СПОСОБ СОВМЕСТНОГО КОМПОСТИРОВАНИЯ ОТХОДОВ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR JOINT COMPOSTING OF CITY MUNICIPAL WASTES (VERSIONS)

Изобретение относится к сельскому хозяйству и городскому коммунальному хозяйству, экологической биотехнологии и может быть использовано для утилизации осадка сточных вод (ОСВ).
В современном обществе образуется огромное количество антропогенных отходов, складирование и утилизация которых является одной из важнейших проблем в современном мире. Среди этих отходов следует отметить все возрастающее количество осадка сточных вод и компостируемого остатка подрешеточной фракции твердых бытовых отходов, образующегося после грохочения. Одним из решений проблемы может являться использование данных видов отходов в качестве материала для получения компостов с заданными физико-химическими свойствами и микробиологическим составом.
Известен способ приготовления удобрения из осадка сточных вод, включающий обогащение осадка путем его механического смешивания с органическим компонентом, при этом в качестве осадка сточных вод используют минерализованный осадок, хранящийся более 3 лет, а в качестве органического компонента - пивную дробину, при следующем объемном соотношении: осадок сточных вод и пивной дробины соответственно 0,7-0,3:0,3-0,7 (Патент РФ №2299872, МПК C05F 7/00, опубл. 27.05.2007 г.).
Известен способ получения органического удобрения, которое получают путем смешивания коры древесины хвойных пород длительного срока хранения и активного ила, полученного при очистке сточных вод целлюлозно-бумажного производства на биологических очистных сооружениях, в следующем соотношении компонентов: кора - 10-90%, указанный ил - 10-90%.
Известен способ переработки твердых бытовых отходов в компост, включающий предварительную подготовку, смешивание с осадком сточных вод с учетом влажности компонентов, биотермическую обработку смеси в биобарабанах, грохочение, сепарирование, дробление и складирование в штабеля для окончательного дозревания, в котором при влажности твердых бытовых отходов более 60% и осадка сточных год более 70% последний перед смешиванием с компонентами подсушивают до влажности 40-70%, а при влажности твердых бытовых отходов менее 60% в процессе их смешивания с осадком сточных вод добавляют древесные отходы в количестве, обеспечивающем влажность смеси 40-50%.
Недостатком известных способов является невозможность получения компостов различного химического и микробиологического составов и возможности изменения их в течение всего процесса компостирования вплоть до момента созревания компоста.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение процесса утилизации отходов деревообрабатывающих производств и осадков сточных вод на различных стадиях переработки сточных вод на очистных станциях, повышение качества готового продукта за счет получения компостов различного химического и микробиологического составов и возможности изменения их в течение всего процесса компостирования.
Поставленная задача решается тем, что в способе компостирования отходов по первому варианту, включающем смешивание измельченных древесных отходов и осадков сточных вод и выдерживание для дозревания, согласно заявляемому изобретению, в качестве древесных отходов используют дисперсную древесную щепу, которую смешивают со сброженной в метантенках смесью осадков сточных вод и избыточного активного ила очистных сооружений в количестве 20-40 мас.% по сухому веществу влажностью 60-80%, в процессе смешивания компост периодически насыщают добавкой в количестве 5-20 мас.% по сухому веществу, выбранной из группы: сырые осадки сточных вод влажностью 80-90%, избыточный активный ил очистных сооружений по сухому веществу влажностью 90-99%, смесь сырых осадков сточных вод и избыточного активного ила очистных сооружений влажностью 80-90%.
Поставленная задача решается тем, что в способе компостирования отходов по второму варианту, включающем смешивание измельченных древесных отходов, осадков сточных вод, твердых бытовых отходов и выдерживание для дозревания, согласно заявляемому изобретению в качестве древесных отходов используют дисперсную древесную щепу, в качестве твердых бытовых отходов используют остаток подрешеточной фракции твердых бытовых отходов, образующегося после грохочения, которые смешивают со сброженной в метантенках смесью остатков сточных вод и избыточного активного ила очистных сооружений в количестве 10-40 мас.% по сухому веществу влажностью 60-80%, в процессе смешивания компост периодически насыщают добавкой в количестве 5-20 мас.% по сухому веществу, выбранной из группы: сырые осадки сточных вод влажностью 80-90%, избыточный активный ил очистных сооружений влажностью 90-99%, смесь сырых осадков сточных вод и избыточного активного ила очистных сооружений влажностью 80-90%.
В способе по первому и второму вариантам осуществления для компостирования отходов используют древесную щепу размером не более 10-30 мм. Для дозревания компост выдерживают от 1 до 4 месяцев, в течение которых поддерживают абсолютную влажность компоста в пределах 55-65% по всему объему смеси при периодической аэрации, контроле температуры и влажности компоста.
Техническим результатом, объективно проявляющимся при осуществлении способа, достижение которого обеспечивается всей совокупностью существенных признаков, является повышение качества и потребительских свойств конечного продукта утилизации осадков сточных вод на различных стадиях переработки сточных вод на очистных станциях и подрешеточной фракции твердых бытовых отходов, образующихся после грохочения, - компоста.
Осадки городских сточных вод (ОСВ) обладают высокой удобрительной ценностью, т.к. на 40% состоят из гумусовых веществ и их предшественников и содержат все необходимые для формирования почвы вещества. Наличие в ОСВ тяжелых металлов негативно действует на биологическую активность почвы. Однако в настоящее время технологические мероприятия позволяют нормализовать содержание в компосте микроэлементов и количество солей тяжелых металлов.
В компосте, включающем осадки сточных вод (ОСВ), содержится огромное количество органических веществ, при разложении которых выделяется углекислый газ, необходимый для жизни растений. Эти вещества являются не только источником питания культур, но и источником биологических активаторов почвенных процессов, стимулируют развитие и деятельность почвенных микроорганизмов, которые играют большую роль в почвенном питании растений, устраняют отрицательное воздействие кислотности подзолистых и щелочности засоленных почв.
Введение в компост сырого ОСВ повышает в нем содержание жиров, углеводов и продуктов их распада. Углеводы являются первичными продуктами фотосинтеза и основными исходными продуктами биосинтеза других веществ, а жиры являются структурными компонентами цитоплазмы клеток и выполняют различные функции.
Активный ил представляет собой сбалансированную систему различных микроорганизмов, связанных между собой трофическими связями.
Введение в компост активного ила повышает в нем содержание белков, азота и фосфора.
Продукты распада белков участвуют в обмене азотистых веществ всех организмов. В начальный период роста растений необходима высокая концентрация фосфора и азота. Недостаток этих элементов резко снижает урожай. Поэтому компост, полученный с добавлением избыточного активного ила, будет незаменим для улучшения показателей урожайности.
Широкий количественный диапазон в составе компоста активного ила, используемого в способе, позволяет регулировать содержание полезных веществ и элементов в компосте, т.е. получать готовые компосты с заданными свойствами.
Твердые бытовые отходы (ТБО) содержат большое количество компостируемых веществ, в том числе от 20 до 55% пищевых отходов. При сортировке ТБО и дальнейшем грохочении остатка, в подрешеточном пространстве остается до 35% только пищевых отходов.
Процесс переработки и компостирования осуществляют в непрерывном режиме следующим образом.
По первому варианту осуществления способа дисперсную древесную щепу размером не более 10-30 мм смешивают в двухшнековом смесителе или барабанном смесителе со сброженной в метантенках смесью осадков сточных вод и избыточного активного ила очистных сооружений в количестве 20-40 мас.% по сухому веществу влажностью 60-80%.
Снижение количества активного ила по сухому веществу ниже 20 мас.%, количество «жизнедеятельных бактерий» считается недостаточным для интенсивного начала процесса совместного компостирования сброженного осадка и измельченных растительных отходов. Увеличение количества активного ила выше 40 мас.% по сухому потребует значительно повысить подачу воздуха, что достигается интенсивным перемешиванием или принудительной аэрацией и в конечном итоге приводит к повышению энергоемкости и резкому удорожанию конечного продукта.
При втором варианте реализации способа дисперсную древесную щепу размером не более 10-30 мм и остаток подрешеточной фракции твердых бытовых отходов, образующийся после грохочения, смешивают в двухшнековом смесителе или барабанном смесителе со сброженной в метантенках смесью осадков сточных вод и избыточного активного ила очистных сооружений в количестве 10-40 мас.% по сухому веществу влажностью 60-80%.
Остаток подрешеточной фракции на 62% состоит из пищевых отходов, основными составляющими которых являются белки, углеводы, органические кислоты, жиры, лигнин и др. Их присутствие в субстрате, как питательной среды, позволяет микроорганизмам интенсивно размножаться с наращиванием биологической активной массы самостоятельно. Добавление избыточного активного ила в количестве менее 10 мас.% приведет к недостаточному насыщению субстрата микроорганизмами, что приведет к замедлению скорости начала процесса компостирования.
При этом приготавливаемую для компоста смесь периодически насыщают добавкой в количестве 5-20 мас.% по сухому веществу. В качестве добавки используют сырые осадки сточных вод влажностью 80-90%, либо избыточный активный ил очистных сооружений влажностью 90-99%, либо смесь сырых осадков сточных вод и избыточного активного ила очистных сооружений влажностью 80-90%.
Применение добавки с содержанием сухого вещества в количестве 5-20 мас.% призвано поддерживать абсолютную влажность компоста в пределах 55-65%, что является наиболее приемлемой влажностью при проведении процессов компостирования, а изменение химического состава несущественно.
Содержание питательных веществ и элементов в осадке сточных вод и активном иле приведено в таблице 1.
Таблица 1
Вид осадка
Белки
Жиры
Углеводы
Азот общий
Фосфор (P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)
Содержание бактерий Coli в 1 г сухого вещества
% беззольного вещества
% сухого вещества
Осадок из первичных отстойников
28-32
25-30
14-18
5-6
3,5-4
10<sup>7</sup>-10<sup>8</sup>
Активный ил
40-44
18-23
4-7
8-10
8-9
4×10<sup>6</sup>-3×10<sup>7</sup>
Для дозревания компост выдерживают от 1 до 4 месяцев, в течение которых поддерживают абсолютную влажность компоста в пределах 55-65% по всему объему смеси при периодической аэрации, контроле температуры и влажности компоста. При этом происходит его биотермическое обеззараживание, компост нагревается до 65°С, что приводит к гибели яиц гельминтов, личинок мух, а также болезнетворных не споровых микроорганизмов.
В таблице 2 приведены соотношения компонентов при совместном компостировании отходов городского хозяйства по первому варианту осуществления способа.
Таблица 2
Компоненты
Исходная влажность, %
Вариант 1, мас.%
Вариант 2, мас.%
Вариант 3, мас.%
Вариант 4, мас.%
ОСВ
60-80
20
25
30
15
Древесно-
растительные отходы
15-40
40
45
40
60
Активный ил
50-60
20
15
10
5
Добавка
80-90
20
15
20
20
В таблице 3 приведены соотношения компонентов при совместном компостировании отходов городского хозяйства по второму варианту осуществления способа.
Таблица 3
Компоненты
Исходная влажность, %
Вариант 1, мас.%
Вариант 2, мас.%
Вариант 3, мас.%
Вариант 4, мас.%
ОСВ
60-80
20
20
20
20
Подрешеточная фракция ТБО
65
40
35
30
20
Древесно-растительные отходы
15%
20
25
30
30
Активный ил
50-60
15
15
10
10
Добавка
80-90
5
5
10
20
Предложенный способ приготовления компоста позволяет получить конечный продукт, который можно использовать в качестве удобрения на разных стадиях развития растений (зерновых, клубневых и плодовых культур) как в сельском хозяйстве, так и в зеленом строительстве, декоративном цветоводстве.
Компост с добавлением подрешеточного продукта, приготовленный по второму варианту заявляемого способа, является «закваской» для ускоренного процесса перегнивания отходов на полигонах и препятствует образованию пустот, образующихся по мере уменьшения внутренних объемов тела свалок при их «проседании». Такие компосты пригодны для промежуточной изоляции отходов и технической рекультивации полигонов.