Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Вопросы утилизации твердых бытовых отходов выходят на первое место в деятельности предприятий жилищно-коммунального хозяйства. В частности, к этим отходам относится подрешеточный продукт мусоросортировочных заводов (пищевые отходы), спилы деревьев, осадки сточных вод станций аэрации. В то же время второй из актуальных проблем, препятствующих дальнейшему благоустройству крупных городов, является деградация почв и истощение их естественного плодородия. Мегаполисы нуждаются в постоянном обновлении своих почв. Целесообразно использование искусственной почвы, имеющей все компоненты для жизни растений и микробиоты, а также необходимую физическую структуру.
бытовые отходы, утилизация, деградация почв, компостирование.
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. Луканин А.В. Способ совместного компостирования городских отходов городского хо-зяйства. Патент РФ №2414444 от 20.03.2011г. и др.
2. Экологическая биотехнология [Текст]: Пер. с англ./под ред. К.Д. Форстера, Д.А. Дж. Вейза.- Л.: Химия, 1990, -Пер. изд.: Великобритания, 1987г. 384с. ил.
3. Chang Yung [Text] / Trans. Br. Mycol. Soc/ 1967., V.50, №4, P.667.
4. Туровский И.С. Осадки сточных вод. Обезвоживание и обеззараживание. М.: ДеЛи принт, 2008. - 376 с.
5. Павлов К.Ф., Романков П.Г. Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппа-ратов химической технологии [Текст] / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. - М.: Л., -Химия, 1981. - 560 с., ил.
6. Систер В.Г., Мирный А.Н. Современные технологии обезвреживания и утилизации твёрдых бытовых отходов [Текст] / В.Г. Систер, А.Н. Мирный. - М.: Изд. Академия коммунального хозяйства, 2003 г. - 303 с.
7. Ладыжинский Р.М. Кондиционирование воздуха [Текст] /Р.М. Ладыжинский. 3-е изд. - М.: Госторгиздат, 1962 г. - 352 с.
8. Вукалович М.П., Новиков И.И. Техническая термодинамика [Текст] / М.П. Вукалович. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. - 304 с. с чертеж.
9. Луканин А.В. Инженерная экология: процессы и аппараты очистки сточных вод и пере-работки осадков [Текст]: учеб. пособие / А.В. Луканин - М.: ИНФРА-М, 2017. - 605 с. +Доп. материалы.
