Леція 8 Біологічні методи поводження з відходами

Компостування — складний аеробний біологічний процес, що супроводжується інтенсивним виділенням тепла. Легкогниючі органічні речовини розкладаються з утворенням рухливих форм гумінових кислот, добре засвоюваних рослинами. У результаті компостування синтезується гумус, що є основним компонентом ґрунту. В основі одержання компосту лежить процес амоніфікації під впливом аеробних бактерій. У свою чергу амоніфікації є процесом розкладання органічних сполук ТПВ з виділенням аміаку. Тому при компостуванні ТПВ втрачають до 20% (по вазі) органічних речовин.

Розкладання органічної речовини ТПВ, що ініціюється аеробною мікрофлорою, вимагає постійного припливу кисню і відводу газоподібних продуктів окислювання, у тому числі вуглекислого газу. Нагромадження вуглекислого газу, знижуючи окисний потенціал, може гальмувати процес. Тому в ТПВ повинне підтримуватися визначене співвідношення вуглецю й азоту (С/ N = 25—30).

У процесі компостування можна виділити дві основні фази: I — одержання біопалива; при цьому зниження вмісту органічної речовини складає 5—8% вага; II — одержання компосту, при якому зниження маси органічної речовини складає 20% ваги.

Компостування ТПВ проводиться на площадках, розташованих поруч з полігонами.

Найбільш проста технологія компостування полягає у складуванні ТПВ в штабелі, розташовані рівнобіжними рядами з проїздом між ними 3 м. Ширина і висота варіюються в залежності від кліматичних умов. Для запобігання виплоду мух, усунення запахів і зменшення теплообміну між штабелями і повітряним середовищем їх покривають шаром землі або торфу .

У штабелях весняно-літньої закладки в результаті протікання аеробного компостування протягом перших 15—20 днів відбувається саморозігрів штабеля до 60—70⁰С; потім протягом 2—4 місяців температура тримається на рівні 40—45°С, а надалі знижується до 30—35°С. Через 10 місяців "горіння" температура встановлюється на рівні 14—18° С и тримається до наступної весни. Тривалість компостування, що рекомендується, ТПВ в штабелях — від 12 до 18 місяців. При регулярному спушуванні і зволоженні штабелів термін може бути істотно зменшений.

У процесі компостування інтенсивно знижується вологість відходів. Для забезпечення активізації процесу поряд з перелопачуванням і примусовою аерацією матеріал варто воложити.

Отриманий компост очищається від баластових фракцій — скла, каменів, металу з використанням установки для механізованого сортування. Установка для механізованого сортування містить магнітний сепаратор, віброгрохот і транспортери.

Іншим варіантом технології польового компостування є попереднє подріблення ТПВ перед укладанням у штабелі, здійснюване за допомогою молоткових дробарок. У цьому випадку вихід компосту збільшується, а кількість відходів знижується.

Технологія польового компостування здійснюється на спеціальних секційних площадках з водонепроникною підставою (бетонні плити).

Значний вміст паперу (до 70%) не дозволяє в ряді випадків успішно здійснювати компостування ТБО. Тому досить перспективно спільне компостування ТБО й осаду стічних вод ( удобрювальні властивості висушених і прокомпостируваних опадів вище, ніж компосту з ТПВ). При спільному компостуванні ТПВ й ОСВ удасться поліпшити структуру і товарний вид компосту, підвищити вміст у ньому живильних речовин. Суміш ТБО й ОСВ повинна мати вологість не більш 60%.

Основним недоліком компосту є значний вміст важких металів. Компост порівняно з фоновими ґрунтами збагачений ртуттю у 833, свинцем у 18, кадмієм у 21, сурмою у 64, цинком у 30 разів [37, с. 38]. Усі ці домішки необхідні людині і рослинам для розвитку, але у мікрокількостях. В останні роки важкі метали за сумарною токсичною дією на живі організми виходять на перше місце серед усіх інших негативних факторів. І оскільки суворий контроль за надходженням (зокрема, із ґрунту) важких металів у живі організми сьогодні неможливий, небажано збільшувати концентрацію важких металів у ґрунті внесенням компосту у вигляді добрив. Використання компостування також обмежується збільшенням питомої ваги некомпостованих неорганічних фракцій у відходах.

Основні еколого-економічні параметри трьох розглянутих методів знешкодження ТПВ подано у табл. 1.2.

Еколого-економічні параметри методів знешкодження тпв

Піроліз ТПВ передбачає їх хімічний розклад у високотемпературному безкисневому середовищі з утворенням пари, газу, рідкої фракції (смол, масел) і твердого залишку. При піролізі послідовно відбуваються такі процеси: сушіння, суха перегонка (власне піроліз), газифікація і горіння твердого залишку, взаємодія утворених газових продуктів. Відповідно до температурного рівня процесу піролізні установки поділяються на низькотемпературні (450‑500 °С), що характеризуються мінімальним виходом газу, максимальною кількістю смол, масел і твердих залишків; середньотемпературні (до 800 °С), для котрих збільшується вихід газу, а кількість смол і масел зменшується; високотемпературні (понад 800 °С), що відрізняються максимальним виходом газів і мінімальним – смолоподібних продуктів

Перевагами піролізу є: 1) можливість обробки будь-яких відходів, що містять органічні речовини; 2) незначні шкідливі викиди в атмосферу у процесі піролізу; 3) максимальна утилізація теплотворної здатності ТПВ; 4) швидке знешкодження ТПВ, руйнування токсичних сполук; 5) можливість накопичення і поступового використання продуктів піролізу як палива та сировини для хімічної промисловості; 6) компактність конструкції, найменша потреба у площі на одиницю потужності порівняно з іншими методами знешкодження; 7) незначна потреба в обслуговуючому персоналі.

Недоліками піролізу є: 1) вищі, ніж при захороненні, інвестиції та експлуатаційні витрати; 2) вибухонебезпечність при неправильному поводженні з установкою; 3) необхідність очищення газових викидів, а також захоронення утвореного шлаку.