Аэробное компостирование ТБО

Компостирование представляет собой биохимический процесс переработки способной к биотрансформации органической компоненты ТБО в компост – продукт подобный гумусу. Компостирование проводят с использованием кислорода, то есть в аэробных условиях. В отличие от анаэробного аэробное компостирование протекает быстрее при более высоких температурах и без запаха. Оно отличается от естественного гниения или разложения отходов. Компостирование осуществляют в основном с использованием мезофильных и термофильных бактерий.

Эффективность компостирования зависит от влажности воздуха отходов, температуры, величины pH среды, потребности кислорода, углерод-азотного баланса (отношения C/N) в отходах. Влажность отходов должна составлять 75-85%.

Температура процесса зависит от вида микробов, осуществляющих, компостирование. Для мезофильных микробов она равна 15-35ºС, а для термофильных 45-65ºС.Оптимальный диапозон pH для большинства бактерий находится в пределах 6,7,5.

Потребность в кислороде зависит от температуры процесса влажности отходов, состава бактерий, природы отходов и степени аэрации их воздухом.

Оптимальный предел отношения C/N в большинстве отходов в процессе компостирования падает от 25 до 1. Чем больше углеродно-азотный баланс отклоняется от оптимального (особенно для верхнего предела), тем медленнее протекает процесс.

Компостирование проводят в биобарабане. Основными стадиями компостирования являются: сортировка отходов, дробление направляемой на компостирование их части, переработка последней в компост их хранение (вызревание) компоста перед отправкой потребителям.

МПЗ имеют оборудование для шести технологических операций, обеспечивающих законченный цикл обезвреживания отходов: для приема и предварительной подготовки отходов; биотермического аэробного компостирования; окончательной обработки и складирования компоста.

На МПЗ принята следующая последовательность технологических операций:

- После отсева наиболее мелкой и тяжелой фракции ТБО (грунт, песок, снег, лед, щебень, пищевые отходы и т.д.) из магнитного барабанного сепаратора отходы направляются в бункер.

-. Измельчение ТБО в дробилке.

Молотковая дробилка представляет собой аппарат, материал из которого эвакуируется восходящим потоком воздуха. Корпус мельницы монтируется на отдельном фундаменте и соединен с двигателем упругой муфтой. Ротор вращения находится в опорно-упорных подшипниках. На роторе шарнирно закреплены билодержатели и билы. Изнутри к корпусу крепятся съемные бронеплиты. Со стороны загрузки в корпусе предусмотрены закрывающиеся люки для ревизии бил и билодержателей.

К достоинству конструкции следует отнести возможность доизмельчения недостаточно измельченных частиц, которые пневматически возвращаются в корпус мельницы. Основная сложность при эксплуатации дробилок и шахтных мельниц связана с необходимостью периодической замены изнашиваемых элементов.

- Накопление измельченных отходов в смесителе и подача их с помощью конвейера в биобарабан.

- Механическое измельчение (истирание) отходов в биотермическом барабане. Активный биотермический процесс, при котором компостируемый материал саморазогревается до 55-60ºС, способствует обезвреживанию материала. В биотермическом барабане материал находится около 48 часов.

Аэробное компостирование в биобарабанах характеризуется последовательно развивающимися во времени тремя фазами: фазой нарастания температуры, стационарной фазой высоких температур и фазой падения температуры.

Первая из них характеризуется усиленным размножением мезофильных микроорганизмов, оптимальная температура развития которых составляет 25-30ºС. Источником энергии для бактерий служат легко разлагаемые органические соединения, содержащиеся в основном в пищевых отходах (сахар, органические кислоты, белки). В процессе их жизнедеятельности выделяется тепловая энергия, способствующая нагреву компостируемой массы до температур более 50ºС.

Вторая фаза характеризуется развитием термофильных бактерий, в результате жизнедеятельности которых увеличивается выделение тепла, ускоряются процессы переработки ТБО в компост (повышение температуры на каждые 10ºС интенсифицирует миккробиологические процессы в 2-3 раза).

Третья фаза – медленное падение температуры – свидетельствует об исчерпании легкоразлагаемых органических соединений. На этой стадии термофильная микрофлора переходит в состояние спор, частично отмирая, а мезофильная – начинает вновь размножаться благодаря тому, что обладает более разнообразной и мощной ферментативной системой, при помощи которой разлагаются более стойкие органические соединения (клетчатка и лигнин). При обезвреживании бытовых отходов происходит не только распад органического вещества, но и его синтез, т.е. образование гуминовых соединений, улучающих качество органического удобрения. Цикл аэробного биотермического компостирования содержание органического вещества в компостируемом материале снижается (по сухой массе) на 16-26%. Опыт эксплуатации МПЗ показал, что при поступлении на завод ТБО с температурой выше +5ºС

их обезвреживание и переработка осуществляются в биобарабанных за двое суток. При поступлении ТБО с температурой менее +5ºС для их обезвреживания и переработки требуется до 3-х суток. Непременным условием обезвреживания ТБО в биобарабанных является экспозиция компостируемой массы не менее 12 часов при температуре более 50ºС.

Требующаяся для биотермического процесса микрофлора имеется в необходимых количествах в ТБО. Активизацию ее жизнедеятельности обеспечивают за счет перемешивания ТБО при вращении биобарабанов и аэрации компостируемой массы. Используют два режима вращения биобарабанов: вращение в течение 12 часов со скоростью 1,1 об/мин, обеспечивающее загрузку и выгрузку, и последующее вращение в остальные 12 часов со скоростью 0,2-0,3 об/мин. Обеспечивающее перемешивание компостируемой массы. Недостатком первого режима вращения является повышенная энергоемкость процесса, являющаяся следствием несоответствия производительности биобарабанов таковой последующего в технологической цепи оборудования.

Для обеспечения оптимальных условий жизнедеятельности аэробной микрофлоры в биобарабаны необходимо подавать воздух из расчета 0,2-0,6 м³ на 1 кг обезвреживаемых ТБО. В процессе аэробного разложения выделяются диоксид углерода и вода.

Биотермическое аэробное компостирование может сопровождаться очаговым анаэробным процессом. Анаэробные явления могут быть связаны с недостаточной аэрацией отдельных зон биобарабанов или длительным складированием ТБО до их подачи в биобарабаны. В процессе анаэробного разложения выделяется индол, скатол и сероводород.

В зимний период с целью снижения потерь тепла в биобарабаны подают минимальное количество воздуха 0,2-0,3м³ на 1 кг перерабатываемого материала, а в осенний период – подачу воздуха увеличивают до 0,3 м³ на 1 кг материала.

В процессе обезвреживания ТБО в биобарабанных увеличивается их плотность за счет истирания бумаги, картона и пищевых отходов. В биобарабан поступают ТБО плотностью 160-230 кг/м³, а у разгрузочного торца их плотность достигает при 2-х суточном цикле переработки 800 кг/м³. Средняя плотность массы, находящейся в биобарабане, составляет 540 кг/м³.

Увеличение длительности пребывания компостируемой массы в биобарабанах приводит к существенному повышению плотности, достигающей 1000 кг/м³.

При выгрузке из биобарабана увеличивается пористость компостируемой массы и плотность снижается до 500 кг/м³.

Компост, получаемый на МПЗ используют в качестве биотоплива для теплиц или (после 2-3 –х месячной выдержки в штабелях) в виде органического удобрения. Он улучшает состав и структуру почвы и увеличивает количество в ней питательных веществ, представляет собой рыхлый продукт, в сухом веществе которого, содержится (в процентах) азота – до 1, фосфора – 0,6, калия - 0,3, кальция -2,5 и органического вещества 60.

В результате многих исследований установлено, что компост безопасен для сельского хозяйства. Болезнетворные организмы, которые могут поступать с отходами, при образовании компоста под действием высоких температур и антибиотиков погибают. Однако смешанные городские отходы содержат большое количество микропримесей металлов, среди которых находятся сильно токсичные вещества, влияющие на здоровье людей. Недостатком компоста являются его сезонные использования и необходимость длительного хранения, что требует больших земельных участков. Из-за небольшого содержания питательных веществ перевозка компоста на большие расстояния экономически нецелесообразно.

- Передача массы из биобарабана в накопитель.

- Сушка компостируемого материала. По мере потребности компост из штабелей отправляют потребителям.

 

Технологическая схема

Технологическая схема мусоросортировочного комплекса и утилизации ТБО приведена на рисунке 2.

 

Рисунок 2 – Технологическая схема мусоросортировочного комплекса и утилизация ТБО: 1- приемная площадка, 2 - бункер для смешанных отходов, 3 – барабанный грохот, 4,6,19,22 – конвейер пластичный, 5 – конвейер ленточный,

7 - бункер - накопитель для хвостов, 8 - печь Ванюкова, 9 - камера дожигания, 10 - котел - утилизатор, 11 - циклон, 12 - бункер для крупногабаритных ТБО, 13 – дробилка роторная, 14 – дробилка, пресс - брикетировочный, 15 – накопительный бункер, 16 – бункер - накопитель, 17 – дробилка двухвалковая, 18 – биобарабан, 20 – бункер - накопитель, 21- смеситель, 23 – сушилка, 24 – теплообменник, 25- озоновая установка, 26 – скруббер, 27 – каплеуловитель, 28 – подогреватель, 29 - рукавный фильтр, 30 – гидрозатвор, 31 – емкость, 32 – емкость с аммиачной водой, 33 – смеситель, 34 – свежий активированный уголь, 35 – насос, 36 – реактор – окислитель, 37- сушилка, 38 - бункер накопитель, 39 – дымовая труба.