Органические отходы - отделены от ТБО, или полученные непосредственно от перевозчика (питания, школы и т.д.) могут быть переработаны по двум направлениям: либо биотермическое переработки с получением компоста (биоудобрения) или анаэробное обработки с получением биогаза и органо-минеральных удобрений.
Био удобрения (компостирование)
Компостирования органических отходов является обычной практикой в странах Европейского союза. Технология является стандартизированной. Если есть необходимость в компосте, или-же производство биогаза является нерентабельным, или малый объем его добычи не позволяет запустить объект энергохозяйства, то - целесообразно использовать технологию промышленного или открытого биотермического переработки органических отходов (компостирование).
Система биотермической переработки органических отходов с получением компоста предусматривает: систему конвейеров, бункер-приямок, измельчительное оборудования для измельчения органического вещества, которое есть в составе ТБО, биобарабаны (или биотермические камеры, котлованы, участка или штабеля), измельчительное оборудования для измельчения компоста с магнитным сепаратором, грейферный кран.
На первом этапе органическое вещество (пищевые отходы, отходы растительного происхождения и т.д.), полученная после сортировки ТБО на барабанном сепараторе, ленточным конвейером подаваеться к бункера-накопителя. Объем бункера-накопителя сбалансированный с суточной мощностью процесса так, чтобы органическое вещество задерживалась в нем не более 8:00 в случае компостирования в штабелях, биотермических камерах и котлованах, и не более 24 часов в случае промышленного метода компостирования.
После бункера-накопителя органическое вещество поступает на компостирования.
Цех компостирования органического вещества должен включать: отделение предварительного измельчения; аэрационном отделения; отделения проведения процесса компостирования; отделения измельчения готового компоста; склад хранения готового компоста.
Для измельчения органического вещества, поступающего на компостирования, используют барабанные грохоты или дробилки. Во время окончательного измельчения можно использовать также шахтные мельницы.
В отделении проведения процесса компостирования (в зависимости от технологии) располагают: штабеля с естественной аэрацией; штабеля с принудительной аэрацией; биотермическое камеры; котлованы; сооружения для промышленного компостирования.
Биотермическое камеры и бескамерные компостирования с принудительной аэрацией разрешено применять для малых городов и поселков с населением до 50 тыс. Жителей, полевое компостирование - в городах с населением 50-500 тыс жителей. В населенных пунктах с населением более 500 тыс. Жителей разрешено использовать промышленное компостирования.
Основным оборудованием главного корпуса имеются горизонтальные вращающиеся барабаны (биобарабаны). Переработка осуществляется по двохдобовим или трехсуточного циклом.
Размер отделения созревания компоста после цикла обработки в биобарабанах определяют с учетом объема органического вещества и геометрических параметров штабелей.
Отделение хранения готового компоста располагают по периметру участков компостирования. Размер отделения определяют из расчета 6-месячного образования компоста с учетом геометрических параметров штабелей.
Готовый компост является конечным продуктом для реализации.
Биогаз
Система анаэробного обработки (сбраживания) органического вещества, есть в составе ТБО состоит из: системы конвейеров, бункер-приямок, измельчительное оборудование, процеживатели, насосы, метантенки, газгольдеры, теплообменники, оборудование для очистки биогаза. Все ТБО, поступающих на предприятие, проходят дозиметрический контроль в соответствии с требованиями Основных санитарных правил обеспечения радиационной безопасности Украины.
Производство биогаза осуществляется путем анаэробного обработки (сбраживания) органического вещества (пищевых отходов, отходов растительного происхождения и т.д.), изъятой из ТБО.
Органическое вещество, пригодная для анаэробного сбраживания, должен соответствовать следующим требованиям: быть свежей; быть гидравлически-транспортабельной, не содержать включений размером более 30 мм и твердых минеральных частиц, плотность которых превышает 1100 т / м3. оптимальные параметры массы для анаэробного сбраживания: влажность - от 90% до 92%; зольность - от 15% до 16%; рН - от 6,9 до 8,0; содержание жирных кислот - от 600 мг / л до 1500мг / л; щелочность - от 1500 мг CaCO3 / л до 3000 мг CaCO3 / л C: N - от 10 до 16.
Для обеспечения оптимального соотношения C: N и получения большего количества биогаза, разрешено добавлять в массу сбраживается, другие органические отходы: сырой осадок коммунальных сточных вод, навоз различных видов животных. Масса сбраживается, не должна содержать вещества, которые подавляют жизнедеятельность метанобразующих организмов, в концентрации выше допустимой. К этим веществам относятся: различные формы азота, большинство тяжелых, щелочных, щелочно-земельных металлов, сульфидов, кислорода, антибиотиков, дезинфицирующих средств и других веществ.
Выход биогаза из отходов пищевой промышленности
| Субстрат | Сухое вещество
% |
Органическое сухое вещество
% |
Выход биогаза
м 3 / т |
Метан
CH 4 % |
| Очистки сои | 90.0 | 95.1 | 516.7 | 52.7 |
| Картофельная барда, свежая | 6.0 | 86.7 | 35.0 | 56.3 |
| Овсяные хлопья | 91.0 | 98.1 | 619.7 | 53.5 |
| Пивная дробина, свежая | 24.0 | 95.5 | 122.2 | 59.3 |
| Отруби | 89.0 | 86.5 | 262.4 | 50.7 |
| Силосованных пивная дробина | 26.0 | 95.2 | 136.5 | 59.1 |
| Яблочная мезга | 22.0 | 97.6 | 111.6 | 51.7 |
| Соевая мука | 87.0 | 93.3 | 551.6 | 61.2 |
| Пшеничная барда, жидкая | 6.0 | 94.0 | 36.1 | 58.9 |
| Кукурузный глютен | 90.5 | 97.9 | 597.1 | 66.0 |
| Лактоза | 100.0 | 99.7 | 756.0 | 50.0 |
| Цельное коровье молоко | 13.5 | 94.7 | 114.9 | 62.8 |
| Пивные дрожжи | 10.0 | 91.8 | 60.7 | 62.1 |
| Пивные дрожжи сухие | 90.0 | 91.9 | 505.8 | 61.0 |
| Старый хлеб | 65.0 | 97.2 | 482.0 | 52.8 |
| Отходы пекарен | 87.7 | 97.1 | 650.6 | 52.8 |
| Отходы сыроварни | 79.3 | 94.0 | 673.8 | 67.5 |
| Пищевые отходы с низким содержанием жира | 14.4 | 81.5 | 75.4 | 59.8 |
| Пищевые отходы с высоким содержанием жира | 18.0 | 92.3 | 126.5 | 62.0 |
| Пахта, свежая | 8.0 | 92.3 | 54.4 | 59.2 |
| Казеин | 88.0 | 93.1 | 567.4 | 69.1 |
| Обезжиренное молоко, сухое | 94.1 | 91.7 | 628.7 | 57.7 |
| Рапсовая мука | 88.6 | 92.1 | 496.1 | 59.8 |
| Мука подсолнечная | 89.4 | 91.9 | 488.2 | 61.3 |
| Различные пищевые отходы | 40.0 | 50.0 | 120.0 | 60.0 |
| Жир | 95.0 | 92.0 | 874.0 | 68.0 |
| Глицерин | 100.0 | 99.5 | 845.7 | 50.0 |
| Льняное масло | 99.9 | 99.9 | 1222.6 | 68.0 |
| Рапсовое масло | 99.9 | 99.9 | 1197.6 | 68.0 |
| Соевое масло | 99.9 | 99.9 | 1222.6 | 68.0 |
| Подсолнечное масло | 99.9 | 99.9 | 1222.6 | 68.0 |
Характеристики биогаза
|
Характеристики
|
Компоненты биогаза
|
Биогазовая смесь (CH4-60%, CO2-40%) | ||||
| CH4
|
CO2
|
H2
|
H2S
|
N2
|
||
| Объемная доля,% | 55-70 | 20-44 | 1 | 1 | <3 | 100 |
| Объемная теплота сгорания, МДж / м3 | 35,8
|
-
|
10,8
|
22,8
|
-
|
21,5
|
| Предел воспламеняемости (содержание в воздухе),% | 5-15
|
-
|
4-30
|
4-45
|
-
|
5-12
|
| Температура воспламеняемости, С
|
650 - +750 | -
|
+585
|
-
|
-
|
650 - +750
|
| Нормальная плотность, г / л | 0,72 | 1,98 | 0,9 | 1,54 | - | 1,2 |
Сбраживания проводится в биореакторах-метантенках, которые являются герметичными, с тепло- гидроизоляцией, имеют устройства загрузки органического вещества и выгрузки сброженной органического вещества и отвода биогаза. Процесс загрузки - выгрузки осуществляется автоматически и непрерывно. Для интенсификации метаногенеза, биореакторы надо оборудованы механизмами для принудительного перемешивания, разрушения корки и подогрева.
Сбраживания целесообразно проводить с подогревом и поддержанием температур: + 33 ° С ± 2 ° С (мезофильный режим), + 53 ° С ± 2 ° С (термофильный режим). Продолжительность сбраживания органического вещества в биореакторе зависит от физико-химических свойств органического вещества; от температурного режима; от заданной степени разложения органического вещества.
Продолжительность процесса: для мезофильного режима от 10 суток до 30 суток, для термофильного режима - от 7 суток до 15 суток. Вместимость метантенков зависит от фактической влажности органического вещества и суточной дозы загрузки, которую определяют на основе экспериментальных данных и последующих проектных расчетов. Влажность сбраживаемой массы выгружается из метантенка, принимают в зависимости от соотношения компонентов, загружаемых с сухим веществом.
Анаэробное сбраживание включает в себя следующие процессы:
- Гидролиз;
- Окисления;
- Образование уксусной кислоты
- Образование метана;
Процессы анаэробного сбраживания могут быть одноступенчатой или многоступенчатыми. При одноступенчатой сбраживании, все четыре анаэробные этапы проходят в одном реакторе, то есть не разделены во времени или в пространстве. Многоступенчатые процессы (до 4-х) сбраживания позволяют увеличить выход биогаза, но имеют более высокие инвестиционные затраты за счет дополнительного оборудования и реакторов.
В состав зданий цеха анаэробного обработки входят:
а) здания по подготовке органического вещества, в анаэробного сбраживания, где размещены:
- оборудование для измельчения органического вещества (дробилка)
- оборудование для разведения водой измельченной органического вещества до влажности 90-92% (насосы, резервуары)
- оборудование для удаления включений размером более 30 мм (процеживатели)
- оборудование для непрерывной подачи подготовленной органического вещества в теплообменников для подогрева загрузки ее в реакторов (резервуаров метантенков).
б) Сооружения анаэробного сбраживания, к которым относятся:
-реакторы с оборудованием перемешивания; насосная станция для скачивания органического вещества и вспомогательного рециркуляционного перемешивания органического вещества;
-газозбирний пункт для сбора биогаза от реакторов метантенкив и удаления из него конденсата;
галерея с башней лифта;
-газгольдеры для аккумулирования биогаза;
-газовая свеча с пунктом управления (факельная установка), где сжигается избыток биогаза в случае аварийной ситуации;
-резервуар хранения переброженная массы;
-центрифугы для отделения твердых частиц и жидкости;
-пастеризатор для компоста;
-насосы рециркуляции и при необходимости очистные сооружения для избыточной воды.
в) Сооружения для энергетической утилизации биогаза метантенкив с получением электрической и тепловой энергии, к которым относятся:
-оборудование по подготовке биогаза для использования его в качестве топлива в котлах или двигатель-генераторов;
-тепловой установка (теплообменное оборудование). Теплообменное оборудование используется для нагрева органического вещества, загружается в метантенки, теплоносителем - циркуляционной оборотной водой системы рекуперации сбросного тепла от котла с турбоагрегатом или когенерационной энергоустановки; насосная станция циркуляционного оборотного водоснабжения системы рекуперационных тепла от котла или когенерационной установки и теплообменного оборудования для нагрева органического вещества, загружается в метантенки.
Сброженных органическая суспензия проходит через центрифугу. Обезвоженная твердая фракция характеризуется высокой однородностью и представляет собой высококачественное сырье для получения компоста. При необходимости возможна ее пастеризация. После чего компост хранится в резервуаре для переброженная массы.
Полученный биогаз сжигается в специальных котлах или двигатель-генераторов для получения тепловой и / или электрической энергии.
