Файл: 1 Характеристика предприятия как источника образования отходов.doc

Объем избыточного активного ила при влажности 96%:

W_a*mud= М_a*mud*100/((100-В)*К). (3.12)

Общее количество осадка в сутки:

- по сухому веществу:

М_tot= М_mud+ М_a*mud, (3.13)

- по объему смеси фактической влажности:

W_tot= W_mud+ W_a*mud, (3.14)

Средняя влажность смеси:

p_mix=100*(1- М_tot/ W_tot). (3.15)

Средняя концентрация сточных вод по взвешенным веществам C_en=19,3 мг/л, эффективность работы двухъярусных отстойников Э=60%, плотность осадка К=1 т/м³, БПК сточных вод L_en=97,5 мг/л.

Количество осадка в сутки по сухому веществу:

- сброженного осадка, выгружаемого из двухъярусных отстойников:

М_mud=(19,3*0,6*1)/(1000*1000)*300;

М_mud=0,003 т/сут

- избыточного активного ила:

БПК₅=38,8/1,33;

БПК₅=23,16 мг/л

время отстаивания принимаем 4 часа;

a_t=23,16+(4*√23,16)/4;

a_t=27,96 мг/л

М_a*mud=(0,8*19,3*(1-0,6)+0,3*97,5-27,96)/10⁶*300;

М_a*mud=0,002 т/сут

Объем сброженного осадка при влажности 90%:

W_mud=(0,003*100)/(100-90);

W_mud=0,03 м³/сут

Объем избыточного активного ила при влажности 96%:

W_a*mud=(0,002*100)/(100-96);

W_a*mud=0,05 м³/сут

Общее количество осадка в сутки:

- по сухому веществу:

М_tot= 0,003 + 0,002;

М_tot=0,005 т/сут

- по объему смеси фактической влажности:

W_tot= 0,03 + 0,05;

W_tot=0,08 м³/сут

Средняя влажность смеси:

p_mix=100*(1- 0,005/ 0,08);

p_mix=93%.


3.3 Расчет количества компонентов для приготовления компоста

На рисунке 3.1 приведена схема образования осадков сточных вод и приготовления компоста.

Двухъярусный отстойник

Биофильтр

Вторичный отстойник
Очищенная

вода



Избыточный активный ил

Осадок

Узел смешения

компоста

---

Хранение компоста




Вывоз компоста


Рисунок 3.1 – Схема образования осадка и приготовления компоста
Метод компостирования заключается в смешении осадка с заранее приготовленным материалом, имеющим низкую влажность (около 40%), для уменьшения влажности смеси до 50-60%.. Дополнительное высушивание компоста продолжается до 30 суток. Осадки сточных вод имеют низкое отношение углерода к азоту, высокую влажность и плохо поддаются аэрации. Их необходимо смешивать с твердым материалом, сорбирующим влагу, который обеспечит дополнительный углерод и нужную для аэрации структуру смеси. Используем в качестве компонентов для приготовления компоста древесные опилки, отходы растительного происхождения – истощенные после экстракции корни элеутерококка, валерианы /30, 42/.

Расчет количества компонентов для компоста произведен по следующим формулам /14/

Объем осадка, подлежащего компостированию:

W_tot= W_mud+ W_a*mud (3.16)
Количество сухого вещества осадка для компостирования:

М_tot= М_mud+ М_a*mud (3.17)

К исходному осадку добавляют опилки древесные влажностью 40%, плотность опилок γ_комп=0,5 т/м³.

Объем добавляемого материала:

W_доб=4 W_tot (3.18)

Содержание сухого вещества в добавляемом материале:

М_комп= W_доб* γ_доб*(100-В)/100 (3.19)

Объем смеси осадка и опилок:

W_см= W_tot+ W_доб (3.20)

Сухое вещество смеси:

М_см= М_tot+ М_комп (3.21)

Плотность смеси:

γ_см=(1* γ_ос+4* γ_комп)/5 (3.22)

Влажность исходной смеси:

В_см=100-100М_см/( W_см* γ_см) (3.23)

В результате испарения влаги после компостирования влажность смеси составляет 40%, а объем

W^’_cм=100М_см/((100-В)* γ_комп) (3.24)

Потеря объема в результате испарения влаги:

∆W= W_см- W^’_cм (3.25)

Объем осадка, подлежащего компостированию:

W_tot=0,08 м³/сут

Количество сухого вещества осадка для компостирования:

М_tot=0,005 т/сут

К исходному осадку добавляют опилки древесные влажностью 40%, плотность γ_комп=0,5 т/м³.

Объем добавляемого материала:

W_доб=4 * 0,08 ;

W_доб= 0, 32 м³/сут

Содержание сухого вещества в добавляемом материале:

М_комп= 0,32* 0,5*(100-40)/100;

М_комп= 0, 096 т/сут

Объем смеси осадка и опилок:

---

W_см= 0, 08 +0, 32 ;

W_см=0, 4 м³/сут

Сухое вещество смеси:

М_см= 0,005+ 0,096 ;

М_см=0,1 т/сут

Плотность смеси:

γ_см=(1*1+4* 0,5)/5;

γ_см=0,6 т/м³

Влажность исходной смеси:

В_см=100-100*0,1 /( 0,4*0,6);

В_см=58%

В результате испарения влаги после компостирования влажность смеси составляет 40%, а объем

W^’_cм=100*0,1 /((100-40)* 0,5);

W^’_cм=0,3 м³/сут

Потеря объема в результате испарения влаги:

∆W= 0,4-0,3;

∆W=0,1 м³/сут, т.е. 25% первоначального объема.
Результаты расчетов приведены в таблице 3.4

Таблица 3.4 – Расчетные данные образования компоста

Объем исходного осадка, м3/сут	Объем смеси исходного осадка и опилок, м3/сут	Общая масса сухого вещества, т/сут	Влажность исходной смеси, %	Объем полученного компоста (с у четом потерь), м3/сут	Влажность компоста, %
0,08	0,4	0,1	58	0,3	40

3.4 Технология компостирования

Компоненты для компоста (осадок, опилки) подаются в дозаторы, представляющие собой металлические бункеры с метками, соответствующими объему подачи компонентов смеси. Из дозаторов компоненты подаются в смеситель, где производится их перемешивание при помощи вращающихся лопастей. Затем из полученной смеси ковшовым экскаватором формируются компостные кучи.

На рисунке 3.2 представлена схема компостирования.

Рисунок 3.2 – Схема компостирования

1 –осадок; 2 – добавляемый материал; 3 – дозатор осадка; 4 – дозатор добавки; 5 – трубопровод осадка; 6 – смеситель; 7 – формирование компостных куч.

В основе компостирования лежит экзотермический процесс биологического окисления, в котором органический субстрат подвергается аэробной биодеградации смешанной популяцией микроорганизмов в условиях повышенной температуры и влажности. В процессе биодеградации органический субстрат претерпевает физические и химические превращения с образованием гумифицированного конечного продукта. Этот продукт представляет ценность для сельского хозяйства и как органическое удобрение, и как средство, улучшающее структуру почвы.

---

Процесс компостирования материалов органического происхождения зависит от микробной популяции и факторов внешней среды (химический состав материалов, влажность, аэрация, температура). Чем эффективнее работают микробы, тем эффективнее и быстрее идет процесс компостирования. Важно иметь оптимальное соотношение химических элементов, входящих в состав отходов. Компостируемый материал должен содержать минимальный набор всех элементов, из которых состоит клеточное вещество микроорганизмов. Равновесие особенно важно между углеродом и азотом, потребляемыми в наибольшем количестве. Оптимальные пределы отношения углерода к азоту в материале от 25/1 до 30/1. В выпускной квалификационной работе предлагается в качестве компонентов для компоста использовать опилки и осадки сточных вод, этим создается благоприятное отношение углерода к азоту : добавляются богатые азотом жидкие органические вещества к твердым компонентам с широким отношением С/N.

Когда органические вещества перемешиваются для компостирования, то благодаря изолирующему влиянию субстрата сохраняется теплота, образующаяся вследствие биологической активности, и температура повышается. Процесс компостирования можно разделить на четыре стадии: мезофильная (1), термофильная (2), остывание (3), созревание (4).

В начале процесса отходы находятся при температуре окружающей среды, _p Н в них слабокислое. В начальной мезофильной стадии микроорганизмы, присутствующие в отходах, начинают быстро размножаться, температура поднимается до 40⁰С, и среда подкисляется за счет образования органических кислот. При увеличении температуры выше 40⁰С начинают гибнуть исходные мезофиллы и преобладать термофилы. Это поднимает температуру до 60⁰С, при которой грибы начинают становиться неактивными. После 60⁰С реакция продолжается спорообразующими бактериями и актиномицинами, _pн среды становится щелочным за счет выделения аммиака при распаде белков. Скорость тепловыделения становится равной скорости теплопотери, это соответствует достижению температурного максимума. Затем компост вступает в стадию остывания. Можно сказать, что в этой точке куча компоста достигла стабильного состояния. Легко усваиваемые соединения уже распались, основная потребность в кислороде удовлетворена, компостируемый материал перестает привлекать мух и паразитов и дурно пахнуть. На рисунке 3.3 приведен график изменения температуры и рН в процессе компостирования.

---

Рисунок 3.3 – График изменения температуры и рН в процессе компостирования

Освобождающаяся при биохимическом разложении микроорганизмами органических соединений тепловая энергия ведет к саморазогреванию компостных куч до 80⁰С. Однако подобных высоких температур добиваться не следует, поскольку они приводят к самостерилизации куч. Разложение ведут так, чтобы длительное время сохранялась температура для термофильных бактерий (около 55⁰С). Порогом, после которого наступает подавление, служит температура около 60⁰С. Однако температура порядка 60⁰С нужна для борьбы с патогенными микроорганизмами. Поэтому необходимо поддерживать условия, при которых будет гибнуть патогенная микрофлора и развиваться микроорганизмы. Для этой цели рекомендуемым оптимумом является температура 55⁰С. При правильно организованных процессах никакие болезнетворные организмы не выживали более 14 суток /27/.

Кислород необходим для метаболизма аэробных микроорганизмов, участвующих в компостировании. Аэрация может осуществляться естественной диффузией в компостируемую массу благодаря перемешиванию компоста вручную, с помощью механизмов или принудительной аэрацией.

Аэрация имеет и другие функции в процессе компостирования. Поток воздуха удаляет диоксид углерода и воду, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, а также отводит теплоту, благодаря испарительному теплопереносу. Потребность в кислороде меняется в течение процесса: она низка в мезофильной стадии, возрастает до максимума в термофильной стадии и падает до нуля за время остывания и созревания.

Принимаем для предложенной технологии компостирования естественную аэрацию, так как количество компостируемой массы сравнительно небольшое. Для достижения оптимальной температуры в компостируемой массе, равной 55⁰С, не понадобится испарительное охлаждение с помощью принудительной аэрации. Важным фактором, определяющим скорость образования компоста, является влажность. На начальной стадии процесса компостирования максимально возможное содержание влаги есть и ее оптимальное содержание, поскольку воздуха из-за морфологической неоднородности массы всегда достаточно для микробиологической деятельности; далее – лучше, когда содержание влаги находится на уровне 50-65%. При влажности менее 30% от общей массы скорость биологических процессов резко падает, а при влажности 20% они могут прекратиться. При слишком большой влажности пустоты в структуре компоста заполняются водой, которая ограничивает доступ кислорода к микроорганизмам. Вода образуется в ходе компостирования за счет жизнедеятельности микроорганизмов и теряется за счет испарения /26,30/.

---