Главная | Обратная связь

Польове компостування відходів

Технологія польового компостування допускає сумісну переробку ТПВ з насиченим азотом осадом стічних вод (ОСВ) сільськогосподарського сектора і харчової галузі, а в містах – осадів каналізаційних колекторів (ОКК). Застосовують дві принципові схеми польового компостування: з попереднім дробленням ТПВ і без попереднього дроблення.

Схема сумісного компостування ТПВ і ОСВ або (ОКК), де застосовують попереднє дроблення відходів (рис. 5).

 

Рис. 5. Схема споруд і обладнання для сумісного компостування ТПВ і ОСВ або (ОКК)

 

1 – приймальний бункер з пластинчастим живильником; 2 – дробарка для ТПВ; 3 – підвісний електромагнітний сепаратор; 4 – подача каналізаційного осаду; 5 – змішувач; 6 – штабеля компосту на «дозрівання»; 7 – грейферний кран

Із приймального бункеру з пластинчастим живильником органічна речовина надходить на дробарку, де подрібнюється, потім змішується з необхідними компонентами та подається на компостування. У разі відсутності пластинчатого живильника розвантаження компосту у дробарку можна проводити грейферним краном.

Схема компостування відходів у дві стадії (рис. 6).

 

Рис. 6. Схема споруд і обладнання для компостування відходів у дві стадії

 

1 – приймальний бункер з пластинчастим живильником; 2 – дробарка для ТПВ; 3 – підвісний електромагнітний сепаратор; 4 – закрите приміщення для першої стадії компостування; 5 – пересувна система для перелопачування і перевантаження компосту; 6 – підпірні стінки; 7 – аератори; 8 – контрольний грохот для компостування; 9 – штабеля компосту на «дозрівання»

 

Компостування у дві стадії відбувається таким чином: із приймального бункеру з пластинчастим живильником органічна речовина надходить на дробарку, потім у закрите приміщення, яке поділено поздовжніми підпірними перегородками на відсіки з обладнанням для примусової аерації, де компостується протягом 10 діб. Суміш кожні дві доби переміщують спеціальним пристроєм із одного відсіку у другий; потім компост подається на грохот, а після цього на відкритій ділянці формують штабель, в якому він дозріває 2-3 місяці.

На рис. 7 наведено схему компостування з подвійним подрібненням: із приймального бункеру з пластинчастим живильником органічна речовина надходить на дробарку, потім на грохот; крупна фракція після грохоту відправляється на спалювання або захоронення, а дрібна – на компостування; компостування проводять на відкритій ділянці з підпірними перегородками та обладнанням для переміщення матеріалу у сусідні відсіки; готовий компост подрібнюють на грохоті з діаметром вічок 60 мм.

 

Рис. 7. Схема компостування відходів з подвійним подрібненням

 

1 – грейферний кран; 2 – дробарка для ТПВ; 3 – підвісний електромагнітний сепаратор; 4 – первинний грохот для відсіювання крупних фракцій ТПВ; 5 – пересувна система для перелопачування і перевантаження компосту; 6 – контрольний грохот для компостування

 

На рис. 8 показана схема компостування відходів без попереднього дроблення.

 

Рис. 8. Схема компостування відходів без попереднього дроблення

1 – штабеля компосту; 2 – приймальний бункер з пластинчастим живильником; 3 – грейферний кран; 4 – підвісний електромагнітний сепаратор; 5 – циліндричний контрольний грохот; 6 – дробарка для компосту.

Висновок: установки польового компостування, оснащені дробарками для попереднього подрібнення ТПВ, забезпечують більший вихід компосту і утворюють менше відходів виробництва.

В Україні розроблено стандарт СОУ ЖКГ 03.09-014:2010 «Побутові відходи. Технологія перероблення органічної речовини, що є у складі побутових відходів», схвалений рішенням науково-технічної ради Мінжитлокомунгоспом від 12.02.2010 № 91, яким регламентуються технології компостування.

Для приготування якісного компосту велике значення має технологія приготування вихідних компостних сумішей.

Основними параметрами процесу приготування вихідних компостних сумішей є:

– вологість – від 50% до 70%;

– поживні речовини – побутові відходи повинні мати більше ніж 25% органічних речовин, які легко розкладаються; початкове відношення вуглецю і азоту (C : N) компостної суміші повинно наближатись до відношення C : N = 25—30 : 1;

– рН суміші повинно бути від 6,0 до 8,0;

– дисперсність та структура сумішей – структуральна підготовка повинна запобігати високій щільності закладання суміші та можливості утворення анаеробних процесів; органічні компоненти треба подрібнювати до часток розміром 12–15 мм для механізованих систем з примусовою аерацією і до часток розміром 50 мм у разі штабелювання з природною аерацією.

Під час приготування компостних сумішей компоненти треба балансувати одночасно за поживними речовинами та за вологістю, а після змішування компонентів виконувати розпушення суміші до моменту отримання належної пористості її структури.

Для цього застосовують такі технологічні підходи:

– введення компонентів рослинного походження (соломи, тирси, торфу) для зниження вологості;

– зволоження основного компонента або суміші з органічних компонентів у разі недостатньої вологості (водою, рідкими відходами, курячим послідом, осадками стічних вод або гнойовою рідиною);

– введення органічних компонентів для підвищення масової кількості речовин, що легко розпадаються, та підвищення «енергетичного» потенціалу суміші;

– застосування рециркуляційного компосту або інших наповнювачів для покращення структури вихідної компостної суміші.

Для отримання компостів заданих властивостей, збалансованих за елементами живлення, посилення мікробіологічних процесів, що протікають під час компостування, і зменшення втрат живильних речовин, в компостну суміш можна включати активні біологічні та мінеральні добавки.

Другий вид компостування відходів – анаеробна переробка ТПВ у промислових умовах.

Принципова схема переробки ТПВ методом анаеробного компостування наведена на рис. 9.

 

I – напрямок руху відходів; II – напрямок руху біогазу

1 – приймальний бункер; 2 – мостовий грейферний кран; 3 – дробарка; 4 – магнітний сепаратор; 5 – насос-змішувач; 6 – метантенк; 7 – шнековий прес; 8 – розрихлювач; 9 – ємність для збору «віджиму»; 10 – циліндричний грохот; 11 – пакувальна машина; 12 – великий відсів; 13 – склад добрив; 14 – газгольдер; 15 – компресор; 16 – вирівнювальна камера.

 

Біомаса (субстрат) має відповідати таким вимогам:

1) бути свіжою з максимальним вмістом органічних речовин;

2) не містити включень розміром > 30 мм і твердих мінеральних часток, щільність яких > 1100 кг/м³;

3) оптимальні параметри маси для анаеробного зброджування мають бути:

вологість – 90–92%;

зольність – 15–16%;

кислотність (рН) – 6,9–8,0;

вміст жирних кислот – 600–1500 мг/л;

лужність – 1500–3000 мг CaCO₃/л; (карбонат кальцію)

початкове відношення вуглецю і азоту C : N = (10-16) : 1.

Для забезпечення оптимального співвідношення C : N і одержання більшої кількості біогазу, дозволено додавати у біомасу інші органічні відходи: сирий осад комунальних стічних вод, гній різних видів тварин.

4) субстрат не повинен вміщувати речовини, які пригнічують життєдіяльність метаноутворюючих організмів, у концентрації, вище допустимої. До цих речовин належать: азот, кисень, більшість важких, лужних, лужноземельних металів, сульфідів, антибіотиків, дезінфікуючих засобів та інших речовин.

Вимоги до технологічного процесу:

- постійність температури і тиску;

- суворий анаеробіоз;

- відсутність світла;

- нейтральне або слаболужне середовище.

Ці умови необхідні, перш за все, для забезпечення нормальної життєдіяльності мікроорганізмів, які утворюють метан.

Зброджування доцільно проводити з підігріванням і підтриманням температур. Розрізняють мезофільний режим ( ⁰С ⁰С) і термофільний режим ( ⁰С ⁰С). Підвищення температури поліпшує умови для утворення біогазу, сприяє зменшенню необхідного робочого об’єму біореактора, але знижує вміст метану в біогазі та значно підвищує витрати теплової енергії при термофільному режимі.

Тривалість зброджування субстрату в біореакторі залежить від фізико-хімічних властивостей сировини; температурного режиму, а також бажаного ступеня розкладання органічної речовини. Доцільно дотримуватися такої тривалості процесу: для мезофільного режиму 10 – 30 діб, а для термофільного режиму 7 – 15 діб.

Для стабілізації процесів анаеробного зброджування органічної речовини та інтенсифікації роботи метантенків необхідно забезпечити:

1) безперервне та рівномірне протягом доби завантаження-розвантаження органічної речовини;

2) перемішування суміші в резервуарах метантенків з оптимальною інтенсивністю;

3) підтримання оптимальної температури режиму зброджування;

4) забезпечення нормальної життєдіяльності мікроорганізмів, що утворюють метан.

Способи використання біогазу:

- для отримання теплової і електричної енергії в тепловому устаткуванні та газогенераторах;

- подача в комунальні газові мережі для комунальних і побутових потреб (для цього необхідні попередні сушка та очищення газу, що збільшує капітальні витрати за біогазовою технологією;

- стискання для подальшого зберігання в газгольдерах.

Стабілізовану суміш із метантенку можна використовувати для:

- зволоження органічної речовини у разі закладання компостної суміші;

- змішування з сирим субстратом;

- виготовлення добрив (компосту).

Способи виготовлення добрив із стабілізованої суміші:

- зневоднення і компостування в штабелях з органічними наповнювачами;

- зневоднення обеззаражування та гранулювання суміші;

- зневоднення на мулових майданчиках з наступним вилежуванням в штабелях не менше 2-3 років (в залежності від кліматичних умов регіону України);

- обеззаражування суміші при температурі 70⁰С з наступним механічним зневодненням;

- термічна сушка зневоднених осадів при температурі не нижче 70⁰С.

Отриманий компост можна використовувати:

- як добриво у сільському, лісовому, зеленому господарстві. (Дослідження довели, що компост позитивно впливає на агрохімічні та біологічні властивості ґрунту);

- для рекультивації земель;

- як паливо (за умови попередньої сушки до вологості 3-8%та брикетування).

Компост з опалого листя треба використовувати тільки в зеленому господарстві та для рекультивації земель. В зв’язку з цим доцільно розташовувати обладнані ділянки для компостування опалого листя на території комунальних підприємств з утримання зелених насаджень.

Із 1 т побутових відходів виділяється приблизно 170 кг (130 м³) біогазу, який містить до 65 % метану, а також:

– органічне добриво (410 кг, вологість 30 %);

– металобрухт (50 кг);

– крупний відсів (250 кг);

– газові втрати і фільтрат (120 кг).

Отже, переваги компостування відходів:

• зменшення обсягу відходів, що захоронюються чи спалюються;

• зниження потреби у площах для захоронення;

• зменшення негативного впливу звалищ та ССЗ на здоров'я населення і довкілля;

• можливість отримання біогазу та органічних добрив;

• позитивний вплив компосту на ґрунти.

Він сприяє підвищенню врожайності сільськогосподарських культур, зменшує необхідність застосування мінеральних добрив та витрати на їх придбання, дозволяє отримати більший прибуток.

Особливістю біологічних методів утилізації є те, що вони не потребують значних трудових і матеріальних витрат і можуть бути застосовані як безпосередньо у домашніх господарствах, так і централізовано. При централізованому компостуванні потрібно забезпечити роздільне збирання органіки, яка потім буде вивозитися на спеціально обладнані ділянки для закладання компосту.

В європейських країнах компостується приблизно п'ята частина усіх відходів. З прийняттям у 1999 р. Європейської Директиви по захороненню відходів у більшості країн ЄС було заборонено розміщувати на полігонах несортовані відходи, а також відходи, які біологічно розкладаються. Завдяки цим діям обсяги відходів, що розміщуються на полігонах, значно скоротилися.

Отже, біологічні методи утилізації є ефективними як з екологічних, так із економічних міркувань.