
- •Содержание
- •1 Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему
- •1.1. Анализ способов и оборудования утилизации коммунально-бытовых отходов.
- •1.2. Переработка твердых бытовых отходов компостированием
- •1.2.1. Полевое компостирование тбо
- •1.2.2. Метод механизированного биотермического компостирования
- •1.3 Термические методы переработки отходов
- •1.3.1. Сжигание предварительно неподготовленных отходов и гранулированного топлива
- •1.3.2. Пиролиз отходов
- •1.3.3. Высокотемпературная газификация отходов
- •1.4. Переработка твердых бытовых отходов биохимическим методом
- •2Проведение патентных исследований в проблемной области по гост 15.011-96
- •3 Исследование, обоснование и выбор методов, средств и направления исследований
- •3.1 Качественные характеристики кбо
- •3.2 Морфологический состав кбо
- •3.3 Физические свойства бытовых отходов
- •4. Проведение сравнительной оценки вариантов возможных решений исследуемой проблемы
- •5 Разработка основ технологии утилизации коммунально-бытовых отходов методом анаэробного сбраживания
- •5.1 Биореактор
- •5.2 Газгольдер
- •5.3 Перемешивание
- •5.4 Технология анаэробного сбраживания пищевых коммунально-бытовых отходов
- •6 Разработка методики получения лабораторных образцов комплекса (многокомпонентной смеси) пищевых коммунально-бытовых отходов, подлежащих утилизации методом анаэробного сбраживания
- •7 Получение лабораторных образцов комплекса (многокомпонентной смеси) пищевых коммунально-бытовых отходов, подлежащих утилизации методом анаэробного сбраживания.
- •8 Подбор консорциума микроорганизмов для утилизации пищевых коммунально-бытовых отходов методом анаэробного сбраживания
- •9 Разработка программы и методики проведения экспериментальных исследований утилизации пищевых коммунально-бытовых отходов методом анаэробного сбраживания в лабораторных условиях
- •10 Разработка лабораторной методики утилизации пищевых коммунально-бытовых отходов методом анаэробного сбраживания
- •11 Проведение экспериментальных исследований технологии утилизации пищевых коммунально-бытовых отходов методом анаэробного сбраживания в лабораторных условиях
- •12 Разработка математической модели тепло- и массообменных процессов в реакторе анаэробного сбраживания
- •12.1 Постановка задачи
- •13 Проведение технико-экономической оценки рыночного потенциала полученных результатов
- •14 Разработка рекомендаций по использованию результатов проведенных нир в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках
- •15 Разработка проекта технического задания для прикладных нир по теме: «Разработка технологических процессов утилизации пищевых коммунально-бытовых отходов методом анаэробного сбраживания»
- •16 Создание экспериментальной установки для утилизации пищевых коммунально-бытовых отходов методом анаэробного сбраживания
- •17 Проведение пуско-наладочных работ экспериментальной установки для утилизации пищевых коммунально-бытовых отходов методом анаэробного сбраживания
- •17.1 Подготовка установки к работе
- •17.2 Пуск установки
- •17.3 Экстренные ситуации
- •18 Проведение испытаний установки для утилизации пищевых коммунально-бытовых отходов методом анаэробного сбраживания
- •19 Разработка эскизной конструкторской документации на экспериментальную установку
- •19.1 Назначение
- •19.2 Работа системы
- •19.3 Средства измерения, инструмент, и принадлежность
- •19.4 Описание и работа составных частей
- •19.5Эксплуатация системы
- •Заключение
- •Список использованных источников
3.3 Физические свойства бытовых отходов
Важным показателем свойств бытовых отходов является плотность. Плотность БО благоустроенного жилищного фонда в весенне-летний сезон (в контейнерах) составляет 0,18-0,22 г/м3;восенне-зимний - 0,2-0,25г/м3; для различный городов среднегодовое значение 0,19-0,23 г/м3.
Отдельные компоненты отходов имеют разную плотность, и изменение их содержания сильно влияют на среднюю плотность отходов, в целом средняя плотность компонентов ТБО представлена в таблице.
Таблица 3.3- Средняя плотность компонентов отходов
Номер |
Компонент |
Средняя расчетная плотность, т/м3 |
1 |
Бумага, картон |
0,06 - 0,09 |
2 |
Пищевые отходы |
0,3 - 0,5 |
3 |
Дерево |
0,17 - 0,19 |
4 |
Металл |
0,18 - 0,38 |
5 |
Кости |
0,44 - 0,49 |
6 |
Кожа, резина |
0,25 - 0,5 |
7 |
Текстиль |
0,18 - 0,25 |
8 |
Стекло |
0,4 - 0,5 |
9 |
Зола, шлак |
0,9 - 0,13 |
10 |
Камни |
1,1 - 1,4 |
11 |
Пластмасса |
0,12 - 0,18 |
12 |
Отсев (менее 15 мм) |
0,3 - 0,6 |
Влажность ТБО колеблется в широких пределах (% от общей массы) и изменяется по сезонам года.
Влажность бытовых отходов зависит от соотношения содержащихся в них основных компонентов – бумаги и пищевых отходов – и их влажности, а также от условий кратковременного хранения на местах сбора (в сборниках на площадке или в закрытых контейнерах и помещениях, защищенных от атмосферных воздействий).
Таблица 3.4- Влажность компонентов отходов по сезонам года
Составляющие части |
Влажность, % от общей массы | ||||
Весна |
Лето |
Осень |
Зима |
Среднее | |
Бумага |
25 |
21 |
25 |
32 |
26 |
Пищевые отходы |
70 |
56 |
70 |
80 |
69 |
Дерево |
25 |
10 |
25 |
30 |
22,5 |
Металл |
0,8 |
0,6 |
0,8 |
1,2 |
0,9 |
Стекло |
0,8 |
0,6 |
0,8 |
1,2 |
0,9 |
Кости |
25 |
18,6 |
25 |
27 |
23,9 |
Кожа, резина |
3 |
0,3 |
3 |
11 |
4,3 |
Текстиль |
25 |
13 |
25 |
35 |
25 |
Камни |
3 |
1 |
3 |
5 |
3 |
Прочие |
5 |
1 |
5 |
10 |
5,3 |
Отсев менее 15 мм |
27,7 |
17,3 |
27,7 |
43,2 |
29 |
В России каждый житель оставляет ежегодно примерно около 200 кг мусора. В среднем, пищевые коммунально-бытовые отходы составляют 30-40% от общей массы. Содержание пищевых отходов осенью резко увеличивается. Это связано с большим употреблением фруктов и овощей. И если весной доля пищевых отходов составляет около 25 % от всех бытовых отходов, то осенью она может возрасти до 55 %.
При переработке мусора можно определить химический состав бытовых отходов:
– органическое вещество (50–70 %);
– зольность (30–45 %);
– углерод (30–35 %);
– азот (1–2 %);
– фосфор (0,5–1 %);
– калий (0,5–1 %);
– сера (0,2–0,3 %).
На сегодняшний день в нашей стране очень остро ощущается проблема утилизации пищевых КБО. Во-первых, сложность заключается в том, что они являются скоропортящимися, и при температуре 15-30°С закисают и становятся зараженными микрофлорой в течении нескольких часов. А во-вторых, задача осложняется сложным морфологическим составом и его непостоянством. Состав пищевых КБО представлен в таблице.
Таблица 3.5 - Ориентировочный состав пищевых отходов, %
Состав |
Сезон года | |
Лето-осень |
Зима-весна | |
Картофель и его очистки |
25-38 |
38-50 |
Другие овощи |
25-38 |
9-15 |
Фрукты |
20-25 |
18-24 |
Мясо, колбасы |
3-5 |
3-5 |
Мясные кости |
3-4 |
3-4 |
Рыба, рыбные кости |
2-3 |
2-3 |
Хлеб и хлебопродукты |
2 |
2 |
Молочные продукты |
0,5 |
0,5 |
Яичная скорлупа |
0,5 |
0,5 |
Таблица 3.6 Химический состав пищевых отходов (% общей массы)
Влага общая |
72-85 |
Сухое вещество |
15-28 |
В т. ч.: |
|
протеин |
1,7-4,4 |
Жир |
0,4-1,6 |
безазотистые экстрактивные вещества |
11,4-15,5 |
клетчатка |
1-3 |
Зола |
1,8-2,4 |
Классификация пищевых коммунально-бытовых отходов по классам опасности представлена в таблице.
Таблица 3.7 - Перечень классифицируемых на сегодняшний день пищевых отходов
Код федеральный |
Код региональный |
Наименование отходов |
Класс опасности |
112014 |
15217 |
Бой свеклы |
4 |
112024 |
15217 |
Выжимки овощные |
4 |
112034 |
15217 |
Выжимки фруктовые и ягодные |
4 |
112054 |
15228 |
Картофельная мезга |
4 |
112094 |
15217 |
Очистки овощного сырья |
4 |
112124 |
15216 |
Томатные шкурки и семена |
4 |
113064 |
15228 |
Остатки теста |
4 |
113074 |
15212 |
Отруби и высевки, пшеничные и ржаные |
4 |
113154 |
15210 |
Хлебная крошка |
4 |
116014 |
15209 |
Молочные отходы |
4 |
118014 |
15228 |
Пищевые консервы просроченные |
4 |
123054 |
15209 |
Остатки жиров |
4 |
126014 |
15218 |
Масла растительные отработанные |
4 |
131034 |
04809 |
Кости |
4 |
131074 |
04809 |
Остатки мяса, кожи, прочие части тушки от убоя домашней птицы |
4 |
131134 |
04809 |
Прочие отходы убоя животных и птицы |
4 |
131144 |
04812 |
Скорлупа яичная |
4 |
133014 |
15201 |
Отходы крабов и других морепродуктов |
4 |
133024 |
15201 |
Отходы разделки рыбы |
4 |
На основании вышеизложенного нами предлагается провести разработку способа переработки указанных пищевых отходов методом анаэробного сбраживания на установках небольшой производительности, которые могли бы располагаться вблизи источников образования или временного накопления отходов и производить утилизацию (переработку), реализуя не только экологическую функцию, но и образуя полезную вторичную продукцию.
Предлагаемый нами способ сбора и утилизации (переработка) пищевых отходов методом анаэробного сбраживания базируется на адаптации сырьевых комплексов к технологическим условиям переработки анаэробными бактериями, при этом подбор рецептур и технологических параметров обеспечивают наибольшую эффективность процесса биосинтеза.
Главным преимуществом предлагаемой технологии является возможность утилизации пищевых отходов сложного морфологического и непостоянного состава. Получение на выходе экологически безопасных продуктов. При этом резко снижаются выбросы вредных веществ в окружающую среду.
С нашей точки зрения экономический эффект при применении данного способа складывается:
- из предотвращенных платежей за образование отходов, и нанесения экологического ущерба окружающей среде, в частности, земельным ресурсам, от эксплуатации полигона;
- из прямых экономических выгод – от продажи образующегося в процессе утилизации биогаза с высоким содержанием метана и остатка, являющегося достаточно востребованным органическим удобрением, а также дохода, получаемого от заинтересованных лиц за утилизацию пищевых отходов.
Наряду с достаточно высокой экономической эффективностью, предлагаемая технология позволяет предотвратить и снизить ущерб окружающей среде, главным образом, за счет предотвращения негативных воздействий полигонов ТБО на окружающую среду.