Способ складирования твердых бытовых отходов Советский патент 1991 года по МПК C05F9/00 B09B1/00 

Изобретение относится к складированию и утилизации различных отходов

Целью изобретения является повышение экономичности способа за счет одновременной утилизации нефтеносных отходов.

При совместном складировании нефтеносных отходов вместе с твердыми бытовыми отходами маслосодержащие отходы благодаря специальным благоприятным физическим, биохимическим и микробиологическим свойствам смеси аналогично разложению бытовых отходов и в соответствии с аналогичным механизмом разлагаются с образованием биогаза.

Этот вывод делают на основании следующих связей.

Твердые бытовые отходы обладают высокой способностью адсорбции масла Если содержание масла в смеси устанавливается

на уровне 50 г/кг, то масло, выходящее при известных обстоятельствах из маслосодер- жащих отходов, связывается с поверхностью отходов с такой адсорбционной силой что скорость десорбции ниже скорости разложения.

Содержание микроорганизмов, способных к разложению углеводородов в масло- содержащих отходах различных технологий явля тся различным, однлко высоким (около 10 -10 микроорганизмов на 1 п В микрофлоре бытовых отходов (10 10 микроор ганизмов на 1 г) в значительном количестве представлены виды микробов, способные к разложению масла (бактерии pseudomonas Flavobacterium и Asthrpmatwter, дрожжи Candida; плесневые грибки Aspvrgillus Fusorium и pemrillium) Большое число микроорганизмов и благоприятный ,. отношении Осуществления рл Я НРГКОЛЬКО

О

Јл оо

00

ю

00

стадий состав смешанной микрофпоры приводит к тому, что процесс разложения масла протекает со значительной скоростью.

Благодаря применению твердых бытовых отходов обеспечивается необходимый для большого числа микроорганизмов источник питательной среды требуемого состава и в требуемом количестве. Вследствие необычайной неоднородности, вызванной характером отходов, в них содержатся необходимые микроэлементы (С, N, О, Р), а именно в благоприятном соотношении (соотношение C/N составляет от 20 до 40), а также источники энергии (углеводы, липи- ды) и основные соединения (белки, витаминные соединения), а также все важные микроэлементы.

Влажность бытовых отходов зависит от времени года и места выхода и в основном составляет 45-50%. При совместной обработке по предлагаемому способу бытовых и нефтеносных отходов может быть обеспечена близкая к оптимальной влажность, равная 55-65%.

Анаэробное разложение нефтеносных отходов проходит в три фазы. Осуществляемое частично в анаэробных условиях ферментативное окисление, в котором участвуют сначала аэробные, затем при сни жении концентрации кислорода факультативно анаэробные, кислототворные бактерии

R-CH2-CH3 R-CH2 COOH

аэробные бактерии факультативно анаэробные

R -COO- -R -COOH+CH4.

кислототворные

Определенные анаэробно-ацетогенные бактерии преобразуют полученные на пер вой стадии соединения в уксусную кислоту и водород:

R-COOH СООН Н20

ацетогенные

бактерии сиз соон Н2

Определенные анаэробные метанотвор- ные бактерии разлагают уксусную кислоту в метан и специальные метанотворные бактерии (Methanococcus, Methanobacterium и Methanosorcina) участвуют помимо этого в реакции водорода с двуокисью углерода:

СНз-СОО СН4 + С02:

СО + Н2 + Н20.

При хранении неф теносных отходов вместе с твердыми бытовыми отходами заданы условия окружающей среды для рассмотренного механизма разложения. После складирования смеси в ней вследствие физических свойств бытовых отходов (рыхлые, кусковые) в течение, примерно, 15 25 дней

преобладают аэробные условия, и после засыпки землей создаются факультативно анаэробные условия последующей стадии. С учетом разработки единообразной

технологии важным и значительным является тот факт, что скорость разложения раз-. личных масляных производных: фракции белого масла, веретенного масла, машинного масла и моторного масла, в течение всего

0 периода разложения является практически идентичной. До начального содержания масла, равного 70 г/кг, скорость, с которой снижается содержание углеводородов в масляных отходах, изменяется лишь в не5 значительной мере.

Вследствие благоприятных микробиологических особенностей разложения смеси, состоящей из твердых бытовых отходов и масляных отходов (скорость биодеграда0 ции выше), можно ускорить по времени процесс разложения, спонтанно протекающий в хранилищах бытовых отходов и ведущий к образованию биогаза, в результате чего получение газа будет экономичнее.

5Согласно предлагаемому способу твердые бытовые отходы плотностью 307- 493 кг/м и содержанием органического вещества 203-342 г/кг интенсивно перемешивают в массовом соотношении (3-4,45):1

0 с маслянистыми отходами, содержащими нефть или побочные продукты нефтепереработки, тем самым устанавливают содержание нефти в смеси на уровне не выше 5 мас.%, складируют смесь на принятых

5 для хранения бытовых отходов, покрытых землей площадках (в кассетах) и в случае необходимости извлекают образующийся биогаз.

Предлагаемый способ рассчитан на все

0 маслянистые отходы, содержащие нефть и/или продукты нефтепереработки, не содержащие примесей, токсичных для микробиологических процессов.

Во избежание возможного загрязнения

5 воды фильтрационной водой целесообразно, если примешивание и складирование нефтеносных отходов осуществляют на поверхности ранее складированного, имеющего толщину по меньшей мере 5 м слоя

0 бытовых отходов, который уплотняют до плотности 500 700 кг/м и затем покрывают слоем грунта толщиной 30-60 см.

П р и м е р 1. В полупромышленном моделирующем устройстве, оснащенном ус5 тройствами для отвода фильтрационной воды, для рециркуляции и газового анализа

3

исследуют ускоренное разложение 0.2 м смеси из масляных отходов и бытовых отходов. Количественное соотношение нефтеносных отходов коммунальным составляет

1:3. Из масляных отходов, охарактеризованных в табл. 1, готовят предварительно смесь так, чго содержание нефти в ней составляет 50 г/кг. Твердые бытовые отходы, которые используют для смешения, содержат 342 г/кг органических веществ и 42,7% воды, их объемный вес составляет 307 кг/мЗ.

Влажность смеси составляет 59,2%. содержание нефти в смеси 12.5 г/кг.

Ячейку моделирующего устройства заполняют и закрывают,смесь вентилируют в течение 7 дн. После окончания вентиляции измеряют количество и состав выделяющегося газа, а также параметры просачивающейся воды. Опыт длится 250 дн.

На начальном этапе содержание органических соединений в фильтрационной воде возрастает, максимум измерен на 31-й день и по времени совпадает с максимальным содержанием масла в фильтрационной воде (48 мг/дм3). Газовыделение незначительное, содержание метана составляет максимум 3%.

Через 50-70 дн газовыделение становится интенсивным, состав газа постоянно изменяется, пока не достигает 65% метана и 30% С02. Это соотношение сохраняется в течение 150 дн. В этот период содержание органических веществ в фильтрационной воде снижается, максимальная концентрация масла составляет 10 мг/дм

По окончании опыта ячейку устройства опорожняют и исследуют содержание масла в остатке. Содержание масла составляет 4,51 г/кг, что применительно к разложению масла означает КПД, равный 91%. Выпущенное из фильтрационной воды масло составляет тем самым максимум 0,006 мас.% от использованного масла.

Помимо указанного опыта, с помощью которого имитируют удаление при хранении, проводяттакже опытадсорбции масла. Выпущенную из ячейки фильтрационную воду пропускают через заполненную бытовыми отходами колонну длиной 2 м и полезным объемом 1,3 дм . Стекающая вода в течение всего периода проведения опыта практически не содержит масла (максимчль- ное содержание масла составляет 5 мг/дм. При опорожнении колонны устанавливают, что наибольшая часть масла соединилась с бытовыми отходами в верхней четверти колонны. После 1700 мм масляные примеси практически не обнаружены.

П р и м е р 2. На первом этапе исследуют технологию, имитирующую масляные отходы, и определяют содержание мясла. влажность и возможность микробиологического разложения отходов.

Хранилище устраивают на спллке твер дых бытовых отходов путем устройства кассеты на изолированном участке. Объем кассеты составляет по меньшей мере 1000 м3, т.е. ее полезный обьем соответст вует количеству отходов, скапливающихся в течение 3 мес. Боковые стенки кассеты образованы из бытовых отходов Верхняя часть этих призматических стенок находит0 ся на уровне 3-4 м. Поверхность верхней части образует путь сообщения для транспортных средств и рабочих машин, поэтому она имеет ширину около 3 м и уплотняется путем трамбования до соответствующей

5 прочности. Насыпанные и уплотненные призмы образуют пространство длиной 30 м, шириной 10 м и глубиной 3-4 м Дно и стенки кассеты в целях изоляции покрывают слоем земли толщиной 0.4-0,6 м и затем

0 плотно утрамбовывают. Последующие кассеты можно устраивать так, чтобы в соответствии с темпом засыпки наращивать стенки в продольном направлении.

На более короткой, расположенной в

5 направлении места засыпки стороне кассе ты создается площадка для перемешивания длиной по меньшей мере 6 м. имеющая такую же ширину, что и кассета Площадка служащая в качестве пространства для пе0 ремешивания. покрывается слоем грунта толщиной 0,4-0,5 м, который уплотняют

Бытовые отходы в количестве которое рассчитывается с учетом содержания масла и влажности масляного шлама имеющие

о

5 обьемный вес 420 кг/м и содержание 250 г/кг органических веществ укладывают на площадке для перемешивания р виде слоя шириной 6 м и толщиной 50 см. На этот слой мусора выгружают масляные отходы и

0 затем с помощью рабочих машин равномерно распределяют по поверхности Уложенные равномерными слоями отходы неоднократно поворачивают с помощью грейдера или грейфера и перемешивают

5 между собой. Содержание мясла устзнявли вают на уровне 3 5% при влажности 50- 60% Затем смесь помещают в кассету Соотношение твердых быгопых отходов и масляного шлама составляет 3.1

0Площадку для перемешивания восстанавливают, возможно находящиеся там масляные примеси удаляют с помощью грейдера Загрязненную землю помещают в кассету, и площадку для перимгшгнания по

5 крывают свежей землей Отн.чл злсыгыкн фронтально со о лрпнн ohp . щгннгп м ю щадке дня прррпетмюн,- При ;ич, шже нии уропня иер.-нсп м- i м,;, ь., дчя

nepeMf ишнмннч ги-г/ -.ч,| : . ,

чении vKri inni i yi;i - глцтом. Трубы, служащие для получения биогаза, прокладывают через 1-3 года по еле заполнения кассет.

П р и м е р 3. На отвале, действующем по технологии засыпки котлована, для твердых бытовых отходов в течение года перера- батывают 2000 т масляных отходов со станции техобслуживания автомобилей и машиностроительной промышленности.

Для смешивания используют 14000 м3 предварительно измельченного в мусоровозах бытового мусора из населенных пунктов. Средняя объемная плотность мусора составляет 430 кг/м3, содержание органических веществ 240 г/кг. Влажность смеси устанавливают на уровне 57%. Смесью заполняют три кассеты полезным объемом соответственно 5000 м .

Микробиологические процессы разложения масла контролируют путем анализа проб, отобранных из скважин с различной глубины. Как показывают результаты анализа, приведенные в табл. 2, процесс проходит с соответствующей интенсивностью.

В части кассеты (скважина № 2), заполненной 12 мес тому назад, масло разрушилось уже на 95-97% и даже через 6 мес (скважина № 2) отмечают уже 90-93%-ное разрушение. Скважина № 3 проходит вблизи фронта заполнения, данные измерений показывают исходный состав смеси.

Пробы, взятые с помощью бура, показывают, что слои, расположенные под смесью, содержащие лишь бытовые отходы, практически не загрязнены маслом; лишь на границе слоя обнаружены следы масла.

В скважине Ms 1, представляющей процесс разложения в течение года, размещают пробоотборник для взятия проб газа. Как показывают результаты анализа газа, образовавшийся биогаз содержит 59% метана, 39% двуокиси углерода и 2% прочих газов. В контрольном отвале, содержащем исключительно бытовые отходы, образовался газ, содержащий 35% метана, 60% двуокиси углерода и 5% прочих газов, Данные по содержанию масла в скажинах приведены в табл.2.

П р и м е р 4. Для удаления 6500 т грунта, загрязненного 6,5% сырой нефти, выделившейся во время разрыва нефтепровода, грунт смешивают с трехкратным количеством бытовых отходов. Бытовые отходы

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

имеют объемную плотность 480 кг/м и содержат 210 г/кг органических веществ. Влажность смеси устанавливают на уровне 55 об.%, содержание масла составляет 2,2%. Смесь складируют на свалке мусора по технологии устройства холма. С учетом исходного состава скорость разложения ниже и для достижения указанного в примере 3 коэффициента полезного действия (95- 97%) требуется в два раза больше времени.

П р и м е р 5. Нефть, вылившаяся в море из нефтяного танкера в результате пробоины, окружена на воде плавучей стеной и затем удалена с поверхности воды с помощью перлита. Образовавшиеся 400 т нефтяного перлита со средним содержанием сырой нефти 16% складированы аналогично примеру 4. Использованные для этого бытовые отходы имеют объемную плотность 493 кг/м3 и содержат 203 г/кг органических веществ. Складируемая смесь имеет содержание масла 4,7% и влажность 62,7%. Скорость разложения практически аналогична приведенной в примере 4.

П р и м е р 6. 5000 г почвы, которая загрязнена дизельным топливом (12 мас.%) и возникла путем пробивки отверстия в резервуаре, смешивают в количественном соотношении 4,45:1 с коммунальными отходами плотностью 420 кг/м и с содержанием органических веществ 215 г/кг. Влажность смеси составляет 59,2%. Отходы складируют в бурт. Содержащаяся нефть спустя 6 мес разлагается на 69%, а спустя 14 мес-на 93,9%.

Формула изобретения Способ складирования твердых бытовых отходов путем укладки их на отведенных для этого покрытых землей площадках в кассеты и в случае необходимости извлечения образовавшегося биогаза, отличающийся тем. что, с целью повышения экономичности способа за счет одновременной утилизации нефтеносных отходов, перед укладкой в кассеты твердые бытовые отходы объемной плотностью 307- 493 кг/м и с содержанием органических веществ 203-342 г/кг интенсивно перемешивают с масляными отходами, содержащими нефть или побочные продукты нефтепереработки, при массовом соотношении (3-4,5):1 и при обеспечении содержания нефти в смеси не выше 5 мас.%.

86,9

I 9

Древесные опилки, загрязненные маслом

Масляная ветошь

Flavobacterium Sporoubacteriun

Staphylobotutic

Tr ichoderma

Mucor

Aspergillus flauris

Грамм-негативные бакт.

psendomonas

Грамм-негативные

бакт.

psendomonas v Trichoderma

Fusarium

Mucor

Candida

Изобретение относится к складированию и утилизации различных отходов. Целью изобретения является повышение экономичности способа за счет одновременной утилизации нефтеносных отходов Для этого твердые бытовые отходы плотностью 307-493 кг/м с содержанием органических веществ 203-342 г/кг интенсивно перемешивают с масляными отходами, содержащими нефть или побочные продукты нефтепереработки при массовом соотношении (3-4,45): 1 и при обеспечении содержания нефти в смеси не выше 5 мас.% Полученную смесь укладывают на отведенные для этого покрытые землей площадки в кассеты и в случае необходимости извлекают образующийся биогаз. 2 табл

61 ,Д

82

Шлам после мойки автомобилей

96,1

Глубина, м

Содержание масла, г/кг, в скважине

Flavobacterium psendomonas

1,1 10

Flavobacterturn (спорообразорат е- ли)

8 10

Таблица 2