Способ компостирования твердых отходов и климатическая камера для его реализации
Изобретение относится области переработки твердых отходов. Предложен способ компостирования твердых отходов, содержащих органические вещества, согласно которому укладывают компостируемый материал на прямоугольную водонепроницаемую площадку, укрывают полупроницаемой пленкой и обеспечивают герметичное соединение пленки с периметром прямоугольной площадки. Через аэрационные каналы, расположенные вдоль прямоугольной площадки, посредством вентилятора обеспечивают наддув воздуха в объем компостируемого материала. После укладки компостируемого материала производят его орошение от 5 до 10% -ным раствором карбамида из расчета от 1 до 5 литров на 1 м3 компостируемого материала, во время компостирования наклон прямоугольной водонепроницаемой площадки к аэрационным каналам обеспечивает равномерное стекание в них компостной жидкости. При отрицательных температурах наружного воздуха посредством блока управления включают нагревательные кабели для нагрева аэрационных каналов. Изобретение обеспечивает сокращение времени компостирования. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.
Изобретение относится к направленной механико-биологической обработке твердых бытовых отходов посредством аэробного биотермического компостирования для получения гигиенического стабилизированного компоста [C05F 17/00].
Из уровня техники известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПОСТИРОВАНИЯ [RU 2628518 С1, опубл. 17.08.2017 г.], включающее площадку для сбора измельченных и смешанных органических отходов и хранилище компоста с покрытием, отличающееся тем, что площадка совмещена с хранилищем, представляющим собой яму с разрыхленным на штык лопаты дном прямоугольной формы глубиной до 1 метра, шириной и длиной, необходимыми для всего предполагаемого объема отходов, имеющую по периметру выше уровня земли обрамление из щитов высотой до 0,4 м и разделенную перегородками со щелями по всей высоте их на покрытые секции, в каждой из которых установлены пластмассовые трубки с размещенными в них термометрами, с возможностью вертикального перемещения.
Недостатком данного аналога является загрязнение местности компостной жидкостью, образующейся в процессе компостирования, а также низкая производительность компостирования, обусловленная небольшими размерами устройства для компостирования.
Также из уровня техники известен СПОСОБ АЭРОБНОЙ ОБРАБОТКИ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО УДОБРЕНИЯ [US 2014196512 (А1), опубл. 17.07.2014 г.], в соответствии с которыми биокамера имеет корпус камеры, который образует приемную камеру и аэрационную камеру. Аэрационная камера лежит в основе приемной камеры и разделена перфорированной перегородкой. Датчик кислорода и датчик температуры расположены внутри приемной камеры. Вентилятор соединен с аэрационной камерой и может продувать в нее воздух. Способ включает: смешивание птичьего помета с углеродным носителем; загрузку смеси в приемную камеру; контроль температуры и концентрации кислорода в смеси; аэрирование смеси; регулирование температуры и концентрации кислорода путем регулировки работы воздуходувки.
Недостатком данного аналога является подача воздуха в аэрационную камеру через перфорированную перегородку, что не обеспечивает доступ кислорода до всего перерабатываемого материала, замедляет процесс переработки и снижает производительность биокамеры.
Также из уровня техники известна ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТАЯ И ЭФФЕКТИВНАЯ СИСТЕМА АЭРОБНОГО КОМПОСТИРОВАНИЯ [CN 105036838 (А), опубл. 11.11.2015 г.], содержащая аэробную систему компостирования, которая включает в себя модуль составного покрытия, модуль вентиляции, модуль сбора данных и модуль хранения и управления, причем модуль составного покрытия состоит из поля компостирования, слоя составного покрытия и подвижного пленочного покрытия, машина; компостируемый материал накапливается в области компостирования; композитный покрывающий слой покрывает компостируемый материал через подвижную пленочную машину для образования замкнутого пространства между компостирующим материалом и композитным покрывающим слоем; модуль вентиляции состоит из вентилятора и вентиляционного трубопровода; модуль сбора данных включает датчики температуры, датчики концентрации кислорода и датчики давления; модуль хранения и управления включает в себя компьютерный терминал, программное обеспечение для обработки данных и множество кабелей для передачи данных; модуль сбора данных соединен с модулем хранения и управления через кабель передачи сигнала.
Недостатком данного аналога является образование в процессе компостирования большого количества компостной жидкости, которая скапливается стекает на грунт и производит экологическое заражение прилегающей территории.
Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ АЭРОБНОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ, КОТОРЫЙ МОЖНО АВТОМАТИЧЕСКИ КОНТРОЛИРОВАТЬ С ПОМОЩЬЮ ПЛЕНОЧНОГО ПОКРЫТИЯ [CN 108569918 (А), опубл. 25.09.2018 г.], включающий этапы укладки компостируемого материала на прямоугольную водонепроницаемую площадку, укрытия компостируемого материала полупроницаемой пленкой, обеспечение герметичного соединения пленки с периметром прямоугольной площадки и включение вентилятора, который производит наддув воздуха в аэрационные каналы. При укладке и аэробной фильтрации компостируемый материал не орошается, при этом срок ферментации составляет 28 дней. Климатическая камера для реализации известного способа содержит прямоугольную водонепроницаемую площадку, вдоль которой расположены аэрационные каналы в виде углублений с перфорированными решетками, при этом периметр прямоугольной площадки выполнен с возможностью герметичного соединения с краями полупроницаемой пленки, расположенной поверх прямоугольной площадки. Прямоугольная площадка имеет наклон 2° к одной из меньших сторон прямоугольной площадки с возможностью обеспечения стока компостной жидкости в траншейную систему, расположенную за прямоугольной водонепроницаемой площадкой для сбора компостной жидкости.
Основной технической проблемой прототипа является применяемая система сбора фильтрата (компостной жидкости), которая включает наклонную прямоугольную водонепроницаемую площадку и открытые траншеи. Наклонная прямоугольная площадка обеспечивает неравномерный сток фильтрата, при котором компостный материал в верхней части площадки является более сухим нежели в нижней части, следовательно, характеристики готового продукта (компоста) сильно зависят от того, в каком месте климатической камеры он расположен. Открытую систему траншей для сбора фильтрата нельзя использовать при отрицательных температурах наружного воздуха, кроме того фильтрат может просачиваться в землю и загрязнять прилегающую территорию. Кроме того, к недостатку прототипа можно отнести большую длительность процесса компостирования.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности эксплуатации климатической камеры при отрицательных температурах наружного воздуха, обеспечение равномерного сбора фильтрата с прямоугольной водонепроницаемой площадки, а также сокращение времени компостирования.
Указанный технический результат достигается за счет реализации способа компостирования твердых отходов, содержащих органические вещества, согласно которому укладывают компостируемый материал на прямоугольную водонепроницаемую площадку, укрывают полупроницаемой пленкой и обеспечивают герметичное соединение пленки с периметром прямоугольной площадки, после чего через аэрационные каналы, расположенные вдоль прямоугольной площадки, посредством вентилятора обеспечивают наддув воздуха в объем компостируемого материала, после укладки компостируемого материала производят его орошение от 5 до 10% раствором карбамида из расчета от 1 до 5 литров на 1 м3 компостируемого материала, во время компостирования наклон прямоугольной водонепроницаемой площадки к аэрационным каналам обеспечивает равномерное стекание в них компостной жидкости, при отрицательных температурах наружного воздуха посредством блока управления включают нагревательные кабели для нагрева аэрационных каналов.
В частности, перед орошением компостируемого материала 5-10% раствор карбамида готовят на основе нехлорированной воды или компостной жидкости.
В частности, при укладке компостируемого материала на прямоугольную водонепроницаемую площадку включают вентилятор, который производит наддув воздуха в аэрационные каналы для предотвращения засорения отверстий в перфорированных решетках, расположенных в аэрационных каналах.
В частности, при отрицательных температурах наружного воздуха нагревательные кабели включают во время укладки компостируемого материала на прямоугольную водонепроницаемую площадку.
Указанный технический результат достигается за счет того, что климатическая камера для компостирования твердых отходов, включающих органические вещества, содержит прямоугольную водонепроницаемую площадку, вдоль которой расположены аэрационные каналы в виде углублений с перфорированными решетками, периметр прямоугольной площадки выполнен с возможностью герметичного соединения с краями полупроницаемой пленки, расположенной поверх прямоугольной водонепроницаемой площадки, поверхность прямоугольной водонепроницаемой площадки выполнена с наклоном, при этом наклон прямоугольной водонепроницаемой площадки выполнен с возможностью стока жидкости с ее поверхности в аэрационные каналы, а основания аэрационных каналов выполнены с наклоном к одной из меньших сторон прямоугольной водонепроницаемой площадки и в нижней части сопряжены с Г-образными дренажными трубами, которые имеют наклон к своим меньшим частям, обращенным вниз и оканчивающимся в нижних частях дренажных приямков, в которых расположены обращенные вверх меньшие части Г-образных канализационных труб, которые начинаются в верхней части дренажных приямков, Г-образные дренажные трубы сопряжены с воздуховодами, к которым подключен вентилятор, при этом вентилятор силовым проводом подключен к блоку управления, к которому также силовыми проводами подключены нагревательные кабели, расположенные внутри и вдоль аэрационных каналов.
В частности, дренажные приямки вместе с обращенными вниз частями Г-образных дренажных труб и обращенными вверх частями Г-образных канализационных труб выполнены с возможностью образования сифонных замков при заполнении приямков жидкостью.
В частности, Г-образные канализационные трубы посредством канализационных трубопроводов сопряжены с емкостью-накопителем.
В частности, сверху на полупроницаемую пленку пришиты прямоугольные накладки из прочного материала, в которых смонтированы разъемы для кислородного зонда и температурного зонда, которые сигнальными проводами подключены к блоку управления.
В частности, к блоку управления сигнальным проводом подключен датчик температуры наружного воздуха.
В частности, прямоугольная водонепроницаемая площадка выполнена в виде грунтовой площадки с водонепроницаемым покрытием.
В частности, по периметру прямоугольной грунтовой площадки с водонепроницаемым покрытием расположены внахлест друг с другом прижимные трубы, на которые надеты петли, пришитые по периметру полупроницаемой пленки на таком расстоянии от ее края, которое позволяет краям полупроницаемой пленки располагаться между прижимными трубами и прямоугольной площадкой, обеспечивая при этом герметичное соединение.
В частности, прямоугольная водонепроницаемая площадка выполнена в виде бетонной площадки.
В частности, вдоль одной меньшей и двух больших сторон прямоугольной бетонной площадки установлены соответственно торцевое и боковые ограждения, которые выполнены в поперечном сечении в виде перевернутой Т-образной формы с увеличенным основанием в сторону бетонной площадки, при этом боковые ограждения выполнены меньшей высоты, чем торцевое ограждение и их окончания выполнены скошенными.
В частности, поверхность прямоугольной бетонной площадки выполнена с наклоном более 1° от боковых ограждений к аэрационным каналам 5 и с наклоном от 0,5 до 1° к торцевому ограждению.
В частности, Г-образные дренажные трубы проложены через отверстия в торцевом ограждении и оканчиваются в дренажных приямках, расположенных в бетонной площадке за торцевым ограждением.
В частности, на фасаде торцевого ограждения установлен блок управления, вентилятор и кронштейн для температурного и кислородного зондов.
В частности, для обеспечения герметичного соединения полупроницаемой пленки с периметром прямоугольной площадки со стороны торцевого ограждения края полупроницаемой пленки пришиты к стяжному ремню с лебедкой, края которого прикреплены к внешним сторонам боковых ограждений таким образом, чтобы край полупроницаемой пленки был прижат с внутренней стороны торцевого ограждения, со стороны боковых ограждений герметичное соединение обеспечивается посредством того, что вдоль полупроницаемой пленки пришита силовая лента, к которой пришиты петли для стяжки, к которой с другой стороны прикреплены петли, установленные на тросе, окончания которого посредством талрепов присоединены по краям боковых ограждений таким образом, чтобы края полупроницаемой пленки были прижаты с внешней стороны к боковым ограждениям, с четвертой стороны герметичное соединение обеспечивается посредством прижимной трубы, на которую надеты петли, пришитые по краю полупроницаемой пленки на таком расстоянии от ее края, которое позволяет краю полупроницаемой пленки располагаться между прижимной трубой и прямоугольной площадкой, обеспечивая при этом герметичное соединение.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 показан разрез А-А 1 варианта реализации климатической камеры для компостирования твердых отходов.
На фиг. 2 показан разрез Б-Б 1 варианта реализации климатической камеры для компостирования твердых отходов.
На фиг. 3 показан разрез В-В 1 варианта реализации климатической камеры для компостирования твердых отходов.
На фиг. 4 показан разрез Г-Г 1 варианта реализации климатической камеры для компостирования твердых отходов.
На фиг. 5 показан вид сверху 2 варианта реализации климатической камеры для компостирования твердых отходов.
На фиг. 6 показан вид сверху группы климатических камер для компостирования твердых отходов по 1 варианту реализации.
На фигурах обозначено: 1 - грунт, 2 - прямоугольная бетонная площадка, 3 - торцевое ограждение, 4 - боковые ограждения, 5 - аэрационные каналы, 6 - перфорированные решетки, 7 - Г-образные дренажные трубы, 8 - дренажные приямки, 9 - Г-образные канализационные трубы, 10 - крышки дренажных приямков, 11 - канализационный трубопровод, 12 - емкость-накопитель, 13 - блок управления, 14 - сигнальные провода, 15 - температурный зонд, 16 - кислородный зонд, 17 - кронштейн, 18 - вентилятор, 19 - силовые кабели, 20 - воздуховоды, 21 - нагревательные кабели, 22 - компостируемый материал, 23 - полупроницаемая пленка, 24 - стяжной ремень, 25 - лебедка, 26 - талрепы, 27 - трос, 28 - петли, 29 - стяжка, 30 - силовая лента, 31 - накладки из прочного материала на полупроницаемую пленку, 32 - разъемы для зондов, 33 - прямоугольная грунтовая площадка, 34 - водонепроницаемое покрытие прямоугольной грунтовой площадки, 35 - петли для прижимных труб, 36 - прижимные трубы.
Осуществление изобретения.
По 1 варианту реализации климатическая камера для компостирования твердых отходов содержит установленную на грунте 1 прямоугольную бетонную площадку 2. С одной из меньших сторон бетонной площадки 2 расположено торцевое ограждение 3, которое выполнено с сечением в виде перевернутой Т-образной формы с увеличенным основанием в сторону бетонной площадки 2. Вдоль больших сторон бетонной площадки 2 расположены боковые ограждения 4, которые выполнены с сечением в виде перевернутой Т-образной формы с увеличенным основанием в сторону бетонной площадки 2, причем боковые ограждения 4 выполнены со скошенным скончанием и меньшей высоты, чем торцевое ограждение 3.
Вдоль бетонной площадки 2 расположены аэрационные каналы 5 в виде углублений с перфорированными решетками 6. Поверхность бетонной площадки 2 выполнена с наклоном более 1° от боковых ограждений 4 к аэрационным каналам 5 и с наклоном от 0,5 до 1° к торцевому ограждению 3, что обеспечивает равномерный сбор фильтрата с прямоугольной бетонной площадки 2.
Основания аэрационных каналов выполнены с наклоном к торцевому ограждению 3 и в нижней части сопряжены с Г-образными дренажными трубами 7, которые проходят через отверстия в торцевом ограждении 3 и оканчиваются в приямках 8, при этом меньшая часть дренажных труб 7 обращена вниз. Также в приямках расположены обращенные вверх меньшие части Г-образных канализационных труб 9. Сверху дренажных приямков 8 установлены крышки 10.
Приямки 8 вместе с обращенными вниз частями дренажных труб 7 и обращенными вверх частями Г-образных канализационных труб 9 образуют сифонные замки при заполнении приямков 8 жидкостью.
Канализационные трубы 9 посредством канализационных трубопроводов 11 сопряжены с емкостью-накопителем 12.
На фасаде торцевого ограждения 3 установлен блок управления 13, соединенный сигнальными проводами 14 с температурным зондом 15 и кислородным зондом 16, которые в исходном положении расположены на кронштейне 17, установленным в исходном положении на фасаде торцевого ограждения 3.
На фасаде торцевого ограждения 3 установлен вентилятор 18, который силовым кабелем 19 соединен с блоком управления 13 и посредством воздуховодов 20 сообщается с Г-образными дренажными трубами 7.
Блок управления 13 силовыми кабелями 19 сообщается с нагревательными кабелями 21, расположенными в аэрационных каналах 5.
Блок управления 13 силовыми кабелями 19 соединен с вентилятором 18.
В рабочем положении на бетонной площадке 2 расположен компостируемый материал 22, который покрыт полупроницаемой пленкой 23, при этом со стороны торцевого ограждения 3 края пленки прикреплены к стяжному ремню 24 с лебедкой 25. Края стяжного ремня 24 прикреплены к внешним сторонам боковых ограждений 3. Также к внешним сторонам боковых ограждений 3 прикреплены талрепы 26, между которыми установлен трос 27 для петель 28, которые стяжкой 29 прикреплены к петлям, установленным на силовой ленте 30, которая пришита к боковым сторонам полупроницаемой пленки 23.
Спереди к полупроницаемой пленке 23 пришиты петли 35 для прижимной трубы 36.
Сверху на полупроницаемую пленку пришиты прямоугольные накладки из прочного материала 31, в которых смонтированы разъемы 32 для зондов 15 и 16.
По 2 варианту реализации климатическая камера для компостирования твердых отходов содержит прямоугольную грунтовую площадку 33 с водонепроницаемым покрытием 34. По периметру прямоугольной грунтовой площадки 33 с водонепроницаемым покрытием 34 расположены внахлест друг с другом прижимные трубы 36, на которые надеты петли 35, пришитые по периметру полупроницаемой пленки 23 на таком расстоянии от ее края, которое позволяет краям полупроницаемой пленки располагаться между прижимными трубами 36 и прямоугольной площадкой 33, обеспечивая при этом герметичное соединение.
Водонепроницаемое покрытие может быть выполнено в виде слоя глины высотой не более 0,5 м или из искусственного материала.
В перфорированных решетках 6 выполнены отверстия диаметром от 5 до 20 мм.
К блоку управления 13 подключен датчик температуры.
Мощность вентилятора 18 составляет от 1,5 до 1,8 кВт.
Емкость-накопитель 12 может быть выполнена в виде железобетонного резервуара объемом около 200 м3.
Полупроницаемая пленка 23 выполнена в виде трехслойного полупроницаемого мембранного покрытия, обеспечивающего оптимальные условия компостирования и изоляцию процесса компостирования от окружающей среды.
Изоляция процесса и исключение выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду, достижение параметров регулируемого аэробного процесса достигается путем применение изолирующего материала - полупроницаемой пленки, изготовленной с применением материалов GORE-TEX, PLOUCQUET или их аналогов. При этом полупроницаемая пленка обеспечивает проницаемость для воздуха (в т.ч. CO2) и паров воды, исключая выбросы в окружающую среду углеводородов, микроскопической пыли и бактерий. Диаметр микропор пленки настраивается в диапазоне от 0,1 мкм до 3 мкм. Поскольку политетрафторэтилен представляет собой крайне гидрофобный полимер, капли воды со средним диаметром от 0,1 до 3 мм даже при большем среднем диаметре пор задерживаются, в то время как молекулы водяного пара со средним диаметром около 0,0003 мкм беспрепятственно проникают сквозь пленку. Этот эффект усиливается в результате того, что в отходящем воздухе микроорганизмы чаще всего присутствуют не по отдельности, а в виде аэрозольных микроколоний и скоплений, привязанных к частицам пыли или капелькам воды.
Сырьем и материалами для изготовления компостов являются отходы биоорганического происхождения или технологические смеси, изготавливаемые по ТУ 20.15.80-005-54875501-2017. Компост изготавливается из смеси сырья и структурного материала, технологически обработанных методом дробления и грохочения (далее - компостная биомасса).
Применяемое сырье по степени воздействия на среду обитания и здоровье человека должно иметь следующие классы опасности: класс 3 - умеренно опасные; класс 4 - малоопасные. Определение класса опасности производится в соответствии с СП 2.1.7.1386-03.
Применяемые сырье и материалы должны иметь паспорт отхода IV класса опасности или документы, подтверждающие отнесение отхода к V классу опасности для окружающей среды, оформленные в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.
Не допускается наличие в сырье и материалах следующих групп и видов отходов: лом и отходы черных и цветных металлов; оборудование компьютерное, электронное, оптическое, утратившее потребительские свойства; оборудование электрическое, утратившее потребительские свойства.
Не допускается использование в качестве сырья отходов с содержанием тяжелых металлов превышающих показатели по ГОСТ Р 54534.
При использовании сырья соответствующего ТУ 20.15.80-005-54875501-2017 его качество подтверждается сертификатами соответствия или материалами лабораторных испытаний на поставляемую партию.
Способ компостирования твердых отходов на примере 1 варианта реализуется следующим образом.
Первоначально при укладке компостируемого материала 22 на прямоугольную бетонную площадку 2 включают вентилятор 18, который производит наддув воздуха в аэрационные каналы 5 для предотвращения засорения отверстий в перфорированных решетках 6.
Во время укладки компостируемого материала 22 на прямоугольную бетонную площадку 2 при отрицательных температурах наружного воздуха блок управления 13 включает нагревательные кабели 21, которые нагревают аэрационные каналы 5, что позволяет перерабатывать компостируемый материал при отрицательных температурах наружного воздуха.
После укладки компостируемого материала 22 на прямоугольную бетонную площадку 2 производят его орошение от 5 до 10% раствором карбамида из расчета от 1 до 5 литров на 1 м3 компостируемого материала 22, после чего укрывают компостируемый материал 22 полупроницаемой пленкой 23, обеспечивают герметичное соединение полупроницаемой пленки 23 с периметром прямоугольной площадки 2.
Орошение компостируемого материала раствором карбамида позволяет ускорить рост популяций аэробных микроорганизмов, участвующих в процессе ферментации компостируемого материала, и тем самым сократить время, необходимое для переработки компостируемого материала.
После чего в разъемы для зондов 32 вставляют зонды 15 и 16 под углом 45° для предотвращения образования капель конденсата на их чувствительных элементах.
Затем включают приточный вентилятор 18, который нагнетает воздух в аэрационные каналы 5 в зависимости от значений сигналов с измерительных зондов 15 и 16, которые по сигнальным проводам 14 поступают в блок управления 13.
Во время компостирования при отрицательных температурах наружного воздуха блок управления 13 включает нагревательные кабели 21, которые нагревают аэрационные каналы 5.
Очевидным техническим преимуществом заявленного изобретения является использование аэрационных каналов 5 для подачи воздуха в компостируемый материал 22 и стока его фильтрата, которые при отрицательных температурах окружающего воздуха подогреваются нагревательными кабелями 21, что позволяет не переохлаждать компостируемый материал 22 при подаче в него наружного воздуха (ускоряется процесс компостирования) и не замерзать его фильтрату при стоке через Г-образные дренажные трубы 7 в дренажные приямки 8. За счет применения указанных решений достигается заявленный технический результат изобретения.
Аэрация компостируемого сырья является необходимым условием подавления запахов при аэробном разложении компостируемых материалов, ускоренного разложения органических веществ. Процесс компостирования разделен на три фазы:
Фаза 1 - начальная, интенсивная, при которой происходит расщепление и минерализация легкоразлагаемых органических веществ (например, сахар, крахмал, гемицеллюлоза), а также интенсивная бактериальная деятельность при высоком обмене веществ. Мезофильные бактерии разлагают органические вещества. Температура в компостируемом материале 22 повышается, и в процесс компостирования включаются термофильные бактерии, при этом температура компостируемого материала 22 повышается выше отметки 80°С.
Фаза 2 - основная, при которой происходит разложение сложных органических веществ (например, лигнин, целлюлоза), а также актиномицет, грибков плесени, дрожжевых грибков при низком обмене веществ. Температура компостируемого материала держится в пределе от 25 до 50°С.
Фаза 3 - финальная, при которой происходит образование гуминовых кислот и глинисто-гумусовых комплексов. Температура компостируемого материала понижается вплоть до отметки ниже 20°С.
Основные регулируемые параметры процесса компостирования.
Процесс интенсивного разложения при промышленном компостировании вследствие высокой бактериальной активности регулируется по следующим параметрам:
Влажность - бактерии принимают питательные вещества только из влажной среды. Если компостируемый материал 22 сухой, падают бактериальный обмен веществ и скорость разложения; если же материал чрезмерно влажный - уменьшается доступ кислорода, бактерии переходят на анаэробную работу.
Концентрация кислорода - если содержание кислорода в компостируемом материале 22 недостаточно для аэробного процесса, бактериальная популяция переключается на анаэробный процесс разложения. При этом образуются такие вредные для здоровья биогазы как, например, меркаптан, сероводород, аммиак и метан. При чрезмерной же аэрации бурта компост пересыхает.
Температура - в процессе разложения бактериальная популяция работает оптимально только при определенной температуре. Выдерживание постоянной высокой температуры на протяжении определенного отрезка времени нейтрализует опасные для здоровья человека, животного и растения болезнетворные микробы и обеспечивает таким образом требуемую гигиенизацию компоста.
Аэробное компостирование в данном технологическом процессе регулируется посредством парциального давления Vol%.
Атмосферный воздух состоит из газов азота, кислорода, двуокиси углерода, аргона и водяного пара, при этом общее давление воздуха результируется из суммы частичных давлений (парциальные давления) (Закон Дальтона) Pges=PN2+PO2+PCO2+PAr+PH2O.
Таким образом, парциальное давление кислорода изменяется в зависимости от атмосферного давления воздуха Pges и влажности воздуха PH2O.
При повышении давления воздуха и неизменной влажности воздуха повышается парциальное давление кислорода при неизменном объемном содержании кислорода. Однако при неизменном давлении воздуха и изменении влажности воздуха меняется парциальное давление и объемное содержание кислорода.
Реализация заявленного способа на полигоне по переработке отходов имеет три производственных этапа с законченным технологическим циклом, в результате которого производится компосте заданными технологическими параметрами и свойствами.
Непосредственно компостирование сырья (отходов) осуществляется на втором этапе. Первая и вторая фаза компостирования - интенсивная.
Этап 1 - Предварительная обработка.
Отходы с содержанием органического вещества принимаются на контрольно-пропускном пункте. После идентификации отхода производится его взвешивание на весах типа «Тензо-М» с документированием приема. Принятые отходы в зависимости от их вида и фракционности направляются на соответствующие участки предварительной обработки. Отходы с фракциями более 100 мм (группы 2; 5; 6) направляются для целей измельчения и грохочения на дробильно-сортировочный комплекс, расположенный вне границ основного производственного участка. В качестве дробильно-сортировочного комплекса используется передвижная установка типа HAMMEL-750.
После обработки на дробильно-сортировочном комплексе материал направляется в складскую зону. Компостированный материал 22 для складирования направляется самосвальной техникой с объемом кузова до 16 м3 (тип САМОСВАЛ SCANIA Р400/Р440 CB6X4EHZ 16 м3).
Гомогенизованный компостируемый материал 22 складывается на бетонную площадку 2 с помощью колесного погрузчика. При этом компостируемый материал 22 выгружается на перфорированные решетки 6 аэрационных каналов 5, начиная от торцевого ограждения 3, а вентилятор 18 переводят в режим непрерывной работы. Это позволяет предотвратить забивание отверстий в перфорированной решетке 6, а также обеспечивает полную аэрацию сложенного компостируемого материала 22.
Максимальная высота компостируемого материала может составлять 3,5 м. Ширина буртов варьируется от 6,0 до 8,0 м, а длина (максимум 50,0 м) определяется размером прямоугольной площадки 2 на каждой конкретной установке по переработке отходов.
Этап 2 - Компостирование.
После складывания компостируемого материала 22 на прямоугольную площадку 2 он накрывается полупроницаемой пленкой 23. Только после этого система переработки биологических отходов считается завершенной в соответствии с требованиями TASi, и контролируемое вылеживание становится возможным.
Для накрытия компостируемого материала 22 в одном из возможных вариантов реализации полупроницаемая пленка 23 может разматываться с барабана (на чертежах не указан), расположенного у торцевого ограждения 3 с помощью тросовой лебедки (если устройство для наматывания закреплено на стене), или же мобильное устройство для наматывания перемещается над компостируемым материалом 22.
Затем полупроницаемая пленка 23 герметично прикрепляется к периметру прямоугольной площадки 2. После этого включают вентилятор 18, и начинается регулируемая аэрация компостируемого материала, позволяющая избежать появления запаха и размножения микроорганизмов.
После насыпки и накрытия компостируемого материала 22 устанавливают зонды 15 и 16, необходимые для управления процессом аэрации, при этом температурный зонд 15 устанавливается не глубже рукоятки на головке датчика, кислородный зонд 16 погружается в компостируемый материал 22 не полностью, он должен выступать над поверхностью бурта на 20-30 см. Отходящие от зондов 15 и 16 сигнальные провода 14 прокладывают по поверхности образовавшегося бурта к блоку управления 13.
Аэрация компостируемого материала необходима для быстрого разложения органических веществ без выделения запаха.
На предприятии по переработке отходов фазы компостирования включают.
Фаза 1 - Начальное интенсивное вылеживание.
Перекладывание буртов при их вылеживании по данной системе не требуется в течение четырех недель.
Сложенный компостируемый материал 22 подвергается аэрации в нормальном режиме после предварительной установки предельных значений содержания кислорода и температуры. Орошение водой или перекладывание буртов в течение данного срока не требуется.
С точки зрения охраны труда данные условия являются идеальными, поскольку сложенный материал не попадает в окружающую среду, а персонал защищен от контакта с ним.
Бурты разбираются приблизительно через четыре недели. Сначала отсоединяются края полупроницаемой пленки 23, затем вынимаются зонды 15 и 16 и устанавливаются в предназначенные для них настенный кронштейн 17, после чего полупроницаемая пленка 23 наматывается на барабан.
Бурт разбирается колесным погрузчиком, и компостируемый материал 22 переносится на 2-ю фазу для основного интенсивного вылеживания.
Фаза 2 - основное интенсивное вылеживание.
Укладка компостируемого материала 22, прошедшего первую фазу (интенсивное вылеживание), происходит так же, как и в первой фазе. Нормативная длительность 2-ой фазы интенсивного вылеживания составляет 2 недели.
Фаза 3 - финальное (дополнительное) вылеживание.
После 2-й фазы интенсивного вылеживания бурт раскрывается, зонды 15 и 16 и убираются в безопасное место.
Бурт разбирается колесным погрузчиком, и компостируемый материал 22 переносится на 3-ю фазу для финального (дополнительного) вылеживания.
После перенесения бурта на аэрируемую площадку не требуется его укрытие полупроницаемой пленкой 23. Благодаря процессу компостирования от компостируемого материала 22 запах достаточно слабый.
В этот период достаточно управлять процессом с помощью температурного зонда.
Этап 3 - обработка компоста.
После дозревания материала на финальной 3-й стадии компостирования он направляется на площадку для обработки.
Доставка материала осуществляется колесным погрузчиком.
Материал подвергается грохочению с использованием грохота типа Троммель.
Под решетная фракция, выделенная на сите грохота с размером ячейки 10-20 мм, является компостом.
Над решетная фракция с содержанием органики более 50% направляется на повторное компостирование. Фракция с содержанием органики менее 50% направляется на утилизацию или размещение в объектах размещения.
Основные виды продукции, получаемой в результате компостирования.
Компост изготовляется четырех марок:
- марка «С» используется для выращивания основных сельскохозяйственных культур в садоводстве в качестве удобрений, а также в производстве искусственных почвоподобных субстратов, почвогрунтов и питательных грунтов для закрытого грунта;
- марка «С1» используется для выращивания основных сельскохозяйственных культур, в качестве удобрений, а также для изготовления искусственных почвоподобных субстратов, почвогрунтов и питательных грунтов для открытого грунта;
- марка «Р» используется для выращивания технических сельскохозяйственных культур (зерновые, кормовые, технические), в лесном хозяйстве, лесопарковом и цветоводческом хозяйствах, для благоустройства и озеленения территорий;
- марка «Р1» используется в качестве технических компостов и почвогрунтов для технической рекультивации земель и земельных участков.
Компост используется в качестве удобрений растительного происхождения, а также для изготовления почвогрунтов, искусственных почвоподобных субстратов, питательных грунтов для использования в сельском хозяйстве и на приусадебных участках, в коммунальном хозяйстве при благоустройстве территорий и озеленении, в лесном хозяйстве, для работ по рекультивации нарушенных земель и земельных участков.
При использовании компостов в качестве удобрений и агрохимикатов следует руководствоваться положениями СанПиН 1.2.2584-10; СанПиН 1.2.1330-03; Едиными санитарно-эпидемиологическими и гигиеническими требованиями к продукции (товарам), подлежащей санитарно- эпидемиологическому надзору (контролю).
При использовании компостов в качестве удобрений и агрохимикатов необходимо руководствоваться ограничениями определенными Водным, Лесным, Земельным кодексами Российской Федерации, Федеральным законом от 14.03.1995 №33-ФЗ «Об особо охраняемых природных территориях», а также Положениями о конкретных ООПТ, вводящими ограничения по применению на соответствующих территориях удобрений и агрохимикатов.
В результате использования полупроницаемой пленки 23 обеспечивается снижение концентрации пахучих веществ на 90%. Установленная средняя интенсивность запахов 1,1 ед/м3 input's приближается к показателям эмиссии хорошо работающего биофильтра с 0,9 ед/м3 input's. По сравнению с этим открытое компостирование в буртах в первые три недели вылеживания показало среднее значение интенсивности запаха 52 ед/м3 input's. Аэрационные каналы 5 технологически совмещены с системой санации, обеспечивающей удаления стоков (фильтрата) образующегося в процессе компостирования. Для аэрации используется вентилятор 18, который подает атмосферный воздух через интегрированные в компостирующую площадку аэрационные каналы 5 непосредственно в компостируемый материал 22.
Процесс компостирования (ИЗ А 6001) будет осуществляться круглосуточно и круглогодично. Максимальные температуры при первой фазе 80°С, при второй - 25-50°С, при третьей - 20°С. Годовое планируемое количество получаемого продукта - 100000 тонн, наибольшее количество выбросов будет при первой фазе (ИЗА 6001). Процесс компостирования осуществляется под полупроницаемой пленкой 23, которая препятствует эмиссии вредных загрязняющих веществ в атмосферу на 90%-97%. В зависимости от используемого исходного материала при процессе компостирования в атмосферный воздух неорганизованно будут выделяться следующие загрязняющие вещества: аммиак, оксид азота, диоксид азота, этилмеркаптан, метан, сероводород, фенол, формальдегид, диоксид углерода, оксид углерода.
При компостировании максимальное количество фильтрата может выделяться на первой стадии компостирования, до разогрева компостируемого субстрата, в первую очередь механически, под действием тяжести сформированного штабеля. По результатам опытов количество выделяющейся жидкости составляет не более 6% от объема готовой продукции в зависимости от исходной влажности в субстрате.
Исходя из того, что возможное годовое количество получаемой продукции - 99550 тонн и средней плотности продукции - 1 г/см3, годовое количество образуемого фильтрата - 5973,0 м3/год. Для сбора фильтрационных стоков предусматриваются резервуары сбора фильтрационных стоков.
Избыточная влага посредством совмещенной системы санации и аэрации передается в емкость-накопитель 12 объемом не менее 18,0 м3.
В случае использования компоста для выращивания пищевых продуктов растительного происхождения, предназначенных для потребления человеком в сыром или переработанном виде, выполняется контроль удельной активности радионуклидов. Контроль осуществляют в соответствии с указаниями МУК 2.6.1.1194 и НРБ-99/2009.
Основным негативным фактором влияния компоста может являться поступление растворимых органических и минеральных веществ в экосистемы. Поэтому требуется контролировать качество компоста по потенциальным загрязняющим веществам, а также соблюдать нормы и периодичность внесения, в зависимости от направления применения (удобрение, озеленение, рекультивация) и используемых культур (древесные, кустарники, травы, овощи и т.п.).
Предлагается использовать компост в качестве рекультиванта и почвоулучшающей добавки при выращивании технических растительных культур. Согласно приведенным данным, основанным на результатах многочисленных экспериментов, применение компостов положительно влияет на свойства почвенного покрова. Полученный продукт может быть использован в различных природно-климатических зонах Российской Федерации, с учетом норм и периодичности внесения, устанавливаемых дифференцированно, для почв среднего, тяжелого и легкого гранулометрического состава. В повышенных нормах компосты используются для посадки древесной и кустарниковой растительности, в питомниках, парках, при рекультивации нарушенных территорий и создании плодородного слоя. В процессе производства и применения компоста для предотвращения загрязнения атмосферы и охраны окружающей среды должны выполняться требования ГОСТ 17.2.3.02, ГОСТ 17.2.3.01, ГОСТ 17.4.3.02, и СанПиП 2.1.6.1032-01. При соблюдении норм и периодичности внесения получаемого компоста негативное воздействие на окружающую среду не прогнозируется.
При компостировании не образуется отходов, ведущих к загрязнению окружающей среды.
По степени биологического загрязнения искусственные почвогрунты, изготовленные с применением компоста в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287, относятся к категории «чистая почва»: патогенные бактерии (энтеробактерии, энтеровирусы и др.), жизнеспособные личинки и яйца гельминтов отсутствуют; индекс санитарно-показательных микроорганизмов (БГКП и энтерококки) - менее 100-1000 кл./г.
Мероприятия по снижению отрицательного воздействия объекта на растительный покров и животный мир. Хранение компоста проводят с надежной гидроизоляцией, не допускающей инфильтрацию органических веществ в грунтовые воды, почву.
При хранении компоста бурты укрываются полиэтиленовой пленкой. Под буртами организуется водонепроницаемое покрытие из геомембраны HDPE толщиной 1-1,5 мм.
Для защиты грунтовых вод от загрязнения промплощадка должна быть оборудована по периметру перехватывающим водостоком в виде дренажной системы, выполненной с применением пластикового водоотводного лотка типа DN500. Ливневые стоки и избыточную влагу отводят в септик с последующей откачкой и передачей на очистные сооружения.
Основным элементом технологии обработки и утилизации органических отходов методом компостирования является «Климатическая камера», обеспечивающая оптимальные условия компостирования и изоляцию процесса от окружающей среды.
Технология может быть реализована на всей территории Российской Федерации, в полном спектре природных зон, от арктических пустынь на севере до полупустынь Прикаспийской низменности на юге. Применение «климатических камер» и замкнутого цикла санации позволяет исключить негативное влияние процессов компостирования на окружающую среду.
Все вышеуказанные являются только предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения и не предназначены для ограничения настоящего изобретения. Любая модификация, эквивалентная замена и усовершенствование отдельных признаков, выполненные в духе и принципе настоящего изобретения, должны быть включены в объем защиты настоящего изобретения.
1. Способ компостирования твердых отходов, содержащих органические вещества, согласно которому укладывают компостируемый материал на прямоугольную водонепроницаемую площадку, укрывают полупроницаемой пленкой и обеспечивают герметичное соединение пленки с периметром прямоугольной площадки, после чего через аэрационные каналы, расположенные вдоль прямоугольной площадки, посредством вентилятора обеспечивают наддув воздуха в объем компостируемого материала, отличающийся тем, что после укладки компостируемого материала производят его орошение от 5 до 10% раствором карбамида из расчета от 1 до 5 литров на 1 м3 компостируемого материала, во время компостирования наклон прямоугольной водонепроницаемой площадки к аэрационным каналам обеспечивает равномерное стекание в них компостной жидкости, при отрицательных температурах наружного воздуха посредством блока управления включают нагревательные кабели для нагрева аэрационных каналов.
2. Способ компостирования по п. 1, отличающийся тем, что перед орошением компостируемого материала 5-10%-ный раствор карбамида готовят на основе нехлорированной воды или компостной жидкости.
3. Способ компостирования по п. 1, отличающийся тем, что при укладке компостируемого материала на прямоугольную водонепроницаемую площадку включают вентилятор, который производит наддув воздуха в аэрационные каналы для предотвращения засорения отверстий в перфорированных решетках, расположенных в аэрационных каналах.
4. Способ компостирования по п. 1, отличающийся тем, что при отрицательных температурах наружного воздуха нагревательные кабели включают во время укладки компостируемого материала на прямоугольную водонепроницаемую площадку.
5. Климатическая камера для компостирования твердых отходов, включающих органические вещества, содержащая прямоугольную водонепроницаемую площадку, вдоль которой расположены аэрационные каналы в виде углублений с перфорированными решетками, периметр прямоугольной площадки выполнен с возможностью герметичного соединения с краями полупроницаемой пленки, расположенной поверх прямоугольной водонепроницаемой площадки, поверхность прямоугольной водонепроницаемой площадки выполнена с наклоном, отличающаяся тем, что наклон прямоугольной водонепроницаемой площадки выполнен с возможностью стока жидкости с ее поверхности в аэрационные каналы, а основания аэрационных каналов выполнены с наклоном к одной из меньших сторон прямоугольной водонепроницаемой площадки и в нижней части сопряжены с Г-образными дренажными трубами, которые имеют наклон к своим меньшим частям, обращенным вниз и оканчивающимся в нижних частях дренажных приямков, в которых расположены обращенные вверх меньшие части Г-образных канализационных труб, которые начинаются в верхней части дренажных приямков, Г-образные дренажные трубы сопряжены с воздуховодами, к которым подключен вентилятор, при этом вентилятор силовым проводом подключен к блоку управления, к которому также силовыми проводами подключены нагревательные кабели, расположенные внутри и вдоль аэрационных каналов.
6. Климатическая камера по п. 5, отличающаяся тем, что дренажные приямки вместе с обращенными вниз частями Г-образных дренажных труб и обращенными вверх частями Г-образных канализационных труб выполнены с возможностью образования сифонных замков при заполнении приямков жидкостью.
7. Климатическая камера по п. 5, отличающаяся тем, что Г-образные канализационные трубы посредством канализационных трубопроводов сопряжены с емкостью-накопителем.
8. Климатическая камера по п. 5, отличающаяся тем, что сверху на полупроницаемую пленку пришиты прямоугольные накладки из прочного материала, в которых смонтированы разъемы для кислородного зонда и температурного зонда, которые сигнальными проводами подключены к блоку управления.
9. Климатическая камера по п. 5, отличающаяся тем, что к блоку управления сигнальным проводом подключен датчик температуры наружного воздуха.
10. Климатическая камера по п. 5, отличающаяся тем, что прямоугольная водонепроницаемая площадка выполнена в виде грунтовой площадки с водонепроницаемым покрытием.
11. Климатическая камера по п. 10, отличающаяся тем, что по периметру прямоугольной грунтовой площадки с водонепроницаемым покрытием расположены внахлест друг с другом прижимные трубы, на которые надеты петли, пришитые по периметру полупроницаемой пленки на таком расстоянии от ее края, которое позволяет краям полупроницаемой пленки располагаться между прижимными трубами и прямоугольной площадкой, обеспечивая при этом герметичное соединение.
12. Климатическая камера по п. 5, отличающаяся тем, что прямоугольная водонепроницаемая площадка выполнена в виде бетонной площадки.
13. Климатическая камера по п. 12, отличающаяся тем, что вдоль одной меньшей и двух больших сторон прямоугольной бетонной площадки установлены соответственно торцевое и боковые ограждения, которые выполнены в поперечном сечении в виде перевернутой Т-образной формы с увеличенным основанием в сторону бетонной площадки, при этом боковые ограждения выполнены меньшей высоты, чем торцевое ограждение, и их окончания выполнены скошенными.
14. Климатическая камера по п. 13, отличающаяся тем, что поверхность прямоугольной бетонной площадки выполнена с наклоном более 1° от боковых ограждений к аэрационным каналам 5 и с наклоном от 0,5 до 1° к торцевому ограждению.
15. Климатическая камера по п. 13, отличающаяся тем, что Г-образные дренажные трубы проложены через отверстия в торцевом ограждении и оканчиваются в дренажных приямках, расположенных в бетонной площадке за торцевым ограждением.
16. Климатическая камера по п. 13, отличающаяся тем, что на фасаде торцевого ограждения установлены блок управления, вентилятор и кронштейн для температурного и кислородного зондов.
17. Климатическая камера по п. 13, отличающаяся тем, что для обеспечения герметичного соединения полупроницаемой пленки с периметром прямоугольной площадки со стороны торцевого ограждения края полупроницаемой пленки пришиты к стяжному ремню с лебедкой, края которого прикреплены к внешним сторонам боковых ограждений таким образом, чтобы край полупроницаемой пленки был прижат с внутренней стороны торцевого ограждения, со стороны боковых ограждений герметичное соединение обеспечивается посредством того, что вдоль полупроницаемой пленки пришита силовая лента, к которой пришиты петли для стяжки, к которой с другой стороны прикреплены петли, установленные на тросе, окончания которого посредством талрепов присоединены по краям боковых ограждений таким образом, чтобы края полупроницаемой пленки были прижаты с внешней стороны к боковым ограждениям, с четвертой стороны герметичное соединение обеспечивается посредством прижимной трубы, на которую надеты петли, пришитые по краю полупроницаемой пленки на таком расстоянии от ее края, которое позволяет краю полупроницаемой пленки располагаться между прижимной трубой и прямоугольной площадкой, обеспечивая при этом герметичное соединение.
