2. Розрахунок кількості енергії, яку можна отримати з твердих побутових відходів

Морфологічний склад твердих побутових відходів (ТПВ), що складуються на полігонах, згідно усереднених даних (у відсотках за масою) такий:

1	Папір, картон	38 %
2	Харчові відходи	30 %
3	Деревина	1,5 %
4	Текстиль	5,5 %
5	Шкіра, гума	1,3 %
6	Пластик	5,5 %
7	Кістки	0,7 %
8	Чорний метал	2,5 %
9	Кольоровий метал	0,5 %
10	Скло	4,3 %
11	Камінь, кераміка	1,4 %
12	Відсів менше 16 мм	8,8 %.

Середня густина відходів 0,2-0,3 т/м³, вологість 40-55 %, вміст органіки (у відсотках від сухої маси відходів) може досягати 70 %.

На основі даних про кількість твердих побутових відходів (ТПВ), що утворюються на території району (області, населеного пункту) і відсоткового вмісту кожного компоненту (див. табл.) можна розрахувати річну кількість (масу) кожного компоненту відходів.

2.1. Розрахунок об’єму біогазу при анаеробній ферментації твердих побутових відходів

Максимальний вихід біогазу з побутових відходів за період його активної генерації при метановому зброджуванні визначається за рівнянням:

, (2.1)

де:

М – граничний вихід біогазу за період його активної генерації, кг/кг відходів;

R – вміст органіки у відходах, %

Ж – вміст жирів в органіці відходів, %

В – вміст вуглеводів в органіці відходів, %

Б – вміст білків в органіці відходів, %

Рівняння 2.1 складено для абсолютно сухої речовини відходів. В реальних умовах відходи містять певну кількість вологи, яка сама по собі біогаз не генерує. Отже, вихід біогазу по відношенню до одиниці маси вологих відходів буде менший, ніж по відношенню до тієї ж одиниці абсолютно сухих відходів в 10^-2 (100-W) рази, так як в масовій одиниці вологих відходів буде всього 10^-2(100-W) від цієї одиниці абсолютно сухих відходів, які й генерують біогаз.

Тут W – фактична вологість відходів (приймаємо 70 %).

З врахуванням вологості рівняння виходу біогазу при метановому бродінні реальних вологих відходів набуває вигляду:

, (1.2)

де множник 10^-2(100-W) вказує частку абсолютно сухих відходів у загальній кількості реальних вологих відходів.

При розрахунках потрібно врахувати, що анаеробному зброджуванню будуть піддаватися лише ті компоненти ТПВ, що містять органічні речовини. Вміст жирів, вуглеводів та білків у органічних компонентах відходів подано у таблиці 2.1.

№ з/п	Компонент	Вміст жирів, %	Вміст вуглеводів, %	Вміст білків, %
1	Папір, картон	-	100	-
2	Харчові відходи	17	66	17
3	Деревина	-	100	-
4	Текстиль	-	100	-
5	Кістки*	-	-	30

* 70 % - неорганічні речовини.

Розрахувавши вихід біогазу з одиниці маси відходів (кг/кг відходів), на основі даних про річне накопичення відходів на території району (області, населеного пункту) можна визначити максимальну сумарну річну кількість біогазу для цієї місцевості (М_w^сум).

Кількість енергії, яку можна отримати при спалюванні біогазу:

, кДж/рік (2.3)

де:

 - ККД пальника (приймаємо 0,6);

Q^р_н – калорійність біогазу (для метану за нормальних умов 28*10³ кДж/м³ = 56 кДж/кг);

М_w^сум - сумарна річна кількість біогазу для району (області, населеного пункту), кг/рік;

ρ_г – густина біогазу (1,25 кг/м³);

К – частка метану у біогазі (К=0,78).

При розрахунках необхідно враховувати, що  25 % отриманого біогазу буде витрачатися на компенсацію тепловтрат і на підігрів метантенка.