5 Разработка основ технологии утилизации коммунально-бытовых отходов методом анаэробного сбраживания

Количество твердых отходов существенно зависит от их вида, условий производства и уровня жизни, климатических факторов, способов сбора и др. Поэтому конкретные расчетные, близкие к практике, нормативы накопления могут быть установлены только опытным путем.

Выбор метода утилизации отходов достаточно сложен. В РФ до сих пор остается основным наиболее опасный способ - размещение на необорудованных свалках или полигонах с неполной защитой.

Процесс утилизации коммунально-бытовых отходов является сложным, комплексным технологическим процессом и включают в себя большое количество стадий. Сегодня в некоторых компаниях занимающихся переработкой бытовых отходов, так же взяли за основу многостадийный процесс, успешно применяющийся на западе.

Сбор, по возможности, должен осуществляться и мусоровозами, и пневмотранспортом. А отходы перед утилизацией - сортироваться и измельчаться.

Биотехнология является, на сегодняшний день, одним из наиболее перспективных и эффективных процессов переработки и обезвреживания отходов производства и потребления.

Биогазовые технологии позволяют наиболее рационально и эффективно конвертировать энергию химических связей органических отходов в энергию газообразного топлива (биогаз) собственного производства с получением высокоэффективных органических удобрений. Основные преимущества анаэробного сбраживания - минимальное образование биологически активных твердых веществ, обеспечение наиболее полной переработки пищевых коммунально-бытовых отходов с понижением их опасности для окружающей среды. Жидкая фаза после анаэробной переработки отвечает требованиям, предъявляемым к качеству сточных вод органами охраны природы.

Метод анаэробного сбраживания пищевых отходов является одним из наиболее перспективных путей совместного реше­ния экологических и энергетических проблем. Однако этот метод обработки требует строгого поддержания технологических режимов для обеспечения оптимальных условий сбраживания и устойчивости работы метантанков.

Установки анаэробного сбраживания пищевых коммунально-бытовых отходов обычно подразделяют на четыре основных типа:

- без подвода тепла и без перемешивания сбраживаемой биомассы;

- без подвода тепла, но с перемешиванием сбраживаемой биомассы;

- с подводом тепла и с перемешиванием биомассы;

- с подводом тепла, с перемешиванием биомассы и со средствами контроля и управления процессом сбраживания.

Они состоят из следующих элементов: камеры сбраживания (реактора, ферментатора, метантенка), нагревательного устройства (теплообменника), устройства для перемешивания и газгольдера.

5.1 Биореактор

Основным аппаратурным элементом биотехнологического процесса является биореактор - ферментер. Биореакторы предназначены для культивирования микроорганизмов, накопления биомассы, синтеза целевого продукта.

Биореакторы изготавливают из высоколигированных марок стали, иногда из титана. Внутренняя поверхность биореактора должна быть отполирована.

Типовые ферментеры представляют собой вертикальные или горизонтальные ёмкости различной вместимости. В биореакторах должны быть обеспечены оптимальные гидродинамические и массообменные условия.

Биореакторы подразделяют на три основные группы

1) реакторы с механическим перемешиванием;

2) барботажные колонны, через которые для перемешивания содержимого пропускают воздух;

3) эрлифтныереакторы с внутренней или внешней циркуляцией.

Технология обработки осадка в биореакторе (метантенке) требует подогрева биомассы до определенной температуры в зависимости от режима сбраживания, периодического перемешивания всей массы, и удаления образующегося в процессе сбраживания горючего и взрывоопасного газа - метана.

Перемешивание сбраживаемоймассы в метантенке необходимо для создания равномерного температурного режима во всем объеме, предотвращения образования корки на поверхности осадка и улучшения газовыделения.