Рост населения и расширение существующих городов одновременно сопровождается увеличением объема отходов производства и потребления, не только ТКО, но и продуктов очистки сточных вод. Очистку сточных вод можно разделить на два основных этапа: механическую – отделение песка, других механических примесей, и биологическую – избавление от опасных биохимических соединений, патогенных микроорганизмов и паразитов.
На каждом этапе образуются осадки, соответственно, в виде физических частиц и избыточного активного ила, в состав которого входят клетки микроорганизмов, водорослей, а также различные органические соединения, которые, как правило, не разрушаются при очистке стока в аэротенках. На этих этапах возникают задачи удаления, обезвреживания, утилизации осадков. Если механические примеси – песок, камни и другие частицы трудно или невозможно утилизировать (преобразовать), то биологические примеси или органические осадки сточных вод (ОСВ), о которых пойдет речь в статье, можно использовать как сырье для получения новых продуктов.
Среди всех известных способов обработки или утилизации ОСВ выделяют следующие:
- получение грунтов для отсыпки полигонов ТКО;
- получение почвогрунтов для технической или биологической рекультивации;
- получение органических или органоминеральных удобрений;
- сжигание;
- использование в метантенках для получения биогаза.
Однако сейчас основным способом утилизации ОСВ в России является складирование их на иловых картах.
Объем образующихся в России ОСВ оценивается в 77 млн. т/год.
Влажность ила составляет более 95%, что требует его обезвоживания с целью уменьшения объема для складирования в картах. Удаление влаги до показателя в 65% достигается механическими способами – отжимом, центрифугированием или гравитационными (фильтрацией), а дальнейшее уменьшение этого показателя возможно только термическим воздействием – нагревом или сушкой, что бесспорно, энергетически и финансово затратно.
В природе существует естественный процесс разогрева твердого биогенного или органического материала за счет окисления органики микроорганизмами с использованием кислорода воздуха, в результате чего на конечной стадии образуется продукт - компост. Такой биотермический процесс разложения или твердофазной ферментации – «минерализации и гумификации органических отходов, происходящий в аэробных условиях под воздействием микроорганизмов» называется компостированием (ГОСТ 31103-2017). При этом температура массы ОСВ при компостировании может быстро достигать не менее 70°C, что необходимо для обеззараживания.
На наш взгляд, самой дешевой и наилучшей доступной технологией, признанной учёными РАН, является компостирование ОСВ, так как оно позволяет использовать в качестве субстрата ОСВ с влажностью более 65%, а также подразумевает дальнейшее применение полученного продукта в различных сферах. При этом компост можно использовать и для отсыпки полигонов ТКО, и как почвогрунт для технической и биологической рекультивации, и как безопасное органическое удобрение.
Исходя из этих положений, специалисты ООО «Биотехкомпост» провели испытания технологии компостирования осадков сточных вод с целью прохождения Государственной экологической экспертизы и включения ее в соответствующих реестр технологий по рекультивации иловых карт, разрешенных для использования на территории Российской Федерации.
Рис 1. Схема рекультивации
Испытания проводили на территории мусороперерабатывающего комплекса ООО «Экотранс-про» в Неклиновском районе Ростовской области. Осадки сточных вод с иловых карт предоставил АО «Ростовводоканал».
В ходе апробации решались следующие задачи.
1) Экспериментальное компостирование ОСВ в закрытом комплексе ангарного типа, в котором можно компостировать такие органические отходы, как ТКО, ОСВ, отходы птицеводства и животноводства, другие органические отходы.
2) Анализ развития биотермических процессов.
3) Определение выделяющихся при компостировании газов и оценка их концентрации с помощью разработанной нами автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП).
4) Оценка объемов образующегося стока в комплексе.
5) Определение класса опасности компоста, полученного из ОСВ.
Компостирование проводили в типовом крытом сооружении (ангаре), рассчитанном на переработку не менее 70000 т ОСВ в год. Полы ангара гидроизолированные, в них предусмотрены каналы с отверстиями для вентиляции буртов органики снизу. В холодное время года предусмотрен подогрев поступающего воздуха до температуры не менее 10 °C. ОСВ влажностью более 70% завозили самосвалом и, используя фронтальный погрузчик, выкладывали на сформированную заранее полосу щепы, которая улучшает аэрацию ОСВ и поглощают избыточную влагу. Далее бурт формировали с помощью ворошителя компостных буртов немецкой марки «Бахус», обрабатывая при этом массу биодеструктором для компостирования «Термофильные бактерии», ускоряющим биотермические процессы разложения органики. Периодически массу ворошили. Удаляемый из буртов воздух с примесями образующихся газов через систему вентиляции поступал в биофильтр - металлический контейнер из сэндвич-панелей, устойчивых к влаге и коррозии, размерами 12,1×2,5×2,6 м. Внутри биофильтра на щелевых полах находится наполнитель (щепа, опилки), на котором иммобилизованы микроорганизмы, усваивающие аммиак, оксида азота, углекислый газ, метан, другие газы, а также летучие соединения.
Ангар компостирования
Как видно на представленном графике, уже через сутки компостирования температура внутри буртов ОСВ значительно возрастает, достигая к четвертым суткам почти 70 °C. Такая температура достаточна для обеззараживания осадка, а также позволяет без других энергозатрат удалять влагу.
Рис. 2 Динамика температуры в бурте
Цикл компостирования 20 дней.
Установлено, что при компостировании ОСВ выделяются аммиак, оксид и диоксид азота, оксид углерода, метан. Независимые анализы концентрации выделяющихся газов, проведенные Ростовской испытательной лабораторией ФГБУ «ЦЛАТИ по ЮФО», показали отсутствие превышений показателя ПДК вредных газов в воздухе рабочей зоны внутри ангара за счет работы систем аэрации и вентиляции, а также ПДК максимально разовой и среднесуточной доз газов над биофильтром. При компостировании стоки в ангаре и в биофильтре не образуются, что полностью снимает задачу очистки сточных вод при использовании нашей технологии. По результатам анализа Ростовской испытательной лабораторией ФГБУ «ЦЛАТИ по ЮФО» методами ПНДФТ 14.1:2:3:4.11-04 и ФР.1.39.2007.03222 полученный в результате апробации технологии компост относится к V классу опасности.
Смотреть видео
Протокол испытаний
Автор: Тит Кинз, эксперт по промышленному компостированию проекта «Союз Компост»