Организация и управление производством

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Наиболее простым и дешевым методом утилизации ТБО является полевое компостирование. Его целесообразно использовать в городах с населением свыше 50 тыс. жителей. Правильно организованное полевое компостирование обеспечивает защиту почвы, атмосферы, грунтовых и поверхностных вод от загрязнения ТБО. Технология полевого компостирования позволяет производить совместное обезвреживание и переработку ТБО с обезвоженным осадком сточных вод (в соотношении 3:7), получаемый при этом компост содержит больше азота и фосфора. Если на заводах механизированной переработки ТБО основной технологический процесс - аэробное компостирование - происходит в сложных металлоемких установках-ферментаторах (биобарабанах, биобашнях), то на площадках полевого компостирования - в открытых штабелях. Правда, при этом увеличивается срок переработки с 2-4 суток до нескольких месяцев, а также площадь сооружений. Правильно организованное полевое компостирование обеспечивает защиту почвы, атмосферы, грунтовых и поверхностных вод от загрязнений ТБО, позволяет получить в результате переработки ТБО компост. Именно поэтому изучение особенностей полевого компостирования является актуальным в современных условиях.

Целью данной работы является изучение основ полевого компостирования. Для её достижения необходимо решить ряд задач: - определить понятие и сущность полевого компостирования; - охарактеризовать методы полевого компостирования твердых бытовых отходов; - рассмотреть особенности полевого компостирования осадков. Для наглядности изучаемого вопроса в работе приведены рисунки в виде схем.

1. КОМПОСТИРОВАНИЕ

Компостирование является наиболее простым способом обезвреживания и переработки твердых бытовых отходов. Если на полигонах обезвреживание протекает в течение 50-100 лет, то при при реализации метода компостирования этот процесс происходит за 6-18 месяцев в зависимости от климатических условий.

Компостирование - сложный аэробный биологический процесс, сопровождающийся интенсивным выделением тепла. Легко гниющие органические вещества разлагаются с образованием подвижных форм гуминовых кислот, хорошо усваиваемых растениями. В результате компостирования синтезируется гумус, который является основным компонентом почвы. В основе получения компоста лежит процесс аммонификации под воздействием аэробных бактерий. В свою очередь аммонификация является процессом разложения органических соединений твердых бытовых отходов с выделением аммиака. Поэтому при компостировании твердые бытовые отходы теряют до 20% (по массе) органических веществ.

Компостирование в максимальной степени соответствует природному кругообороту веществ, обеспечивая обезвреживание и утилизацию ТБО.

Обеззараживание при компостировании ТБО можно осуществлять как в условиях мусороперерабатывающего завода в биобарабанах (так называемое заводское компостирование), так и на открытых полевых площадках (так называемое полевое компостирование).

Биотермическое разложение органического вещества твердых бытовых отходов при компостировании происходит в результате жизнедеятельности сапрофитных аэробных микроорганизмов, способных выделять при биохимических реакциях обмена веществ определенное количество тепла. Требующаяся для проведения биотермического процесса микрофлора имеется в необходимых количествах в ТБО. Активизацию ее жизнедеятельности обеспечивают за счет:

- увеличения удельной поверхности при измельчении ТБО;

- аэрации компостируемой массы в объемах 0,2-0,8 м3 на 1 кг перерабатываемого материала;

- перемешивания материала;

- поддержания влажности массы не ниже 45 и не выше 60 %;

- теплоизоляции, способствующей сохранению выделяющегося тепла и подъему температуры компостируемого материала,

Условно процесс аэробного биотермического компостирования разделяют на три фазы.

Первая характеризуется ускоренным размножением мезофильных микроорганизмов с температурным оптимумом развития 20-35оС. Источником энергии для бактерий служат легкоразлагаемые органические соединения, содержащиеся в основном в пищевых отходах до температур 50оС. Первая фаза протекает от одного до нескольких дней.

Повышение температуры создает благоприятные условия для развития термофильных микроорганизмов (вторая фаза), в результате жизнедеятельности которых увеличивается выделение тепла, ускоряются процессы разложения органического вещества. Температура компостируемого материала поднимается до 50-70оС. Эта температура губительно действует на большинство болезнетворных микроорганизмов, яйца гельминтов и личинки мух. Наряду с температурой важным обеззараживающим фактором является наличие антибиотических веществ. Вторая фаза длится до двух-трех месяцев.

Третья фаза - медленное падение температуры свидетельствует об использовании легкоразлагаемых органических соединений. На этой стадии термофильная микрофлора переходит в состояние спор, частично отмирая, а мезофильная микрофлора вновь начинает размножаться.

При обезвреживании твердых бытовых отходов происходит не только распад органического вещества, но и его синтез - образование гуминовых соединений, улучшающих качество органического удобрения. Всего за цикл аэробного биологического компостирования содержание органического вещества в компостируемом материале снижается (по сухой массе) на 18-26 %, в том числе в биобарабане - на 2-2,5 %.

2. ПОЛЕВОЕ КОМПОСТИРОВАНИЕ ТБО

Обеззараживание и утилизация ТБО небольших городов (до 50 тыс. чел. населения) и населенных пунктов сельского типа при наличии свободных территорий вблизи города целесообразно применять полевое компостирование ТБО как наиболее простой и дешевый метод обезвреживания и переработки ТБО. Если на заводах механизированной переработки ТБО основной технологический процесс - аэробное компостирование - происходит в сложных металлоемких установках - ферментаторах (биобарабанах, биобашнях), то на площадках полевого компостирования - в открытых штабелях. Правда, при этом увеличиваются срок переработки с 2 - 4 суток до нескольких месяцев, а также увеличивается площадь сооружений [5]. Правильно организованное полевое компостирование обеспечивает защиту почвы, атмосферы, грунтовых и поверхностных вод от загрязнений ТБО, позволяет получить в результате переработки ТБО компост.

2.1 Технология полевого компостирования

Применяют две принципиальные схемы полевого компостирования - с предварительным дроблением ТБО и без предварительного дробления. В первом случае для измельчения ТБО используют специальные дробилки, во втором - измельчение (менее эффективное) происходит за счет многократного перелопачивания компостируемого материала. Не измельченные фракции отделяют на контрольном грохоте. Установки полевого компостирования, оснащенные дробилками для предварительного измельчения ТБО, обеспечивают больший выход компоста и дают меньше отходов производства.

Рисунок 2.1 - Технологическая схема полевого компостирования ТБО: 1 - траншея для приема ТБО; 2 - автомобильный грейферный кран для формирования штабелей ТБО; 3 - штабели, где осуществляется компостирование ТБО; 4 - автосамосвал для удаления компоста к узлу обогащения

Рисунок 2.2 - Технологическая схема полевого компостирования ТБО: 1 - приемный бункер узла обогащения компоста; 2 - автомобильный грейферный кран; 3 - бункер с дозирующим питателем; 4 - ленточный транспортер; 5 -сепараторы для обогащения компоста (удаление металла, камней, крупногабаритных включений, текстиля, упаковок и т.д.); 6 - полигон для некомпостируемых ТБО; 7 - площадка для хранения и дозревания компоста

Метод полевого компостирования характеризуется тем, что процесс образования компоста происходит на открытом воздухе путем выдерживания ТБО в удлиненных штабелях. Аэрация ТБО осуществляется периодическим перемешиванием тела штабелей за счет переброски ТБО из одного штабеля в другой, расположенный параллельно на площадке штабелей. Таким образом, все части штабеля оказываются в одинаковых условиях. Перелопачивание ТБО и переброска из одного штабеля в другой не только обеспечивают аэрацию, необходимую для аэробного процесса, но и предотвращают перегрев ТБО более 70 °С [3].

Как показывает опыт, оптимальной является высота штабеля 1,5 - 2 м. При меньшей высоте происходят значительные потери тепла и в штабеле нельзя поддерживать температуру, подходящую для термофильных микроорганизмов. Кроме того, из-за большой потери влаги, особенно по краям штабеля, замедляются процессы образования компоста. При высоте более 2 м ТБО будут сжаты собственной массой, уменьшится величина пор и возникнут условия для анаэробного процесса.

Ширина штабеля у основания обычно диктуется вылетом стрелы грейферного автокрана, а заложение откосов чаще всего принимается равным 45°.

Перемешивание ТБО в штабелях необходимо не только для аэрации, но и для предотвращения очагов анаэробного разложения. Появление на площадке штабелирования ТБО гнилостных запахов свидетельствует о развитии в штабелях анаэробных процессов, для прекращения которых требуется дополнительное перемешивание.

Частота перемешивания в большой степени зависит от содержания влаги. Если первоначальное содержание влаги менее 70%, то первое перемешивание должно быть выполнено на третьи сутки, затем перемешивание (переброс из штабеля в штабель) нужно выполнять в следующем порядке:

- при содержании влаги в массе более 70 % необходимо ежедневное перемешивание;

- при содержании влаги в массе от 60 до 70 % перемешивание должно быть выполнено пять раз с двухсуточным интервалом;

- при содержании влаги в массе от 40 до 60 % перемешивание должно быть выполнено четыре раза с трехсуточным интервалом;

- при содержании влаги в массе менее 40 % необходимо дополнительное орошение ТБО в штабеле.

Для борьбы с выплодом мух поверхность штабелей должна быть покрыта слоем готового компоста толщиной 0,2 м.

Представленная на рисунке 2.2 технологическая схема полевого компостирования может иметь ряд модификаций - например, процессы сепарации вынесены в голову процесса. В районах с большими осадками целесообразно проводить аэробный процесс компостирования в специальном здании с крышей (защита от дождя и снега), разделенном на ряд коридоров - закромов, ширина которых позволяет проезжать автомобилю с грейферным краном и перегружать ТБО из одного закрома в другой.

В связи с сезонностью внесения компоста в почву площадки хранения компоста должны иметь соответствующие резервы.

В штабелях весенне-летней закладки не дробленных ТБО через 5 дней температура компостируемого материала повышается до 60-70 °С и удерживается на таком уровне 15-20 дней, затем снижается до 40-45 °С и в течение 3-4 мес. снижается до 30-35 °С. Перелопачивание способствует активизации процесса. Через 4 - 8 дней после перелопачивания температура на несколько дней снова поднимается до 60-65 °С. Рекомендуемая продолжительность компостирования ТБО в штабелях - от 12 до 18 месяцев. При регулярном перелопачивании и увлажнении штабелей срок может быть существенно уменьшен [1].

При осенне-зимней закладке температура в течение первого месяца поднимается в отдельных очагах, и только через 1,5 - 2 мес. температура всего штабеля достигает 50 - 60 °Си остается на таком уровне в течение двух недель (скорость подъема температуры зависит от температуры уложенных ТБОи окружающего воздуха). Далее в течение 2 - 3 мес. температура компостируемого материала удерживается на уровне 20 - 30 °С, а с наступлением лета повышается до 30 - 40 °С.

После завершения термофильной стадии компост складируют в штабели дозревания под открытым небом. При использовании сооружений с навесами сепарацию ТБО целесообразно вынести в голову технологического процесса и для ускорения термофильного режима сепарированные ТБО подвергать дроблению.

Полученный компост очищается от крупных балластных фракций - стекла, камней, металла с использованием установки для механизированной сортировки. Установка для механизированной сортировки содержит магнитный сепаратор, виброгрохот и транспортеры. В некоторых схемах ТБО разделяют на фракции до компостирования. Из ТБО и компоста или (там, где нет дробления) только из компоста электромагнитным сепаратором извлекают черный металлолом.

Другим вариантом технологии полевого компостирования является предварительное дробление ТБО перед укладкой в штабеля, осуществляемое при помощи молотковых дробилок. В этом случае выход компоста увеличивается, а количество отходов снижается [5].

Более совершенная технология полевого компостирования осуществляется на специальных секционных площадках с водонепроницаемым основанием (бетонные плиты), оборудованных грейферным краном, осуществляющим создание и перелопачивание штабелей. На площадках имеется дробильно-сортировочное отделение, оборудованное приемным бункером с пластинчатым питателем, магнитным сепаратором для отбора металлолома, системой ленточных транспортеров, цилиндрическим грохотом, дробилкой для компоста. Для аэрации ТБО в штабелях прокладывают перфорированные воздуховоды, соединенные с вентилятором. Площадки содержат также систему полива и пожаротушения. Для ликвидации крупного отсева балластных фракций площадки могут содержать мусоросжигательные или пиролизные установки небольшой производительности. При их отсутствии балласт вывозится на полигон. Для небольших городов такие площадки компостирования являются реальной альтернативой полигонам ТБО.

Технология полевого компостирования допускает совместное обезвреживание и переработку ТБО с осадком сточных вод (ОСВ) [4]. При смешивании обезвоженного осадка с ТБО в соотношении 3:7 используется весь осадок сточных вод и все ТБО, образующиеся в городе. Компост, полученный из такой смеси, содержит больше азота и фосфора.

Органическое вещество содержится в основном в бумаге и пищевых отходах, причем последние состоят из легко усваиваемых соединений. Значительное же содержание бумаги (до 70 %) не позволяет в ряде случаев успешно осуществлять компостирование ТБО. Поэтому весьма перспективно совместное компостирование ТБО и осадка сточных вод.

Осадки сточных вод (ОСВ) являются крупнотоннажным отходом, образующимся при биологической очистке стоков. Утилизация и обезвреживание ОСВ является сложной экологической проблемой. Удобрительные свойства высушенных и прокомпостированных осадков выше, чем компоста из ТБО. С другой стороны, применение осадков лимитируется содержанием в них соединений тяжелых металлов (кадмий, свинец, ртуть и др.), особенно для ОСВ крупных промышленных городов. Компосты из ОСВ успешно применяются в качестве удобрений.

При совместном компостировании ТБО и ОСВ удается улучшить структуру и товарный вид компоста, повысить содержание в нем питательных веществ. Для совместной переработки целесообразно использовать механически обезвоженные осадки влажностью 70 - 80 %. Смесь ТБО и ОСВ должна иметь влажность не более 60 %. Учитывая, что не обезвоженные ОСВ имеют высокую влажность (~97 %), целесообразно использовать их для полива штабелей ТБО в условиях полевого компостирования, компенсируя потерю влажности в поверхностных объемах материала. Важным условием совместного компостирования ОСВ и ТБО является правильная дозировка ОСВ, контроль содержания соединений тяжелых металлов в компосте в соответствии с установленными нормативами, контроль за правильной дозировкой при внесении компостов в почву[2].

3. ПОЛЕВОЕ КОМПОСТИРОВАНИЕ ОСАДКОВ

компостирование отходы утилизация

Компостирование осадков - биотермический процесс разложения органических веществ осадков сточных вод, осуществляемый под действием аэробных микроорганизмов с целью обеззараживания, снижения влажности, стабилизации и подготовки осадков к утилизации в качестве удобрения. Аэробный процесс сопровождается выделением теплоты с саморазогреванием компостируемой массы и испарением влаги. Наиболее простой метод - полевое компостирование, давно используется в сельском хозяйстве для получения компоста из торфофекалыных смесей[2].

Компостирование позволяет улучшить санитарно-гигиенические показатели вследствие гибели болезнетворных микроорганизмов, ницгельминтов и личинок мух, по сравнению с термосушкой существенно сокращаются топливно-энергетические расходы на обеззараживание осадков. В процессе жизнедеятельности аэробных микроорганизмов происходит потребление и органических веществ, поэтому биотермический процесс наиболее эффективен при компостировании сырых несброженных осадков. Однако он применяется и в комбинации с анаэробным сбраживанием осадков в мезофильных условиях.

В связи с тем, что процесс эффективен лишь при определенной влажности осадков, целесообразно компостированию подвергать осадки, механически обезвоженные или подсушенные на иловых площадках. Для создания пористой структуры, требуемых влажности и соотношения углерода к азоту компостирование осадков осуществляется с наполнителями, в качестве которых используются твердые бытовые отходы, торф, опилки, листва, ботва растений, солома, молотая кора и часть готового компоста.

Оптимальные условия для осуществления процесса создаются при влажности смеси осадка с наполнителем 60-65% и отношении углерода к азоту 20-30:1. Интенсивность процесса и качество получаемого компоста зависят от созданных условий для жизнедеятельности микроорганизмов, физико-химического состава смеси с наполнителем, условий аэрации, гомогенизации, теплообмена. При распаде 1 кг органического вещества выделяет в среднем 21 МДж теплоты. С учетом теплопотерь и нагревания материала на испарение 1 кг влаги в среднем расходуется 4 МДж.

Таким образом, разложение 1 кг органического вещества позволяет удалить из осадка 5 кг влаги. Температуpa компостируемой массы повышается при этом до 50-80 С [4].

Продолжительность процесса зависит от принятой технологии, оборудования, объема и состава осадка, климата, факторов, размера штабелей, количества подаваемого воздуха, периодичности перелопачивания и тому подобного.

Для компостирования механически обезвоженных или подсушенных на иловых площадках осадков сточных вод применяют различные технологии и оборудование: в штабелях на площадках с использованием бульдозеров, экскаваторов, смесителей двухвальныхплужкового типа периодического действия либо другого оборудования и механизмов; в траншеях с использованием оборудования для перемешивания, гомогенизации и насыщения воздухом; в биобарабанах; в ферментаторах и др.

При применении указанных технологий продолжительность процесса компостирования осадков с наполнителями составляет от 2-12 суток (механизированные методы) до 3-6 месяцев (компостирование в штабелях). Готовый компост представляет собой сыпучий материал влажностью 40-50%, содержащий макро- и микроэлементы, необходимые для роста и развития растений, полезную микрофлору и вещества, повышающие плодородие почв. Он является эффективным органоминеральным удобрением для сельского, лесного и городского цветочного и зеленого хозяйств, а также может использоваться при рекультивации земель [2].

ВЫВОДЫ