Лекция № 8 Источники образования и методы переработки отходов с высоким содержанием органических веществ
Основные источники образования отходов, содержащих органические вещества 1. Отходы сельскохозяйственной промышленности животноводства и растениеводства (образующаяся биомасса) 2. Отходы пищевой и перерабатывающей промышленности (образующаяся биомасса) 3. Отходы нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и эксплуатации транспорта (шламы нефти и нефтепродуктов) 4. Отходы лесной и лесоперерабатывающей промышленности (биомасса целлюлозы и горючие компоненты) 4. Отходы коммунально бытового хозяйства (осадки сточных вод) 5. Твердые бытовые отходы (биомасса и горючие компоненты).
Биоэнергетика России • Общи принцип обращения с органик содержащими отходами обеспечение энергоэффективности переработки при соблюдении экологической безопасности • «Нетрадиционные источники энергии и реконструкция малых ГЭС России» проект TACIS (2009) • к 2030 году возобновляемая энергетика в России в перспективе важнейший энергетический сектор с реальным вкладом в суммарное производство электроэнергии и тепла на уровне 30 35%, из которых до 10% биоэнергетика
Источники отходов и методы переработки Отходы лесной промышленности: • Сжигание с целью получения энергии • Получение топлива (генераторного газа, водорода • Производство этилового и метилового спиртов • Производство топливных паллет
Источники отходов и методы переработки Отходы животноводства и птицеводства: Получение биогаза (метана); Получение биоводорода, ацетона и бутилового спирта Производство кормового витамина В 12 Получение жидкого топлива пиролизом биомассы
Валовой, технический и экономический потенциалы органических отходов агропромышленного комплекса и населенных пунктов, млн. у. т/год
Состав отходов с/х производства • минеральные удобрения и микроудобрения, • стойкие органические экотоксиканты фунгициды, гербициды, инсектициды, • жидкие отходы ферм и боен, • растительная подстилка • растительные отходы переработки зерна
Последствия несбалансированного внесения удобрений • длительное внесение удобрений изменяет свойства почв (увеличение их кислотности, потеря гумуса); • загрязнение воды, почв и продукции нитратами, а атмосферы — оксидами азота; • низкий коэффициент использования растениями азота из минеральных удобрений приводит к сбросу легкорастворимых азотнокислых солей в водоемы, накоплению их в почве и атмосфере, что отрицательно сказывается на здоровье людей и животных (усиливаются процессы мутагенеза и канцерогенеза); • загрязнению воды, почв и продукции, которое происходит и от составляющих комплексного минерального удобрения, так как растения используют только часть питательных элементов, содер жащихся в этом комплексном удобрении; • минеральные удобрения являются источником загрязнения почв тяжелыми металлами (табл. 6. 2), но особенно загрязнены ими и другими токсичными элементами фосфорные удобрения; • минеральные и органические удобрения могут изменять подвижность тяжелых металлов в почве, обеспечить их доступность растениям, загрязнение ландшафтов и гидрографической сети.
Содержание тяжелых металлов (мг/кг) в минеральных удобрениях: зависит от ве личины р. Н, содержания гумуса, числа лигандных групп, способ ных образовывать с ионами тяжелых металлов новые соединения Удобрения Fe Мп Сu Ni Сг РЬ Zn Cd Апатит 710 49, 5 11, 3 3, 5 1, 8 90 7, 5 0 Нитрофоска 360 67, 5 11, 3 6 3, 3 15 9 0, 03 Суперфосфат 643 114 32 6 3, 3 15 18 0, 25 Нитроаммофос 272 181 8, 5 0, 8 8, 8 9, 8 0, 4 20
Животноводческие предприятия источники загрязнений ОС • по загрязнению атмосферы отнесены к опасным объектам: запах распространяется в радиусе до 6 км, вызывает тошноту, головную боль, учащение пульса, повышение АД, нарушение органов пищеварения, дыхания, зрения, ЦНС • Количество навоза, сточных вод и других отходов значительно превышает объемы бытовых отходов. ). • свиноводческий комплекс на 100 тыс. голов выбрасывает в атмосферу за час: 1. до 1, 5 млрд микроорганизмов, 2. 159 кг аммиака, 14, 5 кг сероводорода, 3. 29, 9 кг пыли от кормов, 4. 3000 т навоза в сутки (более 1 млн т в год), то есть равняется городу с населением 1 млн чел
Технологии обеззараживания навозосодержащих стоков • прямое ис пользование в качестве органического удобрения; • переработка в торфокомпосты; • биологические, химические, механические, элек трохимические, термические и физические методы обезвреживания
Требования при внесении в почву остатков с/х сточных вод • использовать осадки сточных вод полевые культуры после трехмесячной выдержки, на пастбищах — шести месяцев выдержки; • при заделке осадков сточных вод в почву запашкой на участках высева кормовых культур выдержка составляет один месяц; • средства транспортировки осадков, выдержанных менее трех месяцев, должны быть продезинфицированы перед новым использованием; • в случае эпидемий или эпизоотии чумы свиней, туберкулеза, острого сальмонеллеза, бруцеллеза необходимо накрывать стеллажи при сушке осадков пленкой.
Биологические методы очистки и обеззараживания навоза • аэробный процесс: почти не выделяется неприятного запаха, простой и приспособлен к изменяющемуся составу на возныхпоступлений, происходит саморазогре вание массы (до 70°С), т. е. ее дезинфекция. • анаэробное брожение: может быть метановым или водородным; при температуре массы (30 35)°С в биоценозе преобладают мезофильные анаэробы, а при (50 55)°С – термофильные, термотолерантный (+40°С) – промежуточный режим; процесс сопровождается выделением биогаза, со стоящего в основном из метана, водорода и двуокиси углерода.
Сырье для анаэробной переработки • органические отходы ферм КРС, • свиноферм, птицеферм • отходы кормового стола • отходы бойни, рыбного цеха • отходы после переработки зерна, картофеля • силос • отходы молокозаводов • отходы производства соков • отходы сахарных заводов Ферма на 800 1200 голов КРС по показателю БПК эквивалентна малому городу с населением 14 20 тыс. человек, а по выделению грубодисперсных примесей с населением 80 120 тыс. человек.
Первая в России теплоэлектростанция, работающая на биогазе: Калужская обл. , 2009 г.
Биогазовая станция –комплекс инженерных сооружений • • • подготовки сырья производства биогаза и удобрений очистки и хранения биогаза производства электроэнергии и тепла автоматизированной системы управления биогазовой станцией
Стандартный комплект оборудования для переработки биомассы 1. Механическое оборудование для подготовки сырья состоящее из мешалки и объемного насоса с измельчителем; 2. Метантенки со встроенными газгольдерами и системой подогрева; 3. Изоляцию наружного покрытия емкостей; 4. Трубопроводы подачи, дренажа и слива 5. Смотровые люки, системы безопасности и контроля давления и контроля газовой смеси. 6. Оборудование для обессеривания. 7. Блок управления и контроля режимов работы ферментеров. 8. Станцию осушки и компримирования газа. 9. Резервуары для хранения органического удобрения. 10. Контейнерный модуль биогазотеплоэлектростанции.
Технологические параметры биогазтеплоэлектростанции • биогаз с высоким содержание метана (от 55 до 70%) и низким содержанием сернистых соединений; • стабильность работы за счет контроля основных параметров процесса (давление газа, температура и равномерность подачи субстрата, частота и равномерность перемешивания); • получаемая мощность при объеме метатенков 2400 м 3 составляет : 1. электрическая 160 к. Вт, тепловая 240 к. Вт 2. выход биогаза 4800 м 3/ сут 3. переработка 120 м 3 безподстилочного навоза в сутки 4. обеспечение теплом и энергией фермы и поселка.
Почвенные методы биологической очистки и утилизации • обработка не полностью очищенного и обез зараженного навозного стока почвенными микроорганизмами с удалением жидкой фазы от биогенных и органических веществ за счет процессов само очищения на полях • Используется, если необходимы выдержка по времени, ограничение количества стоков или большие занимаемые площади
Способы использования • поверхностный полив; • вне сение жидкой массы побороздам с запашкой. Ограничения: Степень допустимого загрязнения стоков определяется: • способностью почвы адсорбировать; • видом интенсивностью и количеством осадков; • сроками внесения количествами и составом навоза; • величиной поверхностного стока и эрозией (зависит от наклона участка поля) • супесчаные почвы обладают большей адсорбцией в отноше нии микроорганизмов, чем суглинистые.
Недостатки метода • бактериальное загрязнение почвы (до 21 млн микроорганизмов/га); • возбудители инфекци онных болезней сохраняют жизнеспособность в почве почти в 4 раза дольше, чем в жидком навозе; • требуются дополнительные затраты на обеззараживание, дезодорацию, разрушение и стабилизацию нестойких органических веществ
Требования при использовании навоза без предварительной биологической обработки • строительство и ввод в строй сооружений по хранению и утилизации должны предшествовать вводу в эксплуатацию комплексов (ферм); • подготовленный навоз необходимо вносить в почву до наступления морозов большими дозами с периодичностью в 2 3 года; • запрещается заделывать навоз в почву на площадях, с которых возможен поверхностный сток в открытые водоемы; • не допускать сброса сточных вод животноводческих комплексов в водоемы независимо от степени их очистки.
Комбинированные (аэробные и анаэробные) методы обеззараживания Применяются для обеспечения длительного хране нияв: • лагунах (открытые пруды отстойники или пруды перегниватели глубиной 1, 5 м, р. Н 6, 7— 7, 5; температура 30— 38°С), • отстойниках нако пителях, • навозохранилищах, • биологических прудах (для полной очистки животноводческих стоков; для доочистки стоков, предварительно прошедших биологическую обработку; рыбоводные) • башнях, • аэротенках и метантенках
Схема очистки стоков свинокомплекса в рыболовно биологических прудах 1 – приемный резервуар; 2 – разделительная установка; 3 – площадка для биотермического обеззараживания (органическое удобрение); 4 – вертикальный отстойник; 5 карантинные емкости; 6 – установки термического обеззараживания стоков; 7 – пруд накопитель; 8 – водорослевый пруд; 9 рачковый пруд; 10 рыбоводный пруд; 11 – пруд накопитель чистой воды
Методы биокомпостирования • используются для переработки сухого навоза или твердых осадков, образующихся после отстаивания: • переработка органичес ких отходов с помощью личинок синантропных мух; • вермикуляция (для частично перепревшего навоза)
Метод термообработки • измельчении полужидкой массы в центробежной механической форсунке (4), • отбор влаги потоком нагретого воздуха и дальнейше высушивание в трубе сушилке (6). • сухая навозная обеззараженная масса поступает на дальнейшее использование, • конденсат используется как техническая вода.
Термообработка 1 – навозопровод; 2 – вентилятор высокого давления; 3 – трубопровод; 4 – центробежная механическая форсунка; 5 –камера сгорания топлива; 6 – труба сушилка; 7 – циклон разделитель; 8 – емкость для сбора сухой массы; 9 – циклон отделитель; 10 – конденсатор; 11 поступление и отвод воды для работы конденсатора; 12 – отвод сухой массы; 13 конденсат
Скачать презентацию Лекция 8 Источники образования и методы переработки
72bd4102d584b555192d4ba8dbd12bda.ppt