книги / Управление метаногенезом на полигонах твердых бытовых отходов

5.1.2. Механическая обработка отходов

Механическая обработка отходов может включать сор­ тировку, измельчение отходов и прессование.

Сортировка —это разделение твердых отходов по мор­ фологическому составу. В результате селективного сбора отходов изменяется их количественный и качественный состав. При сортировке отделяется утилизируемая фрак­ ция отходов, выделяется'поток биоразлагаемых пищевых и растительных отходов, направляемых на биологическую обработку. В результате снижается общее количество от­ ходов, направляемых на. захоронение, и уменьшается доля органической составляющей отходов, что впоследствии влияет на количество образовавшегося биогаза.

В таблице 5.2 показано фактическое изменение эмис­ сий биогаза в результате введения в Германии процесса сортировки отводов [10, 11].

Таблица 5.2

Влияние сортировки отходов на количество генерированного газа

Как следует из таблицы 5.2, при разделении отходов происходит снижение максимального выхода биогаза, а общее его количество сокращается почти в 2 раза.

Внедрение системы полного селективного сбора ТБО в России на современном этапе не представляется возмож­ ным по ряду причин, прежде всего из-за неподготовленно­ сти населения и отсутствия необходимой инфраструкту­ ры. Однако механизированная сортировка на объектах промышленной переработки отходов и на мусороперегру­ зочных станциях, с учетом специфики и возможности ре­

ализации выделенных компонентов ТБО, показала свою эффективность на ряде предприятий Москвы и Московс­ кой области. По предварительным оценкам, механизиро­ ванная сортировка позволяет снизить поток отходов, на­ правляемых на захоронение, на 23—25%.

Измельчение. Интенсивность и эффективность большин­ ства химических, диффузионных и биохимических про­ цессов, протекающих в теле полигона, возрастает с умень­ шением размера складируемых материалов. Поэтому на­ ряду с сортировкой уменьшение размеров отходов имеет важное самостоятельное значение. В зависимости от раз­ мера получаемой фракции выделяют дробление (размер частиц не менее 5 мм) и помол (размер частиц менее 5 мм). При измельчении уменьшается объем отходов (до 50%) и облегчается складирование их на полигонах. Кроме того, измельченные отходы могут подвергаться более высокой степени уплотнения. При измельчении твердые отходы из различных компонентов преобразуются в относительно однородную массу. Материал становится гумусоподобным, почти без запаха, что не привлекает мух и паразитов, и относительно негорючим.

Органическое вещество в измельченных отходах распре­ делено более равномерно, что увеличивает скорость его аэробного разложения и, как следствие, ускоряет стабили­ зацию полигона.

Но у технологии измельчения отходов есть свои недо­ статки: во-первых, в отходах всегда содержатся фракции, которые не подвергаются измельчению. Поэтому перед измельчением должна быть стадия сортировки. Во-вторых, хотя биологическое разложение отходов ускоряется, вмес­ те с этим ускоряются процессы миграции загрязняющих веществ в грунт под полигоном, что может привести к заг­ рязнению грунтовых вод. Поэтому складировать измель­ ченные отходы необходимо на полигон, имеющий изоля­ ционный экран, не позволяющий загрязняющим веществам просачиваться в грунтовые воды.

Прессование. В практике утилизации отходов в каче­ стве подготовительной стадии широко используются мето­ ды прессования отходов в брикеты (брикетирование) с це­ лью придания им компактности, обеспечивающей лучшие условия транспортирования и хранения отходов.

Уплотнение, присущее этому процессу, способствует уменьшению занимаемого объема. Помимо этого, прессо­ вание отходов имеет еще ряд преимуществ. При уплотне­ нии устраняется большинство расщелин и пустот, через которые возможнЬ1 неорганизованные эмиссии биогаза. Уменьшается доступная для насекомых площадь поверх­ ности, в которой они предпочитают откладывать яйца, что положительно сказывается на эпидемиологической обста­ новке полигона.

Основные затруднения, возникающие в процессе брике­ тирования твердых бытовых отходов, связаны с тем, что поступающие отходы не гомогенны и их состав нельзя за­ ранее предугадать. Производственные испытания показа­ ли, что целесообразно предварительно измельчать отходы, перед тем как подавать их в брикетирующую установку.

Снижение влажности брикетированных отходов замед­ ляет процессы метаногенеза, но не останавливает их. В результате метаногенез брикетированных отходов все же происходит, хотя и в меньшей степени. Данные о составе газа, образующегося при хранении брикетов до захороне­ ния их на полигонах, приведены в табл. 5.3 [12].

5.1.3. Биологическая обработка отходов

Одним из наиболее известных методов биологической обработки отходов является компостирование. Несмотря на различные модификации метода — от немеханизиро­ ванных грунтовых площадок до автоматизированных за­ водов —компостирование ТБО в промышленных масшта­ бах не получило широкого распространения. Затраты на компостирование примерно равны затратам на сжигание и пиролиз отходов. Однако при сжигании объем отходов уменьшается на 90%, а при компостировании - на 30 - 40% [13]. При этом компост, получаемый из ТБО, харак­ теризуется высоким содержанием балластных, иногда ток­ сичных веществ, имеет невысокую агротехническую цен­ ность и в большинстве случаев рекомендуется для исполь­ зования только в технических целях. Целесообразно его использовать на самих полигонах для рекультивации или ежедневной засыпки. Компостирование, таким образом, выгодно осуществлять не на компостных заводах, а на спе­ циальных участках на территории традиционных полиго­

нов. Такая схема позволит снизить затраты на процессы компостирования, транспортировку и получать компост более низкой себестоимости.

Таблица 5.3

Состав газа в уплотненных отходах

5.2.Аэробная стабилизация полигона, увлажнение

иорошение полигонов

Аэробная стабилизация полигона, как метод управ­ ления метаногенезом, сокращает период разложения от­ ходов и может использоваться как на эксплуатируемых, так и на старых полигонах. Аэробная стабилизация зак­ лючается в подаче воздуха в тело полигона.

Аэробные процессы обычно протекают быстрее, сопро­ вождаются большим количеством выделяемого тепла, идут до образования конечных продуктов разложения органи­ ческих веществ —С02, Н20, NH3, H2S.

Аэробная стабилизация полигона представляет собой простой, практичный и экономичный способ захоронения отходов, обеспечивающий успешное удовлетворение сани­ тарных требований и решение задач охраны окружающей среды [14].

Аэробное разложение обеспечивает практически пол­ ное обеззараживание отходов, значительное уменьшение

объема складированных отходов и более короткие сроки их переработки, а также исключает взрыво- и пожароо­ пасное выделение биогаза. Просадка и стабилизация по­ верхности наступают относительно быстро, что позволяет использовать площади свалок по новому назначению без экскавации.

Таблица 5.4

Сравнительная характеристика эффективности аэробных и анаэробных процессов

при депонировании ТБО на свалках

На рис. 5.2 показана принципиальная схема метода аэробной стабилизации, который был использован в север­ ной Германии для старого полигона общей площадью 3,2 га и мощностью отходов 220 тыс. м3. Были установле­ ны 16 скважин сбора свалочного газа и 7 —аэрационных. Образующиеся в процессе окисления газы по коллектору направлялись на биофильтры. Скорость подачи воздуха — 100 м3/час.

Исследования свалочного тела подтвердили положитель­ ный эффект аэробной среды, которая способствует быстро-

Рис. 5.2. Принципиальная схема аэробной стабилизации полигона [15]

му росту микроорганизмов, потребляющих клетчатку, и повышению температуры внутри полигона, вызывая тем самым увеличение скорости окисления твердых органи­ ческих отходов. Процесс разложения ускоряется. Аэрация также оказала положительное влияние на подстилающий слой грунта в основании полигона [15].

Новейшим методом аэрации и активации окислитель­ ных процессов в теле полигона является метод ВЮPUSTER. Он также может использоваться перед экскава­ цией свалочного грунта для предотвращ ения выхода ядовитых газов и одорантов. Установка состоит из нагне­ тательных и всасывающих кислородных фурм, помещен­ ных в скважины (рис. 5.3).

Воздух обогащается кислородом до 20% в смешиваю­ щем устройстве и в сжатом виде (2—10 бар) по трубам по­ падает в свалочное тело. Компрессорная установка состоит из компрессора и пневматических устройств - пустеров. Процесс аэрации протекает в сотые доли секунды с образо­ ванием сильной «взрывной» волны, которая способствует проникновению кислорода в глубоко залегающие слои. Выделяемый свалочный газ проходит по трубам через ва-

компрессор

смеситель

нагнетательны й Т ’ тр уб о п р о в о д

всасывающие ...

кислородные

Фурмы

Рис. 5.3. Схема метода BIO-PUSTER

куумные насосы, используемые в целях безопасности, в биофильтр, где происходит его биодеградация.

Благодаря такой технологии достигается полное удале­ ние потенциально токсичных и практически всех взрыво­ опасных газов из тела свалки.

Поскольку биогаз взрывоопасен, система запроектиро­ вана с учетом номинального давления 10 бар, каждая тру­ ба оборудована специальным регулировочным вентилем. Также предусмотрено дополнительное снабжение системы кислородом.

Всасывающие системы состоят из системы водяных на­ сосов, водоотделителя, водоохладителя, воздушного про­ грамматора для аэрирования биофильтров, непосредствен­ но биофильтров и любых фильтров из активированного дре­ весного угля. Свалочные газы при нормальных условиях подводятся к биофильтру, где разлагаются до двуокиси углерода и водяного пара. Вещества, биологически плохо разлагаемые, улавливаются в фильтрах из активирован­ ного древесного угля.

В целях безопасности всасывающие трубы разработаны таким способом, что могут выдержать любые вспышки газа.

В Пермском техническом университете, на кафедре ох­ раны окружающей среды, в исследованиях, проведенных Л. В. Рудаковой, установлено, что аэробная стабилизация отходов в комплексе с компостированием и вермикомпостированием биологически разлагаемой фракции ТБО по­ зволяет уменьшить поток органического углерода, посту­ пающего на полигон, до 12—15% [13].

Увлажнение и орошение полигонов. Влажность отхо­ дов значительно влияет на скорость их разложения, по­ этому для оптимизации процессов биоразложения и уско­ рения биологической стабилизации полигона, наряду с аэрацией, применяют контролируемое увлажнение отхо­ дов. Интенсивное орошение усиливает водооборот и тем самым способствует извлечению загрязняющих веществ. Происходит биологическая стабилизация полигона.

Heyer K.-U. и Stegmann R. экспериментально доказали, что периодическое увлажнение полигона с помощью вер­ тикальных и горизонтальных систем орошения приводит к увеличению образования газа и скорейшей стабилиза­ ции полигона [17].

В результате увлажнения достигаются следующие цели: ускорение процессов разложения отходов, ускорение про­ цесса стабилизации захороненных отходов и последую­ щее снижение потенциала эмиссий биогаза, сокращение пострекультивационной фазы и, как следствие, сниже­ ние затрат.

5.3. Термическая обработка отходов

Термическая переработка отходов заключается в тепло­ вом воздействии на отходы, при котором происходит окис­ ление или газификация горючих компонентов.

Существуют два метода, позволяющие уменьшить объем отходов путем термической обработки и получить практически инертные материалы (зола, шлак), не со­ держащие органического вещества, — это сжигание и пиролиз [18].

Сжигание. Мусоросжигание рекомендуется в случаях, когда содержание активного органического вещества в бытовых отходах менее 30%, при отсутствии гарантиро­ ванных потребителей компоста и биотоплива в радиусе не