Переработка бытовых отходов малых населенных пунктов в биореакторах

Промышленная экология и биотехнологии. Экология

УДК 628.385

DOI 10.1555/2409-3203-2018-0-13-138-141

ПЕРЕРАБОТКА БЫТОВЫХ ОТХОДОВ МАЛЫХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ В

БИОРЕАКТОРАХ

Суслов Денис Юрьевич

к.т.н., доцент кафедры теплогазоснабжения и вентиляции ФГБОУ ВО БГТУ им. В.Г. Шухова Россия, г. Белгород Темников Дмитрий Олегович аспирант кафедры теплогазоснабжения и вентиляции ФГБОУ ВО БГТУ им. В.Г. Шухова Россия, г. Белгород

Аннотация: Развитие жилищно-коммунального сектора и повышенного уровня комфорта повышает нагрузку на окружающую среду. В малых населенных пунктах, как правило, отсутствует централизованная система канализации и владельцу загородной недвижимости приходится самостоятельно решать проблему отвода и утилизации стоков. В настоящее время применяются различные системы водоотведения и переработки бытовых отходов индивидуальных жилых домов: хранение и фильтрация в выгребной яме; каскадный метод утилизации в септиках; аэробное сбраживание на станции глубокой биоочистки; анаэробное сбраживание в биореакторах. Установлено, что наиболее эффективным способом переработки бытовых сточных вод является использование биореакторов, позволяющих получить альтернативный источник энергии - биогаз.

Ключевые слова: экология, бытовые отходы, биогаз, биореактор.

PROCESSING OF DOMESTIC WASTE WASTE OF SMALL HUMAN SETTLEMENTS

IN BIOREAKATORS

Suslov Denis Yuryevich

Candidate of Technical Sciences, Docent Department of Gas Heating Supply and Ventilation Belgorod Shukhov State Technological University Belgorod, Russia

138

Temnikov Dmitry Olegovich

graduate student Department of Gas Heating Supply and Ventilation Belgorod Shukhov State Technological University Belgorod, Russia

Abstract: The development of the housing and communal sector and the increased level of comfort increases the burden on the environment. In small settlements, as a rule, there is no centralized sewage system and the owner of suburban real estate has to independently solve the problem of diversion and disposal of sewage. Currently, various systems of water disposal and recycling of household waste of individual houses are used: storage and filtration in a cesspool; cascade method of utilization in septic tanks; aerobic digestion at the station of deep biopurification; anaerobic digestion in bioreactors. It is established that the most effective way of processing domestic wastewater is using bioreactors, which make it possible to obtain an alternative source of energy - biogas.

Key words: ecology, household waste, biogas, bioreactor.

В настоящее время наблюдается интенсивное развитие жилищно-коммунального сектора, в частности загородных коттеджных поселений и малых населенных пунктов. Развитие жилищно-коммунального сектора и повышенного уровня комфорта повышает нагрузку на окружающую среду. В малых населенных пунктах, как правило, отсутствует централизованная система канализации и владельцу загородной недвижимости приходится самостоятельно решать проблему отвода и утилизации стоков.

Актуальность проблемы определяется ростом коттеджного строительства вокруг городов. Прокладывание многокилометровых канализационных коллекторов до небольших поселков может привести к негативным последствиям для окружающей среды из-за утечек сточных вод в грунты и выделения биогаза в атмосферу.

В настоящее время применяются различные системы водоотведения и переработки бытовых отходов индивидуальных жилых домов. Их объединяет главный принцип: в результате их использования урон окружающей среде должен быть минимальным, а в идеале отсутствовать совсем. Основными вариантами автономной канализации являются [1]:

1. Хранение и фильтрация в выгребной яме.

Простейшее устройство, представляющее собой яму-накопитель бытовых отходов, довольно часто можно встретить в загородных домах. Ее главное достоинство - предельная простота обустройства. Различают две разновидности системы: герметичные и с фильтрами.

Яма с герметичными стенками и фильтрующим слоем на дне. Стоки попадают внутрь, частично очищаются, проходя через фильтр, и уходят в глубокие слои почвы.

Герметичная выгребная яма. Сооружение представляет собой емкость-накопитель, которая периодически очищается ассенизационной машиной. Может использоваться емкость промышленного производства, которые выпускаются разного объема и формы.

Недостатками выгребных ям обоих типов считаются: высокий риск загрязнения почвы и источников питьевой воды. Неприятные запахи на участке и около выгреба.

2. Каскадный метод утилизации в септиках.

Септик - устройство для сбора и последующего очищения бытовых сточных вод. В основу функционирования положены принципы гравитационного отстаивания и биоочистки, проводящейся с применением биоферментных препаратов или естественных методов почвенной доочистки. В зависимости от количества перерабатываемых стоков

устройства делятся на: однокамерные - до 1 м3/сут; двухкамерные - до 10 м3/сут; трехкамерные - более 10 м3/сут.

Принцип работы системы достаточно прост: стоки поступают в приемную камеру, где крупные частицы загрязнений оседают в виде ила. Далее жидкость поступает в камеру анаэробного брожения, где с помощью бактерий происходит процесс очищения стоков. Затем стоки поступают в следующую зону, где загрязнения переходят из состояния взвеси в осадок и оседают на дно. Отсюда жидкость поступает для доочистки на так называемые дренажные поля. Если это невозможно, могут быть использованы специальные фильтры с активированными материалами.

3. Аэробное сбраживание на станции глубокой биоочистки.

Устройство представляет собой многокамерный резервуар, который оснащен специальными приборами аэрации. Они насыщают сточные воды воздухом, позволяя размножаться бактериям, потребляющим кислород. Такие микроорганизмы намного более эффективно, чем анаэробные перерабатывают органические примеси.

В результате использования комплексов биоочистки стоки полностью очищаются и разделяются на техническую воду и активный ил, который может использоваться несколько раз. Отработанный ил применяется в качестве прекрасного удобрения.

Достоинствами комплексов биоочистки являются: высокая эффективность очистки, доходящая до 98%; простота в установке и обслуживании; отсутствие необходимости устанавливать системы дополнительной очистки; неприятные запахи полностью отсутствуют.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость таких установок, энергозависимость, наличие лимита единовременного сброса стоков и необходимость периодической замены компрессоров.

4. Анаэробное сбраживание в биореакторах.

Биореактор представляет собой герметически закрытую емкость, в которой при определенных параметрах температуры и влажности происходит анаэробное брожение органических веществ с образованием биогаза [2].

Принцип работы всех биогазовых установок одинаков: после сбора и подготовки сырья, заключающейся в доведении его до нужной влажности в специальной емкости, оно подается в биореактор, где создаются условия для оптимизации процесса переработки сырья.

К преимуществам биогазовых технологий относятся доступность, особенно для сельских жителей, которые могут организовать замкнутый цикл производства на хозяйстве.

Биогазовая установка может эффективно использоваться в больших мегаполисах, в качестве дополнительного источника энергии в комбинированных экологически чистых системах по добыче возобновляемых видов энергии, равно как и в небольших сельских хозяйствах, покрывая практически все его нужды в минеральных удобрениях [3]. Переработка сточных вод в высокоэффективные удобрения, с получением в качестве побочных продуктов биологического топлива, ценного в хозяйстве углекислого газа, а также при оборудовании установки специальными фильтрами, чистой воды, делает биогазовые установки, фактически вне конкуренции, по сравнению с другими агрегатами.

Список литературы:

1. Тропин А.Н. Повышение эффективности работы самотечной системы удаления навоза путем оптимизации ее конструктивных и технологических параметров: Автореф. дис... канд. тех. наук, Санкт-Петербург, 2011. - 19 с.

2. Кущев Л.А., Суслов Д.Ю. Теоретическое описание процесса анаэробной ферментации в биогазовых установках // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2015. №6. С.227-230.

140

3. Развитие рынка биотоплива в мире и в Российской Федерации [Электронный ресурс] // Российское энергетическое агентство. 2012. URL: http://www.biogas-rcb.ru/files/helpful/Biofuels-Market-Development-in-Russia-and-Worldwide.pdf.