2.5. Переробка твердих побутових відходів компостуванням
2.5.2. Польове компостування ТПВ
Найбільш простим і дешевим методом утилізації ТПВ є польове компостування. Його доцільно використовувати в містах з населенням понад 50 тис. Жителів. Правильно організоване польове компостування забезпечує захист грунту, атмосфери, ґрунтових і поверхневих вод від забруднення ТПВ. Технологія польового компостування дозволяє виробляти спільне обезврежіваеніе і переробку ТПВ з зневоднених осадом стічних вод (в співвідношенні 3: 7), одержуваний при цьому компост містить більше азоту і фосфору.
Існує дві принципові схеми польового компостування:
- з попередніми дробленням ТПВ;
- без попереднього дроблення.
При використанні схеми з попередніми дробленням ТПВ для подрібнення відходів використовують спеціальні дробарки.
У другому випадку (без попереднього дроблення) подрібнення відбувається за рахунок багаторазового перелопачування компостируемой матеріалу. Неподрібнене фракції відокремлюють на контрольному гуркоті.
Установки польового компостування, оснащені дробарками для попереднього подрібнення ТПВ, забезпечують більший вихід компосту і дають менше відходів виробництва. ТПВ подрібнюють молотковими дробарками або невеликими біотермічним барабанами (частота обертання барабана 3,5 хв -1). Барабан забезпечує достатню подрібнення ТПВ за 800-1200 оборотів (4-6 ч). Після такої обробки 60-70% матеріалу проходить через сито обичайки барабана з отворами діаметром 38 мм.
Споруди і обладнання польового компостування повинні забезпечити прийом і попередню підготовку ТПВ, біотермічне знешкодження і остаточну обробку компосту. ТПВ розвантажують в приймальний буфер або на вирівняну площадку. Бульдозером, грейферним краном або спеціальним обладнанням формують штабелі, в яких відбуваються процеси аеробного биотермического компостування.
Висота штабелів залежить від методу аерації матеріалу і при використанні примусової аерації може перевищувати 2,5 м. Ширина штабеля поверху не менше 2 м, довжина - 10-50 м, кут закладення укосів дорівнює 45 °. Між штабелями залишають проїзди шириною 3-6 м.
Для запобігання розвіювання паперу, виплоду мух, усунення запаху поверхню штабеля покривають ізолюючим шаром торфу, зрілого компосту або землі товщиною 20 см. Яке Вирізняється під впливом життєдіяльності термофільних мікроорганізмів тепло призводить до «саморазогреванія» компостируемой матеріалу. При цьому зовнішні шари матеріалу в штабелі служать теплоизоляторами і самі розігріваються менше, в зв'язку з чим для надійного знешкодження всієї маси штабеля необхідно перелопачувати. Крім того, перелопачування сприяє кращій аерації всієї маси компостируемой матеріалу. Тривалість знешкодження ТПВ на майданчиках компостування становить 1 - 6 міс. в залежності від використовуваного обладнання, прийнятої технології і сезону закладки штабелів.
При весняно-літньої закладці недроблених ТПВ температура в шатбеле компостируемой матеріалу через 5 днів піднімається до 60-70 ° С і утримується на такому рівні дві-три тижні, потім знижується до 40-50 ° С. Протягом наступних 3-4 міс. температура в шатбеле зменшується до 30-35 ° С.
Перелопачування сприяє активізації процесу компостування, через 4-6 днів після перелопачування температура на кілька днів знову підвищується до 60-65 ° С.
При осінньо-зимової закладці температура протягом першого місяця піднімається тільки в окремих осередках, а потім, у міру саморазогрева (1,5-2 міс.) Температура штабеля досягає 50 - 60 ° С і залишається на такому рівні протягом двох тижнів. Потім протягом 2 - 3 місяців температура в штабелі утримується на рівні 20 - 30 ° С, а з настанням літа підвищується до 30 - 40 ° С.
У процесі компостування активно знижується вологість матеріалу, тому для прискорення биотермического процесу крім перелопачування і примусової аерації необхідно проводити зволоження матеріалу.
Принципові схеми споруд польового компостіровнія ТПВ наведено на рис. 2.5.
Мал. 2.5. Принципові схеми споруд польового компостування ТПВ: а - спільна переробка ТПВ і осаду стічних вод; б - двухстадийное компостування ТПВ; в - схема з попередньою обробкою ТПВ в біобарабане; г - схема з компостуванням у відкритих відсіках і попередніми грохоченням ТПВ; д - компостування недроблених ТПВ. 1 - приймальний бункер з пластинчастим живильником; 2 - дробарка для ТПВ; 3 - підвісний електромагнітний сепаратор; 4 - подача осадів стічних вод; 5 - змішувач; 6 - штабеля; 7 - грейферний кран; 8 - закрите приміщення для першої стадії компостування; 9 - рухлива установка для перелопачування і перевантаження компосту; 10 - поздовжні підпірні стінки; 11 - аератори; 12 - контрольний гуркіт для компостера; 13 - біобарабан; 14 - первинний гуркіт для роздрібнюваних ТПВ; 15 - циліндричний контрольний гуркіт; 16 - дробарка для компосту.
На рис. 2.5, а, б, в, г представлені схеми з попереднім подрібненням ТПВ, а на рис. 2.5, д обробка перенесена в кінець технологічної лінії. На рис. 2.5, а, б, в ТПВ розвантажують в прийомні бункера, оснащені пластинчастим живильником, на рис. 2.5, г - в траншеї з наступним витяганням їх грейферним краном. На рис. 2.5, а, б, г - подрібнення ТПВ здійснюють в дробарці з вертикальним валом, на рис. 2.5, в - в горизонтальному обертовому біобарабане.
На рис. 2.5, а подрібнені ТПВ змішуються з зневоднених осадом стічних вод і потім направляються в штабелі, де вони знаходяться протягом декількох місяців. За час компостування матеріал кілька разів перелопачується.
Технологічна схема компостування в дві стадії представлена на рис. 2.5, б. Протягом перших десяти днів біотермічним процес відбувається в закритому приміщенні, розділеному підпірними поздовжніми стінками на відсіки. Компостований матеріал кожні два дні перевантажують спеціальної рухомий установкою з одного відсіку в інший. Для активізації биотермического процесу через отвори, розташовані в підставі відсіків, виробляють примусову аерацію компостируемой матеріалу.
З закритих відсіків компостований матеріал після просівання перевантажують на відкритий майданчик, де він дозріває в штабелях протягом 2 - 3 міс.
Схема, зображена на рис. 2.5, в, відрізняється від інших тим, що в якості дробарки в ній використовують біобарабан.
У схемі, показаній на рис. 2.5, г, використовують подвійне просівання матеріалу. Подрібнений в дробарці матеріал при первинному грохочении поділяють на дві фракції: велику, який спрямовується на спалювання, і дрібну, який спрямовується на компостування. Компостування здійснюють в лотку, розташованому на відкритому майданчику. Лоток розділений поздовжніми стінками на секції і оснащений установкою для перевантаження компостируемой матеріалу в сусідні секції. Зрілий компост піддають повторному (контрольному) просівання, після чого відправляють споживачеві.
При відсутності дробарки для ТПВ може бути застосована схема, зображена на рис. 2.5, д, в якій просівання, дроблення і магнітна сепарація відбуваються в кінці технологічного циклу.
Найпростішими і найбільш поширеними спорудами по знешкодженню ТПВ є полігони. Сучасні полігони ТПВ - це комплексні природоохоронні споруди, призначені для знешкодження та захоронення відходів. Полігони повинні забезпечувати захист від забруднення відходами атмосферного повітря, ґрунту, поверхневих і ґрунтових вод, перешкоджати поширенню гризунів, комах і хвороботворних мікроорганізмів.
Полігони будують за типовими проектами відповідно до СНиП. Схема конструктивних елементів полігону представлена на рис. 2.6.
Мал. 2.6. Принципова схема пристрою полігону ТПВ
Дно полігону обладнується протифільтраційним екраном - підкладкою. Він складається з глини і інших водонепроникних шарів (бітумогрунт, латекс) і запобігає потраплянню фільтрату в грунтові води. Фільтрат - рідина, що міститься у відходах, вона стікає вниз, на дно полігону, і може просочуватися через його борту. Фільтрат - мінералізована рідина, що містить шкідливі речовини. Збирається фільтрат за допомогою дренажних труб і відводиться в резервуар для знешкодження. Щодня в кінці робочого дня відходи покриваються спеціальним матеріалом і шарами грунту, а потім ущільнюються котками. Після заповнення секції полігону відходи покриваються верхнім перекриттям.
Продуктом анаеробного розкладання органічних відходів є біогаз, який представляє собою в основному суміш метану і вуглекислого газу. Система збору біогазу складається з декількох рядів вертикальних колодязів або горизонтальних траншей. Останні заповнені піском або щебенем і перфорованими трубами.
Всі роботи на полігонах зі складування, ущільнення, ізоляції ТПВ і наступної рекультивації ділянки повинні бути повністю механізовані.
Полігони ТПВ повинні забезпечувати охорону навколишнього середовища за шістьма показниками шкідливості:
1. Органолептичний показник шкідливості характеризує зміну запаху, присмаку і харчової цінності фітотест-рослин на прилеглих ділянках діючого полігону і територій закритого полігону, а також запаху атмосферного повітря, смаку, кольору і запаху грунтових і поверхневих вод.
2. загальносанітарного показник відображає процеси зміни біологічної активності і показників самоочищення грунту прилеглих ділянок.
3. Фітоаккумуляціонний (транслокаційний) показник характеризує процес міграції хімічних речовин з грунту прилеглих ділянок і території рекультивованих полігонів в культурні рослини, які використовуються в якості продуктів харчування і фуражу (в товарну масу).
4. Міграційно-водний показник шкідливості виявляє процеси міграції хімічних речовин фільтрату ТПВ в поверхневі і підземні води.
5. Міграційно-повітряний показник відображає процеси надходження викидів в атмосферне повітря з пилом, випарами і газами.
6. Санітарно-токсикологічний показник сумарно характеризує ефект впливу факторів, що діють в комплексі.
Недоліком такого способу утилізації відходів є те, що поряд з утворюється в товщі полігону фільтратом, що є основним забруднювачем природного середовища, в атмосферу потрапляють токсичні гази, які не тільки забруднюють повітряний простір поблизу полігону, а й негативно впливає на озоновий шар землі. Крім того, при похованні на полігонах втрачаються всі цінні речовини і компоненти ТПВ.