Как ускорить созревание компоста на даче: правильный состав для быстрого приготовления и обзор различных ускорителей. Компостирование Компост. Выбор конструкции для компостирования

Как ускорить созревание компоста на даче: правильный состав для быстрого приготовления и обзор различных ускорителей. Компостирование Компост. Выбор конструкции для компостирования

Искусство и наука компостирования

Введение

История компостирования уходит в глубь веков. Первые письменные упоминания об использовании компоста в сельском хозяйстве появились 4500 лет назад в Месопотамии, в междуречье Тигра и Евфрата (нынешний Ирак). Искусством компостирования владели все цивилизации Земли. Римляне, египтяне, греки активно практиковали компостирование, что нашло свое отражение в талмуде, библии и Коране. Археологические раскопки подтверждают, что цивилизация майя 2000 лет назад также занималась компостированием.

Несмотря на то, что искусство компостирования было известно садоводам с незапамятных времен, в ХIХ веке, когда большое распространение получили искусственные минеральные удобрения, оно было в значительной степени утрачено. По окончании второй мировой войны сельское хозяйство стало пользоваться результатами научных разработок. Сельскохозяйственная наука рекомендовала для повышения урожайности применять химические удобрения, пестициды во всех ипостасях. Химические удобрения пришли на смену компосту.

В 1962 году вышла в свет книга Рейчел Карсон (Rachel Carson) “Silent Spring” (Безмолвная весна), посвященная результатам повсеместного злоупотребления химическими пестицидами и другими загрязнителями. Это послужило сигналом к общественному протесту и запрещению производства и использования опасных продуктов. Многие начали заново открывать для себя преимущества ведения так называемого органического сельского хозяйства.

Одной из первых публикаций в этом аспекте была книга сэра Альберта Говарда (Albert Howard) “An Agricultural Testament” (Завет хлебопашца), вышедшая в свет в 1943 году. Книга вызвала огромный интерес к органическим методам в сельском хозяйстве и садоводстве. Сегодня каждый фермер признает значение компоста в стимулировании роста растений и в восстановлении истощенной и безжизненной почвы. Как бы заново произошло открытие этого древнего земледельческого искусства.

Органическое земледелие нельзя назвать полностью возвратом к старому, так как в его распоряжении имеются все достижения современной науки. Все химические и микробиологические процессы, протекающие в компостной куче, изучены досконально, и это дает возможность осознанно подходить к приготовлению компоста, регулировать и направлять процесс в нужную сторону.

Отходы, поддающиеся компостированию, варьируют от городского мусора, представляющего собой смесь органических и неорганических компонентов, до более гомогенных субстратов, таких как отходы животноводства и растениеводства, сырой активный ил и нечистоты. В естественных условиях процесс биодеградации протекает медленно, на поверхности земли, при температуре окружающей среды и, преимущественно, в анаэробных условиях. Компостирование – это способ ускорения естественной деградации в контролируемых условиях. Компостирование – результат понимания действия этих природных биологических и химических систем.

Компостирование – это искусство. Именно так сейчас оценивают исключительную важность компоста для огорода. К сожалению, у нас пока очень мало уделяют внимания правильному приготовлению компоста. А правильно приготовленный компост – это основа, залог будущего урожая.
Существует хорошо отработанные и проверенные общие принципы приготовления компоста.

1. Теоретические основы процесса компостирования

Процесс компостирования представляет собой сложное взаимодействие между органическими отходами, микроорганизмами, влагой и кислородом. В отходах обычно существует своя эндогенная смешанная микрофлора. Микробная активность возрастает, когда содержание влаги и концентрация кислорода достигают необходимого уровня. Кроме кислорода и воды микроорганизмам для роста и размножения необходимы источники углерода, азота, фосфора, калия и определенных микроэлементов. Эти потребности часто удовлетворяются веществами, содержащимися в отходах.

Потребляя органические отходы как пищевой субстрат, микроорганизмы размножаются и продуцируют воду, диоксид углерода, органические соединения и энергию. Часть энергии, получающейся при биологическом окислении углерода, расходуется в метаболических процессах, остальная – выделяется в виде тепла.

Компост как конечный продукт компостирования содержит наиболее стабильные органические соединения, продукты распада, биомассу мертвых микроорганизмов, некоторое количество живых микробов и продукты химического взаимодействия этих компонентов.

1.1. Микробиологические аспекты компостирования

Компостирование представляет собой динамический процесс, протекающий благодаря активности сообщества живых организмов различных групп.

Основные группы организмов, принимающих участие в компостировании:
микрофлора – бактерии, актиномицеты, грибы, дрожжи, водоросли;
микрофауна – простейшие;
макрофлора – высшие грибы;
макрофауна – двупароногие многоножки, клещи, ногохвостки, черви, муравьи, термиты, пауки, жуки.

В процессе компостирования принимает участие множество видов бактерий (более 2000) и не менее 50 видов грибов. Эти виды можно подразделить на группы по температурным интервалам, в которых каждая из них активна. Для психрофилов предпочтительна температура ниже 20 градусов Цельсия, для мезофилов – 20-40 градусов Цельсия и для термофилов – свыше 40градусов Цельсия. Микроорганизмы, преобладающие на последней стадии компостирования, являются, как правило, мезофилами.

Хотя количество бактерий в компосте очень велико (10 млн. – 1 млрд. м.к./г влажного компоста), из-за малых размеров они составляют менее половины общей микробной биомассы.

Актиномицеты растут гораздо медленнее, чем бактерии и грибы, и на ранних стадиях компостирования не составляют им конкуренции. Они более заметны на последующих стадиях процесса, когда их становится очень много, и налет белого или серого цвета, типичный для актиномицетов, отчетливо виден на глубине 10 см от поверхности компостируемой массы. Их численность ниже численности бактерий и составляет порядка 100 тыс. – 10 млн. клеток на грамм влажного компоста.

Грибы играют важную роль в деструкции целлюлозы, и состояние компостируемой массы должно регулироваться таким образом, чтобы оптимизировать активность этих микроорганизмов. Важным фактором является температура, так как грибы погибают, если она поднимается выше 55 градусов Цельсия. После понижения температуры они вновь распространяются из более холодных зон по всему объему.

В процессе компостирования принимают активное участие не только бактерии, грибы, актиномицеты, но и беспозвоночные. Эти организмы сосуществуют с микроорганизмами и являются основой «здоровья» компостной кучи. В дружной команде компостеров – муравьи, жуки, сороконожки, гусеницы озимой совки, ложные скорпионы, личинки фруктового жука, многоножки, клещи, нематоды, дождевые черви, уховертки, мокрицы, ногохвостки, пауки, пауки-сенокосцы, энхитрииды (белые черви) и др.. После того как достигнут максимум температуры, компост, остывая, становится доступным для широкого ряда почвенных животных. Многие почвенные животные вносят большой вклад в переработку компостируемого материала посредством его физического дробления. Эти животные также способствуют перемешиванию разных компонентов компоста. В умеренном климате главную роль в заключительных стадиях процесса компостирования и дальнейшего включения органического вещества в почву играют земляные черви.

1.1.1. Стадии компостирования
Компостирование – комплексный, многостадийный процесс. Каждая его стадия характеризуется различными консорциумами организмов. Фазы компостирования состоят из (рисунок 1):
1. лаг-фазы (lag phase),
2. мезофильной фазы (mesophilic phase),
3. термофильной фазы (thermophilic phase),
4. фазы созревания (final phase).

РИСУНОК 1. СТАДИИ КОМПОСТИРОВАНИЯ.

Фаза 1 (lag phase) начинается сразу после внесения свежих отходов в компостную кучу. В течение этой фазы микроорганизмы адаптируются к типу отходов и условиям обитания в компостной куче. Распад отходов начинается уже на этой стадии, но общая численность популяции микробов еще невелика, температура невысока.

Фаза 2 (mesophilic phase). На протяжении этой фазы процесс распада субстратов усиливается. Численность микробной популяции возрастает преимущественно за счет мезофильных организмов, адаптирующихся к низким и умеренным температурам. Эти организмы быстро разлагают растворимые, легко деградируемые компоненты, такие как простые сахара и углеводы. Запасы этих веществ быстро истощаются, микробы начинают разлагать более сложные молекулы, такие как целлюлозу, гемицеллюлозу и белки. После потребления этих веществ микробы выделяют комплекс органических кислот, которые служат источником пищи для других микроорганизмов. Однако не все образовавшиеся органические кислоты поглощаются, что ведет к их избыточному накоплению и, как результат, к понижению рН среды. рН служит индикатором окончания второй стадии компостирования. Но это явление временное, поскольку избыток кислот ведет к гибели микроорганизмов.

Фаза 3 (thermophilic phase). В результате микробного роста и метаболизма происходит повышение температуры. Когда температура повышается до 40 градусов Цельсия и выше, мезофильные микроорганизмы замещаются микробами, более устойчивыми к высоким температурам – теромофилами. При достижении температуры 55 градусов Цельсия большинство патогенов человека и растений погибает. Но если температура превысит 65 градусов Цельсия, погибнут и аэробные термофилы компостной кучи. Благодаря высокой температуре происходит ускоренный распад белков, жиров и сложных углеводов типа целлюлозы и гемицеллюлозы – основных структурных компонентов растений. В результате исчерпания пищевых ресурсов обменные процессы идут на убыль, и температура постепенно снижается.

Фаза 4 (final phase). Вследствие падения температуры до мезофильного диапазона в компостной куче начинают доминировать мезофильные микроорганизмы. Температура является наилучшим индикатором наступления стадии созревания. В данной фазе оставшиеся органические вещества образуют комплексы. Этот комплекс органических веществ устойчив к дальнейшему разложению и называется гуминовыми кислотами или гумусом.

1.2. Биохимические аспекты компостирования

Компостирование – биохимический процесс, предназначенный для преобразования твердых органических отходов в стабильный, подобный гумусу продукт. Упрощенно компостированием называют биохимический распад органических составных частей органических отходов в контролируемых условиях. Применение контроля отличает компостирование от естественно протекающих процессов гниения или разложения.

Процесс компостирования зависит от активности микроорганизмов, которые нуждаются в источнике углерода для получения энергии и биосинтеза клеточного матрикса, а также в источнике азота для синтеза клеточных белков. В меньшей степени микроорганизмы нуждаются в фосфоре, калии, кальции и других элементах. Углерод, который составляет около 50% общей массы микробных клеток, служит источником энергии и строительным материалом для клетки. Азот является жизненно важным элементом при синтезе клеткой белков, нуклеиновых кислот, аминокислот и ферментов, необходимых для построения клеточных структур, роста и функционирования. Потребность в углероде у микроорганизмов в 25 раз выше, чем в азоте.

В большинстве процессов компостирования эти потребности удовлетворяются за счет исходного состава органических отходов, только отношение углерода к азоту (C:N) и, изредка, уровень фосфора могут нуждаться в корректировке. Свежие и зеленые субстраты богаты азотом (так называемые «зеленые» субстраты), а коричневые и сухие (так называемые «коричневые» субстраты) – углеродом (таблица 1).

ТАБЛИЦА 1.
СООТНОШЕНИЕ УГЛЕРОДА И АЗОТА В НЕКОТОРЫХ СУБСТРАТАХ.

Для образования компоста огромное значение имеет углерод-азотный баланс (отношение C:N). Соотношение C:N представляет собой отношение веса углерода (но не числа атомов!) к весу азота. Количество необходимого углерода значительно превосходит количество азота. Контрольное значение этого соотношения при компостировании равняется 30:1 (30г углерода на 1г азота). Оптимальным считается соотношение C:N, равное 25:1. Чем больше углерод-азотный баланс отклоняется от оптимального, тем медленнее протекает процесс.

Если твердые отходы содержат большое количество углерода в связанной форме, то допустимое углерод-азотное отношение может быть выше 25/1. Более высокое значение этого отношения приводит к окислению избыточного углерода. Если этот показатель значительно превышает указанное значение, доступность азота снижается, и микробный метаболизм постепенно затухает. Если соотношение меньше оптимального значения, как это бывает в активном иле или навозе, азот будет удаляться в виде аммиака, часто в больших количествах. Потеря азота за счет улетучивания аммиака может быть частично восполнена благодаря активности бактерий-азотфиксаторов, появляющихся, в основном, при мезофильных условиях на поздних стадиях биодеградации.

Основным вредным эффектом слишком низкого отношения C/N является потеря азота в результате образования аммиака и его последующего улетучивания. Между тем, сохранение азота очень важно для образования компоста. Потеря аммиака становится наиболее ощутимой при высокоскоростных процессах компостирования, когда возрастает степень аэрации, создаются термофильные условия и рН достигает 8 и более. Такое значение рН благоприятствует образованию аммиака, а высокая температура ускоряет его улетучивание.

Неопределенность величины потери азота делает сложным точное определение требуемого начального значения C:N, но на практике оно рекомендуется в пределах 25:1 – 30:1. При низких значениях этого соотношения потеря азота в форме аммиака может быть частично подавлена добавлением избыточных фосфатов (суперфосфат).

В процессе компостирования происходит существенное снижение соотношения от 30:1 до 20:1 в конечном продукте. Соотношение C:N постоянно снижается, поскольку во время поглощения углерода микробами 2/3 его высвобождается в атмосферу в виде углекислого газа. Оставшиеся 1/3 совместно с азотом включаются в состав микробной биомассы.

Поскольку при формировании компостной кучи не практикуется взвешивание субстрата, смесь готовится из равных частей «зеленого» и «коричневого» компонентов. Регулирование соотношения углерода и азота базируется на качестве и количестве того или иного вида отходов, которые используют при закладке кучи. Поэтому компостирование считается искусством и наукой одновременно.

Вычисление отношения углерода к азоту (C:N)

Существует несколько способов вычисления отношения углерода к азоту. Мы приводим самый простой, взяв в качестве образца навоз. В органическом веществе полуперепревшего и перепревшего навоза содержится примерно 50% углерода (С). Зная это, а также зольность навоза и общее содержание в нем азота в пересчете на сухое вещество, можно определить отношение C:N по следующей формуле:

C:N = ((100-A)*50)/(100*X)

Где А – зольность навоза, %;
(100 – А) – содержание органического вещества, %;
Х – содержание общего азота в расчете на абсолютно сухой вес навоза, %.
Например, если зольность А = 30%, а содержание общего азота в навозе = 2%, тогда

C:N = ((100-30)*50)/(100*2) = 17

1.3. Критические факторы компостирования

Процесс естественного разложения субстрата при компостировании может быть ускорен благодаря контролю не только за соотношением углерода и азота, но и за влажностью, температурой, уровнем кислорода, размером частиц, размером и формой компостной кучи, рН.

1.3.1. Питательные вещества и добавки

Помимо вышеуказанных веществ, необходимых для роста и размножения микроорганизмов – основных деструкторов органических отходов, для увеличения скорости компостирования применяются различные химические, растительные и бактериальные добавки. За исключением возможной потребности в дополнительном азоте, большинство отходов содержит все необходимые питательные вещества и широкий спектр микроорганизмов, что делает их доступными для компостирования. Очевидно, что начало термофильной стадии можно ускорить возвращением некоторого количества готового компоста в систему.

Носители (древесная щепа, солома, опилки и др.) обычно необходимы для поддержания структуры, обеспечивающей аэрацию при компостировании таких отходов, как сырой активный ил и навоз.

1.3.2. рН

РН является наиболее важным показателем «здоровья» компотной кучи. Как правило, рН бытовых отходов во второй фазе компостирования достигает 5,5–6,0. Фактически эти значения рН являются индикатором того, что процесс компостирования начался, то есть вступил в лаг-фазу. Уровень рН определяется активностью кислотообразующих бактерий, которые разлагают сложные углеродсодержащие субстраты (полисахариды и целлюлозу) до более простых органических кислот.

Значения рН поддерживаются также ростом грибов и актиномицетов, способных разлагать лигнин в аэробной среде. Бактерии и другие микроорганизмы (грибы и актиномицеты) в различной степени способны разлагать гемицеллюлозу и целлюлозу.

Микроорганизмы, которые продуцируют кислоты, могут также утилизировать их в качестве единственного источника питания. Конечным результатом является рост рН до 7,5–9,0. Попытки контролировать рН соединениями серы неэффективны и нецелесообразны. Поэтому более важным является управление аэрацией посредством контроля анаэробных условий, узнаваемых по ферментации и гнилостному запаху.

Роль рН в компостировании определяется тем, что многие микроорганизмы, как и беспозвоночные, не могут выживать в очень кислой среде. К счастью, рН, как правило, контролируется естественным путем (карбонатная буферная система). Следует иметь в виду, если вы решили корректировать рН посредством нейтрализации кислоты или щелочи, то это приведет к образованию соли, что может вызвать негативное воздействие на «здоровье» кучи. Компостирование легко протекает при значениях рН, равных 5,5–9,0, но наиболее эффективно – в диапазоне 6,5–9,0. Важным требованием ко всем компонентам, вовлекаемым в компостирование, является слабая кислотность или слабая щелочность в начальной стадии, но зрелый компост должен иметь рН в интервале, близком к нейтральным значениям рН (6,8–7,0). В случае, если система превращается в анаэробную, накопление кислоты может привести к резкому снижению рН до 4,5 и значительному ограничению микробной активности. В таких ситуациях аэрация становится тем спасительным кругом, который вернет рН до допустимых значений.

Оптимальный диапазон рН для большинства бактерий находится в пределах 6-7,5, а для грибов он может быть между 5,5 и 8.

1.3.3. Аэрация

При нормальных условиях компостирование представляет собой аэробный процесс. Это означает, что для метаболизма и дыхания микробов необходимо присутствие кислорода. В переводе с греческого aero означает воздух, а bios – жизнь. Микробы используют кислород чаще других окисляющих агентов, поскольку с его участием реакции протекают в 19 раз энергичнее. Идеальной считается концентрация кислорода, равная 16 – 18,5%. В начале компостирования концентрация кислорода в порах составляет 15-20%, что равноценно его содержанию в атмосферном воздухе. Концентрация углекислого газа варьирует в диапазоне 0,5-5,0%. В процессе компостирования концентрация кислорода снижается, а углекислого газа – возрастает.

Если концентрация кислорода падает ниже 5%, возникают анаэробные условия. Контроль содержания кислорода в выходящем воздухе полезен для регулировки режима компостирования. Самый простой способ такого контроля – обоняние, так как запахи разложения указывают на начало анаэробного процесса. Поскольку анаэробная активность характеризуется дурными запахами, то допускаются небольшие концентрации дурно пахнущих веществ. Компостная куча действует как биофильтр, улавливающий и обезвреживающий зловонные компоненты.

Некоторые компостные системы способны пассивно поддерживать адекватную концентрацию кислорода посредством природной диффузии и конвекции. Другие системы нуждаются в активной аэрации, обеспечиваемой продуванием воздуха или переворачиванием и смешиванием компостируемых субстратов. При компостировании таких отходов, как сырой активный ил и навоз, для поддержания структуры, обеспечивающей аэрацию, обычно используются носители (древесная щепа, солома, опилки и др.).

Аэрация может осуществляться естественной диффузией кислорода в компостируемую массу посредством перемешивания компоста вручную, с помощью механизмов или принудительной аэрации. Аэрация имеет и другие функции в процессе компостирования. Поток воздуха удаляет диоксид углерода и воду, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, а также отводит теплоту благодаря испарительному теплопереносу. Потребность в кислороде меняется в течение процесса: она низка в мезофильной стадии, возрастает до максимума в термофильной стадии и падает до нуля во время стадии остывания и созревания.

При естественной аэрации центральные участки компостируемой массы могут оказаться в условиях анаэробиоза, поскольку скорость диффузии кислорода слишком низка для протекающих метаболических процессов. Если материал, образующий компост, имеет анаэробные зоны, то могут возникнуть масляная, уксусная и пропионовая кислоты. Однако кислоты вскоре используются бактериями в качестве субстрата, и с образованием аммиака начинает подниматься уровень рН. В таких случаях перемешивание вручную или механическое позволяет воздуху проникнуть в анаэробные участки. Перемешивание способствует также диспергированию крупных фрагментов сырья, что увеличивает удельную поверхность, необходимую для биодеградации. Управление процессом перемешивания обеспечивает переработку большей части сырья в термофильных условиях. Чрезмерное перемешивание приводит к охлаждению и высыханию компостируемой массы, к разрывам в мицелии актиномицетов и грибов. Перемешивание компоста в кучах может быть слишком затратным с точки зрения использования машин и ручного труда, и поэтому частота перемешивания представляет собой компромисс между экономичностью и потребностями процесса. При использовании установок для компостирования рекомендуется чередовать периоды активного перемешивания с периодами без перемешивания.

1.3.4. Влажность

Компостные микробы нуждаются в воде. Разложение осуществляется гораздо быстрее в тонких жидких пленках, образованных на поверхностях органических частиц. 50–60% влаги считается оптимальным содержанием для осуществления процесса компостирования, но при использовании носителей возможны и большие значения. Оптимальная влажность варьирует и зависит от природы и размера частиц. Содержание влаги менее 30% подавляет бактериальную активность. При влажности менее 30% от общей массы скорость биологических процессов резко падает, а при влажности 20% они могут вовсе прекратиться. Влажность более 65% препятствует диффузии воздуха в кучу, что значительно снижает деградацию и сопровождается зловонием. При слишком большой влажности пустоты в структуре компоста заполняются водой, которая ограничивает доступ кислорода к микроорганизмам.

Наличие влаги определяется на ощупь при нажатии на комочек компоста. Если при нажатии выделяется 1-2 капли воды, то влажность компоста достаточная. Материалы типа соломы устойчивы к высокой влажности.

Вода образуется в ходе компостирования за счет жизнедеятельности микроорганизмов и теряется за счет испарения. В случае применения принудительной аэрации потери воды могут быть значительными, и возникает необходимость в дополнительном внесении воды в компост. Это может быть достигнуто поливом водой или добавлением активного ила и других жидких отходов.

1.3.5. Температура

Температура служит хорошим показателем процесса компостирования. Температура в компостной куче начинает подниматься через несколько часов с момента закладки субстрата и меняется в зависимости от стадий компостирования: мезофильной, термофильной, остывание, созревание.

В течение стадии остывания, которая следует за температурным максимумом, рН медленно падает, но остается щелочным. Термофильные грибы из более холодных зон вновь захватывают весь объем и вместе с актиномицетами потребляют полисахариды, гемицеллюлозу и целлюлозу, разрушая их до моносахаридов, которые впоследствии могут быть утилизированы широким спектром микроорганизмов. Скорость тепловыделения становится очень низкой, и температура падает до значений таковой окружающей среды.
Первые три стадии компостирования протекают относительно быстро (за дни или недели) в зависимости от типа используемой системы компостирования. Заключительная стадия компостирования – созревание, в течение которой потери массы и тепловыделения малы, – длится несколько месяцев. В этой стадии происходят сложные реакции между остатками лигнина из отходов и белками погибших микроорганизмов, приводящие к образованию гуминовых кислот. Компост не разогревается, в нем не происходят анаэробные процессы при хранении, он не отнимает азот у почвы при внесении в нее (процесс иммобилизации азота микроорганизмами). Конечное значение рН – слабощелочное.

Высокая температура часто считается необходимым условием успешного компостирования. На самом деле при слишком высокой температуре процесс биодеградации подавляется из-за ингибирования роста микроорганизмов, очень немногие виды сохраняют активность при температуре свыше 70 градусов Цельсия. Порогом, после которого наступает подавление, служит температура около 60 градусов Цельсия, и поэтому высокие температуры в течение длительного периода должны быть исключены при быстром компостировании. Однако температура порядка 60 градусов Цельсия полезна для борьбы с термочувствительными патогенными микроорганизмами. Поэтому необходимо поддерживать условия, при которых, с одной стороны, будет гибнуть патогенная микрофлора, а с другой – развиваться микроорганизмы, ответственные за деградацию. Для этих целей рекомендуемым оптимумом является температура 55 градусов Цельсия. Управление температурой может быть достигнуто с помощью принудительной вентиляции в ходе компостирования. Отвод тепла осуществляется с помощью системы испарительного охлаждения.

Основными факторами в разрушении патогенных организмов в процессе образования компоста являются тепло и антибиотики, продуцируемые микроорганизмами-деструкторами. Высокая температура держится в течение времени, достаточного для гибели патогенов.

Наилучшими условиями для образования компоста являются мезофильный и термофильный температурные пределы. Благодаря многим группам организмов, принимающим участие в процессе образования компоста, диапазон оптимальных температур для этого процесса в целом является очень широким – 35-55 градусов Цельсия.

1.3.6. Дисперсность частиц

Основная микробная активность проявляется на поверхности органических частиц. Следовательно, уменьшение размера частицы ведет к увеличению площади поверхности, а это, в свою очередь, казалось бы, должно сопровождаться ростом микробной активности и скорости разложения. Однако, когда частицы слишком малы, они плотно слипаются друг с другом, ухудшая циркуляцию воздуха в куче. Это уменьшает поступление кислорода и существенно понижает микробную активность. Размер частиц влияет также на доступность углерода и азота. Допустимый размер частиц находится в диапазоне 0,3–5 см, но варьирует в зависимости от характера сырья, размера кучи и погодных условий. Необходим оптимум в размере частиц. Для механизированных установок с перемешиванием и принудительной аэрацией частицы могут иметь размер после измельчения 12,5 мм. Для неподвижных куч с естественной аэрацией наилучшим является размер частиц порядка 50 мм.
Желательно также, чтобы сырье для компостирования содержало максимум органического материала и минимум неорганических остатков (стекло, металл, пластмасса и др.).

1.3.7. Размер и форма компостной кучи

Различные органические соединения, присутствующие в компостируемой массе, имеют различную теплоту сгорания. Белки, углеводы и липиды имеют теплоту сгорания в пределах 9-40 кДж. Количество выделяющейся при компостировании теплоты весьма значительно, так что при компостировании больших масс могут достигаться температуры порядка 80-90 градусов Цельсия. Эти температуры намного превосходят оптимальную, равную 55 градусов Цельсия, и в таких случаях может понадобиться испарительное охлаждение посредством испарительной аэрации. Малые количества компостируемого материала имеют высокое отношение поверхности к объему.

Компостная куча должна иметь достаточный размер для предотвращения быстрой потери тепла и влаги и обеспечения эффективной аэрации во всем объеме. При компостировании материала в кучах в условиях естественной аэрации их не следует складывать больше 1,5 м в высоту и 2,5 м в ширину, в противном случае диффузия кислорода к центру кучи будет затруднена. При этом куча может быть вытянута в компостный ряд любой длины. Минимальный размер кучи – около одного метра кубического. Максимально приемлемый размер кучи – 1,5м х 1,5м при любой длине.

Штабель может быть любой длины, но его высота имеет определенное значение. Если штабель уложен слишком высоко, то материал будет сжат собственной массой, в смеси не будет пор, и начнется анаэробный процесс. Низкий компостный штабель слишком быстро теряет тепло, и в нем нельзя поддерживать температуру, оптимальную для термофильных организмов. Кроме того, из-за большой потери влаги замедляется степень образования компоста. Опытным путем установлены наиболее приемлемые высоты компостных штабелей для любых видов отходов.

Равномерное разложение обеспечивается перемешиванием наружных краев к центру компостного штабеля. При этом любые личинки насекомых, патогенные микробы или яйца насекомых подвергаются воздействию гибельной для них температуры внутри компостного штабеля. При избыточном количестве влаги рекомендуется частое перемешивание.

1.3.8. Свободный объем

Компостируемую массу упрощенно можно рассматривать как трехфазную систему, в которую входят твердая, жидкая и газовая фазы. Структура компоста представляет собой сеть твердых частиц, в которую заключены пустоты различного размера. Пустоты между частицами заполнены газом (преимущественно кислородом, азотом, диоксидом углерода), водой или газожидкостной смесью. Если пустоты целиком заполнены водой, то это сильно затрудняет перенос кислорода. Порозность компоста определяют как отношение свободного объема к общему объему, а свободное газовое пространство – как отношение газового объема к общему объему. Минимальное свободное газовое пространство должно быть порядка 30%.

Оптимальная влажность компостируемой массы варьирует и зависит от природы и дисперсности материала. Различные материалы могут иметь разную влажность до тех пор, пока поддерживается соответствующий объем свободного газового пространства.

1.3.9. Время созревания компоста

Время, необходимое для созревания компоста, зависит от перечисленных выше факторов. Более короткий период созревания связан с оптимальным содержанием влаги, соотношением C:N и частотой аэрации. Процесс замедляется при недостаточной влажности субстрата, низких температурах, высоком значении соотношения C:N, больших размерах частиц субстрата, высоком содержании древесных материалов и неадекватной аэрации.
Процесс компостирования сырья протекает гораздо быстрее, если соблюдаются все условия, необходимые для роста микроорганизмов. Оптимальные условия процесса компостирования представлены в таблице 2.

ТАБЛИЦА 2
ОПТИМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА КОМПОСТИРОВАНИЯ

Задача состоит в том, чтобы реализовать набор этих параметров в виде недорогих, но надежных систем компостирования.

Необходимая продолжительность процесса образования компоста зависит и от условий окружающей среды. В литературе можно встретить различные значения длительности компостирования: от нескольких недель до 1-2 лет. Это время колеблется от 10-11 суток (образование компоста из огородных отходов) до 21 суток (отходы с высоким отношением C/N – 78:1). С помощью специального оборудования продолжительность этого процесса сокращается до 3-х суток. При активном компостировании длительность процесса составляет 2–9 месяцев (в зависимости от методов компостирования и природы субстрата), но возможен и более короткий период: 1–4 месяца.

В ходе компостирования физическая структура материала подвергается изменению. Он приобретает темный цвет, ассоциируемый с компостом. Заслуживает внимания изменение запаха компостируемого материала от зловонного до «запаха земли», обусловленного геосмином и 2-метилизоборнеолом – продуктами жизнедеятельности актиномицетов.

Конечным результатом этапа образования компоста является стабилизация органических веществ. Степень стабилизации относительна, поскольку окончательная стабилизация органического вещества связана с образованием СО2, Н2О и минеральной золы.

Желательная степень стабильности – та, при которой не возникает проблем при хранении продукта даже во влажном состоянии. Сложность заключается в том, чтобы определить этот момент. Темный цвет, типичный для компоста, может появиться задолго до достижения нужной степени стабилизации. То же можно сказать о «запахе почвы».

Кроме внешнего вида и запаха параметрами стабильности являются: окончательное падение температуры, степень самонагревания, количество разложившегося и стабильного вещества, повышение окислительно-восстановительного потенциала, поглощение кислорода, рост нитевидных грибов, крахмальная проба.

Пока не разработаны однозначные критерии для оценки приемлемых уровней стабильности и «зрелости» компоста. Компостирующий потенциал можно определить путем оценки темпов конверсии органических соединений в почвенные составляющие и гумус, повышающие плодородие почв.

Образование гумуса (гумификация) – некая совокупность всех процессов, вовлеченных в преобразование свежего органического вещества в гумус. Определение темпов этой конверсии является сложной задачей и, в свою очередь, – важным инструментом для научного исследования процесса компостирования.

Из ряда работ, выполненных различными исследователями в этой области, становится очевидным, что параметры, которые могут использоваться в качестве показателей темпов гумификации, «зрелости» и стабильности компостов, составляют две категории. Показатели первой категории – pH, общее количество органического углерода (TOC), показатель гумификации (HI) и отношение углерода к азоту (C/N) – за время периода компостирования снижаются. Другие химические показатели и параметры гумификации – содержание общего азота (TON), общее содержание экстрагируемого углерода (TEC) и гуминовых кислот (HA), отношение гуминовых кислот к фульвокислотам (HA:PhA), степень гумификации (DH), скорость гумификации (HR), показатель зрелости (MI), показатель гумификации (IHP) – с течением времени увеличиваются, и качество компостов стабилизируется.

В ряду анализируемых химических параметров отношение гуминовых кислот к фульвокислотам, скорость гумификации, степень гумификации, показатель гумификации, показатель зрелости, показатель гумификации, отношение углерода к азоту до сих пор считались ключевыми параметрами для оценки темпов и степени конверсии органических отходов при компостировании.

S.M. Tiquia предложил более простой подход к оценке степени «зрелости» компоста на основе свиного навоза, переработка которого в полноценное и безопасное органическое удобрение является важной сельскохозяйственной и экологической проблемой. Следует подчеркнуть универсальность этого подхода. С его помощью можно оценивать не только естественно протекающий в природе процесс компостирования, но и осуществляемый с применением биотехнологических методов. В разряд последних входят вермикомпостирование с помощью навозных червей, а также использование специальных микробных «заквасок».

Поскольку компостирование осуществляется за счет жизнедеятельности микробного сообщества навоза, индикаторами «зрелости» компоста были приняты микробиологические показатели. Из шести исследованных микробиологических показателей наиболее информативным и адекватным оказался тест дегидрогеназной активности. В сравнении с другими критериями он оказался более простым, быстрым и дешевым методом, позволяющим проводить мониторинг стабильности и готовности компоста. После того как материал признан достаточно стабильным для хранения, его сортируют по фракциям путем просеивания.

Их готовят из различных органических отбросов и отходов. В качестве компостируемого материала можно использовать сорняки (до цветения, без семян), обрезки усов земляники, здоровую ботву и овощей, опилки, лесную подстилку, дворовый мусор. Иначе говоря, сборный компост – это все, что содержит хотя бы немного органического вещества и не может быть использовано на корм скоту.

Способ закладки компостов прост . На площадку насыпают 10-15 сантиметровый слой торфа шириной 1,5-2 м. Если торфа нет, насыпают хорошую перегнойную землю слоем 5-7 см. На такую подстилку кладут компостируемый материал слоем 15-30 см и,- если надо, увлажняют раствором навоза, фекалий, куриного помета, помоями, а если нет такой возможности, то обычной водой. Для улучшения качества компоста в него прибавляют – 1,5-2% от веса компостируемого материал.

Если в отходах нет извести, то к компосту при закладке добавляют известняк, мел, доломитовую муку или другие углекислые соли. Вместо известняка можно внести золу (3-4%).

На карандаш : Компост считается вполне готовым, если он представляет относительно однородную темную рассыпчатую массу. Для сорняков и другой свежей растительной массы срок компостирования – три-четыре летних месяца. Для медленно разлагающихся материалов, таких как опилки, стебли подсолнечника, иглы хвойных пород, стружки, срок компостирования значительно дольше – один, два и даже три года.

Компост. Совет из Интернета. Правила компостирования.

Не добавляйте в компост остатки растений, зараженных какой-либо болезнью. Возбудители болезни остаются жизнеспособными и после разложения зараженных растений. С созревшим компостом они возвращаются в почву и снова заражают растения. Поэтому больные растения нужно только сжигать. В первую очередь – больные корни капусты, пораженные , а также томатную ботву, страдающую от загнивания листьев. Если же сжечь зараженные растения нет возможности, то следует закопать их в землю поглубже.

Сорняки, давшие семена, надо компостировать отдельно – гибель семян сорняков происходит в течение 3-5 лет, а компост созревает за год-два. Попав вместе с компостом в грядку, семена сорняков дадут всходы. Отдельный компост с сорняками за лето необходимо перелопатить не менее 4 раз. Семена, находящиеся на поверхности и успевшие прорасти, при следующем перелопачивании попадают на дно компоста. Помимо этого, время от времени нужно обрабатывать компост мотыгой, срезая появившиеся сорняки. Компостный бурт обрабатывают и перелопачивают до тех пор, пока на нем не будет ничего расти.

Если же больную ботву и сорняки с семенами заложить не в обычную компостную кучу, а сразу закомпостировать в яму, в которой они навсегда и останутся, а сверху засыпать слоем земли не менее 20 см (лучше – 50см), то семена сорняков не смогут прорасти, а возбудители болезней заразить растения. При этом и механический, и питательный состав почвы улучшится. Подкапывать сорняки надо садовыми вилами, а не лопатой, которой можно лишь разрезать корневище на части, что еще более размножит количество сорняка.

В сентябре завершается закладка компоста. Компостную кучу обсыпают , доломитовой мукой, минеральными удобрениями, а сверху обкладывают слоем почвы в 7-10 см. Затем компостную кучу укрывают полиэтиленовой пленкой: она предотвратит промерзание компоста зимой, обеспечит (хоть и замедленный) процесс компостирования до морозов.

Торф . Различают торф верховой, низинный, переходный или смешанный, что обусловлено происхождением болот.

В зависимости от происхождения торфа различны их агрохимические свойства.

Верховой торф кислый, рН его 3-4, низинный – слабокислый или нейтральный, иногда щелочной. Фосфора в верховом торфе мало, в низинном – значительно больше – до 1% и выше. Азота в верховом торфе около 1%, в низинном 2,5-3%, иногда до 4%. Калия во всех видах торфа мало – 0,05-0,15%.

Кровяная мука . Быстродействующее удобрение. Его вносят в почву за 15-20 дней до высадки растений из расчета 30 г на 1 м 2 .

Роговая мука – это тонкоизмельченные рога и копыта животных. Содержит много фосфора. Доза внесения: 60-70 г/м 2 . Допускаете» внесение в жидком виде: 1 кг на 800-1000 л горячей воды. Дней 15-20 замачивают, ежедневно перемешивая, и используют после окончательного брожения без дополнительного разбавления водой.

Удобрение Биорост: готовим компост высокого качества

Для ускорения компостирования растительных отходов применяются разные микробиологическ ие препараты. Лучше всего для этих целей подходит биологически активное удобрение Биорост. Удобрение Биорост содержит питательные вещества (азот – 1,5 %, фосфор – 1,5 %, калий – 1,0 %), макро- и микроэлементы, а также полезные почвенные микроорганизмы.

Это биоудобрение отличается более высокой биологической эффективностью по сравнению с жидкими микробиологическ ими препаратами, расфасованными в бутылки, так как при приготовлении рабочего раствора Биороста не используются консерванты. Во избежание загнивания растительных отходов ёмкость для приготовления компоста, как правило, сооружается над поверхностью земли.

Компост. Выбор конструкции для компостирования:

Рассмотрим 2 наиболее подходящие конструкции:

1. Ящик из деревянных щитов. Примерные размеры 1х1х 0,6-0,8 м. При этом одна из стенок должна открываться для обеспечения доступа к растительным отходам.

2. Круг из отходов алюминиевых листов (можно приобрести в магазинах “Сделай сам”), металлических листов, жести диаметром 0,8-1 м и высотой 0,6-0,8 м. Листы скрепляются друг с другом в нескольких местах заклёпками или проволокой. Теперь рассмотрим механизм заполнения ёмкости для приготовления компоста. На дно выкладывается слой растительных отходов толщиной 10-20 см и обильно поливается рабочим раствором Биороста (отходы должны хорошо пропитаться раствором). Сверху насыпается слой земли толщиной 3-5 см. Затем выкладывается следующий слой растительных отходов толщиной 10-20 см, который также обильно поливается рабочим раствором Биороста. И так до полного заполнения ёмкости, которая сверху укрывается полиэтиленовой плёнкой. При такой технологии компост будет созревать примерно 6 месяцев. Для ускорения созревания компоста растительные отходы нужно перемешивать 1 раз в неделю. Для лучшего перемеши вания растительные отходы полностью извлекаются из ящика через открывающуюся стенку, тщательно перемешиваются и затем укладываются обратно слоями толщиной 10-20 см, при этом каждый слой при необходимости поливается рабочим раствором Биороста.

На заметку: Во втором варианте конструкции круг снимается с компостной кучи и устанавливается на новом месте. Растительные отходы тщательно перемешиваются и укладываются в круг, установленный на новом месте, слоями толщиной 10-20 см, при этом каждый слой при необходимости поливается рабочим раствором Биороста. При операциях перемешивания отходов на любом этапе важно следить, чтобы отходы не были слишком влажными, что может привести к их загниванию. Если отходы слишком влажные, тогда при перемешивании и укладывании слоями в ёмкость отходы не нужно поливать рабочим раствором Биороста. При такой технологии приготовления компост созревает в течение 1 месяца и получается высокого качества. В таком компосте есть всё необходимое: питательные вещества, макро- и микроэлементы, полезные микроорганизмы. Полностью готовый компост можно вносить в ямы (лунки) при посадке растений, а также раскладывать вокруг растений или на грядках слоем примерно в 1-2 см. Правильно приготовленный компост является ценным средством для удобрения растений и повышения плодородия почвы.

Материал подготовил: специалист по садоводству Буйновский О.И.

На сегодняшний день существует 3 основных технологии промышленной переработки пищевых и садовых отходов: рядковое компостирование, компостирование в закрытых реакторах, анаэробная переработка. Для первых двух необходим кислород, для третьего — нет. По мере того, как усложняется технология переработки, растут издержки, но также растут возможности технологии и ценность материала на выходе.

I. Рядковое компостирование (windrow composting)

Материал выкладывается в ряды (1-3 метра высотой, 2-6м в ширину и сотни метров в длину), поступление кислорода обеспечивается за счет регулярного механического перемешивания вещества/подачи кислорода внутрь кучи. Это самая проверенная технология, самая простая из существующих, но она имеет и ряд недостатков.

1) компостные ряды, перемешиваемые механически (для обеспечения доступа кислорода);

Продукт на выходе : компост

$15-$40/тонна

≈3 месяца

Диапазон температуры: 10-55

Плюсы:

  • Издержки минимальны по сравнению с другими технологиями;
  • В случае внепланового увеличения поступившего сырья, ряды могут быть увеличены.

Минусы :

  • нельзя перерабатывать большое количество пищевых отходов (богатых азотом), требуется большое количество материала, богатого углеродом (например, листва, ветки);
  • могут образовываться анаэробные участки в рядах из-за сложности прохода кислорода, что ведет к проблемам с запахом от базы компостирования и выделению метана в атмосферу;
  • проблемы с запахом от компостной базы, если строго не соблюдаются все правила компостирования: соотношение азота и углерода,
  • излишки осадков приводят к вымыванию ценных веществ из материала, загрязняют компост и нарушают процесс разложения вещества.

2) аэрируемые компостные ряды (подача кислорода через трубы внутри ряда);

Продукт на выходе : компост

Затраты на создание компоста (США, 2010г.): $25-$60/т

Длительность компостирования: ≈3 месяца

Диапазон температуры: 10-55 °C, что позволяет избавляться от патогенных веществ, личинок и сорняков.

Плюсы :

  • Позволяет перерабатывать большие объемы пищевых отходов, чем первый вид компостирования;

Минусы : дороже, чем первый тип рядкового компостирования.

3) аэрируемые ряды с синтетическим накрытием (для поддержания необходимого уровня влажности и стабилизации температуры).

Продукт на выходе : компост

Затраты на создание компоста (США, 2010г.): $55-$65/ т

Длительность компостирования: ≈ 2-4 месяца

Диапазон температуры: 10-55 °C, что позволяет избавляться от патогенных веществ, личинок и сорняков.

Плюсы :

  • Нет проблем с контролем запаха с компостной базы;
  • Сравнительно простой контроль за уровнем влажности.

Минусы :

  • дороже, чем первый и второй типы рядкового компостирования.

По окончании активной стадии любого из трех приведенных типов компостирования, начинается стадия вызревания (curing phase), которая длится 3-6 недель. Далее материал просеивается для удаления посторонних элементов (пластик, стекло и т.д.).

II. Компостирование в закрытых реакторах (In Vessel composting )

Материал загружается постепенно в реактор, внутри которого осуществляется перемешивание материала и постоянная подача кислорода. При этом идет строгий контроль за уровнем влажности и кислорода. В случае необходимости материал увлажняется.

Применяется в условиях ограниченности земельных ресурсов. Аэрация (снабжение кислородом) осуществляется с помощью подачи горячего воздуха. Отсеки обычно имеют размеры 2м в основании и 8м в высоту.

Продукт на выходе: компост

Затраты на создание компоста (США, 2010г.): $80-$110/т

Длительность компостирования: 4-10 недель (1-3 активная стадия, 3-6 недель – стадия вызревания)

Плюсы:

  1. Сравнительно быстрый процесс компостирования;
  2. Не требуется большой территории;
  3. Можно перерабатывать большее количество ПО, чем при рядковом компостировании;
  4. Нет проблем с контролем запаха;
  5. Хорошая аэрация процесса (не допускается образование анаэробных участков).

Минусы:

  1. Дороже чем рядковое компостирование.

III. Анаэробные установки

Анаэробоне сбраживание – процесс, при котором органическая масса разлагается под воздействием микроорганизмов в условиях отсутствия (или минимального присутствия) кислорода. Существует насколько параметров, которые определяют успешность процесса: соотношение азота и углерода, уровень кислотности, размер элементов вещества, температура, масса volatile organic solids.

Оптимальными показателями являются:

C/N (азот/углерод)=20:1-40:1

Влажность = 75-90%

Кислотность = 5.5-8.5

Размер элементов вещества = 2-5 см в диаметре

Продукт на выходе: сухой дигестат, жидкая фракция, биогаз (состоящий из метана на 60-70%), углекислого газа (30-40%) и других элементов в минимальном количестве. При отделении метана от других элементов, он может быть использован для генерации электроэнергии, тепла или продан как топливо для автомобилей.

Затраты на создание компоста (США, 2010г.): $110-$150/тонна

Длительность переработки: 5-10 недель

Плюсы:

  • Производство биогаза из отходов;
  • Минимизация утечки метана в атмосферу;
  • Хорошо справляется с патогенными веществами;
  • Нет необходимости в большой территории (для реактора достаточно 12-24 м 2), хотя это если не считать территорию для пост-компостирования дигестата.

Минусы:

  • Дорого по сравнению с другими вариантами создания компоста;
  • Не гибкая система в отношении изменения объема материала;
  • Требуется очень строгий контроль запаха.

Анаэробная переработка может протекать при высоких (55°C и выше) и низкой (30-35°C) температуре. Преимущества первого варианта – большие объемы материала, производство большого количества метана, эффективная ликвидация патогенных веществ, личинок. Второй вариант позволяет лучше контролировать процесс переработки, но при этом требуется меньшее количество материала, меньше метана выделяется и нужно дополнительно обрабатывать материал для удаления патогенов.

Анаэробный дигестат (сухая часть вещества, прошедшего переработку) производится с помощью отжима субстанции. Жидкая фракция может быть использована для стабилизации влажности следующих циклов переработки или как жидкое удобрение. Сухой дигестат может быть использован далее для создания компоста (необходим этап рядкового компостирования или компостирование в закрытых реакторах – любое аэробное компостирование).

Анаэробные установки являются дорогим выбором, поэтому часто для их нормального функционирования требуется государственное субсидирование (как это происходит в Европе). США в основном сейчас используется технология рядкового компостирования, хотя все больше становится и анаэробных систем. К 2011 г США было 176 установок (для переработки навоза). Но также перерабатывали пищевые отходы, жиры, масла и смазочные материалы.

Один из самых привлекательных сторон такой переработки – возможность генерировать электороэнергию, что соответствует программе увеличения доли возобновляемых источников в электрогенерации. По заявлению корпорации экономического развития и департамента санитарного управления Нью-Йорка (New York City Economic Development Corporation and New York City Department of Sanitation.), анаэробная переработка и биогазовая энергия являются более дешевыми, чем существующие технологии обращения с отходами, а также выигрывает по ряду показателей: меньшее воздействие на окружающую среду (запахи, объемы метана), меньшее воздействие на лэндфиллы .

Литература:

  1. Food Scrap Recycling: A Primer for Understanding Large-Scale Food Scrap Recycling Technologies for Urban Areas (U.S. EPA Region I, October 2012)
  2. New York City Economic Development Corporation and New York City Department of Sanitation. Evaluation of New and Emerging Solid Waste Management Technologies. September 16, 2004.

Резкий рост потребления в последние десятилетия во всем мире привел к существенному увеличению объемов образования твердых бытовых отходов ТБО. В настоящее время масса потока ТБО поступающего ежегодно в биосферу достиг почти геологического масштаба и составляет около 400 млн. Учитывая что существующие свалки переполнены необходимо найти новые способы борьбы с ТБО. В настоящее время реализованные в мировой практике технологии переработки ТБО обладают рядом недостатков основным из которых является их неудовлетворительная экологическая...


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Введение……………………………………………………………………………3

  1. Компостирование………………………………………………………………….5
    1.1 Процесс компостирования…………………..................................................6
  2. Различные технологии компостирования………………………………………..7
    2.1 Полевое компостирование..............................................................................8
  3. Компостирование твердых бытовых отходов……………………....................14
    1. Аэробное компостирование в промышленных условия………..…………16
    2. Анаэробное компостирование твердых бытовых отходов……...…………19

Заключение……………………………………………………………………….21
Список использованной литературы……………………………………….......22

Введение

Жизнедеятельность человека связана с появлением огромного количества разнообразных отходов. Резкий рост потребления в последние десятилетия во всем мире привел к существенному увеличению объемов образования твердых бытовых отходов (ТБО). В настоящее время масса потока ТБО, поступающего ежегодно в биосферу достиг почти геологического масштаба и составляет около 400 млн. тонн в год.

Твердые промышленные и бытовые отходы (ТП и БО) засоряют и захламляют окружающий нас природный ландшафт, а также являются источником поступления вредных химических, биологических и биохимических препаратов в окружающую природную среду. Это создает определенную угрозу здоровью и жизни населения поселка, города и области, и целым районам, а также будущим поколениям. То есть, эти ТП и БО нарушают экологическое равновесие. С другой стороны ТП и БО следует рассматривать как техногенные образования, которые нужно промышленно-значимо характеризовать содержанием в них ряда черных, цветных металлов и других материалов, пригодных для использования в металлургии, машиностроении, энергетике, в сельском и лесном хозяйстве.

Сделать производство безотходным невозможно так же, как невозможно сделать безотходными и потребление. В связи с изменением промышленного производства, изменения уровня жизни населения, увеличения услуг рынка значительно изменился качественный и количественный состав отходов. Запасы некоторых малоликвидных отходов, даже при современном спаде производства в России, продолжают накапливаться, ухудшая экологическую ситуацию городов, районов.

Решение проблемы переработки ТП и БО приобретает за последние годы первостепенное значение. Кроме того, в связи с грядущим постепенным истощением природных источников сырья (нефти, каменного угля, руд для цветных и черных металлов) для всех отраслей народного хозяйства приобретает особую значимость полное использование всех видов промышленных и бытовых отходов. Многие развитые страны практически полностью и успешно решают все эти задачи. Особенно это касается Японии, США, Германии, Франции, Прибалтийских стран и многих других. В условиях рыночной экономики перед исследователями и промышленниками, перед муниципальными властями выдвигается необходимость обеспечить максимально возможную безвредность технологических процессов и полное использование всех отходов производства, то есть приблизиться к созданию безотходных технологий. Сложность решения всех этих проблем утилизации твердых промышленных и бытовых отходов (ТП и БО) объясняется отсутствием их четкой научно-обоснованной классификации, необходимостью применения сложного капиталоемкого оборудования и отсутствием экономической обоснованности каждого конкретного решения.

Во всех развитых странах мира потребитель давно "диктует" производителю тот или иной вид упаковок, что позволяет налаживать безотходный оборот их производства.

В 2001 году был проведен социологический опрос, который показал, что 64% граждан страны готовы раздельно собирать мусор без всяких условий. Учитывая, что существующие свалки переполнены, необходимо найти новые способы борьбы с ТБО. Эти способы должны сильно отличаться от сжигания, так как мусоросжигательные заводы крайне опасны.

В настоящее время реализованные в мировой практике технологии переработки ТБО обладают рядом недостатков, основным из которых является их неудовлетворительная экологическая проработка, связанная с образованием вторичных отходов, содержащих высокотоксичные органические соединения, и с высокой ценой переработки. Это связывается главным образом с отходами, содержащими хлорорганические вещества, и выделяющими высокотоксичные органические соединения (диоксины и т.п.). Диоксинобразующими компонентами ТБО являются такие материалы, как картон, газеты, пластмассы, изделия из поливинилхлорида и т.д. Рассмотрим один из процессов переработки твердых бытовых отходов.

1. Компостирование

Компостирование - это технология переработки отходов, основанная на их естественном биоразложении. Наиболее широко компостирование применяется для переработки отходов органического - прежде всего - растительного - происхождения, таких как листья, вегки и скошенная трава.

Во всем мире компостирование отходов ТБО, помета, навоза и органических отходов является наиболее распространенным методом обработки отходов животноводческого производства. И для этого есть веские причины, ведь этот способ переработки отходов способен решать такие проблемы, как неприятный запах, скопление насекомых и сокращение количества болезнетворных микроорганизмов, улучшить плодородность почв, рекультивировать полигоны ТБО и т.д.

В России компостирование с помощью компостных ям часто применяется населением в индивидуальных домах или на садовых участках. В то же время процесс компостирования может быть централизован и проводиться на специальных площадках. Существует несколько технологий компостирования, различающихся по стоимости и сложности. Более простые и дешевые технологии требуют больше места и процесс компостирования занимает больше времени.

Основными компонентами для компостирования являются : торф, навоз, навозная жижа, птичий помет, опавшие листья, сорная трава, стерня, пищевые отходы, растительные отходы, древесные опилки, твердые муниципальные отходы: бумага, опилки, тряпье, отходы сточных вод.

1.1 Процесс компостирования

Компостирование отходов заключается в том, что в органической массе повышается содержание доступных растениям элементов питания (азота, фосфора, калия и других), обезвреживаются патогенная микрофлора и яйца гельминтов, уменьшается количество целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ. Кроме того, в результате компостирования, удобрение становится сыпучим, что облегчает внесение его в почву. При этом, по своим удобрительным свойствам компост ни сколько не уступает навозу, а некоторые виды компоста даже превосходят его.

Таким образом, компостирование отходов позволяет не только вовремя и без лишней головной боли избавляться от фекалий и отходов, но одновременно получать из них качественное удобрение.

Важно помнить, что компостированию не подлежат больничные отбросы, субпродукты из ветлабораторий, примеси ядохимикатов, радиоактивных, дезинфицирующих и других токсических веществ.

Компостирование отходов может быть ускоренно с использованием передовых технологий и оборудования для компостирования. При этом устройства для компостирования отходов должны отвечать довольно высоким современным экологическим требованиям. Специалисты ABONO Group проектируют полигоны для компостирования, разрабатывают технологии и поставляют полный комплект оборудования для компостирования.

2. Различные технологии компостирования

Минимальная технология. Компостные кучи – 4 метра в высоту и 6 метров в ширину. Переворачиваются раз в год. Процесс компостирования занимает от одного до трех лет в зависимости от климата. Необходима относительно большая санитарная зона.

Технология низкого уровня . Компостные кучи – 2 метра в высоту и 3-4 в ширину. В первый раз кучи переворачиваются через месяц. Следующее переворачивание и формирование новой кучи – через 10-11 месяцев. Компостирование занимает 16-18 месяцев.

Технология среднего уровня. Кучи переворачиваются ежедневно. Компост готов через 4-6 месяцев. Капитальные и текущие затраты выше.

Технология высокого уровня. Требуется специальная аэрация компостных куч. Компост готов уже через 2-10 недель.

Технология высокого уровня . Требуется специальная аэрация комностных куч. Компост готов уже через 2-10 недель.

Конечным продуктом компостирования является компост, который может найти различные применения в городском и сельском хозяйстве.

Возможные рынки сбыта компоста: садовые участки; предприятия; питомники; теплицы; кладбища; предприятия сельского хозяйства; ландшафтное строительство; общественные парки; придорожные полосы; рекультивация земель; покрытие свалок; рекультивация горных разработок; рекультивация городских пустырей.

Компостирование, применяемое в России на механизированных мусороперерабатывающих заводах, например, в Санкт- Петербурге, представляет из себя процесс сбраживания в биореак- горах всего объема ТБО, а не только его органической составляющей. Хотя характеристики конечного продукга могут быть значительно улучшены пучем извлечения из отходов металла, пластика и т.д., все же он представляет собой достаточно опасный продукт и находит очень ограниченное применение (на Западе такой «компост» применяют только для покрытия свалок).

2.1 Полевое компостирование ТБО

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 обезвреживаение и переработку ТБО с обезвоженным осадком сточных вод (в соотношении 3:7), получаемый при этом компост содержит больше азота и фосфора.

Существует две принципиальные схемы полевого компостирования:

С предварительным дроблением ТБО;

Без предварительного дробления.

При использовании схемы с предварительным дроблением ТБО для измельчения отходов используют специальные дробилки.

Во втором случае (без предварительного дробления) измельчение происходит за счет многократного перелопачивания компостируемого материала. Неизмельченные фракции отделяют на контрольном грохоте.

Установки полевого компостирования, оснащенные дробилками для предварительного измельчения ТБО, обеспечивают больший выход компоста и дают меньше отходов производства. ТБО измельчают молотковыми дробилками или небольшими биотермическими барабанами (частота вращения барабана 3,5 мин–1). Барабан обеспечивает достаточное измельчение ТБО за 800–1200 оборотов (4–6 ч). После такой обработки 60–70 % материала проходит через сито обечайки барабана с отверстиями диаметром 38 мм.

Сооружения и оборудование полевого компостирования должны обеспечить прием и предварительную подготовку ТБО, биотермическое обезвреживание и окончательную обработку компоста. ТБО разгружают в приемный буфер или на выровненную площадку. Бульдозером, грейферным краном или специальным оборудованием формируют штабеля, в которых происходят процессы аэробного биотермического компостирования.

Высота штабелей зависит от метода аэрации материала и при использовании принудительной аэрации может превышать 2,5 м. Ширина штабеля поверху не менее 2 м, длина – 10–50 м, угол заложения откосов равен 45°. Между штабелями оставляют проезды шириной 3–6 м.

Для предотвращения развеивания бумаги, выплода мух, устранения запаха поверхность штабеля покрывают изолирующим слоем торфа, зрелого компоста или земли толщиной 20 см. Выделяющееся под влиянием жизнедеятельности термофильных микроорганизмов тепло приводит к «саморазогреванию» компостируемого материала. При этом наружные слои материала в штабеле служат теплоизоляторами и сами разогреваются меньше, в связи с чем для надежного обезвреживания всей массы материала штабеля необходимо перелопачивать. Кроме того, перелопачивание способствует лучшей аэрации всей массы компостируемого материала. Продолжительность обезвреживания ТБО на площадках компостирования составляет 1 - 6 мес. в зависимости от используемого оборудования, принятой технологии и сезона закладки штабелей.

При весенне-летней закладке недробленых ТБО температура в шатбеле компостируемого материала через 5 дней поднимается до 60–70 °С и удерживается на таком уровне две-три недели, затем снижается до 40–50 °С. В течение следующих 3–4 мес. температура в шатбеле уменьшается до 30–35 °С.

Перелопачивание способствует активизации процесса компостирования, через 4–6 дней после перелопачивания температура на несколько дней снова повышается до 60–65 °С.

При осенне-зимней закладке температура в течение первого месяца поднимается только в отдельных очагах, а затем, по мере саморазогрева (1,5–2 мес.) температура штабеля достигает 50 – 60 °С и остается на таком уровне в течение двух недель. Затем в течение 2 – 3 месяцев температура в штабеле удерживается на уровне 20 – 30 °С, а с наступлением лета повышается до 30 – 40 °С.

В процессе компостирования активно снижается влажность материала, поэтому для ускорения биотермического процесса помимо перелопачивания и принудительной аэрации необходимо производить увлажнение материала.

Принципиальные схемы сооружений полевого компостировния ТБО приведены на рис. 2.5.

На рис. 1, а, б, в, г представлены схемы с предварительным измельчением ТБО, а на рис. 1, д обработка перенесена в конец технологической линии. На рис. 1, а, б, в ТБО разгружают в приемные бункера, оснащенные пластинчатым питателем, на рис. 1, г – в траншеи с последующим извлечением их грейферным краном. На рис. 1, а, б, г – измельчение ТБО осуществляют в дробилке с вертикальным валом, на рис. 1, в - в горизонтальном вращающемся биобарабане.

На рис. 1, а измельченные ТБО смешиваются с обезвоженным осадком сточных вод и затем направляются в штабеля, где они находятся в течение нескольких месяцев. За время компостирование материал несколько раз перелопачивается.

Технологическая схема компостирования в две стадии представлена на рис. 1,б. В течение первых десяти дней биотермический процесс происходит в закрытом помещении, разделенном подпорными продольными стенками на отсеки. Компостируемый материал каждые два дня перегружают специальной подвижной установкой из одного отсека в другой. Для активизации биотермического процесса через отверстия, расположенные в основании отсеков, производят принудительную аэрацию компостируемого материала.

Из закрытых отсеков компостируемый материал после грохочения перегружают на открытую площадку, где он дозревает в штабелях в течение 2 – 3 мес.

Схема, изображенная на рис. 1, в, отличается от остальных тем, что в качестве дробилки в ней используют биобарабан.

В схеме, показанной на рис. 1, г, используют двойное грохочение материала. Измельченный в дробилке материал при первичном грохочении разделяют на две фракции: крупную, направляемую на сжигание, и мелкую, направляемую на компостирование. Компостирование осуществляют в лотке, расположенном на открытой площадке. Лоток разделен продольными стенками на секции и оснащен установкой для перегрузки компостируемого материала в соседние секции. Зрелый компост подвергают повторному (контрольному) грохочению, после чего отправляют потребителю.

При отсутствии дробилки для ТБО может быть применена схема, изображенная на рис. 1, д, в которой грохочение, дробление и магнитная сепарация происходят в конце технологического цикла.

Простейшими и наиболее распространенными сооружениями по обезвреживанию ТБО являются полигоны. Современные полигоны ТБО – это комплексные природоохранные сооружения, предназначенные для обезвреживания и захоронения отходов. Полигоны должны обеспечивать защиту от загрязнения отходами атмосферного воздуха, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствовать распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов.

Рис.1 принципиальные схемы сооружений полевого компостирования ТБО:

а)совместная переработка ТБО и осадкосточных вод

б)двухстадийное компостирование ТБО

в)схема с предварительной обработкой ТБО в бнобарабане

г)схема с компостированием в открытых отсеках и предварительным грохочением ТБО

д)компостирование недробленых ТБО

1 – приемный бункер с пластинчатым питателем; 2 – дробилка для ТБО; 3 – подвесной электромагнитный сепаратор; 4 – подача осадков сточных вод; 5 – смеситель; 6 – штабеля; 7 – грейферный кран; 8 – закрытое помещение для первой стадии компостирования; 9 – подвижная установка для перелопачивания и перегрузки компоста; 10 – продольные подпорные стенки; 11 – аэраторы; 12 – контрольный грохот для компостера; 13 – биобарабан; 14 – первичный грохот для дробленных ТБО; 15 – цилиндрический контрольный грохот; 16 – дробилка для компоста.

Рис. 2 принципиальная схема устройства полигона ТБО.

Полигоны строят по проектам в соответствии со СНиП. Схема конструктивных элементов полигона представлена на рис. 2

Дно полигона оборудуется противофильтрационным экраном – подложкой. Он состоит из глины и других водонепроницаемых слоев (битумогрунт, латекс) и предотвращает попадание фильтрата в грунтовые воды. Фильтрат – жидкость, содержащаяся в отходах, она стекает вниз, на дно полигона, и может просачиваться через его борта. Фильтрат – минерализованная жидкость, содержащая вредные вещества. Собирается фильтрат с помощью дренажных труб и отводится в резервуар для обезвреживания. Ежедневно в конце рабочего дня отходы покрываются специальным материалом и слоями грунта, а затем уплотняются катками. После заполнения секции полигона отходы покрываются верхним перекрытием.

Продуктом анаэробного разложения органических отходов является биогаз, представляющий собой в основном смесь метана и углекислого газа. Система сбора биогаза состоит из нескольких рядов вертикальных колодцев или горизонтальных траншей. Последние заполнены песком или щебнем и перфорированными трубами.

Все работы на полигонах по складированию, уплотнению, изоляции ТБО и последующей рекультивации участка должны быть полностью механизированы.

Полигоны ТБО должны обеспечивать охрану окружающей среды по шести показателям вредности:

1. Органолептический показатель вредности характеризует изменение запаха, привкуса и пищевой ценности фитотест-растений на прилегающих участках действующего полигона и территорий закрытого полигона, а также запаха атмосферного воздуха, вкуса, цвета и запаха грунтовых и поверхностных вод.

2. Общесанитарный показатель отражает процессы изменения биологической активности и показателей самоочищения почвы прилегающих участков.

3. Фитоаккумуляционный (транслокационный) показатель характеризует процесс миграции химических веществ из почвы близлежащих участков и территории рекультивированных полигонов в культурные растения, используемые в качестве продуктов питания и фуража (в товарную массу).

4. Миграционно-водный показатель вредности выявляет процессы миграции химических веществ фильтрата ТБО в поверхностные и подземные воды.

5. Миграционно-воздушный показатель отражает процессы поступления выбросов в атмосферный воздух с пылью, испарениями и газами.

6. Санитарно-токсикологический показатель суммарно характеризует эффект влияния факторов, действующих в комплексе.

Недостатком такого способа утилизации отходов является то, что наряду с образующимся в толще полигона фильтратом, являющимся основным загрязнителем природной среды, в атмосферу попадают токсичные газы, которые не только загрязняют воздушное пространство вблизи полигона, но и отрицательно влияет на озоновый слой земли. Кроме того, при захоронении на полигонах теряются все ценные вещества и компоненты ТБО.

  1. Компостирование твердых бытовых отходов (ТБО)

Основной целью компостирования являются обеззараживание ТБО (в результате саморазогрева до 60-70 о C происходит уничтожение возбудителей болезней) и переработка в удобрение – компост за счёт биохимического разложения органической части ТБО микроорганизмами. Применение компоста в качестве удобрения в сельском хозяйстве позволяет повысить урожайность выращиваемых культур, улучшить структуру почвы и увеличить содержание гумуса в ней. Весьма существенным является и то, что при компостировании в атмосферу выделяется меньшее количество «парниковых» газов (прежде всего диоксида углерода), чем при сжигании или вывозе на свалки. Основной недостаток компоста – высокое содержание в нём тяжелых металлов и других токсичных веществ

Оптимальными условиями компостирования являются: рН от 6 до 8, влажность 40–60%, а вот ранее применяемое время компостирования 25-50 ч. оказалось недостаточным. В настоящее время компостирование осуществляется в специальных закрытых бассейнах или тоннелях в течение месяца

Переработка ТБО в компост в небольших масштабах (1-3% от общей массы отходов) осуществляется в ряде стран (Нидерланды, Швеция, Германия, Франция, Италия, Испания и др.). Часто компостируется выделенная из ТБО органическая часть, менее загрязнённая цветными металлами, чем все отходы. Наиболее широко компостирование ТБО было распространено во Франции, где в 1980 г. действовало 50 установок для компостирования, а также 40 комбинированных установок по сжиганию и компостированию. В США компостирование практически не получило распространения. В Японии этим методом перерабатывается около 1,5% ТБО. В СССР был построен ряд заводов по компостированию ТБО в биобарабанах (в Москве, Ленинграде, Минске, Ташкенте, Алма-Ате). Большинство из них уже не функционирует.
Хорошо работал комбинированный (компостирование и пиролиз) завод по переработке ТБО в Ленинградской области. Комплекс завода состоял из приёмного, биотермического и дробильно-сортировочного отделений, склада готовой продукции и установки для пиролиза некомпостируемой части отходов.
Технологической схемой предусматривалась разгрузка мусоровозов в приемные бункера, из которых пластинчатыми питателями или грейферными кранами отходы подавались на ленточные конвейеры, а затем - во вращающиеся биотермические барабаны

В биобарабанах при постоянной подаче воздуха происходила стимуляция жизнедеятельности микроорганизмов, результатом которой являлся активный биотермический процесс. В ходе этого процесса температура отходов повышалась до 60 о C, что способствовало гибели болезнетворных бактерий.
Компост представлял собой рыхлый продукт без запаха. В расчете на сухое вещество компост содержал 0,5-1% азота, 0,3% калия и фосфора и 75% органического гумусного вещества.

Просеянный компост проходил магнитную сепарацию и направлялся в дробилки для измельчения минеральных составляющих, а затем транспортировался на склад готовой продукции. Выделенный металл прессовался. Отсеянная некомпостируемая часть ТБО (кожа, резина, дерево, пластмасса, текстиль и т. д.) направлялась на установку пиролиза.

Технологической схемой этой установки предусматривалась подача некомпостируемых отходов в бункер-накопитель, из которого они направлялись в загрузочную воронку сушильного барабана. После сушки отходы поступали в печь пиролиза, в которой без доступа воздуха происходило их термическое разложение. В результате получали парогазовую смесь и твёрдый углеродистый остаток – пирокарбон. Парогазовую смесь направляли в тепломеханическую часть установки на охлаждение и разделение, а пирокарбон - на охлаждение и дальнейшую переработку. Окончательными продуктами пиролиза являлись пирокарбон, смола и газ. Пирокарбон использовался в металлургической и некоторых других отраслях промышленности, газ и смола – в качестве топлива.

В целом, схема санитарной очистки города представлена на рис.3





Рис. 3. Санитарная очистка города


3.1 Аэробное биотермическое компостирование твердых бытовых отходов в промышленных условиях

Метод механического биотермического компостирования в мировой практике начали применять в двадцатые годы прошлого века. Разработанные в то время биотермические барабаны превратили аэробное биотермическое компостирование в широко применяемую промышленную технологию обезвреживания и переработки ТБО. Используя комплекс технологических мероприятий, можно нормализовать содержание в компосте микроэлементов, в том числе солей тяжелых металлов. Из ТБО извлекаются черные и цветные металлы.

Для строительства завода по механической переработке ТБО в компост необходимы следующие оптимальные условия: наличие гарантированных потребителей компоста в радиусе 20-50 км и размещение завода у границы города на расстоянии до 15-20 км от центра сбора ТБО при численности обслуживаемого населения не менее 300 тыс. чел .

Около 25-30 % отходов не подлежат компостированию. Эту часть отходов или сжигают на компостных заводах, или подвергают пиролизу для получения пирокарбона, или вывозят на полигон ТБО для захоронения. Бытовые отходы доставляют на завод мусоровозы, которые разгружаются в приемные бункера. Отходы из бункера разгружают на ленточные контейнеры, по которым они направляются в сортировочный корпус, оснащенные грохотами, электромагнитными и аэродинамическими сепараторами. Отсортированные отходы, предназначенные для компостирования, по конвейерам попадают в загрузочные устройства биотермических барабанов, в виде вращающихся цилиндров (Рис. 4).

Биотермический процесс обезвреживания отходов происходит благодаря активному росту термофильных микроорганизмов в аэробных условиях. Масса отходов сама разогревается до температуры 60оС, при которой болезнетворные микроорганизмы, яйца гельминтов, личинки и куколки мух погибают, и масса отходов обезвреживается. Под действием микрофлоры быстрогниющие органические вещества разлагаются, образуя компост. Для обеспечения принудительной аэрации на корпусе биобарабана устанавливаются вентиляторы, которые подают воздух в толщу отходов. Количество подаваемого воздуха регулируется в зависимости от влажности и температуры материала. Оптимальная влажность для ускорения процесса компостирования 40-45 %. Снаружи биобарабан покрывают слоем теплоизоляционного материала для сохранения требуемого температурного режима.

Разгружаются биобарабаны на ленточные конвейеры, которые доставляют компост в сортировочный корпус. Здесь материал летит в двойную воронку, разделенную перегородкой на два отсека. Тяжелые частицы (стекло, камни), обладающие большей инерцией, летят в дальний отсек, а легкие фракции (компост) ссыпаются в ближний. Далее компост попадет на мелкое сито, после прохода которого компост окончательно очищается от балластных фракций. Стекло и мелкий балласт ссыпаются в тележки, а компост по системе конвейеров подается на складские площадки. Большую часть территории, отводимой под размещение мусороперерабатывающего завода (МПЗ), занимают складские площадки для дозревания и хранения компоста. Примерное время дозревания компоста на складе обычно не менее 2 месяцев.

Компост, производимый на МПЗ, имеет следующий состав: органическое вещество на сухую массу не менее 40 %, N – 0,7 %, P2O5 – 0,5 %, содержание балластных включений (камни, металл, резина) – 2 %, реакция среды (рН солевой вытяжки) не менее 6,0. Как показывает практика, при правильной организации сбора ТБО содержание в компосте солей тяжелых металлов не превышает предельно допустимых концентраций.

Выбросы в атмосферу МПЗ при производстве компоста содержат аммиак , углеводороды, оксиды углерода, окислы азота, нетоксичная пыль и другое.

Рис. 4 Технологическая схема непрерывного анаэробного компостирования с аэробным окислением органических отходов во вращающемся барабане:

1 – кран-балка с грейферным ковшом; 2 – мусоровоз; 3 – приемный бункер отходов; 4 – дозирующий бункер; 5 – пластинчатый питатель; 6 – подъемный кран с магнитной шайбой для погрузки пакетов металлолома; 7 – рольганг; 8 – магнитный сепаратор; 9 – бункер металлолома; 10 – пакетирующий пресс; 11 – вращающийся биотермический барабан; 12 – вентилятор; 13 – котельная или пиролизная установка; 14 – вытяжной вентилятор; 15 – штабеля компоста на площадках дозревания и готовой продукции; 16 – измельчитель компоста; 17 – грохот; 18 – прицеп для сбора отсева с грохота

В небольших городах (50 тыс. жителей и более) при наличии вблизи города свободных территорий применяют полевое компостирование ТБО (Рис. 4). В этом случае отходы компостируют в открытых штабелях. Увеличивается продолжительность переработки отходов с 2-4 суток до нескольких месяцев, и соответственно увеличивается площадь, отводимая под компостирование. В мировой практике применяют две схемы полевого компостирования: с предварительным дроблением ТБО и без него. В первом случае отходы измельчают специальными дробилками, во втором – измельчение происходит за счет естественного разрушения при многократном «перелопачивании» компостируемого материала. При полевом компостировании ТБО разгружают в приемный бункер или на подготовленную площадку. Бульдозером или специальными машинами формируют штабеля, в которых происходят процессы аэробного биотермического компостирования. Для предотвращения рассеивания легких фракций мусора, интенсивного размножения мух и устранения неприятного запаха поверхность штабеля укрывают слоем торфа, зрелого компоста или грунта толщиной около 0,2 м. Выделяющееся под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов тепло приводит к «саморазогреву» компостируемых отходов в штабеле. При этом наружные слои разогреваются меньше, чем внутренние, и служат теплоизоляцией для внутренних саморазогревающихся слоев отходов. Для обезвреживания всей массы материала в штабеле его «перелопачивают», в результате чего наружные слои оказываются внутри штабеля, а внутренние – снаружи. Кроме того, это способствует лучшей аэрации всей компостной массы. Также для повышения активности биотермического процесса штабеля увлажняют. Готовый компост перед отправкой потребителю направляют на грохот, где его очищают от крупных балластных фракций. Иногда при полевом компостировании отходы разделяют на фракции до компостирования. Площадки полевого компостирования размещают на водонепроницаемых грунтах и периодическая засыпка поверхности свежесформированных штабелей инертным материалом обеспечивают защиту почвы, атмосферы и грунтовых вод от загрязнений.

  1. Анаэробное компостирование твердых бытовых отходов

Анаэробное компостирование ТБО предусматривает переработку органической части отходов за счет ферментации ее в биореакторах, в результате чего образуются биогаз и компост. Схема переработки ТБО в анаэробных условиях следующая (Рис. 5).

Рис. 5 Схема переработки ТБО методом анаэробного компостирования

1 – приемный бункер; 2 – мостовой грейферный кран; 3 – дробилка; 4 – магнитный сепаратор; 5 – насос смеситель ; 6 – метантенк; 7 – шнековый пресс; 8 – рыхлитель; 9 – емкость для сбора отжима; 10 – цилиндрический грохот; 11 – упаковочная машина; 12 – крупный отсев; 13 – склад удобрений; 14 – газольдер; 15 – компрессор; 16 – уравнительная камера; I – направление движения отходов; II – направления движения газа

ТБО разгружают в приемный бункер, откуда грейферным краном их подают в коническую дробилку с вертикальным валом. Измельченные отходы пропускают под электромагнитным сепаратором, где из них извлекают металлолом. Далее отходы попадают в метантенк, где их выдерживают в анаэробных условиях 10-16 суток при температуре 25оС с целью его обезвреживания. В результате из каждой тонны отходов получают около 120-140 м3 биогаза, содержащего 65 % метана, 470 кг органических удобрений влажностью 30 %, 50 кг металлолома и балластных фракций, 250 кг крупного отсева и 170 кг составляют газовые потери и фильтрат. Отработанную твердую фракцию выгружают и затем подают в шнековый пресс для частичного обезвоживания. Затем обезвоженная твердая фракция поступает разрыхлитель и оттуда в цилиндрический грохот, в котором материал разделяют на массу, используемую в качестве органических удобрений, и крупный отсев.

Анаэробное компостирование ТБО применяют в тех случаях, когда имеется практическая потребность в биогазе.

Заключение

В России забыта перерабатывающая промышленность, не организована система сбора вторичных ресурсов, не оборудованы в населенных пунктах места для сбора вторичных ресурсов (металл), не везде налажена система вывоза образующихся отходов, слабый контроль над их образованием. Это влечет за собой ухудшение состояния окружающей среды, негативное воздействие на здоровье человека.

Очевидно, что ни одна технология сама по себе проблемы ТБО не решит. И МСЗ, и полигоны являются источниками выбросов полиароматических углеводородов, диоксинов и других опасных веществ. Эффективность технологий можно рассматривать лишь в общей цепочке жизненного цикла предметы потребления – отходы. Проекты МСЗ, на борьбу с которыми общественные экологические организации потратили много сил, в нынешней экономической ситуации еще долго могут так и оставаться проектами.

Полигоны еще длительное время останутся в России основным способом удаления (переработки) ТБО. Основная задача – обустройство существующих полигонов, продление их жизни, уменьшение их вредного воздействия. Лишь в крупных и крупнейших городах эффективно строительство МСЗ (или мусороперерабатывающих заводов с предварительной сортировкой ТБО). Реальна эксплуатация небольших МСЗ для сжигания специфических отходов, больничных, например. Это предполагает диверсификацию как технологий переработки отходов, так и их сбора и транспортировки. В разных частях города могут и должны применяться свои способы удаления ТБО. Это связано с типом застройки, уровнем доходов населения, другими социально-экономическими факторами.

Список литературы

1) Бобович Б.Б. и Девяткин В.В., «Переработка отходов производства и потребления», М2000г.

2) «Утилизация твердых отходов», под ред. А.П. Цыганкова. – М.: Стройиздат, 1982г.

3) Мазур И.И. и др., «Инженерная экология, Т1: Теоретические основы инженерной экологии», 1996г.

4) Акимова Т.А., Хаскин Т.В. Экология: Учебник для вузов. – М.:ЮНИТИ. -1999г.

5) www.ecolin e . ru

6) www . ecology . ru

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>

13433. Технологии и способы переработки твердых бытовых отходов 1.01 MB
Удаление отходов предполагает определенный технологический процесс включающий сбор транспортировку переработку складирование и обеспечение их безопасного хранения. Основными источниками отходов являются: жилые регионы и бытовые предприятия поставляющие в ОС бытовой мусор отходы жизнедеятельности отходы столовых гостиниц магазинов и др. предприятий сферы обслуживания промышленные предприятия являющиеся поставщиками газообразных жидких и твердых отходов в которых присутствуют те или иные вещества влияющие на загрязнение и состав...
11622. Переработка твёрдых бытовых отходов для выработки тепловой и электрической энергии 64.25 KB
Отходы при бесконтрольном размещении засоряют и захламляют окружающий нас природный ландшафт, являются источником поступления вредных химических, биологических и биохимических препаратов в окружающую природную среду. Это создает определенную угрозу здоровью и жизни населения.
18021. Объективизация концепта «Beruf» (профессия) в немецких волшебных и бытовых сказках 71.44 KB
Концепт «Beruf» (профессия) является одним из ключевых концептов культуры, который значим как для отдельной языковой личности, так и для всего лингвокультурного общества в целом. С другой стороны, актуальность объясняется местом концепта «Beruf» (профессия) в немецкой сказке.
12071. Технология очистки бытовых сточных вод с эффективным удалением азота БХ-ДЕАМОКС 70.21 KB
Разработанная технология очистки бытовых сточных вод отличается рядом особенностей создающих условия для развития анаэробных микроорганизмов в том числе nmmoxбактерий окисляющих аммоний нитритом до молекулярного азота. Станция очистки сточных вод ЭКОС на олимпийском объекте в Адлерском районе г. Зарубежные и российские разработки с применением процесса анаэробного окисления аммония нитритом АНАММОКС для очистки низко концентрированных сточных вод отсутствуют.
13123. Термодинамика и кинетика процессов с участием твёрдых фаз 177.55 KB
Из курса классической термодинамики известно, что термодинамические уравнения связывают между собой свойства любой равновесной системы, каждое из которых может быть измерено независимыми методами. В частности, при постоянном давлении справедливо соотношение
6305. Основные способы производства твердых катализаторов 21.05 KB
Основные способы производства твердых катализаторов В зависимости от области применения необходимых свойств катализаторы можно производить следующими способами: химическими: с применением реакции двойного обмена окисления гидрирования и др. Твердые катализаторы синтезируемые различными способами можно подразделить на металлические аморфные и кристаллические простые и сложные оксидные сульфидные. Металлические катализаторы могут быть индивидуальные или сплавные. Катализаторы могут быть однофазными SiO2 TiO2 А12О3 или...
14831. Мониторинг отходов 30.8 KB
Смесь разных видов отходов представляет из себя мусор но если их собрать раздельно то получим ресурсы которые можно использовать. К настоящему моменту в крупном городе на одного человека в год в среднем приходится 250300 кг твердых бытовых отходов ТБО а ежегодный прирост составляет около 5 что приводит к быстрому росту мусорных свалок как разрешенных зарегистрированных так и диких незарегистрированных. Состав и объем бытовых отходов чрезвычайно разнообразны и зависят не только от страны и местности но и от времени года и многих...
20196. Приготовление жидких и твёрдых фитопрепаратов в условиях аптек 44.33 KB
Особенности приготовления настоев из ЛРС содержащего эфирные масла. Особенности приготовления водных извлечений из ЛРС содержащего сапонины. Особенности приготовления водных извлечений из ЛРС содержащего дубильные вещества. Особенности приготовления водных извлечений из ЛРС содержащего...
11946. Стенд для изучения вязкоупругих свойства твердых тел зондовым акустическим способом 18.45 KB
Разработан макет измерительного стенда позволяющий изучать вязкоупругие свойства твердых тел зондовым акустическим способом. Одним из традиционных методов диагностики твердых тел является метод регистрации акустической эмиссии. Несмотря на простоту предлагаемый новый метод по основной своей сути отличается от всех известных методов акустических исследований твердых тел.
16501. Маркетинговое исследование причин недостаточного интереса жителей города Пинска в бытовых услугах (на примере ОАО «Пинчанка-Пинск») 157.42 KB
Маркетинговое исследование причин недостаточного интереса жителей города Пинска в бытовых услугах на примере ОАО Пинчанка-Пинск Услуги как вид экономической деятельности существуют давно. Бытовое обслуживание или служба быта это общественно организованная форма удовлетворения определенных индивидуальных потребностей человека в бытовых услугах. Данная отрасль объединяет предприятия и организации выполняющие в основном различные виды услуг по заказам населения. Показатель Единицы измерения 2007 год 2008 год Общий объем услуг в...

Естественный процесс переработки органики ускоряют с помощью препаратов-деструкторов. Они приготовлены на основе спор различного рода эффективных микроорганизмов (ЭМ-препараты).

Коротко про деструкторы органики

Препараты разводят в дехлорированной воде - дождевой, родниковой или в водопроводной, но отстоянной 2 суток, с температурой + 25… + 32 ˚ C . В противном случае «хорошие» бактерии не будут размножаться. Биопрепараты имеют разную степень концентрации, влияющую на количество получаемого рабочего раствора. Жидкие препараты выпускаются в пластиковых ёмкостях. Чтобы удалить лишний воздух, бутылку сдавливают, при этом содержимое поднимается до горлышка, вытесняя воздух; завинчивают крышку.

Лишний воздух из пластиковой бутылки легко выдавить, без него биопрепарат хорошо хранится

Без доступа кислорода бактерии не теряют жизнеспособность на протяжении всего срока хранения.

Существует определённая последовательность зарядки кучи «ускорителем» созревания:

  • По мере формирования кучи каждый слой органики толщиной 15–20 см проливают препаратом (если это порошок, то поливают водой).

    Обработка органики биопрепаратом проводится послойно

  • Присыпают слоем земли толщиной около 5 см или притрушивают травой.

    От пересыхания каждый обработанный органический слой укрывают травой или землёй

  • Кучу прикрывают агроволокном, плёнкой от пересыхания, потому что бактерии «работают» только во влажной среде.

    Компостник накрывают плёнкой независимо от степени наполнения

Готовая куча имеет вид слоёного пирога.

Схематично компостная куча, удобренная послойно, похожа на торт

Жидкие препараты

Перед использованием флакон встряхивают. Если содержимое выливается полностью, бутылку ополаскивают водой и остаток выливают в рабочий раствор, который обычно готовят в пропорции 100 мл препарата на 10 л воды.

  • Эмбико - на 1 м 3 органики.

    Эмбико имеет приятный кефирно-силосный запах

  • Экомик Урожайный - расход: 5 л на 1 м 2 для каждого слоя компоста; зреет 2–4 месяца.
  • Экомик Урожайный концентрат - в комплект входит флакон с концентратом, питательной средой и биодобавкой. Компоненты растворяют в 5 л воды, настаивают. Рабочий раствор готовят в стандартной пропорции.

    100 мл препарата Экомик Урожайный концентрат из флакона рассчитано на 5 л воды

  • Возрождение - созревание 1–2 месяца.

    Биопрепарат Возрождение безопасен как для людей, так и для животных

  • Гуми-Оми Компостин - 50 мл на ведро воды. Под земляным укрытием компост зреет 1,5–2 месяца, под тёмной плёнкой - 1–2 месяца.

    Использование компоста с Гуми-Оми Компостином заметно снижает риск поражения растений грибком

  • Оксизин - выпускается во флаконах по 20 мл с капельницей. Расход: 40 капель на 1–1,5 л воды для 100 кг органики. Препарат добавляют в воду, не наоборот, потому что будет сильное пенообразование. Время созревания 3–5 недель.

    Оксизин производится на основе ферментированной свёклы

  • Компостелло - 1 пакет рассчитан на 1 м 3 . Порошок растворяют в 20 л воды, настаивают 30–45 минут. Раствор используют в течение дня. Действует при температуре +10 °C. Куча зреет 6–8 недель.

    Компостелло «переваривает» даже семена сорняков

  • Байкал ЭМ-1 - применяется послойно (зреет 2–3 месяца) или одноразово в сентябре по готовой куче. В этом случае используют очень тёплую воду - примерно + 35… + 40 ˚C, кучу утепляют на зиму.

    Байкал ЭМ-1 - классический образец и представитель современного поколения концентратов

В прошлом году я «завела» компостную кучу вторым способом. Кроме травы и пищевых отходов, ¼ часть органики составлял козий помёт. В апреле начала использовать то, что получилось. Сверху куча покрылась плотной коркой, под которой оказался компост приличного качества, правда, не очень рассыпчатый. Использовать в стаканчиках его было неудобно, но для внесения в лунки подошёл отлично.

Видео: как приготовить рабочий раствор из концентрата

Порошковые препараты

  • ЭМ-Бокаши - на основе ферментированных отрубей пшеницы. Расход: 100 г порошка на 10 кг сырья. Созревание длится 2–3 летние недели.
  • Доктор Робик 209 - на основе почвенных бактерий, поэтому припорошённую Робиком органику присыпают землёй. Действует при +5 ˚C. Расход: 1 пакет (60 г) на слой площадью 1–1,5 м 2 , собранный в течение месяца.

Самодельные деструкторы органики

Домашние бокаши готовят на ржаных или пшеничных отрубях. В 1 литре воды разводят 2 ст. ложки ЭМ препарата (Байкал, Сияние) и 1 ст. ложку сахара или варенья. Раствор выдерживают 30 минут, смачивают отруби до состояния комковатости, выкладывают смесь в пакет, плотно завязывают, выпуская воздух, оставляют созревать на 7–14 дней в тёмном тёплом месте. Готовая масса имеет фруктовый запах. Её подсушивают, используют так же, как и средство от производителя.

Видео: как самому приготовить бокаши

Народные средства:

  • Травяной настой - соединяют траву, куриный помёт и воду в пропорции 5:2:20. Настаивают неделю.
  • Дрожжевой настой - смесь из 3 л тёплой воды, 0,5 стакана сахара, 1 ч. ложка любых дрожжей сбраживают, доводят водой до объёма 15 л. Чтобы сохранить баланс кальция, сначала кучу поливают зольным настоем: три литровые банки золы настаивают сутки в 10 л тёплой воды, процеживают. На ведро воды берут 1 стакан настоя.
  • Моча животных и людей, разбавленная вчетверо водой.

Видео: как приготовить травяной настой

Питательную среду (землю для прослойки органики - авт.) я заменяю картофельным отваром, азот - мочевиной. Кладу пол-объёма крапивы в кучку, поливаю из баклажки по ладони водой, в которой картошка варилась (крахмал), и, посыпав мочевиной, нахлобучиваю сверху остаток травы. И так каждый раз по приезде привожу с собой 2 литра компостного чая и проливаю. Компост зреет без навоза и имеет не меньшую питательную ценность.

ОсгудФилдингlll

https://olkpeace.org/forum/viewtopic.php?f=157&t=51985&start=1600

Бактерии тоже могут быть другом человека, если использовать их деятельность во благо. Биопрепараты для ускорения созревания компоста тому доказательство.



В продолжение темы:
Роды

В дни, когда под запретом мясо, раздумья на тему, что приготовить на ужин постного, зачастую становятся весьма мучительными. Особенно в том случае, если пост продолжительный....

Новые статьи
/
Популярные