2814.Управление отходами. Механобиологическая переработка твердых бытовы

2.9. Требования к качеству компоста и области его применения

Взависимости от области и способов применения компоста к его качеству предъявляются дифференцированные требования, которые обеспечивают выполнение целевой функции применения компоста, не вызывая при этом появления неприемлемых санитарно-гигиенических, эпидемиологических и экологических рисков и гарантирующих безопасность для персонала, занятого в этих процессах, и населения, проживающего в зоне возможного влияния.

Во всех европейских странах и США имеются нормативные документы, регламентирующие качество компоста и в особенности содержание в нем солей тяжелых металлов, других токсичных и опасных материалов.

Качество компоста, особенно используемого для агротехнических нужд,

атакже в тех случаях, когда с ним возможен прямой контакт населения, регламентируется национальными нормами и правилами. В ряде стран существуют не только нормативы качества компоста, но и пакеты методических рекомендаций и стандартов по его использованию.

ВРоссии единая нормативно-правовая база по регламентации компоста и условиям его использования отсутствует. Имеются отдельные нормативные требования к качеству компоста, используемого на МПБО, а также при полевом компостировании.

Общие подходы к качеству компоста приводятся в справочниках и отдельных ведомственных нормативах и регламентах. Так, по данным [17] по своим физико-химическим свойствам и санитарным показателям компост должен соответствовать следующим нормам:

Наиболее полно требования к качеству компоста изложены в «Технических условиях на компост, вырабатываемый на мусороперерабатывающих заводах», утвержденных в 1996 году. Согласно этим техническим условиям компост, произведенный из органической фракции ТБО на МПБО и отпускаемый потребителям, должен соответствовать нормам, указанным в табл. 2.3.

* Подвижная форма кобальта

162

Область применения компостов достаточно широка. Он широко применяется для рекультивации нарушенных земель после пожаров, горных выработок, закрепления песчаных дюн, откосов, обочин автомобильных и железных дорог, склонов холмов.

Однако применение компоста может иметь и серьезные негативные последствия, особенно когда применяют компост, полученный из городских ТБО, содержащих такие опасные элементы, как ртуть, бop, свинец, кадмий. Накопление в почве этих вредных компонентов может привести к гибели растений, снижению урожайности и загрязнению выше допустимых пределов сельскохозяйственной продукции. Наличие стекла в компосте приводит к травматизму сельскохозяйственных рабочих.

Основными требованиями к качеству компоста являются его безопасность в санитарно-эпидемиологическом отношении, фитопатологическая безопасность, исключение неблагоприятных, в том числе токсикологических эффектов воздействия на человека.

Применение компоста и других целевых продуктов компостирования позволяет получить прямые и косвенные экономические, экологические и социальные эффекты. Считается общепризнанным, что применение этих продуктов вместо первичных сырьевых и природных материалов позволяет использовать энергетический и материальный ресурс отходов потребления и производства, экономить природные ресурсы, снизить эмиссию загрязняющих веществ в окружающую среду, существенно уменьшить остаточное количество неиспользуемых отходов, размещаемых в окружающей среде.

Весьма важным преимуществом является относительно низкая затратность процессов компостирования по сравнению с термическими методами обезвреживания отходов и их захоронением.

Применение компостов в агротехническом секторе экономики позволяет решить такие важные задачи, как повышение плодородия земель, улучшение структуры почв и регулирование их водного баланса, сокращение потребления минеральных удобрений и средств защиты растений, снижение эрозионных процессов, улучшение кислотно-щелочного равновесия, химико-биологической мелиорации кислых почв, снижение засоления и улучшение многих других важных свойств почв, определяющих их плодородие и урожайность возделываемых культур.

Снижение затрат в результате уменьшения использования гербицидов, минеральных удобрений, извести и других раскислителей, повышения устойчивости к болезням и вредителям культивируемых растений, повышения содержания гумусоподобных материалов в почве и, как результат этого, повышение плодородия почвы (долговременный эффект последействия) и урожайности имеют большое экономическое значение.

163

Благоприятное воздействие на водный баланс почв приводит к сокращению затрат на водные ирригационные мероприятия, что в масштабах широкого применения компостов позволяет существенно снизить затраты и приводит к значительному снижению потребления свежей воды.

Использование компостных и других целевых продуктов компостирования

вкачестве топлива позволяет снизить потребление первичных энергоносителей,

втом числе углеводородных, что приводит к значительному эффекту по снижению выбросов парниковых газов.

Области применения компоста и других целевых продуктов компостирования весьма различны в зависимости от их качества, количества, транспортной доступности, постоянства производства, отпускной цены, наличия необходимых сертификатов, подтверждающих возможность использования для конкретных задач, осведомленности и заинтересованности потребителей компоста.

Так, компост высшего качества, соответствующий требованиям к такого рода материалам, может применяться для агротехнических нужд в сельском хозяйстве и садоводстве, при более низком качестве – может использоваться для рекультивации, санации и других задач, решение которых требуется при восстановлении нарушенных загрязненных или малопригодных земель (места старых свалок и карьеров, солончаки, подвижные пески и многие другие).

Возможно значительное расширение областей применения компоста и подобных ему материалов в случаях, когда проявляется политическая воля органов управления, нацеленная на просвещение населения, пропаганду и агитацию

всреде потенциальных потребителей компоста с разъяснением и убеждением

впреимуществах использования компоста вместо традиционных первичных материалов и продуктов. Особенно больших успехов в этом направлении можно добиться путем сочетания моральных и экономических стимулов.

Отечественная и зарубежная практика свидетельствует о том, что традиционно целевые продукты компостирования без особых возражений потенциальных потребителей с согласия контролирующих органов и служб достаточно широко применяются для следующих задач:

–восстановления земель на местах бывших открытых горных выработок, где потерян верхний почвенный слой;

–восстановления земель, покрытых породой из шахт, золой и различными шламами;

–борьбы с водной и ветровой эрозией;

–обеспечения земли субстратом, на котором удерживается растительное покрытие;

–защиты скатов, холмов, оголенных пожарами откосов;

–в городском парковом хозяйстве;

164

–в садоводстве;

–для усиления действия минеральных удобрений;

–восстановления плодородия почв;

–получения тепла в теплицах (парниках);

–восстановления лесных насаждений;

–в качестве изолирующего материала при эксплуатации и рекультивации полигонов захоронения отходов;

–при рекультивации и санации свалок и других нарушенных земель;

–для получения биогаза, а также многих других.

Многие специалисты в области устойчивого экологического развития считают, что использование компостов и других им подобных материалов по своему вкладу в снижение потенциалов глобального потепления (global warming potencial – GWP), токсического воздействия на человека (human toxicity potencial – HTP), экотоксического воздействия на водные и наземные биосистемы

(ecotoxity potencial – ETP – terrestrial and freshwater), эвтрофикации (eutrophication potencial EP), фотохимического окисления (photochemical oxidation potencial – POCP), истощения абиотических ресурсов (abiotic resource depletion potencial – ARDP) и других негативных воздействий является одним из приоритетных направлений перехода в постиндустриальный период к устойчивому экологически благоприятному развитию (ecological sustainable development – ESD) в одном из ведущих секторов мировой экономики – повторному исполь-

зованию ресурсов (resourse recovery sector – RRS) [39].

165

Список литературы

1.ПигутаД.Б. Санитарнаяочистканаселенныхмест. – М.: Медгиз, 1955. – 148 с.

2.Baniface A. The Beccari Plant at Scarsdale. – N.Y. News and Water Works, 1929. – 76, 75.

3.Beccari G. Patent U.S. 1,329,105, Apparatus for fermenting Garbage, Jannuary 27, 1920, Reissue № 15,417, July 25, 1922.

4.Hyde C.G. The Thermophilia Digestion of Municipal Garbage and Sewage Sludge, With Analogies // Sewage Works Journal. – 1932. – 4:993.

5.Howard A. The Mannufacture of Humus by the Jndore Process // Journal Royal Society of Arts. – 1935. – 84:25.

6.Eweson E. Patent U.S. 178818. A Digestor With Superposed Chambers for Conversion of Organic Wastes Such as Garbage, Etc by Bacterial Action. November 7; 1939.

7.University of California. Composting for Disposal of Organic Refuse // Technical Bull. № 1 Sanit. Eng. Research lab., univ. of Calif., Berkeley. –

1950. – P. 318–346.

8.Управление отходами. Полигоны захоронения твердых бытовых отходов / Я.И. Вайсман [и др.]. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. – 464 с.

9.Биоконверсия органических отходов в биодинамическом хозяйстве / Н.М. Городний, И.А. Мельник [и др.]. – Киев: Урожай, 1990. – 256 с.

10.Санитарная очистка и уборка населенных мест: справочник / под ред. А.Н. Мирного. – М: Изд-во АКХ им. Памфилова, 1997. – 320 с.

11.Assessment and Evaluation of Outlets of Compost Produced From Municipal Waste (2000 – MS – 6 – M1). Paul van der Werdt, Caitrona, EPA. – Wexford, Ireland, 2000. – 66 p.

12.Вайсман Я.И., Петров В.Ю. Компостирование твердых бытовых отходов. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 1996. – 100 с.

13.Pöppel F. Lerbuch für Abwassertechnik und Gewasserschutz. Fachschriften – Verlag, - Wiesbaden, 1988. – 516 p.

14.Solid Wastes, origin, collection, processing and disposal. Mantell C.L. – N.Y., 1975. – 682 p.

15.Handbook of Solid Waste management. Wilson D.G. – Van Wastrand Reinhold Company, 1985. – 473 p.

16.Christensen T. Basic Biochemical Process in Lapdfills / T. Christensen, P. Kjeldsen // Process, Technology and Environmental impact. – London: Academic Press, 1994. – 478 p.

166

17.Биотехнология. Принцип и применение. – М.: Мир, 1988.

18.Обращение с отходами лечебно-профилактических учреждений. Управление отходами / Я.И. Вайсман [и др.]. – Пермь: изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2006. – 241 с.

19.Абрамов Н.Ф. Санитарная очистка территорий от бытовых отходов // Твердые бытовые отходы. – 2007. – № 7. – С. 10–13.

20.Управление отходами. Захоронение твердых бытовых отходов: монография / Я.И. Вайсман [и др.]. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2001. – 133 с.

21.Lomber K.E. Stabilization of Waste by Mechanical Biologieal Treatment (MBT) in Austria. – Mining University of Leoben, 2004. – 27 p.

22.Tolvanen O.K., Hänninen. Occupational hygiene in biowaste composting. ISWA // Waste Management & Research. – 1998. – P. 525–539.

23.Maricon H., Verstraete W. Hygienic aspects of biowaste composting: airborne microbial concentration as a function of feedstock, operation and season. ISWA // Waste Management & Research. – 1998. – P. 304–311.

24.Гигиеническая оценка условий труда (до реконструкции завода по переработке ТБО) / А.П. Футуровский [и др.] // Твердые бытовые отходы. – 2007. – № 7. – С. 4– 6.

25.Санитарно-гигиенические аспекты условий труда (после реконструкции завода по переработке ТБО) / А.П. Футуровский [и др.] // Твердые быто-

вые отходы. – 2007. – № 7. – С. 7–9.

26.Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. Р.2.2.2006-05. –

М., 2006.

27.Golueke C., Card B., Mc. Gauhey P. Evaluation of composting. Applied // Microbiology. – 1954. – 2 (1):45. – 311–327 p.

28.Физико-химические методы защиты биосферы. Очистка фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов / Я.И. Вайсман [и др.]. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2005. – 197 c.

29.Условия образования и очистка фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов / Я.И. Вайсман, И.С. Глушанкова [и др.]. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2003. – 168 с.

30.Информационный портал о мусоре, свалках, переработке отходов. Анаэробное компостирование твердых бытовых отходов. – URL: http//www. uberemmusor.ru (дата обращения: 04.03.2009).

31.Гуляев Н.Ф., Мирный А.Н. Оборудование мусороперерабатывающих заводов / ГОСИНТИ. – М., 1973. – 34 с.

32.Salhofer S., Biner E.Waste Recyclin and Composting. LVA 813.359. Methodology of Bio-Waste Composting, Institute of Waste Manadment, BOKU-University of Natural Resources and Applied Life Sciences. – Vienna, 2006. – 32 p.

167

33.Вайсман Я.И., Рудакова Л.В., Нурисламов Г.Р. Использование биотуннелей в технологии компостирования биологических отходов // Экология и промышленность России. – 2001. – Июнь. – 16–21 с.

34.Оборудование для переработки и уничтожения мусора. Оборудование для компостирования ТБО. – URL: http: //www.utilize.ru. (дата обращения:

04.03.2009).

35.Шубов Л.Я., Ставровский М.Е., Шехирев Д.В. Технология отходов мегаполиса. Технологические процессы в сервисе: учебное пособие. – М., 2002. – 376 с.

36.Шевченко Ю.Л., Дмитренко Т.Д. Справочник по санитарной очистке городов и поселков. – Киев: Будивельник, 1978. – 211 с.

37.Ministerium fur Umwelt. Raumordnung und Landwirtschaft des Landes

Nordrhein-Westfalen (Hrsg.): Gartnern mitder Natur. Tips fur Umweltschutz im Garten. – Dusseldorf, 1986. – Р. 14.

38.Henssen H. Der Ratgeber fur eigenkompostierer. Abfall wirtshafts betrieb. – Hannover, 1994. – 28 р.

39.Life Cycle Inventory and Life Cycle Assesment for Windrow Composting Systems. NSW Departament of Environment and Conservation. Final Report. – Parramata, 2003. – 170 p.

40.Организация площадки компостирования органических отходов на пришкольном участке / Я.И. Вайсман, В.Н. Коротаев, В.Ю. Петров [и др.]. –

Пермь, 1998. – 32 с.

168

3. ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ, СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

3.1. Сущность и параметры процесса вермикомпостирования отходов растительного происхождения и других органических отходов

Сущность процесса вермикомпостирования заключается в использовании природной способности дождевых червей перерабатывать органические отходы.

Дождевые черви в силу своей экологической особенности в процессе питания заглатывают органические остатки почвы, размельчают их в кишечнике, химически трансформируют и выбрасывают наружу органические отходы, обогащенные микроорганизмами, кальцием и ферментами в виде экскрементов, которые называются копролитами. Копролиты состоят в основном из гумусоподобных веществ, содержат активную микрофлору, способную расщеплять трудноусвояемые почвенной микрофлорой сложные органические материалы (полимеры, жиры), а также весьма обширный спектр аминокислот, ферментов, витаминов, других биологически активных веществ, подавляющих патогенную микрофлору в почве.

Органическая масса, в которой обитают дождевые черви, теряет неприятный запах разлагающихся отходов, обеззараживается, становится гранулированной и комковатой, что очень важно для возделывания растений, и приобретает приятный запах земли [1].

Особенностью поведения дождевых червей в почве или перерабатываемой массе отходов является способность проделывать ходы, которые улучшают воздушный и водный режим почвы или отходов; пропускать через свой кишечник землю (отходы); выделять в почву (отходы) биологически активные вещества. Эта способность дождевых червей (при достаточно высокой плотности их популяции в почве) мелиорировать и структурировать почву высоко оценивается специалистами-аграрниками, так как способствует росту плодородия почв и урожайности выращиваемых сельскохозяйственных культур.

При средней массе дождевого червя 0, 5 г и количестве особей на 1 м2 около 400–600 на 1 га общее количество червей составляет 4–6 млн экземпляров. При такой плотности популяции червей суммарный объем ходов превышает 1,5–2,0 % от общего объема почвы. Ходы червей довольно прочные образования и не разрушаются даже после очень сильных дождей, так как их

169

стенки покрыты слоем слизи и испражнений червей. Такой большой объем ходов играет ведущую роль в улучшении аэрации и водного режима. Слизь и испражнения червя содержат биологически активные вещества, активно влияющие на интенсивность микробиальных биохимических процессов распада органики.

При рытье ходов за сутки червь пропускает через себя количество почвы (отходов), равное его массе. Таким образом, при плотности популяции 500 000 тыс. особей на 1 га за сутки они пропускают через себя 0,25 т земли (отходов). При активной деятельности в году около 200 дней общее количество перерабатываемой массы составит 400–600 т/га. При переработке массы почвы черви не только интенсифицируют процессы разложения органики, но и избирательно влияют на микрофлору. Выделяемые ими антибиотики отрицательно влияют на патогенную микрофлору. Такую биологическую активность и производительность червей трудно переоценить.

Эти особые свойства дождевых червей легли в основу технологий переработки органических отходов – вермикомпостирования [2, 3].

Используя органический субстрат (остатки растений, другие органические отходы) в качестве источника питательных веществ и энергии, черви, переработав его в кишечнике, выделяют его во внешнюю среду в виде копролитов, представляющих собой гумифицированное органическое соединение, называемое биогумусом. Переработка отходов червями, по сравнению с традиционным компостированием, повышает коэффициент гумификации органического сырья

в1,5–2 раза. Прошедший интенсивную ферментацию биогумус содержит большое количество биологически активных веществ, ускоряющих прорастание семян и повышающих устойчивость растений к заболеваниям [4].

Метод утилизации органических отходов с помощью червей привлекает тем, что в нем не применяются химические реагенты, соответственно, нет нужды

вдополнительных технологических процессах и переработке побочных продуктов. Кроме того, в процессе переработки отходов дождевыми червями исключено загрязнение окружающей среды.

Создав для работы животных благоприятные условия и регулярный полив, постоянную температуру, достаточное питание и аэрацию, из отходов можно получить два продукта – биомассу, т.е. количество червей, увеличенное в несколько раз, и гумус – субстрат, прошедший через кишечник животного.

Биогумус – продукт жизнедеятельности червей является эффективным природным удобрением. Он богат витаминами, ростовыми ферментами, биостимуляторами, минеральными солями, исключает применение пестицидов, повышает прорастание семян и устойчивость растений. Использование биогумуса предотвращает размыв полей. Одна тонна этого вещества заменяет 15 т навоза [5–8].

170