Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Компостирование твердых органических отходов

 

Начало этих технологий было положено способами переработки избыточного активного ила, образующегося при аэробной очистке сточных вод на станциях биологической очистки. Методы метанового брожения с получением биогаза и удобрений, а также методы биокомпостиорования в аэробных условиях, используемых для переработки активного ила, были затем использованы для переработки навоза, окультуривания свалок и превращения их в установки по биопереработки отходов. Разрабатываются также методы биологической переработки полимерных материалов, таких как сельскохозяйственные пленки, биодеградации нефтесодержащих осадков, биорегенерации резины отработанных шин c с получением каучука-регенерата. Перечень перерабатываемых с помощью биотехнологий отходов растет, так как почти для каждого вещества можно подобрать микроб, для которого это вещество является субстратом. Исследование химического состава твердых отходов показывает, что фракция, подвергающаяся биодеградации, увеличиваясь с течением времени, к настоящему моменту достигла приблизительно 70-80% от общего количества твердых отходов.

Многие современные экологические проблемы возникают из-за локального накопления органических отходов, количество которых слишком велико для естественного потенциала биодеградации. По возможности эти отходы утилизируют, но основную массу пытаются удалить наиболее дешевым способом, поскольку эти отходы считаются низкоактивными. В Великобритании, например, их вывозят на свалку, сжигают и закапывают в землю. Помимо этого все чаще используется компостирование, которое с одной стороны, позволяет получить ценный продукт, а с другой – является процессом очистки, делающим низкоактивные отходы менее «неприятными» для окружающей среды.

Компостирование – это экзотермический процесс биологического окисления, в котором органический субстрат подвергается аэробной биодеградации смешанной популяцией микроорганизмов в условиях повышенной температуры и влажности. В процессе биодеградации органический субстрат претерпевает физические и химические превращения с образованием стабильного гумифицированного конечного продукта, представляющего определенную ценность для сельского хозяйства и как органическое удобрение, и как средство, улучшающее структуру почвы. Очень важно, что гумифицированные продукты быстро приходят в равновесие с экосистемой, в которую их внесли, и не вызывают серьезных нарушений в ней, как это бывает при внесении не переработанных отходов.

Отходы, поддающиеся компостированию, варьируют от городского мусора, представляющего собой смесь органических и неорганических компонентов, до гомогенных субстратов, таких как навоз, отходы растеневодства, сырой активный ил и нечистоты. В процессе компостирования органические вещества переходят в более стабильную форму (компост), выделяются углекислый газ и вода, возрастает температура.

Состав компоста варьируется в широких пределах и в основном отражает состав использованного органического сырья. Ниже перечислены компоненты готового компоста и указаны пределы их содержания (в % по сухой массе):

 

Органические вещества 25,0 – 80,0

Углерод 8,0 – 50,0

Азот 0,4 – 3,5

Фосфор 0,1 – 1,6

Калий 0,4 – 1,6

Кальций (в виде СаО) 0,7 – 1,5

Компост, сырьем для которого послужили городские отходы, содержит меньше органических веществ и основных питательных веществ для растений, чем компост, полученный из сельскохозяйственных отходов. Компост из городских отходов содержит также существенные количества микроэлементов. Ряд полевых испытаний показал, что эти металлы накапливаются в растениях, выросших на почве, удобренной таким компостом. Уровень тяжелых металлов в компосте следует контролировать, чтобы предупредить накопление токсичных веществ в почве.

Разложение органических отходов в процессе компостирования представляет собой динамический и сложный экологический процесс, в котором постоянно происходит изменение температуры и состава питательных веществ. В течении процесса заметно меняется численность и видовой состав микроорганизмов. Скорость получения конечного продукта зависит от нескольких взаимосвязанных параметров. К ним относятся источники питания, дисперсность частиц, влажность, прочность структуры, аэрация, перемешивание, и размер кучи (если используются компостные ряды).

Особое значение имеет кислород, потребность в котором может быть определена, если известны химический состав органического субстрата и степень его биодеградации в процессе компостирования. Например, окисление белкового материала может быть представлено следующим уравнением:

С16Н24О5N4 + 16,5O2 ¾® 16CO2 + 6H20 + 4NH3 + Q.

Исходя из уравнения, 1,5 г кислорода необходимо для окисления 1 г окисляемого материала. Эта теоретическая потребность в кислороде будет колебаться от 1 г кислорода на грамм органического вещества высокоокисленных отходов, таких как целлюлоза, и до 4 г кислорода на г субстрата для насыщенных углеводородов. На практике компостируемая масса представляет собой смесь различных субстратов с разной теоретической потребностью в кислороде и разной способностью к биодеградации, так что, как правило, может быть окислено только 40 % органического вещества.

Оптимальные значения важнейших параметров процесса компостирования приведены ниже:

 

Отношение C/N в субстрате От 25/1 до 30/1

Размер частиц 12,5 мм для систем с перемешиваним и принудительной аэрацией,

50 мм для компостных рядов при естественной аэрации.

Влажность 50 – 60 %

Свободный объем Около 30 %

Аэрация 0,6 – 1,8 м3 воздуха на 1 кг летучей части твердых веществ или

поддержания концентрации О2 в пределах 10 – 18 %

Температура 55оС

Перемешивание Без перемешивания, при периодическом в простых системах. Ко-

роткие периоды энергичного перемешивания в механ. системах.

Размеры куч Любая длина, высота 1,5 м, ширина 2,5 м при естественной

Аэрации.

 

Для компостирования отходов полеводства, овощеводства и садоводства до сих пор применяются достаточно простые схемы – кучи и компостные ряды. Напротив, для переработки городских отбросов за последние 50 лет было предложено более 30 различных схем, способных перерабатывать более 500 т твердых отходов в день. Оборудование для подготовки сырья и обработки готового компоста одинаково для большинства из этих установок. Но стадия биодеградации имеет различное аппаратурное оформление и может проводиться в колодцах, отсеках, силосах, сбраживателях и барабанах.

Можно отметить следующие преимущества процесса компостирования:

1. Внесение компоста улучшает структуру почвы, и в определенной степени удобряет ее, так как при разрушении компоста выделяется азот, фосфор, калий, микроэлементы.

2. При внесении компоста не нарушается равновесие экосистем.

3. Смешение при компостировании низкоактивных отходов типа соломы с отходами жизнедеятельности животных и человека позволяет решать проблему гигиенического удаления последних.

4. При компостировании погибают патогенные микроорганизмы, сорняки и их семена.

 

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...