Таблица6 Типични данни за състава на инфилтрата (H.J. Ehrig, 1989)

Техниките за третиране основно са:

• 
  химично-физично третиране;
  
• 
  физично третиране като филтруване и обратна осмоза;
  
• 
  термично третиране (изпарение).
  

Другите методи имат за основна цел да концентрират замърсителите в по-малък обем, чрез отделяне на определен процент вода и изпускането й в природен водоем или във въздуха като пара.

И в двата случая концентрираният инфилтрат ще съответства на около 30-50% от първоначалния обем и той следва също да бъде третиран или, в съответствие с националното законодателство, да бъде рециркулиран в тялото на депото.

В случай на термично третиране, високата енергоемкост и високите инвестиционни и експлоатационни разходи ще доведат до още по-лош резултат от икономическа гледна точка в сравнение с обратната осмоза.

Този вид пречиствателна станция за инфилтрат се използва в случайте, когато другите възможности са неприемливи или са много скъпи, поради местните условия и налични големи количества биогаз.

В случая на депо Видин, пречиствателна станция за физчно третиране се счита за най-добър вариант, поради близостта на подходящ естествен воден обект (Дунав). Независимо от малките дневни количества инфилтрат, които са първоначално предвидени от новото депо, настоящият идеен проект предвижда изграждането на пречиствателно съоръжение с по-висок капацитет на пречистване (15000 m³/година). Тази възможност е оценена, като най-добра, предвиждаща пречистването в същото съоръжение също на инфилтрата, образуван от рекултивираното старо депо, чиято тенденция в образуването ще следва крива, противоположна спрямо тази на новото депо, т.е. големи количества през първите години, намалявайки във времето.

В рамките на различните възможни варианти за пречистване и технологиите, резултатите доказват, че обратната осмоза емного ефективен инструмент за пречистване на инфилтрата от депо, ако всички проектни критерии и изисквания, специфични за инфилтрата са взети предвид и се използва адаптирана модулна система.

Таблица 7 Ефективност на система за двустепенна осмоза за пречистване на инфилтрата от депото в Wijster (Холандия)¹

Много промишлени системи са достъпни на пазара и са изпробвани на европейски депа с добри резултати. Различните технологии и различния брой и вид на етапите на пречистване се прилагат съобразно конкретните характеристики на пречиствания инфилтрат.

Остатъка от различните етапи най-общо се връща в предходни етапи, връща се в депото (остатък от първи етап) или в някои случаи термично се третира (изсушава) и транспортира до специализирано депо.

В таблица 7 са разгледани консумацията на енергия и експлоатационните разходи на пречиствателна станция с двустепенна обратна осмоза и аерация, като първи вариант.

Техническия проект трябва да оцени въздействието върху околната среда от различните варианти за управление на остатъка (концентрата): рециркулация в депото, третиране на място или предаване на външна фирма за третиране.

По-точна оценка на генерирането на инфилтрат, както от новото, така и от старото депо следва да бъде извършена, с цел уточняване капацитета на пречиствателната станция.

На тази основа, подробния проект трябва да определи най-добрата технология, предвид:

• 
  очаквано качество и количество на инфилтрата коойто ще се третира, отчитайки пречистването на инфилтрата от рекултивираното депо;
  
• 
  управлението на остатъка от различните етапи на третиране.
  

Системата за отвеждане на инфилтрата е съставена от мрежа от хоризонтални дренажни и събирателни тръби, довеждащи инфилтрата до събирателен кладенец, разположен в най-ниската точка на клетка 1 и допрян до нейния източен склон. От събирателния кладенец, инфилтрата се довежда до специализираната пречиствателна станция, разположена до стопанския двор. Котата на станцията е 41 м над морското равнище, докато на най-ниската част на събирателния кладенец е съответно 51,6, така че инфилтрата може да бъде отвеждан до станциятабез да се налага изпомпването му. Въпреки всичко е предвидено изграждането на малка помпена станция в близост до пречиствателната станция, с цел гарантиране нормалната работа на пречиствателното съоръжение.

Хоризонталната събирателна мрежа е изградена от два вида ПЕВП тръби: OD125 перфорирани тръби за събиране на инфилтрата и тръби OD200 за пренос на инфилтрата. Тези тръби са поставени върху предпазна геомембрана, положени върху дренажния слой. Дренажният слой е дебел 0.5м и се състои от промит чакъл с гранулометричен състав от 16 до 32 мм. Дренажните разклонения са разположени на всеки 20-30м. Разположението и посоката на дренажните тръби са предвидени по начин, осигуряващ оптимален капацитет на събиране, при максимално отделяне на дъждовните води, попадащи върху участъците на клетките, които не са използвани.

Поради това, че формата на дъното на депото не позволява естественото оттичане на дъждовната вода са предвидени следните решения:

• 
  подробния анализ на валежите показва, че максималното количества дъждовни води които трябва да се отвеждат са около 6,5m³/s. Естествената земна форма предпоставя издигането на дъждовните води на 11 м за достигане на безопасна точка на заустване. Тази хипотеза предполага значителни разходи за изпомпване.
  
• 
  предвидено е друго решение. То се състои в събиране на дъждовната вода в ниска точка, разположена южно от депото и нейното отвеждане в река ДУнав посредством бетонна тръба с яйцевидна форма, висока 1,8 м, която преминава под основата на депото. Извън тялото на депото, където котите позволяват преминаване по земната повурърхност, яйцевидната тръба може да се замени с квадратен отворен канал, широк 1,5 м и висок 1м. С цел поддържане наклона на каналав правилните граници, които се отразяват на ниската скорост на оттичане са необходими един или два ревизионни бента. Дъждовните води ще се заустват в Дунав. За целта е необходимо пресичането на път.
  
• 
  с цел събиране на водата в предвижданата всмукателна тръба и за недопускане достигането й до депото е предвидена глинена дига, разположена южно от клетка 2. Тя ще бъде висока 2,5 м и ще играе ролята на преграда за дъждовната вода, събрана от територията раположена южно от депото. Допълнително, двете клетки на депото ще бъдат разделени от друга дига, висока около 5 м, което ще позволи отделяне на водите падащи върху клетка 1 от тези, които падат върху клетка 2
  
• 
  дъждовните води, падащи въдху неизползваните сектори от депото могат да бъдат събрани от систмата за отвеждане на инфилтрата и насочени към колектора за дъждовна вода. Това може да се постигне, чрез байпасни събирателни басейни, свързващи тръбите за събирне на инфилтрат с колекторите за дъждовни води. Байпасите трябва да бъдат затворени при започавне експлоатацията на съответните сектори. Това ще доведе до значително намаляване на формирането на инфилтрат.
  

Подробностите, размерите и наклона на системата за отвеждане на инфилтрата са показани на приложените схеми.

Следващата фигура показва начина на полагане на тръбите и чертеж на свръзката между инфилтрата и тръбата за събиране на дъждовна вода.

Фигура 5 Схема на система за отвеждане на инфилтрата




Оценка на образуването на инфилтрат е проведена с цел правилното проектиране на системата за събиране, отвеждане и съхранение на инфилтрата.

4. 
   Система за събиране на биогаз
   

Съотношението на тези компоненти зависи от специфичната фаза на разлагане, протичаща в дадения момент. Активността на образуване и качеството на биогаза, зависи от редица фактори:

• 
  Темп на влагане на отпадъци;
  
• 
  Околно pH;
  
• 
  Околна температура;
  
• 
  Плътност на отпадъците (плътно или отпуснато пакетирани);
  
• 
  Специфична стратегия/ стратегия за управление на площадкат.
  

• 
  Степен на образуване на биогаз:
  

• 
  Пропускливост на слоевете с отпадъци и/или геолжки тип (скален тип):
  

• 
  Промени в нивата на инфилтрата:
  

Биогазът представлява потенциална опасност, което води до изискване в Европейското законодателство за провеждане на коректни процедури за мониторинг. Възможните локални ефекти варират от пожар или експлозия до токсичност, задушаване и унищожаване на растителността. Един от проблемите възниква от факта, че биогазът не е стационарно раположен. В зависимост от околните нива на плътност, биогазът може да се придвижва странично (по слабите места в отпадъците), вертикално (около газовите/ инфилтратни кладенци) и също през зоните на контакт, където депонираните отпадъци граничат с околните скали.

Биогазът може също да напусне площадката посредством:

• 
  Дефекти, пукнатинити и кухини в ограждащите скали;
  
• 
  Антропогенни конструкции, като канализация, минни шахти и тръбни/ кабелни трасета;
  
• 
  Разтваряне в инфилтрата или подземните води;
  
• 
  Отделяне от разлагането на инфилтрата, като по този начин се отделя на разстояние от площадката.
  

Съществуват обаче и по-мащабни въздействия в резултат от биогаза. Основателно безпокойство за състоянието на околната среда се поражда от факта, че биогазът е съставен основно от парникови газове. Метанът има потенциал за глобално затопляне 31 пъти по-голям от въглеродния диоксид за 100 годишен времеви хоризонт и предвид схващането, че депата допринасят за приблизително 30% от антропогенните емисии на метан в ЕС, биогазът е значителен фактор по отношение на вредата за околната среда. В допълнение, компонентите с минимално съдържание (следи) съдържащи се в депата, могат да предизвикат други локални и глобални ефекти върху околната среда като неприятни миризми, намаляване на озоновия слой и образуване на приземен озон.

Поради това е важно стратегиите за управление на депата да контролират образуването и изпускането на биогаз.

За проектирането на подходяща система за управление на газа, предвид горните аспекти, е от решаващо значение да се предскажат, на база на налични данни (най-общо качество и количество на очакваните отпадъчни потоци), общото количество образуван биогаз и степента на обрауване.

Няколко математически модела са разработени за тази цел от 70-те години насам, систематизиращи експериметални данни въз основа на заключения и осигуряващи прости и достоверни инстументи за проектиране на депа.

Моделът за прогнозиране, избран за целите на настоящия концептуален проект е LandGEM (ver.3.02), разработен от Агенцията за опазване на околната среда на САЩ, който е основан на уравнение от първа степен за оценяване на емисиите от разлагане на депонираните отпадъци в депа за ТБО.

където:

i = 1-годишно нарастване

n = (година на пресмятане) – (начална година на приемане на отпадъци)

j = 0,1- годишно нарастване

k = степен на образуване на метан (годишно^-1)

L_o = потенциален капацитет за образуване на метан (m³/Mg)

Mi = маса на приет отпадък през i-та година (Mg)

t_ij = възраст на j-та секция от отпадъчна маса Mi приета през i-та година (десетични години, напр. 3,2 години)

Използвани са следните входни данни:

Година на отваряне на депото 2009

Година на затваряне на депото 2028

Годишно влаган отпадък вж. Таблица 4.1

Степен на образуване на метан, k 0,050 годишно^-1

Потенциален капацитет за образуване на метан, L_o 170 m³/Mg

Съдържание на метан 50% по обем

Следващите фигури представят прогнозната степен на образуване на биогаз:

Напълно проектирана система за управление на газа общо се състои от следните елементи:

• 
  Газови кладенци и извеждаща система;
  
• 
  Тръбопроводи за пренос на биогаза;
  
• 
  Помпена станция и факел;
  
• 
  Система за оползотворяване на енергията.
  

5. 
   Газови кладенци
   

По същество обаче целите на всяка отвеждаща система са еднакви – да изтегли максимален обем газ с минимално засмукване по икономически най-изгоден начин.

Проектът за предлаганата газоотвеждаща система е основан на литературни данни по въпроса, както и на личния опит на експертите при отчитане на особеностите на регионалното депо.

Вид и особености на кладенците

Висока степен на образуване на биогаз се предвижда от първите години на депониране. Поради тази причина и в съответствие с българската Наредба №8 за депата, изграждането на стандартни вертикални кладенци от основата по време на депонирането на отпадъци е избрано като най-добра налична техника.

Този вид кладенци, както е описано по-долу, позволяват да се:

• 
  извлича биогаз от началото на неговото образуване, намалявайки неконтролираните емисии;
  
• 
  намаляват отрицателните ефекти от слягането на отпадъците, поради високата гъвкавост на системата, която може да понесе значителни деформации без значителни зауби на нейната ефективност;
  
• 
  намалят концентрираните товари върху дънния слой на депото в сравнение с други по-негъвкаво изградени системи (напр. подпорни кладенци)
  
• 
  изгражда газовите кладенци по време на експлоатацията на депото, по лесен начин от операторите на депото.
  

Проектното разпределение на газовите кладенци зависи от няколко фактора, повлияни, както от характеристиките на отпдъците (напр. пропускливост, хомогенност), така и от вида на кладенците (основно обвивка на кладенеца и диаметър на отвора). Вида, конструкцията, експлоатационното управление, състава на отпадъка, геометрията на депото, дълбочината на отделните клетки, съпътстващото и допълнителното влагосъдържание, първоначална плътност на компактиране на депото и плътност и дебелина на междинните и окончателният покриващ слой, например, създават уникален обект с набор от определени условия, които ще определят предварително ефективността на газоизтеглящата система.

Поради доказаната сложност, адекватен математически модел на вътрешните дейности по отвеждане на газа не е разработен. Още повече, че при проектирането на газоотвеждаща система, значителните неопределености спрямо реалните депа и отпадъци трябва да се вземат предвид.

Българската Наредба №8 изисква (Приложение 2, 5.4) вертикалните кладенци “да бъдат на разстояние от 50-100 м един от друг ”.

Разстояние от 50 м отговаря на 25 м радиус на въздействие на всеки индивидуален кладенец, чиято така определена зона на въздействие в приблозително 2.000 м², по същия начин 100 м разстояние между кладенците отговаря на площ на въздействие от приблизително 8.000 м².

По този начин цялата площ на регионалното депо е приблизително 90.000 м², общият брой на газовите кладенци варира от минимум 10 до максимум 50.

• 
  ефективност на отвеждане от един кладенец (дебит) 1,0÷3,0 m³/hr x mmH₂O (засмукване от главата на кладенеца)
  
• 
  радиално въздействие на един кладенец 25÷30 m
  
• 
  общ изчислен брой на кладенците nr. 43
  
• 
  производителност на един кладенец 40÷50 m³/hr максимален дебит
  

Дължината на тръбната мрежа на депото трябва да се минимизира за намаляване на отрицателните ефекти от слягането. По тази причина, различните линии са свързани с периферна събирателна линия с нарастващ диаметър, която е разположена по външните граници на депото. Преди влизането в периферната събирателна линия, колекторите на единичните кладенци са свързани с тръбни колектори, снабдени с контролна и регулираща система за всеки отделен кладенец (Фигура 10).

Единичен колекторен кладенец Към периферния колектор Клапи за контролиране и регулиране

Колекторите и транспортните тръби трябва да бъдат интегрирани със сепаратори за кондензат на всяка ниска точка на тръбопровода. Сепараторите за кондензат трябва да бъдат поставени по посока на движение на биогаза за избягване на турбуленция или трябва да се използват тръби с по-голям диаметър за намаляване на скоростта.

За осигуряване оттичането на кондензата трябва да бъде приет наклон по-голям от 5% за тръбите. Кондензатът може да бъде инжектиран в депото или да бъде третиран заедно с инфилтрата.

Дори и изчисленията да водят до по-ниски стойности, практическият опит педлага, като по-добра опция да се използва следният най-малък номинален диаметър на тръбите:

• 
  Колектор на единичен кладенец 90 mm
  
• 
  Перифрен колектор 315 mm
  

• 
  v < 5 m/s без сепаратор за кондензат и с различна посока на движение на газа и кондензата;
  
• 
  v < 10 m/s със сепаратор за кондензат.
  

където

и

D = 4A/P хидравличен диаметър (M)

A = мокра зона (m²)

P = мокър периметър (m)

u²/2g = скорост на напора (m)

R_e = uD/v коефициент на Рейнолдс

k = грапавост (mm) (50m за прави тръби от ПЕВН със леки извивки)

u = скорост на потока

ПЕВН NP6 тръби ще се използват за всички колектори.
Помпена станция и съоръжение за оползотворяване на енергията

Българската Наредба № 8 за депата изисква (Приложение 2, 5.1) “газовите емисии да бъдат оползотворени или изгорени на факел” и (Приложение 2, 5.5) “в проектите на депата задължително се предвиждат съоръжения за изгаряне на факел или инсталации за оползотворяване на биогаза”.

Производството от регионалното депо, предвидено за целите на настоящия концептуален проект (виж по-горе в настоящата глава) предполага оползотворяване на енергията от биогаз като ценно, изгодно и екологосъобразно решение

Въпреки всичко, дори в случай на изграждане на инсталация за оползотворяване на енергията от биогаза, поставянето на факел е също препоръчително.

Добро техническо и икономически изгодно решение за инсталациите за оползотворяване на енергията в общия случай е поставянето на модулни устройства, удвояващи капацитета за оползотворяване с нарастване на отделянето на биогаз във времето.

Това решение позволява да се степенуват инвестиционните разходи и да се намалят спадовете на производство на енергия, поради дейности по поддръжка или аварии, постигайки високи нива на производство.

Съоръжението за изгаряне на биогаз (най-често високотемпературен факел) е необходимо за изгаряне на излишъка от биогаз, както и цялото количество газ при авария на системата за оползотворяване на енергия или дейности по поддръжка, запазвайки извличането от депото постоянно и съответстващо на реалната скорост на образуване, получена от отпадъчното тяло.

Всъщност скоростта на отделяне на биогаз от депото е изключително променлива, поради различните ефекти от различните фактори, поради което дебита на биогаза може да има широки промени в количеството и качеството през деня, сезонно и в зависимост от времето (основно атмосферно налягане).

За разлика от устройствата за оползотворяване, за които обхвата на промени в качеството и количеството на газа е малък и точно определен, факлите за биогаз позволяват висока ефективност на извличане и изгаряне при широк диапазон от условия.

За целите на настоящия концептуален проект е предвидено изграждането на подходящ факел за биогаз от началото на експлоатация на депото (в рамките на първата работна година).

Система за оползотворяване на енергията, силно препоръчителна след третата работна година, не е включена, т.к. нейните инвестиционни и експлоатационни разходи са балансирани от приходи от продажби на енергия.