СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2007 года по МПК C05F9/00 B09B3/00 

Изобретение относится к городскому коммунальному хозяйству, а именно к области переработки твердых бытовых отходов (ТБО) методом биотермической санации с последующим компостированием.

Проблема загрязнения окружающей среды отходами производства и потребления сегодня перешла в разряд глобальных, особенно остро она стоит в больших городах.

Традиционно, вплоть до середины прошлого века, значительная часть отходов вывозилась на открытые свалки, где уничтожалась путем сжигания. Впоследствии было установлено, что горящие свалки загрязняют окружающую среду токсичными веществами. Затем стали использовать различные способы захоронения отходов, которые породили, в свою очередь, новые экологические проблемы, а именно: загрязнение грунтовых вод, образование биогаза, изменение ландшафта, усиленное размножение крыс. Атмосферные осадки, проходя сквозь толщу отходов и насыщаясь токсичными веществами, становятся опасными загрязнителями подземных водоносных горизонтов. С питьевой водой или растениями, выращенными вблизи свалок, токсичные вещества попадают в организм людей и негативно влияют на их здоровье.

Впоследствии появились заводы по механизированной переработке отходов, которые действуют и поныне. Применение технологии компостирования отходов явилось значительным шагом вперед в их утилизации. Анализ современного состояния переработки ТБО показывает, что одним из наиболее перспективных приемов является биоферментация компостируемой фракции с получением биокомпостов при внедрении высокоэффективных способов предварительной сортировки ТБО.

Экономически выгодно сокращать время биоферментации. Так как в основе ферментации ТБО лежат микробиологические процессы, то интенсифицировать процесс компостирования можно за счет активизации жизнедеятельности микрофлоры. Использование бактериальных добавок для обогащения органических отходов специфической микрофлорой является перспективным методом ускорения процесса обеззараживания и переработки ТБО.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ переработки твердых бытовых отходов, разработанный во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной микробиологии и описанный в докладе Архипченко И.А. и Орловой О.В. «Способы повышения качества компоста из муниципальных отходов» (Доклады семинара «Экологические аспекты переработки отходов большого города», СПб., СПбГУ НИИХ, 2001, стр.102-118).

Известный способ переработки твердых бытовых отходов состоит из сортировки отходов, биотермической санации в биобарабанах с внесением активирующего состава, являющегося дополнительным источником микроорганизмов и питательных веществ. В этом качестве используется биопрепарат БАМИЛ, полученный при биологической переработке свиного навоза, или биопрепарат ПУДРЕТ, полученный при переработке птичьего помета в ИК-лучах.

БАМИЛ получают аэробной переработкой сточных вод свиноводческих комплексов (сухого вещества 1-2%) путем отделения активного ила центрифугированием, дальнейшим его высушиванием при 70-80°С и грануляцией. Доминирующая микрофлора в данном биопрепарате Bacillus - 35%, Artrobacter - 25%, Micrococcus - 15%.

ПУДРЕТ - удобрение, полученное на основе переработки птичьего помета (содержание сухого вещества 25%) в ИК-лучах. В основе ПУДРЕТА доминирует микрофлора pp.Bacillus - 35%, Staphylococcus - 15%.

Добавки в компостируемую фракцию ТБО вводят по 15% от массы ТБО, предварительно увлажняют водой до 53-55%.

К недостаткам прототипа следует отнести:

- большой расход препаратов - 15% от массы ТБО, что сводит на нет экономический эффект от применения данного способа,

- в этой технологии при правильности теоретического подхода упускается тот факт, что в процессе биотермической санации погибают все микроорганизмы, которые не являются термофилами, и добавлять их в начале процесса смысла не имеет - эффект достигается за счет питательных веществ навоза,

- наличие специфического запаха, что может послужить основанием для увеличения санитарно-защитной зоны предприятия, что практически всегда невозможно,

- высокая стоимость способа изготовления самих препаратов, в котором применяются сушка и обработка ИК-лучами,

- необходимо специальное оборудование для увлажнения препаратов перед загрузкой и значительное количество воды, что также удорожает процесс.

Задачей данного изобретения является значительное снижение стоимости технологии переработки твердых бытовых отходов с одновременным повышением качества компоста. С этой целью предлагается добиться ускорения процессов биотермической санации и созревания компостов при существенном уменьшении расхода активаторов, воды, а также упрощения вспомогательного оборудования.

Биотермическая санация ТБО и их последующее компостирование - микробиологический процесс и для его ускорения необходима активизация жизнедеятельности термофильных микробов - аборигенов, которые осуществляют этот процесс в биобарабане. Для этого необходимо наличие в среде сбалансированного питания и стимуляторов роста термофильных микроорганизмов.

Для достижения поставленной цели в известном способе переработки твердых бытовых отходов, состоящем из сортировки отходов, биотермической санации в биобарабанах с внесением активирующего состава и последующего компостирования в буртах, предлагается в качестве активирующего состава использовать композицию из легкодоступных источников углерода, азота и фосфора и активаторов роста микроорганизмов в виде растворов в дозировках, обеспечивающих активную колонизацию субстрата аборигенными термофильными микроорганизмами.

В качестве активирующего состава в предлагаемом способе переработки твердых бытовых отходов может использоваться раствор при следующем соотношении, кг:

Сахар-песок3-25Аммиачная селитра1-10Азофоска0,25-10Лигногумат0,2-5Вода водопроводная, л1000

или раствор при следующем соотношении, кг:

Сахар-песок1-10Концентрат пивного сусла1-25Пептон ферментативный0,2-5Вода водопроводная, л1000

Таким образом, в нашем изобретении предлагается:

- использовать для активации процесса биоферментации легкодоступные растворимые источники углерода, азота и фосфора, а не субстраты, требующие предварительного ферментативного разложения,

- вносить в биобарабан не микробные препараты, а питательную среду, которая позволит аборигенной термофильной микрофлоре быстро колонизировать субстрат и занять доминирующее положение,

- проводить расчет питательных веществ не на всю массу ТБО, а на инокуляционную дозу (т.е. такое количество, чтобы при их полном потреблении титр целевой микрофлоры составлял 10⁶ к.о.е./грамм),

- вносить стимуляторы роста микроорганизмов из расчета на весь объем ТБО.

Способ может быть осуществлен на известном оборудовании заводов механизированной переработки бытовых отходов.

Для расчета необходимого состава активаторов был проанализирован состав ТБО на наличие питательных веществ (источников углерода и азота) в различные времена года 2003-2004 годов. Данные усреднили. Изучив технологический процесс на заводе МПБО, были предложены различные варианты смесей питательных веществ, из которых опытным путем отобрали наиболее эффективные две рецептуры. Отбор осуществлялся по следующим параметрам:

1. Скорость выхода биобарабана на температурный режим. Температуру измеряли в 10 точках по длине биобарабана пирометром, через каждые 4 часа.

2. Общее микробное число и наличие патогенов. Определяли посевом на плотные питательные среды.

3. Сроки созревания компоста (сроки потери фитотоксичности). Фитотоксичность определяли вегетационным опытом на газонной траве (райграс из коллекции ВИРа) по стандартной методике ВИРа, используя компост в качестве грунта (продолжительность опыта 30 суток, температура +20°С...+25°С, освещение естественное).

Сырье, а также материалы, используемые в производстве, должны быть разрешены к применению органами Госсанэпиднадзора РФ и сопровождаться гигиеническими сертификатами. Качество сырья и материалов должно соответствовать требованиям действующей нормативной документации.

Для приготовления активирующих растворов применяют материалы, приведенные в табл.1.

Таблица 1№ п/пНаименованиеНормативная документация1Сахар-песокГОСТ 21-942Аммиачная селитраТУ 2387-024-000494172-013АзофоскаТУ 2387-026-000494172-014ЛигногуматТУ 2431-007-31054001-995Концентрат пивного сусла Laihian mallas oy (Финляндия)Санитарно-эпидемиологическое заключение №78.01.08.919.П.03758.0602 от 13.06.2002 г.6Пептон ферментативныйГОСТ 13805-767ВодаСанПиН 2.1.4.559-96

Способ переработки твердых бытовых отходов включает приготовление в смесителе активирующей добавки в виде раствора с температурой 20-60°С, состоящего из активаторов роста микроорганизмов и дополнительных источников питательных веществ для термофильных микроорганизмов. Затем этот раствор равномерно вносят в ТБО орошением на стадии загрузки их в биобарабан.

При использовании активаторов наблюдался более быстрый выход биобарабана на температурный режим, увеличение общего микробного числа на 1 порядок и отсутствие слеживаемости компоста в буртах. Компост с активаторами после 2-3 месяцев выдержки имел меньшую фитотоксичность, чем компост, выдержанный 1,5 года.

В табл.2 приведены результаты микробиологического анализа.

Таблица 2
Микробиологическая характеристика компостаКомпозиция №Контрольная№1№2Общее микробное число60·10⁹90·10¹⁰95·10¹⁰

В состав активирующей добавки входят только удобрения и пищевое сырье. Количество микроорганизмов после биобарабана при компостировании снижается до обычных значений из-за отсутствия доступных питательных веществ и аэрации.

Таким образом, активирующие добавки не представляют никакой опасности для окружающей среды, производственного персонала и могут рассматриваться как пищевые отходы и удобрения.

Изобретение относится к городскому коммунальному хозяйству, а именно к области переработки твердых бытовых отходов (ТБО) методом биотермической санации с последующим компостированием. Способ переработки ТБО состоит из сортировки отходов, биотермической санации в биобарабанах с внесением активирующего состава и последующего компостирования в буртах. В настоящем изобретении предлагается в качестве активирующего состава использовать композицию из легкодоступных источников углерода, азота и фосфора и активаторов роста микроорганизмов в виде растворов в дозировках, обеспечивающих активную колонизацию субстрата аборигенными термофильными микроорганизмами. В качестве активирующего состава в предлагаемом способе переработки твердых бытовых отходов предпочтительно могут использоваться два варианта растворов: сахар-песок, аммиачная селитра, азофоска, лигногумат, вода водопроводная; или: сахар-песок, концентрат пивного сусла, пептон ферментативный, вода водопроводная. Обеспечивается значительное снижение стоимости технологии переработки ТБО с одновременным повышением качества компоста. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ переработки твердых бытовых отходов, состоящий из сортировки отходов, биотермической санации в биобарабанах с внесением активирующего состава и последующего компостирования в буртах, отличающийся тем, что в качестве активирующего состава используют композицию из легкодоступных источников углерода, азота и фосфора и активаторов роста микроорганизмов в виде растворов в дозировках, обеспечивающих активную колонизацию субстрата аборигенными термофильными микроорганизмами.2. Способ переработки твердых бытовых отходов по п.1, отличающийся тем, что в качестве активирующего состава используют раствор при следующем соотношении, кг:

Сахар-песок3-25Аммиачная селитра1-10Азофоска0,25-10Лигногумат0,2-5Вода водопроводная, л1000

Сахар-песок1-10Концентрат пивного сусла1-25Пептон ферментативный0,2-5Вода водопроводная, л1000