Разработка технологии и расчет установки компостирования осадков сточных вод, твердых бытовых отходов и спилов деревьев

Вопросы утилизации твердых бытовых отходов в больших городах выходят на первое место в деятельности предприятий жилищно-коммунального хозяйства. В частности, к этим отходам относится подрешеточный продукт мусоросортировочных заводов (пищевые отходы), спилы деревьев, осадки сточных вод станций аэрации. Например, в Москве образуется до 5 млн т сточных вод, которые в основном проходят очистку на Люберецкой и Курьяновской станциях аэрации. При обработке ежедневно образуются десятки тысяч тонн сброженных осадков влажностью 62—75%. Эти осадки вывозятся на полигоны захоронения.

Второй из актуальных проблем, препятствующих дальнейшему благоустройству крупных городов, является деградация почв и истощение их естественного плодородия. Мегаполисы нуждаются в постоянном обновлении своих почв, обедненных биогенными элементами и пересыщенных вредными продуктами антропогенного происхождения. Наиболее остро стоит проблема дефицита в городской почве органического, прежде всего гумусового вещества, которое обеспечивает оптимальный режим питания и влаги для растений. Традиционные средства повышения плодородия городских почв, такие как навоз, перегной, торфы и т.д., в настоящее время стали дефицитными и их источники значительно удалены от мегаполисов. В связи с этим остро ощущается потребность в альтернативных источниках органического почвообразующего сырья. Кроме того, имеются сложности по внесению органических удобрений в почву в черте городской застройки, так как рекультивация имеющейся почвы требует применения специальных средств механизации и длительных поэтапных мероприятий. Наиболее приемлемым для города является нанесение на спланированный участок предварительно подготовленного слоя, так называемой искусственной почвы, имеющей все компоненты для жизни растений и микробиоты, а также необходимую физическую структуру [1, 3].

Нами разработана технология, позволяющая использовать твердые бытовые отходы и осадки сточных вод для получения полноценных компостов, которые в дальнейшем можно использовать как органическое удобрение либо как основной компонент при приготовлении искусственных почв. Предлагаемая технология предусматривает компостирование в аэрируемых буртах с поддержкой основных технологических параметров [179—185].

При формировании буртов используют различные композиции из материалов, составляющих исходное сырье для компостирования. Это (из расчета на сухое вещество) 20—40% сброженной в ме- тантенках смеси осадков сточных вод и избыточного активного ила, 5—20% компонентов, выбранных из группы: сырой осадок сточных вод, избыточный активный ил, смесь сырого осадка сточных вод и избыточного ила. Осадки городских сточных вод являются гомогенным по фракционному и химическому составу ценным сырьем, на 40% состоящим из гумусовых веществ и их предшественников. Они содержат все необходимые для формирования почвы вещества (гумус, минеральные почвенные частицы), элементы (N, Р, Са, Mg) и микроэлементы (Mn, Си, Ni, Cr, Zn, Со, В, Мо), до 15% древесной щепы размером 10—30 мм.

Древесно-растительная часть композиции, не являясь самой ценной частью, кроме наличия в ней определенного количества необходимых для растений органических соединений, также является структурообразующим компонентом, позволяющим связывать и закреплять на подстилочном грунте мелкодисперсные компоненты искусственной почвы — осадки городских сточных вод и обеспечивать доступ воздуха к зоне расположения корневой системы растений. Порядка 25—45% подрешеточной фракции твердых бытовых отходов (пищевые отходы) — продукты питания, утратившие полностью или частично свои первоначальные потребительские свойства в процессах их производства, переработки, употребления или хранения. Влажность пищевых отходов колеблется от 70 до 92%.

Аппаратурно-технологическая схема производства и схема производственной площадки производства компостов и искусственных почв показаны на рис. 5.23, а и б. Технологией предусмотрено грохочение готового компоста и возврат непереработанной щепы

Аппаратурно-технологическая схема (а) и схема производственной площадки производства компостов и искусственных почв (б)

Рис. 5.23. Аппаратурно-технологическая схема (а) и схема производственной площадки производства компостов и искусственных почв (б):

1 — транспортные средства для разгрузки (бульдозеры); 2 — бункеры для складирования компонентов будущего компоста; 3 — транспортер; 4 — смеситель; 5 — ороситель; 6,7 — техника для формирования буртов; 8 — бункеры готового компоста, песка и глины; 9 — смеситель; 10, 11 — пункты наблюдения и части компоста (ускорение начала термофильной части процесса) в «голову» процесса. Время компостирования составляет 3—4 недели. Учитывая, что в процессе компостирования 1 кг органического вещества при распаде выделяет в среднем 21 МДж теплоты, которая составляет львиную долю тепломассообмена этого процесса и которую необходимо снимать принудительной аэрацией, а также учитывая, что одним из основных условий успешного компостирования является обеспечение компостируемой массы кислородом, стехиометрическая потребность в котором составляет 2 кг на 1 кг окисленного органического вещества, представляется целесообразным разрабатывать систему компостирования в буртах с принудительной аэрацией. Такое решение, касающееся всего сказанного, также ускорит процесс и обеспечит более высокое качество готового продукта. Аэрация в количестве 15—20 м3/ч на 1 т органического вещества начинается со второй недели закладки буртов и продолжается до готовности компоста в режиме 7—8 ч через 3—4 сут. Содержание кислорода и углекислого газа в компостируемой смеси лежит в пределах 10—15 и 6—8% соответственно. Отношение С : N = 25—30, N : Р = 70—95. Выход готового продукта по влажной массе — 40—50% от исходной. Размер частиц не превышает 50 мм. Готовый компост имеет влажность 45—50%, содержание органических веществ — 50—70%, pH 7—9 при отсутствии патогенных организмов, яиц гельминтов и личинок мух.

При выборе производительности установки принято, что ежедневное количество осадка сточных вод составляет 300 т. После прохождения через фильтр-пресс его объем значительно уменьшается:

где Wl и W2 влажность (в процентах) осадка сточных вод после метантенка и фильтр-пресса соответственно.

По разработанной технологии смешиваются компоненты в следующих пропорциях (массовая доля в смеси): осадки сточных вод после фильтр-пресса — 30% (65 т), подрешеточная фракция ТБО — 40% (87 т), древесно-растительные отходы — 20% (43,5 т), активный ил после вторичных отстойников — 10% (21,5 т), осадки после первичных отстойников —10% (21,5 т). Общая масса М= 238,5 т.

Бурт в сечении представляет собой равнобедренную трапецию. При длине нижнего основания а = 2 м, угле естественного откоса 55° и высоте бурта h = 1м верхнее основание будет равно b = 0,38 м. Длину бурта / принимаем равной 100 м.

Определяем объем каждого бурта:

При плотности компоста р = 250 кг/м3 масса одного бурта составит

А количество буртов

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >