Russian Federation
Moskva, Moscow, Russian Federation
Issues of utilization of solid household waste come to the first place in the activities of enterprises of housing and communal services. In particular, this waste includes sub-grid product of waste sort-ing plants (food waste), tree cuts, sewage sludge from aeration stations. At the same time, the sec-ond of the current problems that impede the further improvement of large cities is soil degradation and depletion of their natural fertility. Metropolitan areas need to constantly update their soils. It is advisable to use artificial soil having all the components for plant life and microbiota, as well as the necessary physical structure.
household waste, recycling, soil degradation, composting.
Нами разработана технология, позволяющая использовать указанные твердые бытовые отходы и получать полноценные компосты, которые можно использовать как органическое удобрение, либо как основной компонент при приготовлении искусственных почв. Способ приготовления компоста запатентован [1]. Технология предусматривает компостирование в аэрируемых буртах с поддержкой основных технологических параметров. При формировании буртов используют различные композиции из материалов, составляющих исходное сырье для компостирования. Это (из расчета на сухое вещество) – 20–40% сброженной в метантенках смеси осадков сточных вод и избыточного активного ила, 5–20% выбранных из группы: сырой осадок сточных вод, избыточный активный ил, смесь сырого осадка сточных вод и избыточного ила. Осадки городских сточных вод являются ценным сырьем, на 40% состоящим из гумусовых веществ и их предшественников. До 15% древесной щепы размером 10–30 мм позволяет связать и закрепить на подстилочном грунте мелкодисперсные компоненты искусственной почвы и обеспечить доступ воздуха в зону корневой системы растений. И порядка 25–45% подрешеточной фракции твердых бытовых отходов (пищевые отходы) – продукты питания, утратившие свои первоначальные потребительские свойства. Технологической схемой производства (рис. 1) предусмотрено грохочение готового компоста и возврат непереработанной щепы и части компоста (ускорение начала термофильной части процесса) в «голову» процесса. Время компостирования составляет 3–4 недели. Учитывая, что в процессе компостирования 1 кг органического вещества при распаде выделяется в среднем 21 мДж теплоты, которая составляет львиную долю в тепломассообмене этого процесса и которую необходимо снимать, а так же учитывая, что одним из основных условий успешного компостирования является обеспечение компостируемой массы кислородом, стехиометрическая потребность в котором составляет 2 кг на 1 кг окисленного органического вещества была принята схема компостирования в буртах с принудительной аэрацией. Аэрация в количестве 15–
Основные конструктивные решения установки. При разработке основных конструктивных решений особое внимание уделялось простоте и удобству эксплуатации установки компостирования. Была выбрана параллельная схема размещения восьми буртов, связанных общим коллектором подачи аэрирующего воздуха с возможностью их одновременной аэрации, либо с возможностью отсечки от коллектора любого количества буртов. При этом система аэрации была спроектирована таким образом, что конструктивно возможно использовать эту систему для подачи пара с целью обогрева буртов в холодное время года. Бурты располагаются в специально спроектированных ложах из бетона, в которых по всей длине вблизи днища размещены жёстко закреплённые перфорированные трубы для подачи воздуха или пара. После установки системы аэрации она накрывается защитным устройством, выполненным из металлических просечно-сжатых листов, на котором располагается компостный бурт. Эти листы препятствуют попаданию составляющих компоста на перфорированные трубы и забиванию их отверстий. Также днища бетонных лож имеют форму, обеспечивающую сток избытка влаги в дренажную систему, проложенную вдоль буртов. Для этого они имеют небольшие поперечные уклоны к периферии. Перед формированием буртов на просечно-сжатые листы насыпают слой древесной щепы толщиной 200–
Выводы.
1. Определены оптимальные соотношения вводимых ингредиентов с целью получения компоста заданного состава из расчета на сухое вещество – 20–40% сброженной в метантенках смеси осадков сточных вод и избыточного активного ила, 5–20% выбранных из группы: сырой осадок сточных вод, избыточный активный ил, смесь сырого осадка сточных вод и избыточного ила, до 15% древесной щепы размером 10–
2. Разработаны оригинальные технические решения по созданию нестандартного оборудования: системы дренажа, аэрации и контроля технологического процесса.
3. Проведен массообменный и тепловой расчет установки полигонного (в буртах) компостирования. Показано, что в летний период в расчёте на один погонный метр в месяц образуется 35 л воды и 83 кг углекислого газа и может испаряться до 108 л воды. Следовательно, в жаркий период требуется дополнительное орошение компостируемой массы порядка 70 л. Дополнительное орошение необходимо как для теплосъёма микробиологического тепла за счёт испарения, так и для увлажнения компостируемой массы.
4. Показано, что в зимний период образующаяся влага испаряется в малых количествах, а основная часть выводится через дренажную систему.
5. При компостировании тепловой баланс в основном складывается из тепла, вносимого компостируемыми ингредиентами и микробиологическим теплом. Причём тепло, образующееся в результате биосинтеза (6248 мДж на погонный метр), является подавляющим в тепловом балансе.
6. Тепла, образующегося при биосинтезе, достаточно для поддержания оптимальной температуры в любое время года. Причём летом требуется дополнительное орошение.
7. Проведён гидравлический расчёт установки. Показано, что гидравлическое сопротивление системы аэрации составляет 1100–1400 Па, а требуемый расход воздух в режиме периодической продувки 745 м3/час. Подобран вентилятор – Ц4-70 №3.
1. Lukanin A.V. Sposob sovmestnogo kompostirovaniya gorodskih othodov gorodskogo ho-zyaystva. Patent RF №2414444 ot 20.03.2011g. i dr.
2. Ekologicheskaya biotehnologiya [Tekst]: Per. s angl./pod red. K.D. Forstera, D.A. Dzh. Veyza.- L.: Himiya, 1990, -Per. izd.: Velikobritaniya, 1987g. 384s. il.
3. Chang Yung [Text] / Trans. Br. Mycol. Soc/ 1967., V.50, №4, P.667.
4. Turovskiy I.S. Osadki stochnyh vod. Obezvozhivanie i obezzarazhivanie. M.: DeLi print, 2008. - 376 s.
5. Pavlov K.F., Romankov P.G. Noskov A.A. Primery i zadachi po kursu processov i appa-ratov himicheskoy tehnologii [Tekst] / K.F. Pavlov, P.G. Romankov, A.A. Noskov. - M.: L., -Himiya, 1981. - 560 s., il.
6. Sister V.G., Mirnyy A.N. Sovremennye tehnologii obezvrezhivaniya i utilizacii tverdyh bytovyh othodov [Tekst] / V.G. Sister, A.N. Mirnyy. - M.: Izd. Akademiya kommunal'nogo hozyaystva, 2003 g. - 303 s.
7. Ladyzhinskiy R.M. Kondicionirovanie vozduha [Tekst] /R.M. Ladyzhinskiy. 3-e izd. - M.: Gostorgizdat, 1962 g. - 352 s.
8. Vukalovich M.P., Novikov I.I. Tehnicheskaya termodinamika [Tekst] / M.P. Vukalovich. - M.-L.: Gosenergoizdat, 1962. - 304 s. s chertezh.
9. Lukanin A.V. Inzhenernaya ekologiya: processy i apparaty ochistki stochnyh vod i pere-rabotki osadkov [Tekst]: ucheb. posobie / A.V. Lukanin - M.: INFRA-M, 2017. - 605 s. +Dop. materialy.
