea aburului sau a apei calde Produsul brut gazul nu este adecvat folosirii icircntr-un motor cu ardere internă din cauza conţinutului mare de gudroane din faza gazoasă care va condensa icircn momentul icircn care gazul este răcit icircnainte de intrarea icircn motorul cu ardere internă Cracarea termică a gudroanelor din gaz urmată de curăţarea gazului poate rezolva necesităţile de purificare

232 Gazeificarea

Gazeificarea este o metodă de tratare termică care poate fi aplicată pentru a transforma deşeurile organice icircntr-un gaz mediu calorific produse reciclabile şi reziduuri Gazeificarea este icircn mod normal urmată de combustia gazelor produse icircntr-un furnal şi icircn motoare cu ardere internă sau icircn turbine simple de gaz după o purificare corespunzătoare a gazului produs Deşeurile mărunţite grosier cacircteodată deşeuri de la piroliză intră icircntr-un gazeificator unde

9 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

materialele ce conţin carbon reacţionează cu un agent de gazeificare care poate fi aer O2 H2O

sub formă de abur sau CO2 Procesul are loc la 800-1000oC (oxigenul insuflat icircn fluxul de

gazeificare poate atinge 1400-2000oC) depinzacircnd de puterea calorifică şi include un număr de reacţii chimice pentru a forma gazul combustibil cu urme de gudron Cenuşa este de cele mai multe ori vitrificată şi separată ca reziduu solidPrincipala diferenţă dintre gazeificare şi piroliză este că prin gazeificare carbonul fixat este de asemenea gazeificat Staţiile de gazeificare pot fi proiectate ca un proces cu 1 sau 2 trepte Gazeificatorul icircnsuşi poate fi icircn contracurent sau nu de tip cu pat fix sau fluidizat sau pentru staţii mari de tipul pat fluidizat cu barbotare sau circulare funcţionacircnd la presiunea atmosferică sau sub presiune atunci cacircnd sunt combinate cu turbine de gaz In unele cazuri prima treaptă este o unitate de uscare icircn alte cazuri o unitate de piroliză Atacirct unităţile de piroliză cacirct şi cele de gazeificare pot fi instalate icircn faţa unui cazan ce funcţionează cu cărbune dintr-o uzină de producere a energiei lucru ce favorizează arderea combinată cu un foarte mare raport energiecăldură

233 Avantaje si dezavantaje piroliza

Avantajele pirolizei

1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn reziduurile carbonizate decacirct icircn cenuşa de la arderea convenţională (la 600oC temperatura procesului reţinerea este după cum urmează 100 crom 95 cupru 92 plumb 89 zinc 87 nichel şi 70 cadmiu) 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 8Mjkg (10-12 MJNm3) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Acidul clorhidric poate fi reţinut icircn sau distilat din reziduul solid 1048707 Nu se formează dioxine sau furani 1048707 Procesul este adecvat fracţiilor dificile de deşeuri 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile

Dezavantajele pirolizei

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de piroliză pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Uleiurilegudroanele pirolitice conţin compuşi toxici şi carcinogeni care icircn mod normal vor fi descompuşi icircn timpul procesului

10 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

1048707 Reziduul solid conţine aproximativ 20-30 din puterea calorifică a combustibilului primar (deşeurile solide municipale) care totuşi poate fi utilizată icircntr-o următoare zonă de ardere (unitate de incineraregazeificare) 1048707 Cost relativ ridicat 1048707 Alimentarea cu combustibil de rezervă este necesară cel puţin icircn timpul pornirii

234 Avantaje si dezavantaje gazeificare

Avantajele gazeificării

1048707 Grad icircnalt de recuperare şi folosire bună a deşeurilor ca resursă energetică (se poate obţine o recuperare energetică de pacircnă la 85 dacă se cogenerază electricitate şi căldură sau numai căldură este posibil un cacircştig energetic de 25-35) 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn cenuşă icircn comparaţie cu alte procese de combustie icircn special pentru crom cupru şi nichel 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide (vitrificate) 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 5MjNm3 (insuflare de aer) sau 10 MJNm3 (insuflare de oxigen) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute (sau poate fi curăţat de particulele de gudron şi utilizat icircntr-un motor cu combustie internă) 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Sistemele de curăţare a gazelor de ardere pot reţine praf PAH acid clorhidric HF SO2 etc ceea ce conduse la emisii scăzute 1048707 Procesul este adecvat lemnului contaminat

Dezavantajele gazeificării

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de gazeificare pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Gazele conţin urme de gudroane cu compuşi toxici şi carcinogeni care pot contamina apa de răcire conducacircnd la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deşeu chimic 1048707 Proces complicat de curăţare a gazului icircn cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă 1048707 Arderea gazului produs generează NOx 1048707 Reziduul solid poate conţine carbon neprocesat icircn cenuşă 1048707 Costuri mari 1048707 Disponibile pe piaţă sunt numai puţine unităţi care nu sunt prototip

3 COMPOZITIA GAZULUI GENERAT INTR-UN DEPOZIT DE DESEURI

11 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Din punct de vedere al conţinutului chimic gazul emanat dintr-un depozit de deşeuri menajere constă icircn general din cca 50ndash70 metan (CH4) şi 30ndash50 bioxid de carbon (CO2) precum şi din hidrogen sulfurat (H2S) azot (N2) şi icircn parte din gaze trasor intensiv mirositoare [5 6] Relaţia CH4CO2 depinde de procesul momentan de fermentaţie adică de vacircrsta depozituluiMetanul icircn proporţie de 5ndash15 cu aerul devine exploziv hidrogenul sulfurat şi gazele trasor de hidrocarbură halogenată sunt toxice După cercetările efectuate pacircnă icircn

prezent metanul este considerat ca un gaz vătămător mediului icircnconjurător deoarece icircntr-o mare măsură produce ca şi bioxidul de carbon efectul de seră La arderea metanului se produc vapori de apă şi bioxid de carbon şi totodată se obţine şi o energie Se poate conclude că este necesară o degazare planificată a depozitului pentru următoarelee motive ndash generarea de energie ndash icircnlăturarea mirosurilor deranjante ndash descompunerea gazului generat icircn volumul depozitului protejat cu un strat special de etanşare ndash asigurarea creşterii vegetaţiei deasupra unui strat icircnvelitor şi icircncadrarea armonică a depozitului icircn peisajul icircnconjurător

Gazele formate icircn procesul de fermentaţie metanul şi dioxidul de carbon se găsesc icircntr-un anumit raport cantitativ influenţat de diferiţi factori Pe de-o parte compoziţia deşeurilor organice influenţează raportul CH4CO2 La descompunerea anaerobă a hidraţilor de carbon se formează biogaz cu o compoziţie de CH4CO2 = 11 Acest raport poate avansa pacircnă la CH4CO2 = 21 cu cacirct este mai mare partea unor proteine şi grăsimi bogate icircn carbon O astfel de compoziţie a deşeurilor duce atacirct la o producţie mai mică de CO2 cacirct şi la un consum de apă pentru a acoperi necesarul de hidrogen (H2) icircn vederea formării CH4 Componenţa reziduurilor menajere icircn Romacircnia (valori orientative) este prezentată icircn tabelul 1Soluţiile influenţează icircn continuare compoziţia biogazului CO2 extras din biogaz este precipitat sub formă de carbonat Gradul de producere a procesului de precipitare este de asemenea dependent de compoziţia deşeurilorConţinutul de sulf şi azot icircn deşeul fermentat influenţează cantitatea urmelor de gaze din biogaz icircn special

12 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

conţinutul de amoniac (NH3) şi hidrogen sulfurat (N2S) Totuşi aceste gaze foarte corozive şi inhibitoare ale fermentaţiei se obţin icircn cantitate foarte mică la fermentaţia deşeurilor biologice normalerdquo La utilizarea biogazului icircn motoare pe gaz nu este icircn mod normal necesară epurarea gazelor

Compoziţia biogazului funcţie de perioada de fermentare este prezentată icircn figura 3 iar icircn figura 4 este reprezentată compoziţia medie a biogazului rezultat din icircncărcătură pe icircntreaga perioadă de fermentare

Tabelul 1Nrcrt Denumirea deşeului din total1 Metale 212 Hacircrtie 1783 Moloz de la construcţii veselă spartă 1254 Resturi alimentare 1245 Cenuşă 1006 Deşeuri lemnoase 627 Frunziş şi paie 508 Materiale plastice 359 Textile 3010 Oase 2911 Praf 2012 Piele 2013 Cărbune 1214 Diverse 05

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 5: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

5 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

intre 450-950 Eurotona iar o capacitate de peste 50000 tonean poate ajunge la un cost de investitie de 180-250 Eurotona

211 Fermentarea separată metoda uscată

In fermentarea separată metoda uscată deşeurile organice sunt mai icircntacirci mărunţite icircntr-un tocător pentru a reduce dimensiunile particulelor Deşeul este apoi sitat şi amestecat cu apă icircnainte de a fi icircntrodus icircn tancurile de fermentare (continut de substanţă uscată de 35)

Procesul de fermentare este condus la o temperatură de 25-55oC rezultacircnd icircn producerea de biogaz şi biomasă Gazul este purificat şi folosit la un motor cu gaz Biomasa este deshidratată şi deci separată icircn 40 apă şi 60 fibre şi reziduuri (avacircnd 60 substanţă uscată) Fracţia de refuz este eliminată de exemplu trimisă la depozitare Apa uzată care se produce icircn timpul procesului este reciclată icircn tancul de amestec icircnainte de tancul de fermentare

212 Fermentarea separată metoda umedă

In fermentarea separată metoda umedă deşeurile organice sunt icircncărcate icircntr-un tanc unde sunt transformate icircntr-o pastă (12 substanţă uscată) Pasta este mai icircntacirci suspusă unui proces

de igienizare (70oC pH 10) icircnainte de a fi deshidratată Pasta deshidratată este apoi hidrolizată

la 40oC icircnainte de a fi deshidratată din nou Lichidul rezultat icircn treapta secundară de deshidratate este direcţionat către un filtru biologic unde are loc fermentarea rezultacircnd biogaz şi apă uzată Această apă este reutilizată pentru formarea pastei sau poate fi utilizată de exemplu ca fertilizant lichid Fracţia fibroasă din treapta secundară de deshidratare este separată icircn compost şi fracţii de refuz care vor fi eliminate de exemplu la depozit Compostul necesită de obicei o procesare ulterioară icircnainte de a fi vacircndut Biogazul este purificat şi utilizat icircntr-un motor rezultacircnd electricitate căldură şi gaze de ardere O parte din căldură poate fi utilizată pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de hidrolizare şi de filtrare biologică

In acest proces o tonă de deşeu menajer va genera 160 kg de biogaz (150Nm3) 340 kg de lichid 300 kg de compost şi 200 kg de reziduuri (inclusiv 100 kg deşeu inert) Potrivit analizelor 10-30 din conţinutul icircn fertilizanţi (N-tot P-tot şi K-tot) rămacircne icircn compost

213 Co-fermentarea metoda umedă

6 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

In co-fermentare metoda umedă deşeul organic este mărunţit şi sitat icircnainte de tratare Deşeul mărunţit este apoi amestecat fie cu nămol de la staţia de epurare fie cu gunoi de grajd de la ferme la un raport de 13-4 Biomasa amestecată este supusă icircntacirci unui proces de

igienizare (70oC) icircnainte de a trece la faza de fermentare care este efectuată la o temperatură

de 35-55oC Procesul generază biogaz şi o biomasă lichidă ce este stocată icircnainte de a fi folosită ca un fertilizant lichid pentru sol Biogazul este purificat şi utilizat icircntr-un motor rezultacircnd electricitate căldură şi gaze de ardere O parte din căldură se poate utiliza pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de igienizare şi de fermentare

O tonă de deşeu menajer va genera 160 kg de biogaz (150Nm3) 640 kg de fertilizant lichid 0 kg de compost şi 200 kg de reziduuri (inclusiv 100 kg deşeu inert) Potrivit analizelor 70-90 din conţinutul icircn fertilizanţi (N-tot P-tot şi K-tot) rămacircne icircn fertilizantul lichid Astfel este posibil a se realiza o foarte mare recuperare şi utilizare a elementelor nutritive Totuşi trebuie subliniat faptul că fertilizanţii lichizi obţinuţi din nămol de la staţiile de epurare orăşeneşti este mult mai dificil de vacircndut decacirct fertilizantul lichid obţinut din gunoiul de grajd

214 Avantaje şi dezavantaje pentru metodele de tratare anaerobica

Avantaje

1048707 Aproape 100 recuperare a elementelor nutritive din substanţa organică (azot fosfor şi potasiu) dacă materialul fermentat este icircnglobat imediat după icircmprăştiere pe terenul arabil 1048707 Producerea unui fertilizant igienic fără riscul răspacircndirii bolilor de plante sau animale După fermentare azotul este mult mai accesibil plantelor 1048707 Reducerea mirosurilor cacircnd este icircmprăştiat pe terenuri arabile icircn comparaţie cu icircmprăştierea materialului nefermentat 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 sub formă de electricitate şi căldură 1048707 Inlocuirea fertilizanţilor comerciali

Dezavantaje

1048707 Necesită separarea deşeurilor la sursă 1048707 Fracţia fibroasă necesită o compostare adiţională dacă se intenţionează folosirea icircn horticultură sau grădinărit 1048707 Trebuie dezvoltată o piaţă a fertilizanţilor lichizi icircnainte de stabilirea metodei de tratare icircn afară de cazul icircn care lichidul are un conţinut foarte scăzut de elemente nutritive şi deci poate fi evacuat icircn canalizarea publică 1048707 Emisiile de metan de la staţie şi metanul nears din gazele de ardere (1-4) vor contribui negativ la efectul de icircncălzire globală

7 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

22 Incinerarea

Prin incinerare se reduce cantitatea de deşeuri organice din deşeurile municipale la aproximativ 5 din volumul iniţial şi se sterilizează componentele periculoase generacircnd icircn acelaşi timp energie termică care poate fi recuperată sub formă de căldură (apă caldăabur) de electricitate sau o combinaţie a acestora Procesul de incinerare conduce de asemenea la generarea de produse reziduale la fel ca şi la generarea de reziduuri din procesul de curăţare a gazelor de ardere care trebuie depozitate la un depozit conform sau icircntr-o mină In unele cazuri se generează şi ape uzate Nu sunt recuperate elementele nutritive şi substanţele organice

221 Avantaje si dezavantaje

Avantaje

1048707 Proces bine cunoscut instalat icircn icircntreaga lume cu icircnaltă disponibilitate şi condiţii stabile de operare 1048707 Se poate obţine o recuperare energetică cu eficienţă icircnaltă de pacircnă la 85 dacă se foloseşte cogenerarea de căldură şi electricitate sau numai căldură 1048707 Toate deşeurile municipale solide la fel ca şi unele deşeuri industriale pot fi eliminate nesortate prin folosirea acestui proces 1048707 Volumul deşeurilor se reduce la 5-10 şi se compune icircn special din zgură ce poate fi reciclată ca material de umplutură icircn construcţia de drumuri dacă se sortează şi se spală 1048707 Zgura şi celelalte materiale reziduale sunt sterile 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili

8 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dezavantaje

1048707 Investiţii mari 1048707 Sistem avansat de curăţare a gazelor de ardere 1048707 Generarea de cenuşi zburătoare şi a produselor de la curăţarea gazelor de ardere care trebuie eliminate prin depozitare la un depozit conform (cantităţi de aproximativ 2-5 din greutatea deşeului de intrare) 1048707 Generarea NOx şi a altor gaze şi particule

23 Piroliza şi gazeificarea

231 Piroliza

Piroliza este o metodă termică de pre-tratare care poate fi aplicată pentru a transforma deşeul organic icircntr-un gaz mediu calorific icircn lichid şi o fracţie carbonizată ţintind la separarea sau legarea compuşilor chimici pentru a reduce emisiile şi levigatul din mediu Piroliza poate fi o metodă de tratare propriu zisă dar de cele mai multe ori este urmată de o treaptă de combustie şi icircn unele cazuri de extracţia de ulei pirolitic Deşeurile sunt icircncărcate icircntr-un siloz icircn care o macara amestecă materialul de intrare şi mută acest material icircntr-un tocător şi de aici icircntr-un alt siloz Deşeul amestecat este introdus apoi icircntr-o cameră etanşă printr-un alimentator cu pacirclnie şurub sau piston Deşeul mărunţit grosier icircntră icircntr-un reactor icircn mod normal un tambur rotativ icircncălzit extern funcţionacircnd la presiunea

atmosferică In absenţa oxigenului deşeurile sunt uscate şi apoi transformate la 500-700oC prin conversie termo-chimică de exemplu distilare distructivă cracare termică şi condensaţie icircn hidrocarburi (gaz şi uleiurigudroane) şi reziduu solid (produse carbonizatecocs pirolitic) ce conţin carbon cenuşă sticlă şi metale ne-oxidate

Dacă temperatura procesului este de 500oC sau mai mică procesul se numeşte uneori termoliză Timpul de retenţie al deşeurilor icircn reactor este tipic de 05-1 oră Produsul fierbinte

cu temperatura gt300oC gazul este condus la o staţie de boilere unde conţinutul energetic este utilizat pentru producerea aburului sau a apei calde Produsul brut gazul nu este adecvat folosirii icircntr-un motor cu ardere internă din cauza conţinutului mare de gudroane din faza gazoasă care va condensa icircn momentul icircn care gazul este răcit icircnainte de intrarea icircn motorul cu ardere internă Cracarea termică a gudroanelor din gaz urmată de curăţarea gazului poate rezolva necesităţile de purificare

232 Gazeificarea

Gazeificarea este o metodă de tratare termică care poate fi aplicată pentru a transforma deşeurile organice icircntr-un gaz mediu calorific produse reciclabile şi reziduuri Gazeificarea este icircn mod normal urmată de combustia gazelor produse icircntr-un furnal şi icircn motoare cu ardere internă sau icircn turbine simple de gaz după o purificare corespunzătoare a gazului produs Deşeurile mărunţite grosier cacircteodată deşeuri de la piroliză intră icircntr-un gazeificator unde

9 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

materialele ce conţin carbon reacţionează cu un agent de gazeificare care poate fi aer O2 H2O

sub formă de abur sau CO2 Procesul are loc la 800-1000oC (oxigenul insuflat icircn fluxul de

gazeificare poate atinge 1400-2000oC) depinzacircnd de puterea calorifică şi include un număr de reacţii chimice pentru a forma gazul combustibil cu urme de gudron Cenuşa este de cele mai multe ori vitrificată şi separată ca reziduu solidPrincipala diferenţă dintre gazeificare şi piroliză este că prin gazeificare carbonul fixat este de asemenea gazeificat Staţiile de gazeificare pot fi proiectate ca un proces cu 1 sau 2 trepte Gazeificatorul icircnsuşi poate fi icircn contracurent sau nu de tip cu pat fix sau fluidizat sau pentru staţii mari de tipul pat fluidizat cu barbotare sau circulare funcţionacircnd la presiunea atmosferică sau sub presiune atunci cacircnd sunt combinate cu turbine de gaz In unele cazuri prima treaptă este o unitate de uscare icircn alte cazuri o unitate de piroliză Atacirct unităţile de piroliză cacirct şi cele de gazeificare pot fi instalate icircn faţa unui cazan ce funcţionează cu cărbune dintr-o uzină de producere a energiei lucru ce favorizează arderea combinată cu un foarte mare raport energiecăldură

233 Avantaje si dezavantaje piroliza

Avantajele pirolizei

1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn reziduurile carbonizate decacirct icircn cenuşa de la arderea convenţională (la 600oC temperatura procesului reţinerea este după cum urmează 100 crom 95 cupru 92 plumb 89 zinc 87 nichel şi 70 cadmiu) 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 8Mjkg (10-12 MJNm3) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Acidul clorhidric poate fi reţinut icircn sau distilat din reziduul solid 1048707 Nu se formează dioxine sau furani 1048707 Procesul este adecvat fracţiilor dificile de deşeuri 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile

Dezavantajele pirolizei

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de piroliză pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Uleiurilegudroanele pirolitice conţin compuşi toxici şi carcinogeni care icircn mod normal vor fi descompuşi icircn timpul procesului

10 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

1048707 Reziduul solid conţine aproximativ 20-30 din puterea calorifică a combustibilului primar (deşeurile solide municipale) care totuşi poate fi utilizată icircntr-o următoare zonă de ardere (unitate de incineraregazeificare) 1048707 Cost relativ ridicat 1048707 Alimentarea cu combustibil de rezervă este necesară cel puţin icircn timpul pornirii

234 Avantaje si dezavantaje gazeificare

Avantajele gazeificării

1048707 Grad icircnalt de recuperare şi folosire bună a deşeurilor ca resursă energetică (se poate obţine o recuperare energetică de pacircnă la 85 dacă se cogenerază electricitate şi căldură sau numai căldură este posibil un cacircştig energetic de 25-35) 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn cenuşă icircn comparaţie cu alte procese de combustie icircn special pentru crom cupru şi nichel 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide (vitrificate) 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 5MjNm3 (insuflare de aer) sau 10 MJNm3 (insuflare de oxigen) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute (sau poate fi curăţat de particulele de gudron şi utilizat icircntr-un motor cu combustie internă) 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Sistemele de curăţare a gazelor de ardere pot reţine praf PAH acid clorhidric HF SO2 etc ceea ce conduse la emisii scăzute 1048707 Procesul este adecvat lemnului contaminat

Dezavantajele gazeificării

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de gazeificare pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Gazele conţin urme de gudroane cu compuşi toxici şi carcinogeni care pot contamina apa de răcire conducacircnd la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deşeu chimic 1048707 Proces complicat de curăţare a gazului icircn cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă 1048707 Arderea gazului produs generează NOx 1048707 Reziduul solid poate conţine carbon neprocesat icircn cenuşă 1048707 Costuri mari 1048707 Disponibile pe piaţă sunt numai puţine unităţi care nu sunt prototip

3 COMPOZITIA GAZULUI GENERAT INTR-UN DEPOZIT DE DESEURI

11 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Din punct de vedere al conţinutului chimic gazul emanat dintr-un depozit de deşeuri menajere constă icircn general din cca 50ndash70 metan (CH4) şi 30ndash50 bioxid de carbon (CO2) precum şi din hidrogen sulfurat (H2S) azot (N2) şi icircn parte din gaze trasor intensiv mirositoare [5 6] Relaţia CH4CO2 depinde de procesul momentan de fermentaţie adică de vacircrsta depozituluiMetanul icircn proporţie de 5ndash15 cu aerul devine exploziv hidrogenul sulfurat şi gazele trasor de hidrocarbură halogenată sunt toxice După cercetările efectuate pacircnă icircn

prezent metanul este considerat ca un gaz vătămător mediului icircnconjurător deoarece icircntr-o mare măsură produce ca şi bioxidul de carbon efectul de seră La arderea metanului se produc vapori de apă şi bioxid de carbon şi totodată se obţine şi o energie Se poate conclude că este necesară o degazare planificată a depozitului pentru următoarelee motive ndash generarea de energie ndash icircnlăturarea mirosurilor deranjante ndash descompunerea gazului generat icircn volumul depozitului protejat cu un strat special de etanşare ndash asigurarea creşterii vegetaţiei deasupra unui strat icircnvelitor şi icircncadrarea armonică a depozitului icircn peisajul icircnconjurător

Gazele formate icircn procesul de fermentaţie metanul şi dioxidul de carbon se găsesc icircntr-un anumit raport cantitativ influenţat de diferiţi factori Pe de-o parte compoziţia deşeurilor organice influenţează raportul CH4CO2 La descompunerea anaerobă a hidraţilor de carbon se formează biogaz cu o compoziţie de CH4CO2 = 11 Acest raport poate avansa pacircnă la CH4CO2 = 21 cu cacirct este mai mare partea unor proteine şi grăsimi bogate icircn carbon O astfel de compoziţie a deşeurilor duce atacirct la o producţie mai mică de CO2 cacirct şi la un consum de apă pentru a acoperi necesarul de hidrogen (H2) icircn vederea formării CH4 Componenţa reziduurilor menajere icircn Romacircnia (valori orientative) este prezentată icircn tabelul 1Soluţiile influenţează icircn continuare compoziţia biogazului CO2 extras din biogaz este precipitat sub formă de carbonat Gradul de producere a procesului de precipitare este de asemenea dependent de compoziţia deşeurilorConţinutul de sulf şi azot icircn deşeul fermentat influenţează cantitatea urmelor de gaze din biogaz icircn special

12 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

conţinutul de amoniac (NH3) şi hidrogen sulfurat (N2S) Totuşi aceste gaze foarte corozive şi inhibitoare ale fermentaţiei se obţin icircn cantitate foarte mică la fermentaţia deşeurilor biologice normalerdquo La utilizarea biogazului icircn motoare pe gaz nu este icircn mod normal necesară epurarea gazelor

Compoziţia biogazului funcţie de perioada de fermentare este prezentată icircn figura 3 iar icircn figura 4 este reprezentată compoziţia medie a biogazului rezultat din icircncărcătură pe icircntreaga perioadă de fermentare

Tabelul 1Nrcrt Denumirea deşeului din total1 Metale 212 Hacircrtie 1783 Moloz de la construcţii veselă spartă 1254 Resturi alimentare 1245 Cenuşă 1006 Deşeuri lemnoase 627 Frunziş şi paie 508 Materiale plastice 359 Textile 3010 Oase 2911 Praf 2012 Piele 2013 Cărbune 1214 Diverse 05

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 6: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

6 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

In co-fermentare metoda umedă deşeul organic este mărunţit şi sitat icircnainte de tratare Deşeul mărunţit este apoi amestecat fie cu nămol de la staţia de epurare fie cu gunoi de grajd de la ferme la un raport de 13-4 Biomasa amestecată este supusă icircntacirci unui proces de

igienizare (70oC) icircnainte de a trece la faza de fermentare care este efectuată la o temperatură

de 35-55oC Procesul generază biogaz şi o biomasă lichidă ce este stocată icircnainte de a fi folosită ca un fertilizant lichid pentru sol Biogazul este purificat şi utilizat icircntr-un motor rezultacircnd electricitate căldură şi gaze de ardere O parte din căldură se poate utiliza pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de igienizare şi de fermentare

O tonă de deşeu menajer va genera 160 kg de biogaz (150Nm3) 640 kg de fertilizant lichid 0 kg de compost şi 200 kg de reziduuri (inclusiv 100 kg deşeu inert) Potrivit analizelor 70-90 din conţinutul icircn fertilizanţi (N-tot P-tot şi K-tot) rămacircne icircn fertilizantul lichid Astfel este posibil a se realiza o foarte mare recuperare şi utilizare a elementelor nutritive Totuşi trebuie subliniat faptul că fertilizanţii lichizi obţinuţi din nămol de la staţiile de epurare orăşeneşti este mult mai dificil de vacircndut decacirct fertilizantul lichid obţinut din gunoiul de grajd

214 Avantaje şi dezavantaje pentru metodele de tratare anaerobica

Avantaje

1048707 Aproape 100 recuperare a elementelor nutritive din substanţa organică (azot fosfor şi potasiu) dacă materialul fermentat este icircnglobat imediat după icircmprăştiere pe terenul arabil 1048707 Producerea unui fertilizant igienic fără riscul răspacircndirii bolilor de plante sau animale După fermentare azotul este mult mai accesibil plantelor 1048707 Reducerea mirosurilor cacircnd este icircmprăştiat pe terenuri arabile icircn comparaţie cu icircmprăştierea materialului nefermentat 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 sub formă de electricitate şi căldură 1048707 Inlocuirea fertilizanţilor comerciali

Dezavantaje

1048707 Necesită separarea deşeurilor la sursă 1048707 Fracţia fibroasă necesită o compostare adiţională dacă se intenţionează folosirea icircn horticultură sau grădinărit 1048707 Trebuie dezvoltată o piaţă a fertilizanţilor lichizi icircnainte de stabilirea metodei de tratare icircn afară de cazul icircn care lichidul are un conţinut foarte scăzut de elemente nutritive şi deci poate fi evacuat icircn canalizarea publică 1048707 Emisiile de metan de la staţie şi metanul nears din gazele de ardere (1-4) vor contribui negativ la efectul de icircncălzire globală

7 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

22 Incinerarea

Prin incinerare se reduce cantitatea de deşeuri organice din deşeurile municipale la aproximativ 5 din volumul iniţial şi se sterilizează componentele periculoase generacircnd icircn acelaşi timp energie termică care poate fi recuperată sub formă de căldură (apă caldăabur) de electricitate sau o combinaţie a acestora Procesul de incinerare conduce de asemenea la generarea de produse reziduale la fel ca şi la generarea de reziduuri din procesul de curăţare a gazelor de ardere care trebuie depozitate la un depozit conform sau icircntr-o mină In unele cazuri se generează şi ape uzate Nu sunt recuperate elementele nutritive şi substanţele organice

221 Avantaje si dezavantaje

Avantaje

1048707 Proces bine cunoscut instalat icircn icircntreaga lume cu icircnaltă disponibilitate şi condiţii stabile de operare 1048707 Se poate obţine o recuperare energetică cu eficienţă icircnaltă de pacircnă la 85 dacă se foloseşte cogenerarea de căldură şi electricitate sau numai căldură 1048707 Toate deşeurile municipale solide la fel ca şi unele deşeuri industriale pot fi eliminate nesortate prin folosirea acestui proces 1048707 Volumul deşeurilor se reduce la 5-10 şi se compune icircn special din zgură ce poate fi reciclată ca material de umplutură icircn construcţia de drumuri dacă se sortează şi se spală 1048707 Zgura şi celelalte materiale reziduale sunt sterile 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili

8 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dezavantaje

1048707 Investiţii mari 1048707 Sistem avansat de curăţare a gazelor de ardere 1048707 Generarea de cenuşi zburătoare şi a produselor de la curăţarea gazelor de ardere care trebuie eliminate prin depozitare la un depozit conform (cantităţi de aproximativ 2-5 din greutatea deşeului de intrare) 1048707 Generarea NOx şi a altor gaze şi particule

23 Piroliza şi gazeificarea

231 Piroliza

Piroliza este o metodă termică de pre-tratare care poate fi aplicată pentru a transforma deşeul organic icircntr-un gaz mediu calorific icircn lichid şi o fracţie carbonizată ţintind la separarea sau legarea compuşilor chimici pentru a reduce emisiile şi levigatul din mediu Piroliza poate fi o metodă de tratare propriu zisă dar de cele mai multe ori este urmată de o treaptă de combustie şi icircn unele cazuri de extracţia de ulei pirolitic Deşeurile sunt icircncărcate icircntr-un siloz icircn care o macara amestecă materialul de intrare şi mută acest material icircntr-un tocător şi de aici icircntr-un alt siloz Deşeul amestecat este introdus apoi icircntr-o cameră etanşă printr-un alimentator cu pacirclnie şurub sau piston Deşeul mărunţit grosier icircntră icircntr-un reactor icircn mod normal un tambur rotativ icircncălzit extern funcţionacircnd la presiunea

atmosferică In absenţa oxigenului deşeurile sunt uscate şi apoi transformate la 500-700oC prin conversie termo-chimică de exemplu distilare distructivă cracare termică şi condensaţie icircn hidrocarburi (gaz şi uleiurigudroane) şi reziduu solid (produse carbonizatecocs pirolitic) ce conţin carbon cenuşă sticlă şi metale ne-oxidate

Dacă temperatura procesului este de 500oC sau mai mică procesul se numeşte uneori termoliză Timpul de retenţie al deşeurilor icircn reactor este tipic de 05-1 oră Produsul fierbinte

cu temperatura gt300oC gazul este condus la o staţie de boilere unde conţinutul energetic este utilizat pentru producerea aburului sau a apei calde Produsul brut gazul nu este adecvat folosirii icircntr-un motor cu ardere internă din cauza conţinutului mare de gudroane din faza gazoasă care va condensa icircn momentul icircn care gazul este răcit icircnainte de intrarea icircn motorul cu ardere internă Cracarea termică a gudroanelor din gaz urmată de curăţarea gazului poate rezolva necesităţile de purificare

232 Gazeificarea

Gazeificarea este o metodă de tratare termică care poate fi aplicată pentru a transforma deşeurile organice icircntr-un gaz mediu calorific produse reciclabile şi reziduuri Gazeificarea este icircn mod normal urmată de combustia gazelor produse icircntr-un furnal şi icircn motoare cu ardere internă sau icircn turbine simple de gaz după o purificare corespunzătoare a gazului produs Deşeurile mărunţite grosier cacircteodată deşeuri de la piroliză intră icircntr-un gazeificator unde

9 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

materialele ce conţin carbon reacţionează cu un agent de gazeificare care poate fi aer O2 H2O

sub formă de abur sau CO2 Procesul are loc la 800-1000oC (oxigenul insuflat icircn fluxul de

gazeificare poate atinge 1400-2000oC) depinzacircnd de puterea calorifică şi include un număr de reacţii chimice pentru a forma gazul combustibil cu urme de gudron Cenuşa este de cele mai multe ori vitrificată şi separată ca reziduu solidPrincipala diferenţă dintre gazeificare şi piroliză este că prin gazeificare carbonul fixat este de asemenea gazeificat Staţiile de gazeificare pot fi proiectate ca un proces cu 1 sau 2 trepte Gazeificatorul icircnsuşi poate fi icircn contracurent sau nu de tip cu pat fix sau fluidizat sau pentru staţii mari de tipul pat fluidizat cu barbotare sau circulare funcţionacircnd la presiunea atmosferică sau sub presiune atunci cacircnd sunt combinate cu turbine de gaz In unele cazuri prima treaptă este o unitate de uscare icircn alte cazuri o unitate de piroliză Atacirct unităţile de piroliză cacirct şi cele de gazeificare pot fi instalate icircn faţa unui cazan ce funcţionează cu cărbune dintr-o uzină de producere a energiei lucru ce favorizează arderea combinată cu un foarte mare raport energiecăldură

233 Avantaje si dezavantaje piroliza

Avantajele pirolizei

1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn reziduurile carbonizate decacirct icircn cenuşa de la arderea convenţională (la 600oC temperatura procesului reţinerea este după cum urmează 100 crom 95 cupru 92 plumb 89 zinc 87 nichel şi 70 cadmiu) 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 8Mjkg (10-12 MJNm3) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Acidul clorhidric poate fi reţinut icircn sau distilat din reziduul solid 1048707 Nu se formează dioxine sau furani 1048707 Procesul este adecvat fracţiilor dificile de deşeuri 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile

Dezavantajele pirolizei

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de piroliză pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Uleiurilegudroanele pirolitice conţin compuşi toxici şi carcinogeni care icircn mod normal vor fi descompuşi icircn timpul procesului

10 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

1048707 Reziduul solid conţine aproximativ 20-30 din puterea calorifică a combustibilului primar (deşeurile solide municipale) care totuşi poate fi utilizată icircntr-o următoare zonă de ardere (unitate de incineraregazeificare) 1048707 Cost relativ ridicat 1048707 Alimentarea cu combustibil de rezervă este necesară cel puţin icircn timpul pornirii

234 Avantaje si dezavantaje gazeificare

Avantajele gazeificării

1048707 Grad icircnalt de recuperare şi folosire bună a deşeurilor ca resursă energetică (se poate obţine o recuperare energetică de pacircnă la 85 dacă se cogenerază electricitate şi căldură sau numai căldură este posibil un cacircştig energetic de 25-35) 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn cenuşă icircn comparaţie cu alte procese de combustie icircn special pentru crom cupru şi nichel 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide (vitrificate) 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 5MjNm3 (insuflare de aer) sau 10 MJNm3 (insuflare de oxigen) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute (sau poate fi curăţat de particulele de gudron şi utilizat icircntr-un motor cu combustie internă) 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Sistemele de curăţare a gazelor de ardere pot reţine praf PAH acid clorhidric HF SO2 etc ceea ce conduse la emisii scăzute 1048707 Procesul este adecvat lemnului contaminat

Dezavantajele gazeificării

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de gazeificare pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Gazele conţin urme de gudroane cu compuşi toxici şi carcinogeni care pot contamina apa de răcire conducacircnd la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deşeu chimic 1048707 Proces complicat de curăţare a gazului icircn cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă 1048707 Arderea gazului produs generează NOx 1048707 Reziduul solid poate conţine carbon neprocesat icircn cenuşă 1048707 Costuri mari 1048707 Disponibile pe piaţă sunt numai puţine unităţi care nu sunt prototip

3 COMPOZITIA GAZULUI GENERAT INTR-UN DEPOZIT DE DESEURI

11 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Din punct de vedere al conţinutului chimic gazul emanat dintr-un depozit de deşeuri menajere constă icircn general din cca 50ndash70 metan (CH4) şi 30ndash50 bioxid de carbon (CO2) precum şi din hidrogen sulfurat (H2S) azot (N2) şi icircn parte din gaze trasor intensiv mirositoare [5 6] Relaţia CH4CO2 depinde de procesul momentan de fermentaţie adică de vacircrsta depozituluiMetanul icircn proporţie de 5ndash15 cu aerul devine exploziv hidrogenul sulfurat şi gazele trasor de hidrocarbură halogenată sunt toxice După cercetările efectuate pacircnă icircn

prezent metanul este considerat ca un gaz vătămător mediului icircnconjurător deoarece icircntr-o mare măsură produce ca şi bioxidul de carbon efectul de seră La arderea metanului se produc vapori de apă şi bioxid de carbon şi totodată se obţine şi o energie Se poate conclude că este necesară o degazare planificată a depozitului pentru următoarelee motive ndash generarea de energie ndash icircnlăturarea mirosurilor deranjante ndash descompunerea gazului generat icircn volumul depozitului protejat cu un strat special de etanşare ndash asigurarea creşterii vegetaţiei deasupra unui strat icircnvelitor şi icircncadrarea armonică a depozitului icircn peisajul icircnconjurător

Gazele formate icircn procesul de fermentaţie metanul şi dioxidul de carbon se găsesc icircntr-un anumit raport cantitativ influenţat de diferiţi factori Pe de-o parte compoziţia deşeurilor organice influenţează raportul CH4CO2 La descompunerea anaerobă a hidraţilor de carbon se formează biogaz cu o compoziţie de CH4CO2 = 11 Acest raport poate avansa pacircnă la CH4CO2 = 21 cu cacirct este mai mare partea unor proteine şi grăsimi bogate icircn carbon O astfel de compoziţie a deşeurilor duce atacirct la o producţie mai mică de CO2 cacirct şi la un consum de apă pentru a acoperi necesarul de hidrogen (H2) icircn vederea formării CH4 Componenţa reziduurilor menajere icircn Romacircnia (valori orientative) este prezentată icircn tabelul 1Soluţiile influenţează icircn continuare compoziţia biogazului CO2 extras din biogaz este precipitat sub formă de carbonat Gradul de producere a procesului de precipitare este de asemenea dependent de compoziţia deşeurilorConţinutul de sulf şi azot icircn deşeul fermentat influenţează cantitatea urmelor de gaze din biogaz icircn special

12 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

conţinutul de amoniac (NH3) şi hidrogen sulfurat (N2S) Totuşi aceste gaze foarte corozive şi inhibitoare ale fermentaţiei se obţin icircn cantitate foarte mică la fermentaţia deşeurilor biologice normalerdquo La utilizarea biogazului icircn motoare pe gaz nu este icircn mod normal necesară epurarea gazelor

Compoziţia biogazului funcţie de perioada de fermentare este prezentată icircn figura 3 iar icircn figura 4 este reprezentată compoziţia medie a biogazului rezultat din icircncărcătură pe icircntreaga perioadă de fermentare

Tabelul 1Nrcrt Denumirea deşeului din total1 Metale 212 Hacircrtie 1783 Moloz de la construcţii veselă spartă 1254 Resturi alimentare 1245 Cenuşă 1006 Deşeuri lemnoase 627 Frunziş şi paie 508 Materiale plastice 359 Textile 3010 Oase 2911 Praf 2012 Piele 2013 Cărbune 1214 Diverse 05

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 7: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

7 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

22 Incinerarea

Prin incinerare se reduce cantitatea de deşeuri organice din deşeurile municipale la aproximativ 5 din volumul iniţial şi se sterilizează componentele periculoase generacircnd icircn acelaşi timp energie termică care poate fi recuperată sub formă de căldură (apă caldăabur) de electricitate sau o combinaţie a acestora Procesul de incinerare conduce de asemenea la generarea de produse reziduale la fel ca şi la generarea de reziduuri din procesul de curăţare a gazelor de ardere care trebuie depozitate la un depozit conform sau icircntr-o mină In unele cazuri se generează şi ape uzate Nu sunt recuperate elementele nutritive şi substanţele organice

221 Avantaje si dezavantaje

Avantaje

1048707 Proces bine cunoscut instalat icircn icircntreaga lume cu icircnaltă disponibilitate şi condiţii stabile de operare 1048707 Se poate obţine o recuperare energetică cu eficienţă icircnaltă de pacircnă la 85 dacă se foloseşte cogenerarea de căldură şi electricitate sau numai căldură 1048707 Toate deşeurile municipale solide la fel ca şi unele deşeuri industriale pot fi eliminate nesortate prin folosirea acestui proces 1048707 Volumul deşeurilor se reduce la 5-10 şi se compune icircn special din zgură ce poate fi reciclată ca material de umplutură icircn construcţia de drumuri dacă se sortează şi se spală 1048707 Zgura şi celelalte materiale reziduale sunt sterile 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili

8 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dezavantaje

1048707 Investiţii mari 1048707 Sistem avansat de curăţare a gazelor de ardere 1048707 Generarea de cenuşi zburătoare şi a produselor de la curăţarea gazelor de ardere care trebuie eliminate prin depozitare la un depozit conform (cantităţi de aproximativ 2-5 din greutatea deşeului de intrare) 1048707 Generarea NOx şi a altor gaze şi particule

23 Piroliza şi gazeificarea

231 Piroliza

Piroliza este o metodă termică de pre-tratare care poate fi aplicată pentru a transforma deşeul organic icircntr-un gaz mediu calorific icircn lichid şi o fracţie carbonizată ţintind la separarea sau legarea compuşilor chimici pentru a reduce emisiile şi levigatul din mediu Piroliza poate fi o metodă de tratare propriu zisă dar de cele mai multe ori este urmată de o treaptă de combustie şi icircn unele cazuri de extracţia de ulei pirolitic Deşeurile sunt icircncărcate icircntr-un siloz icircn care o macara amestecă materialul de intrare şi mută acest material icircntr-un tocător şi de aici icircntr-un alt siloz Deşeul amestecat este introdus apoi icircntr-o cameră etanşă printr-un alimentator cu pacirclnie şurub sau piston Deşeul mărunţit grosier icircntră icircntr-un reactor icircn mod normal un tambur rotativ icircncălzit extern funcţionacircnd la presiunea

atmosferică In absenţa oxigenului deşeurile sunt uscate şi apoi transformate la 500-700oC prin conversie termo-chimică de exemplu distilare distructivă cracare termică şi condensaţie icircn hidrocarburi (gaz şi uleiurigudroane) şi reziduu solid (produse carbonizatecocs pirolitic) ce conţin carbon cenuşă sticlă şi metale ne-oxidate

Dacă temperatura procesului este de 500oC sau mai mică procesul se numeşte uneori termoliză Timpul de retenţie al deşeurilor icircn reactor este tipic de 05-1 oră Produsul fierbinte

cu temperatura gt300oC gazul este condus la o staţie de boilere unde conţinutul energetic este utilizat pentru producerea aburului sau a apei calde Produsul brut gazul nu este adecvat folosirii icircntr-un motor cu ardere internă din cauza conţinutului mare de gudroane din faza gazoasă care va condensa icircn momentul icircn care gazul este răcit icircnainte de intrarea icircn motorul cu ardere internă Cracarea termică a gudroanelor din gaz urmată de curăţarea gazului poate rezolva necesităţile de purificare

232 Gazeificarea

Gazeificarea este o metodă de tratare termică care poate fi aplicată pentru a transforma deşeurile organice icircntr-un gaz mediu calorific produse reciclabile şi reziduuri Gazeificarea este icircn mod normal urmată de combustia gazelor produse icircntr-un furnal şi icircn motoare cu ardere internă sau icircn turbine simple de gaz după o purificare corespunzătoare a gazului produs Deşeurile mărunţite grosier cacircteodată deşeuri de la piroliză intră icircntr-un gazeificator unde

9 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

materialele ce conţin carbon reacţionează cu un agent de gazeificare care poate fi aer O2 H2O

sub formă de abur sau CO2 Procesul are loc la 800-1000oC (oxigenul insuflat icircn fluxul de

gazeificare poate atinge 1400-2000oC) depinzacircnd de puterea calorifică şi include un număr de reacţii chimice pentru a forma gazul combustibil cu urme de gudron Cenuşa este de cele mai multe ori vitrificată şi separată ca reziduu solidPrincipala diferenţă dintre gazeificare şi piroliză este că prin gazeificare carbonul fixat este de asemenea gazeificat Staţiile de gazeificare pot fi proiectate ca un proces cu 1 sau 2 trepte Gazeificatorul icircnsuşi poate fi icircn contracurent sau nu de tip cu pat fix sau fluidizat sau pentru staţii mari de tipul pat fluidizat cu barbotare sau circulare funcţionacircnd la presiunea atmosferică sau sub presiune atunci cacircnd sunt combinate cu turbine de gaz In unele cazuri prima treaptă este o unitate de uscare icircn alte cazuri o unitate de piroliză Atacirct unităţile de piroliză cacirct şi cele de gazeificare pot fi instalate icircn faţa unui cazan ce funcţionează cu cărbune dintr-o uzină de producere a energiei lucru ce favorizează arderea combinată cu un foarte mare raport energiecăldură

233 Avantaje si dezavantaje piroliza

Avantajele pirolizei

1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn reziduurile carbonizate decacirct icircn cenuşa de la arderea convenţională (la 600oC temperatura procesului reţinerea este după cum urmează 100 crom 95 cupru 92 plumb 89 zinc 87 nichel şi 70 cadmiu) 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 8Mjkg (10-12 MJNm3) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Acidul clorhidric poate fi reţinut icircn sau distilat din reziduul solid 1048707 Nu se formează dioxine sau furani 1048707 Procesul este adecvat fracţiilor dificile de deşeuri 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile

Dezavantajele pirolizei

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de piroliză pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Uleiurilegudroanele pirolitice conţin compuşi toxici şi carcinogeni care icircn mod normal vor fi descompuşi icircn timpul procesului

10 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

1048707 Reziduul solid conţine aproximativ 20-30 din puterea calorifică a combustibilului primar (deşeurile solide municipale) care totuşi poate fi utilizată icircntr-o următoare zonă de ardere (unitate de incineraregazeificare) 1048707 Cost relativ ridicat 1048707 Alimentarea cu combustibil de rezervă este necesară cel puţin icircn timpul pornirii

234 Avantaje si dezavantaje gazeificare

Avantajele gazeificării

1048707 Grad icircnalt de recuperare şi folosire bună a deşeurilor ca resursă energetică (se poate obţine o recuperare energetică de pacircnă la 85 dacă se cogenerază electricitate şi căldură sau numai căldură este posibil un cacircştig energetic de 25-35) 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn cenuşă icircn comparaţie cu alte procese de combustie icircn special pentru crom cupru şi nichel 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide (vitrificate) 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 5MjNm3 (insuflare de aer) sau 10 MJNm3 (insuflare de oxigen) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute (sau poate fi curăţat de particulele de gudron şi utilizat icircntr-un motor cu combustie internă) 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Sistemele de curăţare a gazelor de ardere pot reţine praf PAH acid clorhidric HF SO2 etc ceea ce conduse la emisii scăzute 1048707 Procesul este adecvat lemnului contaminat

Dezavantajele gazeificării

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de gazeificare pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Gazele conţin urme de gudroane cu compuşi toxici şi carcinogeni care pot contamina apa de răcire conducacircnd la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deşeu chimic 1048707 Proces complicat de curăţare a gazului icircn cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă 1048707 Arderea gazului produs generează NOx 1048707 Reziduul solid poate conţine carbon neprocesat icircn cenuşă 1048707 Costuri mari 1048707 Disponibile pe piaţă sunt numai puţine unităţi care nu sunt prototip

3 COMPOZITIA GAZULUI GENERAT INTR-UN DEPOZIT DE DESEURI

11 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Din punct de vedere al conţinutului chimic gazul emanat dintr-un depozit de deşeuri menajere constă icircn general din cca 50ndash70 metan (CH4) şi 30ndash50 bioxid de carbon (CO2) precum şi din hidrogen sulfurat (H2S) azot (N2) şi icircn parte din gaze trasor intensiv mirositoare [5 6] Relaţia CH4CO2 depinde de procesul momentan de fermentaţie adică de vacircrsta depozituluiMetanul icircn proporţie de 5ndash15 cu aerul devine exploziv hidrogenul sulfurat şi gazele trasor de hidrocarbură halogenată sunt toxice După cercetările efectuate pacircnă icircn

prezent metanul este considerat ca un gaz vătămător mediului icircnconjurător deoarece icircntr-o mare măsură produce ca şi bioxidul de carbon efectul de seră La arderea metanului se produc vapori de apă şi bioxid de carbon şi totodată se obţine şi o energie Se poate conclude că este necesară o degazare planificată a depozitului pentru următoarelee motive ndash generarea de energie ndash icircnlăturarea mirosurilor deranjante ndash descompunerea gazului generat icircn volumul depozitului protejat cu un strat special de etanşare ndash asigurarea creşterii vegetaţiei deasupra unui strat icircnvelitor şi icircncadrarea armonică a depozitului icircn peisajul icircnconjurător

Gazele formate icircn procesul de fermentaţie metanul şi dioxidul de carbon se găsesc icircntr-un anumit raport cantitativ influenţat de diferiţi factori Pe de-o parte compoziţia deşeurilor organice influenţează raportul CH4CO2 La descompunerea anaerobă a hidraţilor de carbon se formează biogaz cu o compoziţie de CH4CO2 = 11 Acest raport poate avansa pacircnă la CH4CO2 = 21 cu cacirct este mai mare partea unor proteine şi grăsimi bogate icircn carbon O astfel de compoziţie a deşeurilor duce atacirct la o producţie mai mică de CO2 cacirct şi la un consum de apă pentru a acoperi necesarul de hidrogen (H2) icircn vederea formării CH4 Componenţa reziduurilor menajere icircn Romacircnia (valori orientative) este prezentată icircn tabelul 1Soluţiile influenţează icircn continuare compoziţia biogazului CO2 extras din biogaz este precipitat sub formă de carbonat Gradul de producere a procesului de precipitare este de asemenea dependent de compoziţia deşeurilorConţinutul de sulf şi azot icircn deşeul fermentat influenţează cantitatea urmelor de gaze din biogaz icircn special

12 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

conţinutul de amoniac (NH3) şi hidrogen sulfurat (N2S) Totuşi aceste gaze foarte corozive şi inhibitoare ale fermentaţiei se obţin icircn cantitate foarte mică la fermentaţia deşeurilor biologice normalerdquo La utilizarea biogazului icircn motoare pe gaz nu este icircn mod normal necesară epurarea gazelor

Compoziţia biogazului funcţie de perioada de fermentare este prezentată icircn figura 3 iar icircn figura 4 este reprezentată compoziţia medie a biogazului rezultat din icircncărcătură pe icircntreaga perioadă de fermentare

Tabelul 1Nrcrt Denumirea deşeului din total1 Metale 212 Hacircrtie 1783 Moloz de la construcţii veselă spartă 1254 Resturi alimentare 1245 Cenuşă 1006 Deşeuri lemnoase 627 Frunziş şi paie 508 Materiale plastice 359 Textile 3010 Oase 2911 Praf 2012 Piele 2013 Cărbune 1214 Diverse 05

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 8: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

8 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dezavantaje

1048707 Investiţii mari 1048707 Sistem avansat de curăţare a gazelor de ardere 1048707 Generarea de cenuşi zburătoare şi a produselor de la curăţarea gazelor de ardere care trebuie eliminate prin depozitare la un depozit conform (cantităţi de aproximativ 2-5 din greutatea deşeului de intrare) 1048707 Generarea NOx şi a altor gaze şi particule

23 Piroliza şi gazeificarea

231 Piroliza

Piroliza este o metodă termică de pre-tratare care poate fi aplicată pentru a transforma deşeul organic icircntr-un gaz mediu calorific icircn lichid şi o fracţie carbonizată ţintind la separarea sau legarea compuşilor chimici pentru a reduce emisiile şi levigatul din mediu Piroliza poate fi o metodă de tratare propriu zisă dar de cele mai multe ori este urmată de o treaptă de combustie şi icircn unele cazuri de extracţia de ulei pirolitic Deşeurile sunt icircncărcate icircntr-un siloz icircn care o macara amestecă materialul de intrare şi mută acest material icircntr-un tocător şi de aici icircntr-un alt siloz Deşeul amestecat este introdus apoi icircntr-o cameră etanşă printr-un alimentator cu pacirclnie şurub sau piston Deşeul mărunţit grosier icircntră icircntr-un reactor icircn mod normal un tambur rotativ icircncălzit extern funcţionacircnd la presiunea

atmosferică In absenţa oxigenului deşeurile sunt uscate şi apoi transformate la 500-700oC prin conversie termo-chimică de exemplu distilare distructivă cracare termică şi condensaţie icircn hidrocarburi (gaz şi uleiurigudroane) şi reziduu solid (produse carbonizatecocs pirolitic) ce conţin carbon cenuşă sticlă şi metale ne-oxidate

Dacă temperatura procesului este de 500oC sau mai mică procesul se numeşte uneori termoliză Timpul de retenţie al deşeurilor icircn reactor este tipic de 05-1 oră Produsul fierbinte

cu temperatura gt300oC gazul este condus la o staţie de boilere unde conţinutul energetic este utilizat pentru producerea aburului sau a apei calde Produsul brut gazul nu este adecvat folosirii icircntr-un motor cu ardere internă din cauza conţinutului mare de gudroane din faza gazoasă care va condensa icircn momentul icircn care gazul este răcit icircnainte de intrarea icircn motorul cu ardere internă Cracarea termică a gudroanelor din gaz urmată de curăţarea gazului poate rezolva necesităţile de purificare

232 Gazeificarea

Gazeificarea este o metodă de tratare termică care poate fi aplicată pentru a transforma deşeurile organice icircntr-un gaz mediu calorific produse reciclabile şi reziduuri Gazeificarea este icircn mod normal urmată de combustia gazelor produse icircntr-un furnal şi icircn motoare cu ardere internă sau icircn turbine simple de gaz după o purificare corespunzătoare a gazului produs Deşeurile mărunţite grosier cacircteodată deşeuri de la piroliză intră icircntr-un gazeificator unde

9 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

materialele ce conţin carbon reacţionează cu un agent de gazeificare care poate fi aer O2 H2O

sub formă de abur sau CO2 Procesul are loc la 800-1000oC (oxigenul insuflat icircn fluxul de

gazeificare poate atinge 1400-2000oC) depinzacircnd de puterea calorifică şi include un număr de reacţii chimice pentru a forma gazul combustibil cu urme de gudron Cenuşa este de cele mai multe ori vitrificată şi separată ca reziduu solidPrincipala diferenţă dintre gazeificare şi piroliză este că prin gazeificare carbonul fixat este de asemenea gazeificat Staţiile de gazeificare pot fi proiectate ca un proces cu 1 sau 2 trepte Gazeificatorul icircnsuşi poate fi icircn contracurent sau nu de tip cu pat fix sau fluidizat sau pentru staţii mari de tipul pat fluidizat cu barbotare sau circulare funcţionacircnd la presiunea atmosferică sau sub presiune atunci cacircnd sunt combinate cu turbine de gaz In unele cazuri prima treaptă este o unitate de uscare icircn alte cazuri o unitate de piroliză Atacirct unităţile de piroliză cacirct şi cele de gazeificare pot fi instalate icircn faţa unui cazan ce funcţionează cu cărbune dintr-o uzină de producere a energiei lucru ce favorizează arderea combinată cu un foarte mare raport energiecăldură

233 Avantaje si dezavantaje piroliza

Avantajele pirolizei

1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn reziduurile carbonizate decacirct icircn cenuşa de la arderea convenţională (la 600oC temperatura procesului reţinerea este după cum urmează 100 crom 95 cupru 92 plumb 89 zinc 87 nichel şi 70 cadmiu) 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 8Mjkg (10-12 MJNm3) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Acidul clorhidric poate fi reţinut icircn sau distilat din reziduul solid 1048707 Nu se formează dioxine sau furani 1048707 Procesul este adecvat fracţiilor dificile de deşeuri 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile

Dezavantajele pirolizei

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de piroliză pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Uleiurilegudroanele pirolitice conţin compuşi toxici şi carcinogeni care icircn mod normal vor fi descompuşi icircn timpul procesului

10 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

1048707 Reziduul solid conţine aproximativ 20-30 din puterea calorifică a combustibilului primar (deşeurile solide municipale) care totuşi poate fi utilizată icircntr-o următoare zonă de ardere (unitate de incineraregazeificare) 1048707 Cost relativ ridicat 1048707 Alimentarea cu combustibil de rezervă este necesară cel puţin icircn timpul pornirii

234 Avantaje si dezavantaje gazeificare

Avantajele gazeificării

1048707 Grad icircnalt de recuperare şi folosire bună a deşeurilor ca resursă energetică (se poate obţine o recuperare energetică de pacircnă la 85 dacă se cogenerază electricitate şi căldură sau numai căldură este posibil un cacircştig energetic de 25-35) 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn cenuşă icircn comparaţie cu alte procese de combustie icircn special pentru crom cupru şi nichel 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide (vitrificate) 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 5MjNm3 (insuflare de aer) sau 10 MJNm3 (insuflare de oxigen) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute (sau poate fi curăţat de particulele de gudron şi utilizat icircntr-un motor cu combustie internă) 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Sistemele de curăţare a gazelor de ardere pot reţine praf PAH acid clorhidric HF SO2 etc ceea ce conduse la emisii scăzute 1048707 Procesul este adecvat lemnului contaminat

Dezavantajele gazeificării

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de gazeificare pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Gazele conţin urme de gudroane cu compuşi toxici şi carcinogeni care pot contamina apa de răcire conducacircnd la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deşeu chimic 1048707 Proces complicat de curăţare a gazului icircn cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă 1048707 Arderea gazului produs generează NOx 1048707 Reziduul solid poate conţine carbon neprocesat icircn cenuşă 1048707 Costuri mari 1048707 Disponibile pe piaţă sunt numai puţine unităţi care nu sunt prototip

3 COMPOZITIA GAZULUI GENERAT INTR-UN DEPOZIT DE DESEURI

11 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Din punct de vedere al conţinutului chimic gazul emanat dintr-un depozit de deşeuri menajere constă icircn general din cca 50ndash70 metan (CH4) şi 30ndash50 bioxid de carbon (CO2) precum şi din hidrogen sulfurat (H2S) azot (N2) şi icircn parte din gaze trasor intensiv mirositoare [5 6] Relaţia CH4CO2 depinde de procesul momentan de fermentaţie adică de vacircrsta depozituluiMetanul icircn proporţie de 5ndash15 cu aerul devine exploziv hidrogenul sulfurat şi gazele trasor de hidrocarbură halogenată sunt toxice După cercetările efectuate pacircnă icircn

prezent metanul este considerat ca un gaz vătămător mediului icircnconjurător deoarece icircntr-o mare măsură produce ca şi bioxidul de carbon efectul de seră La arderea metanului se produc vapori de apă şi bioxid de carbon şi totodată se obţine şi o energie Se poate conclude că este necesară o degazare planificată a depozitului pentru următoarelee motive ndash generarea de energie ndash icircnlăturarea mirosurilor deranjante ndash descompunerea gazului generat icircn volumul depozitului protejat cu un strat special de etanşare ndash asigurarea creşterii vegetaţiei deasupra unui strat icircnvelitor şi icircncadrarea armonică a depozitului icircn peisajul icircnconjurător

Gazele formate icircn procesul de fermentaţie metanul şi dioxidul de carbon se găsesc icircntr-un anumit raport cantitativ influenţat de diferiţi factori Pe de-o parte compoziţia deşeurilor organice influenţează raportul CH4CO2 La descompunerea anaerobă a hidraţilor de carbon se formează biogaz cu o compoziţie de CH4CO2 = 11 Acest raport poate avansa pacircnă la CH4CO2 = 21 cu cacirct este mai mare partea unor proteine şi grăsimi bogate icircn carbon O astfel de compoziţie a deşeurilor duce atacirct la o producţie mai mică de CO2 cacirct şi la un consum de apă pentru a acoperi necesarul de hidrogen (H2) icircn vederea formării CH4 Componenţa reziduurilor menajere icircn Romacircnia (valori orientative) este prezentată icircn tabelul 1Soluţiile influenţează icircn continuare compoziţia biogazului CO2 extras din biogaz este precipitat sub formă de carbonat Gradul de producere a procesului de precipitare este de asemenea dependent de compoziţia deşeurilorConţinutul de sulf şi azot icircn deşeul fermentat influenţează cantitatea urmelor de gaze din biogaz icircn special

12 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

conţinutul de amoniac (NH3) şi hidrogen sulfurat (N2S) Totuşi aceste gaze foarte corozive şi inhibitoare ale fermentaţiei se obţin icircn cantitate foarte mică la fermentaţia deşeurilor biologice normalerdquo La utilizarea biogazului icircn motoare pe gaz nu este icircn mod normal necesară epurarea gazelor

Compoziţia biogazului funcţie de perioada de fermentare este prezentată icircn figura 3 iar icircn figura 4 este reprezentată compoziţia medie a biogazului rezultat din icircncărcătură pe icircntreaga perioadă de fermentare

Tabelul 1Nrcrt Denumirea deşeului din total1 Metale 212 Hacircrtie 1783 Moloz de la construcţii veselă spartă 1254 Resturi alimentare 1245 Cenuşă 1006 Deşeuri lemnoase 627 Frunziş şi paie 508 Materiale plastice 359 Textile 3010 Oase 2911 Praf 2012 Piele 2013 Cărbune 1214 Diverse 05

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 9: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

9 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

materialele ce conţin carbon reacţionează cu un agent de gazeificare care poate fi aer O2 H2O

sub formă de abur sau CO2 Procesul are loc la 800-1000oC (oxigenul insuflat icircn fluxul de

gazeificare poate atinge 1400-2000oC) depinzacircnd de puterea calorifică şi include un număr de reacţii chimice pentru a forma gazul combustibil cu urme de gudron Cenuşa este de cele mai multe ori vitrificată şi separată ca reziduu solidPrincipala diferenţă dintre gazeificare şi piroliză este că prin gazeificare carbonul fixat este de asemenea gazeificat Staţiile de gazeificare pot fi proiectate ca un proces cu 1 sau 2 trepte Gazeificatorul icircnsuşi poate fi icircn contracurent sau nu de tip cu pat fix sau fluidizat sau pentru staţii mari de tipul pat fluidizat cu barbotare sau circulare funcţionacircnd la presiunea atmosferică sau sub presiune atunci cacircnd sunt combinate cu turbine de gaz In unele cazuri prima treaptă este o unitate de uscare icircn alte cazuri o unitate de piroliză Atacirct unităţile de piroliză cacirct şi cele de gazeificare pot fi instalate icircn faţa unui cazan ce funcţionează cu cărbune dintr-o uzină de producere a energiei lucru ce favorizează arderea combinată cu un foarte mare raport energiecăldură

233 Avantaje si dezavantaje piroliza

Avantajele pirolizei

1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn reziduurile carbonizate decacirct icircn cenuşa de la arderea convenţională (la 600oC temperatura procesului reţinerea este după cum urmează 100 crom 95 cupru 92 plumb 89 zinc 87 nichel şi 70 cadmiu) 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 8Mjkg (10-12 MJNm3) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Acidul clorhidric poate fi reţinut icircn sau distilat din reziduul solid 1048707 Nu se formează dioxine sau furani 1048707 Procesul este adecvat fracţiilor dificile de deşeuri 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile

Dezavantajele pirolizei

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de piroliză pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Uleiurilegudroanele pirolitice conţin compuşi toxici şi carcinogeni care icircn mod normal vor fi descompuşi icircn timpul procesului

10 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

1048707 Reziduul solid conţine aproximativ 20-30 din puterea calorifică a combustibilului primar (deşeurile solide municipale) care totuşi poate fi utilizată icircntr-o următoare zonă de ardere (unitate de incineraregazeificare) 1048707 Cost relativ ridicat 1048707 Alimentarea cu combustibil de rezervă este necesară cel puţin icircn timpul pornirii

234 Avantaje si dezavantaje gazeificare

Avantajele gazeificării

1048707 Grad icircnalt de recuperare şi folosire bună a deşeurilor ca resursă energetică (se poate obţine o recuperare energetică de pacircnă la 85 dacă se cogenerază electricitate şi căldură sau numai căldură este posibil un cacircştig energetic de 25-35) 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn cenuşă icircn comparaţie cu alte procese de combustie icircn special pentru crom cupru şi nichel 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide (vitrificate) 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 5MjNm3 (insuflare de aer) sau 10 MJNm3 (insuflare de oxigen) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute (sau poate fi curăţat de particulele de gudron şi utilizat icircntr-un motor cu combustie internă) 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Sistemele de curăţare a gazelor de ardere pot reţine praf PAH acid clorhidric HF SO2 etc ceea ce conduse la emisii scăzute 1048707 Procesul este adecvat lemnului contaminat

Dezavantajele gazeificării

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de gazeificare pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Gazele conţin urme de gudroane cu compuşi toxici şi carcinogeni care pot contamina apa de răcire conducacircnd la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deşeu chimic 1048707 Proces complicat de curăţare a gazului icircn cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă 1048707 Arderea gazului produs generează NOx 1048707 Reziduul solid poate conţine carbon neprocesat icircn cenuşă 1048707 Costuri mari 1048707 Disponibile pe piaţă sunt numai puţine unităţi care nu sunt prototip

3 COMPOZITIA GAZULUI GENERAT INTR-UN DEPOZIT DE DESEURI

11 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Din punct de vedere al conţinutului chimic gazul emanat dintr-un depozit de deşeuri menajere constă icircn general din cca 50ndash70 metan (CH4) şi 30ndash50 bioxid de carbon (CO2) precum şi din hidrogen sulfurat (H2S) azot (N2) şi icircn parte din gaze trasor intensiv mirositoare [5 6] Relaţia CH4CO2 depinde de procesul momentan de fermentaţie adică de vacircrsta depozituluiMetanul icircn proporţie de 5ndash15 cu aerul devine exploziv hidrogenul sulfurat şi gazele trasor de hidrocarbură halogenată sunt toxice După cercetările efectuate pacircnă icircn

prezent metanul este considerat ca un gaz vătămător mediului icircnconjurător deoarece icircntr-o mare măsură produce ca şi bioxidul de carbon efectul de seră La arderea metanului se produc vapori de apă şi bioxid de carbon şi totodată se obţine şi o energie Se poate conclude că este necesară o degazare planificată a depozitului pentru următoarelee motive ndash generarea de energie ndash icircnlăturarea mirosurilor deranjante ndash descompunerea gazului generat icircn volumul depozitului protejat cu un strat special de etanşare ndash asigurarea creşterii vegetaţiei deasupra unui strat icircnvelitor şi icircncadrarea armonică a depozitului icircn peisajul icircnconjurător

Gazele formate icircn procesul de fermentaţie metanul şi dioxidul de carbon se găsesc icircntr-un anumit raport cantitativ influenţat de diferiţi factori Pe de-o parte compoziţia deşeurilor organice influenţează raportul CH4CO2 La descompunerea anaerobă a hidraţilor de carbon se formează biogaz cu o compoziţie de CH4CO2 = 11 Acest raport poate avansa pacircnă la CH4CO2 = 21 cu cacirct este mai mare partea unor proteine şi grăsimi bogate icircn carbon O astfel de compoziţie a deşeurilor duce atacirct la o producţie mai mică de CO2 cacirct şi la un consum de apă pentru a acoperi necesarul de hidrogen (H2) icircn vederea formării CH4 Componenţa reziduurilor menajere icircn Romacircnia (valori orientative) este prezentată icircn tabelul 1Soluţiile influenţează icircn continuare compoziţia biogazului CO2 extras din biogaz este precipitat sub formă de carbonat Gradul de producere a procesului de precipitare este de asemenea dependent de compoziţia deşeurilorConţinutul de sulf şi azot icircn deşeul fermentat influenţează cantitatea urmelor de gaze din biogaz icircn special

12 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

conţinutul de amoniac (NH3) şi hidrogen sulfurat (N2S) Totuşi aceste gaze foarte corozive şi inhibitoare ale fermentaţiei se obţin icircn cantitate foarte mică la fermentaţia deşeurilor biologice normalerdquo La utilizarea biogazului icircn motoare pe gaz nu este icircn mod normal necesară epurarea gazelor

Compoziţia biogazului funcţie de perioada de fermentare este prezentată icircn figura 3 iar icircn figura 4 este reprezentată compoziţia medie a biogazului rezultat din icircncărcătură pe icircntreaga perioadă de fermentare

Tabelul 1Nrcrt Denumirea deşeului din total1 Metale 212 Hacircrtie 1783 Moloz de la construcţii veselă spartă 1254 Resturi alimentare 1245 Cenuşă 1006 Deşeuri lemnoase 627 Frunziş şi paie 508 Materiale plastice 359 Textile 3010 Oase 2911 Praf 2012 Piele 2013 Cărbune 1214 Diverse 05

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 10: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

10 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

1048707 Reziduul solid conţine aproximativ 20-30 din puterea calorifică a combustibilului primar (deşeurile solide municipale) care totuşi poate fi utilizată icircntr-o următoare zonă de ardere (unitate de incineraregazeificare) 1048707 Cost relativ ridicat 1048707 Alimentarea cu combustibil de rezervă este necesară cel puţin icircn timpul pornirii

234 Avantaje si dezavantaje gazeificare

Avantajele gazeificării

1048707 Grad icircnalt de recuperare şi folosire bună a deşeurilor ca resursă energetică (se poate obţine o recuperare energetică de pacircnă la 85 dacă se cogenerază electricitate şi căldură sau numai căldură este posibil un cacircştig energetic de 25-35) 1048707 Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili 1048707 O mai bună reţinere a metalelor grele icircn cenuşă icircn comparaţie cu alte procese de combustie icircn special pentru crom cupru şi nichel 1048707 Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide (vitrificate) 1048707 Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile 1048707 Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 5MjNm3 (insuflare de aer) sau 10 MJNm3 (insuflare de oxigen) care poate fi ars icircntr-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute (sau poate fi curăţat de particulele de gudron şi utilizat icircntr-un motor cu combustie internă) 1048707 Cantitate mai mică de gaze de ardere decacirct icircn cazul incinerării convenţionale 1048707 Sistemele de curăţare a gazelor de ardere pot reţine praf PAH acid clorhidric HF SO2 etc ceea ce conduse la emisii scăzute 1048707 Procesul este adecvat lemnului contaminat

Dezavantajele gazeificării

1048707 Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate icircnainte de intrarea icircn unitatea de gazeificare pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport 1048707 Gazele conţin urme de gudroane cu compuşi toxici şi carcinogeni care pot contamina apa de răcire conducacircnd la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deşeu chimic 1048707 Proces complicat de curăţare a gazului icircn cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă 1048707 Arderea gazului produs generează NOx 1048707 Reziduul solid poate conţine carbon neprocesat icircn cenuşă 1048707 Costuri mari 1048707 Disponibile pe piaţă sunt numai puţine unităţi care nu sunt prototip

3 COMPOZITIA GAZULUI GENERAT INTR-UN DEPOZIT DE DESEURI

11 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Din punct de vedere al conţinutului chimic gazul emanat dintr-un depozit de deşeuri menajere constă icircn general din cca 50ndash70 metan (CH4) şi 30ndash50 bioxid de carbon (CO2) precum şi din hidrogen sulfurat (H2S) azot (N2) şi icircn parte din gaze trasor intensiv mirositoare [5 6] Relaţia CH4CO2 depinde de procesul momentan de fermentaţie adică de vacircrsta depozituluiMetanul icircn proporţie de 5ndash15 cu aerul devine exploziv hidrogenul sulfurat şi gazele trasor de hidrocarbură halogenată sunt toxice După cercetările efectuate pacircnă icircn

prezent metanul este considerat ca un gaz vătămător mediului icircnconjurător deoarece icircntr-o mare măsură produce ca şi bioxidul de carbon efectul de seră La arderea metanului se produc vapori de apă şi bioxid de carbon şi totodată se obţine şi o energie Se poate conclude că este necesară o degazare planificată a depozitului pentru următoarelee motive ndash generarea de energie ndash icircnlăturarea mirosurilor deranjante ndash descompunerea gazului generat icircn volumul depozitului protejat cu un strat special de etanşare ndash asigurarea creşterii vegetaţiei deasupra unui strat icircnvelitor şi icircncadrarea armonică a depozitului icircn peisajul icircnconjurător

Gazele formate icircn procesul de fermentaţie metanul şi dioxidul de carbon se găsesc icircntr-un anumit raport cantitativ influenţat de diferiţi factori Pe de-o parte compoziţia deşeurilor organice influenţează raportul CH4CO2 La descompunerea anaerobă a hidraţilor de carbon se formează biogaz cu o compoziţie de CH4CO2 = 11 Acest raport poate avansa pacircnă la CH4CO2 = 21 cu cacirct este mai mare partea unor proteine şi grăsimi bogate icircn carbon O astfel de compoziţie a deşeurilor duce atacirct la o producţie mai mică de CO2 cacirct şi la un consum de apă pentru a acoperi necesarul de hidrogen (H2) icircn vederea formării CH4 Componenţa reziduurilor menajere icircn Romacircnia (valori orientative) este prezentată icircn tabelul 1Soluţiile influenţează icircn continuare compoziţia biogazului CO2 extras din biogaz este precipitat sub formă de carbonat Gradul de producere a procesului de precipitare este de asemenea dependent de compoziţia deşeurilorConţinutul de sulf şi azot icircn deşeul fermentat influenţează cantitatea urmelor de gaze din biogaz icircn special

12 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

conţinutul de amoniac (NH3) şi hidrogen sulfurat (N2S) Totuşi aceste gaze foarte corozive şi inhibitoare ale fermentaţiei se obţin icircn cantitate foarte mică la fermentaţia deşeurilor biologice normalerdquo La utilizarea biogazului icircn motoare pe gaz nu este icircn mod normal necesară epurarea gazelor

Compoziţia biogazului funcţie de perioada de fermentare este prezentată icircn figura 3 iar icircn figura 4 este reprezentată compoziţia medie a biogazului rezultat din icircncărcătură pe icircntreaga perioadă de fermentare

Tabelul 1Nrcrt Denumirea deşeului din total1 Metale 212 Hacircrtie 1783 Moloz de la construcţii veselă spartă 1254 Resturi alimentare 1245 Cenuşă 1006 Deşeuri lemnoase 627 Frunziş şi paie 508 Materiale plastice 359 Textile 3010 Oase 2911 Praf 2012 Piele 2013 Cărbune 1214 Diverse 05

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 11: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

11 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Din punct de vedere al conţinutului chimic gazul emanat dintr-un depozit de deşeuri menajere constă icircn general din cca 50ndash70 metan (CH4) şi 30ndash50 bioxid de carbon (CO2) precum şi din hidrogen sulfurat (H2S) azot (N2) şi icircn parte din gaze trasor intensiv mirositoare [5 6] Relaţia CH4CO2 depinde de procesul momentan de fermentaţie adică de vacircrsta depozituluiMetanul icircn proporţie de 5ndash15 cu aerul devine exploziv hidrogenul sulfurat şi gazele trasor de hidrocarbură halogenată sunt toxice După cercetările efectuate pacircnă icircn

prezent metanul este considerat ca un gaz vătămător mediului icircnconjurător deoarece icircntr-o mare măsură produce ca şi bioxidul de carbon efectul de seră La arderea metanului se produc vapori de apă şi bioxid de carbon şi totodată se obţine şi o energie Se poate conclude că este necesară o degazare planificată a depozitului pentru următoarelee motive ndash generarea de energie ndash icircnlăturarea mirosurilor deranjante ndash descompunerea gazului generat icircn volumul depozitului protejat cu un strat special de etanşare ndash asigurarea creşterii vegetaţiei deasupra unui strat icircnvelitor şi icircncadrarea armonică a depozitului icircn peisajul icircnconjurător

Gazele formate icircn procesul de fermentaţie metanul şi dioxidul de carbon se găsesc icircntr-un anumit raport cantitativ influenţat de diferiţi factori Pe de-o parte compoziţia deşeurilor organice influenţează raportul CH4CO2 La descompunerea anaerobă a hidraţilor de carbon se formează biogaz cu o compoziţie de CH4CO2 = 11 Acest raport poate avansa pacircnă la CH4CO2 = 21 cu cacirct este mai mare partea unor proteine şi grăsimi bogate icircn carbon O astfel de compoziţie a deşeurilor duce atacirct la o producţie mai mică de CO2 cacirct şi la un consum de apă pentru a acoperi necesarul de hidrogen (H2) icircn vederea formării CH4 Componenţa reziduurilor menajere icircn Romacircnia (valori orientative) este prezentată icircn tabelul 1Soluţiile influenţează icircn continuare compoziţia biogazului CO2 extras din biogaz este precipitat sub formă de carbonat Gradul de producere a procesului de precipitare este de asemenea dependent de compoziţia deşeurilorConţinutul de sulf şi azot icircn deşeul fermentat influenţează cantitatea urmelor de gaze din biogaz icircn special

12 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

conţinutul de amoniac (NH3) şi hidrogen sulfurat (N2S) Totuşi aceste gaze foarte corozive şi inhibitoare ale fermentaţiei se obţin icircn cantitate foarte mică la fermentaţia deşeurilor biologice normalerdquo La utilizarea biogazului icircn motoare pe gaz nu este icircn mod normal necesară epurarea gazelor

Compoziţia biogazului funcţie de perioada de fermentare este prezentată icircn figura 3 iar icircn figura 4 este reprezentată compoziţia medie a biogazului rezultat din icircncărcătură pe icircntreaga perioadă de fermentare

Tabelul 1Nrcrt Denumirea deşeului din total1 Metale 212 Hacircrtie 1783 Moloz de la construcţii veselă spartă 1254 Resturi alimentare 1245 Cenuşă 1006 Deşeuri lemnoase 627 Frunziş şi paie 508 Materiale plastice 359 Textile 3010 Oase 2911 Praf 2012 Piele 2013 Cărbune 1214 Diverse 05

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 12: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

12 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

conţinutul de amoniac (NH3) şi hidrogen sulfurat (N2S) Totuşi aceste gaze foarte corozive şi inhibitoare ale fermentaţiei se obţin icircn cantitate foarte mică la fermentaţia deşeurilor biologice normalerdquo La utilizarea biogazului icircn motoare pe gaz nu este icircn mod normal necesară epurarea gazelor

Compoziţia biogazului funcţie de perioada de fermentare este prezentată icircn figura 3 iar icircn figura 4 este reprezentată compoziţia medie a biogazului rezultat din icircncărcătură pe icircntreaga perioadă de fermentare

Tabelul 1Nrcrt Denumirea deşeului din total1 Metale 212 Hacircrtie 1783 Moloz de la construcţii veselă spartă 1254 Resturi alimentare 1245 Cenuşă 1006 Deşeuri lemnoase 627 Frunziş şi paie 508 Materiale plastice 359 Textile 3010 Oase 2911 Praf 2012 Piele 2013 Cărbune 1214 Diverse 05

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 13: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

13 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică Icircn stare pură este un gaz combustibil lipsit de culoare miros sau gust mai uşor decacirct aerul (M=16) arde cu flacără albăstruie are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina) Biogazul comparativ cu metanul pur are o putere de 25 MJml din cauza prezenţei icircn el a bioxidului de carbon şi altor gaze Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20degC pacircnă la +40degC) Se păstrează la presiuni joase icircn containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate icircn volume mici De exemplu o butelie de 01 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan cu care un tractor poate funcţiona 8 ore

Icircntrebuinţarea metanuluia) Metanul se icircntrebuinţează ca agent energetic Este un combustibil superior cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare cheltuieli de exploatare şi transport mai redus

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

CH4 --gt C + 2H2 sau prin oxidare cacircnd se obţine carbon vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen 2CH4 + O2 --gt 2CO + 4H2

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului icircn urma cărora se obţine clormetan diclormetan tricolormetan tetraclormetan

CH4 + Cl2 --gt CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul folosit ca dizolvant şi icircn unele sinteze organice prin amonooxidare

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 14: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

14 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

4 DOTAREA TEHNICĂ A STAŢIILOR DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Odată cu intrarea Romacircniei icircn UE ţara noastră trebuie să dezvolte noi procedee de producere a energiei bazate pe surse regenerabile şi nepoluante Folosirea gazelor generate de depozitele de deşeuri icircn scop energetic răspunde acestei cerinţe Dintr-o tonă de deşeu menajer cu un conţinut de exemplu de 200 daN de substanţe organice se pot dezvolta icircn primii 10 ani de la realizarea depozitului cca 150 daN de gaz [2] O altă cifră orientativă

este faptul că producţia de gaze se icircnjumătăţeşte pe fiecare deceniu Durata de folosire a unui depozit depinde de mărimea lui se poate ajunge şi pacircnă la 50 de ani Literatura de specialitate aminteşte că sub aspect tehnico-economic privind producţia de gaze şi valorificarea acestora numai depozitele realizate cel puţin pentru 100 000 de locuitori sunt avantajoase De aici şi tendinţa de a proiecta aşa-zisele bdquodepozite regionalerdquo pentru grupări de mai multe localităţi şi nu de a prevedea multe şi cacircte una pentru o localitate mică

Icircnainte de tratarea biologică propriu-zisă deşeurile organice sunt supuse atacirct unei prelucrări de ansamblu cacirct şi uneia de detaliu Impurităţile care pot dăuna procesului tehnologic sunt icircndepărtate

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 15: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

15 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Dotarea tehnică (instalaţii şi aparate utilizate independent de procesul propriu-zis al tratării biologice a deşeurilor) este compusă dinbull instalaţii de transportbull maşini de mărunţirebull instalaţii de cernerebull separatoare cu magnet pentru metale feroasebull separatoare pentru metale neferoasebull vacircnturătoarebull separator al materialelor durebull pulbererezervoare cu malaxorbull aparate de răsturnare a grămezilorbull buncăre de depozitare şi dozarebull instalaţii de epurare a aerului rezidualbull cacircntare

Folosirea unui procedeu de fermentaţie nu necesită de obicei utilizarea agregatelor furnizate de un anumit producător deoarece nu există stricteţe icircn privinţa cerinţelor impuse Totuşi cerinţele din tehnologia aleasă trebuie respectate cel puţin la agregatele de prelucrare şi clasare De asemenea trebuie să se asigure o bună adaptare la bull consistenţa şi compoziţia deşeurilorbull cantitatea livrată şi performanţa icircn icircndeplinirea sarcinilorbull condiţiile de la faţa locului şi din icircmprejurimi (protecţie fonică etc)bull orarul zilnic de funcţionare ales şi deci randamentul

Icircn cadrul exploatării unei instalaţii de obţinere a biogazului timpul de funcţionare este stabilit de obicei la circa 55 hziAgregatele de prelucrare sunt supuse unor standarde icircnalte din punct de vedere mecanic şi al calităţilor anticoroziveSunt respectate cerinţele privind bull activităţile de icircntreţinere şi curăţarebull livrările de material fără impurităţi (puţine devieri)bull construcţia simplă şi execuţia constantăbull constanţa fizică şi chimică a materialului supus tratării biologice

Practic după introducerea materialului pacircnă la nivelul stabilit şi realizarea etanşării fermentaţia a icircnceput imediat icircnsă producţia de biogaz s-a obţinut după circa 20 de zile (la o temperatură de 30 oC) La primele degajări de biogaz acesta avacircnd un conţinut mare de dioxid de carbon s-a aprins greu Icircn această situaţie s-a deschis robinetul montat pe furtunul de transport al biogazului iar biogazul a fost eliminat icircn atmosferă S-a repetat de trei ori această operaţie pacircnă cacircnd s-a eliminat cantitatea mai mare de CO2 degajată iniţial conţinutul icircn metan al biogazului a crescut iar acesta a putut fi folosit la ardereAceastă perioadă se numeşte perioadă de amorsare iar la instalaţiile industriale care au un flux continuu de producţie după această perioadă cacircnd bacteriile metanogene icircncep să consume

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 16: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

16 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

se alimentează periodic instalaţia cu materie organică proaspătă pentru o producţie constantă de biogazS-a măsurat zilnic cantitatea de biogaz rezultată cu un aparat de măsură a debitului pacircnă la finalizarea fermentării (170 kg de amestec de substanţă organică) şi epuizarea metanuluiCu aceste măsurători icircn figura 1 se prezintă graficul bdquovolum zilnic generattimprdquo care exprimă evoluţia icircn timp a cantităţii de biogaz produse icircn toată perioada de staţionare a materialului de fermentare icircn bazinIcircn cazul real al alimentării continue zona optimă determină ritmul de alimentare cu material proaspăt nefermentat după cum este ilustrat icircn figura 2 Se observă că dacă ritmul de alimentare este constant producţia rămacircne constantă la o valoare maximă

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 17: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

17 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

5 Captarea şi icircndepărtarea gazelor din depozitul de deseuri

Pentru o corectă captare şi icircndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza icircn viitor sunt necesare următoarele ndash la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice şi cele de soluţionare a captării şi icircndepărtării gazelorndash la execuţia depozitului să se ţină cont de prevederile proiectului şi să se utilizeze materialele de construcţie de cea mai bună calitate ndash la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcţionare al depozitului şi de utilizare a gazelor icircn scop energetic Acest regulament se icircntocmeşte de proiectant sau de către un institut de specialitate

La depozitele mai vechi realizate anterior fie icircncă icircn funcţiune sau deja părăsite executarea unor lucrări pentru captarea icircndepărtarea şi utilizarea gazelor este foarte dificilă şi aproape imposibilă tehnic Autorul acestei lucrări din consultarea literaturii de specialitate nu a găsit semnalări icircn acest sens Apoi la un depozit părăsit şi icircn stare de nefuncţionare formarea gazelor din procesele biochimice sub aspect cantitativ este foarte redusă şi este nerentabil economic o investiţie pentru utilizarea gazului icircn sop energetic Captarea şi icircndepărtarea gazului generat icircn corpul depozitului se poate face icircn două moduri ndash prin drenaje orizontale ndash prin facircntacircni verticaleFigura de mai jos arată modul de realizare a unui drenaj orizontal sub etanşarea de pe suprafaţa superioară a depozitului [10] Soluţia prezentată este doar o exemplificare Literatura de specialitate menţionează multe astfel de etanşări de pe suprafaţa superioară Autorul acestei lucrări consideră că ar fi interesant şi util de a convoca un simpozion pentru a discuta cum au corespuns icircn practica exploatării depozitele existente sub aceste suprafeţe şi care ar fi recomandările pentru viitor la proiectarea şi realizarea lor

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 18: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

18 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Captarea şi icircndepărtarea gazelor pe durata funcţionării depozitului (cacircteva decenii) se face prin amplasări treptate de drenaje orizontale icircn corpul lui pe măsura icircnălţării construcţiei dupa cum se vede in figura

Drenaj de gaz amplasat orizontal

Şi cu facircntacircni de gaz amplasate vertical icircn corpul depozitului se poate capta timpuriu gaz acestea odată cu creşterea icircnălţimii depozitului se vor prelungi treptat icircn sus dupa cum se vede in figura

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 19: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

19 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

Fantana de gazLa un depozit icircn stare de funcţionare facircntacircnile sunt racordate printr-o reţea de conducte colectoare la o staţie centrală de concentrare a gazului Această staţie produce icircn conductele colectoare o subpresiune de cca 100 mbar Cu ajutorul unor vane amplasate la fiecare facircntacircnă se poate regla volumul captat atunci cacircnd la un control al compoziţiei gazului rezultă că se aspiră prea mult aer Temperatura din zona centrală a depozitului de deşeuri menajere pote să atingă chiar şi 70degC fapt ce trebuie considerat la alegerea materialului (sortimentul) conductei colectoare Din exploatarea depozitelor cu facircntacircni verticale de gaz s-au confirmat următoarele date constructive şi recomandări ndash distanţa dintre facircntacircni cca 50ndash60 m ndash capătul inferior al facircntacircnii sacirc fie situat cu 2ndash3 m deasupra etanşării de pe suprafaţa inferioară a depozitului (etanşarea de la baza depozitului) Această condiţie rezultă din cauza frecării negative de manta care se produce icircntre corpul depozitului icircn permanentă tasare şi facircntacircnă fapt ce duce la presiuni ridicate exercitate pe capătul inferior al facircntacircniindash diametrul forajului facircntacircnii cca 09 m ndash mantaua de pietriş grosier din jurul conductei PEID cu fante să nu conţină calcar ndash la capătul superior al facircntacircnii este necesară o etanşare cu argilă pentru a icircmpiedica intrarea aerului ndash realizarea evacuării lichidului din condensul care rezultă din răcirea gazului saturat cu vapori de apă ndash aşezarea conductelor din reţeaua de colectare să se facă la o adacircncime mai mare decacirct limita de icircngheţ pentru icircnlăturarea formării dopurilor de gheaţă din icircngheţarea condensului

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 20: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

20 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

ndash conductele de drenaj de gaz amplasate orizontal să fie aşezate cu o pantă de max 3 pentru ca prin tasarea corpului depozitului să nu apară obturări icircn conductă din condens Pentru aceste conducte se recomandă ca distanţa pe verticală icircntre planurile de degazare să fie de 10ndash12 m iar icircn direcţia orizontală distanţa dintre ele să fie de 15ndash20 m Formarea gazului din corpul depozitului este un fenomen care icircnsoţeşte mineralizarea conţinutului depozitului şi presupune o umiditate minimă a acestui corp Această umiditate apare icircn două perioade Prima perioadă este pe durata umplerii şi realizării depozitului cacircnd precipitaţiile căzute pe diverse straturi asigură umiditatea de formare a gazului Perioada a doua este timpul dintre momentul terminării umplerii la volumul complet al depozitului şi momentul icircn care tasarea corpului depozitului s-a epuizat Acesta este un timp de aşteptare obligat şi abia după trecerea acestuia se va trece la executarea etanşării de pe suprafaţa superioară a depozitului Şi pe durata timpului de aşteptare obligat umiditatea depozitului se asigură din precipitaţiile căzute natural

6 Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetic Utilizarea gazului din depozit icircn scop energetice se poate face icircn două moduri Primul este prin arderea gazului icircn cazane corespunzătoare şi prin care se obţine o energie termică Acest mod

de utilizare este criticat pe de o parte din cauza puterii calorice scăzute a gazului de depozit faţă de gazul metan obţinut din sonde şi pe de altă parte icircn acest caz sunt necesare cazane termice speciale şi o conductă de cacircţiva km lungime pacircnă la un consumator mare al energiei termice care să solicite constant această energie indiferent de anotimp Se aminteşte că puterea calorică a gazului de sonde este 34 MJm3 pe cacircnd a celui din depozit scade la jumătate la cca 16 MJm3 Al doilea mod de utilizare este mai recent şi constă icircn arderea gazului din depozit icircntr-un motor cu ardere internă care foloseşte chiar acest gaz drept combustibil fiind legat direct la un generator de energie electrică Icircn motorul cu ardere internă gazul cu puterea calorică mai redusă se poate arde eficient mai bine decacirct icircn cazanele termice speciale

Se mai recomandă al doilea mod de utilizare cel prin obţinerea de energie electrică care este mai indicat mai eficient şi probabil va cunoaşte icircn viitor o răspacircndire largă

7 CONCLUZII

Pacircnă icircn prezent icircn Romacircnia gazul de depozit nu s-a folosit sau s-a folosit icircntr-o măsură foarte redusă ca sursă de energie Sunt necesare studii şi cercetări icircn viitor pentru a lămuri o serie de

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică

Page 21: Generarea de Gaz in Depozitele de Deseuri (1)

21 Generarea de gaz in depozitele de deseuri menajere

probleme tehnice şi pentru a elabora normative prescripţii şi reguli de corectă exploatare a depozitelor de deşeuri menajere Folosirea gazului de depozit ca sursă de energie rezolvă concomitent două probleme şi anume pe cea ecologică prin reducerea efectului de seră produs prin eliminarea necontrolată icircn atmosferă a gazului metan şi pe cea energetică prin devenire ca o sursă alternativă pentru consumatorii dintr-o zonă limitrofăSe propune ca organele de avizare a lucrărilor de construcţii să nu aprobe execuţia unui depozit nou de deşeuri menajere dacă proiectul respectiv nu cuprinde şi modul de realizare a captării şi icircndepărtării gazelor de depozit precum şi soluţia prin care aceste gaze vor produce energie electrică