Способ получения гумуса на свалках отходов



Способ получения гумуса на свалках отходов
Способ получения гумуса на свалках отходов

 


Владельцы патента RU 2407725:

Добышева Элеонора Владимировна (RU)
Белкин Владимир Михайлович (RU)

Изобретение относится к области экологии и коммунального хозяйства и касается способа получения биогумуса на свалках отходов. Способ включает образование траншеи в верхнем слое свалки, ее заполнение пищевыми и органическими отходами, укрывание пленкой и внесение в субстрат адаптированной культуры красного калифорнийского червя. Перед заполнением на дне траншеи прокладывают трубу замкнутого цикла подачи теплоносителя. После заполнения траншеи отходами в верхней части ее содержимого с помощью удерживающего приспособления прокладывают горизонтально ориентированные перфорированные трубы аэрации и газоотвода, а также вертикально ориентированные и выступающие над траншеей трубки взятия проб температурного режима, влажности и объема газа. По показателям проб осуществляют контроль процесса компостирования, периодичность откачки газа и регулирование подачи теплоносителя и орошающей жидкости. Изобретение обеспечивает круглогодичное получение гумуса в теле свалки по двухволновой биотехнологии независимо от времени года и наличия/отсутствия осадков, количества и разнородности отходов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области экологии и коммунального хозяйства, а именно к способу получения биогумуса на свалках отходов, и может быть использовано при захоронении и утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) на свалках методом переработки отходов вермикультурой в нечто полезное и безвредное.

Свалки являются загрязнителями атмосферы, почвы, грунтовых и поверхностных вод. Даже после закрытия свалок отходов происходит выделение вредных фильтратов и газов, отравляющих окружающую среду.

Известен способ получения гумуса в устройствах для разложения органических отходов по патенту Швейцарии № 679284, 24.07.1990 г. Устройство для осуществления способа имеет несколько камер, в которых размещены органические отходы. Камеры разделены рядами планок в виде штакетника, причем планки расширяются вниз. Полное разложение отходов происходит под воздействием микроорганизмов и т.п. благодаря наличию свободного пространства между расширяющимися вниз и расположенными в виде штакетника ребрами, улучшающего условия поступления воздуха. Разложившиеся отходы, благодаря активности находящихся в грунте организмов, падают в расположенные ниже сборные камеры, в которых разложившийся материал измельчается находящимися в нем живыми организмами и разравнивается в горизонтальном направлении. В верхней части камер происходит горячая ферментация. Образующееся при этом тепло распределяется по всему устройству, что позволяет создать оптимальные условия для развития живых организмов и грибков. При падении температуры устройство подогревают.

Недостатки указанного способа вызваны следующими факторами:

- отходы должны быть одинаковой плотности, примерно одного типоразмера и одинакового биологического состава, а это возможно только при переработке илов очистных сооружений, у ТБО такого единообразия нет;

- органические отходы города с населением 10 тыс. жителей ежедневно составляют 15,3 м3, а время полной переработки в компост 90 дней. Соответственно объем камер должен составлять 1377 м3, который равномерно прогреть практически невозможно.

Известен способ обработки компостированием и устройство для его осуществления по заявке на изобретение Франции № 2653687, 27.10.1989 г. Способ, применяемый для обработки бытовых органических отходов, предусматривает последовательную подачу с заданной периодичностью материала с органическими отходами путем их загрузки в емкость с вводом земляных червей, которые перемещаются вверх; последовательное извлечение с заданной периодичностью нижнего слоя предварительно компостированного органического вещества и его удаление. Отбор органического вещества обеспечивает постепенное опускание материала со скоростью, равной скорости подъема земляных червей. Этому способу присущи следующие недостатки:

- невозможно подобрать емкость такого объема даже для города с населением в 10 тыс. человек;

- в таком объеме трудно поддерживать необходимые условия размножения вермикультуры по оптимальной температуре и влажности компоста, не говоря уже об отсутствии отвода метана, высокая концентрация которого губительно влияет на жизнеспособность червей;

- гумус, получаемый из бытовых органических отходов, не может быть «товарным» из-за множества мелких включений, которые невозможно отсортировать даже после просушки его в сушильных барабанах.

Известны способ компостирования с использованием вермикультуры и установка по патенту на изобретение РФ № 2244698, МПК C05F 3/06, А01К 67/033, 20.01.2005. Способ компостирования включает помещение на перфорированном элементе устройства подготовленного перерабатываемого материала с рН 6-8 и исходное количество червей, увлажнение материала до заданного значения влажности при выбранной температуре и компостирование при поддержании заданной температуры и влажности слоя материала. На перфорированный элемент загружают слой перерабатываемого материала толщиной от 20 до 50% радиуса цилиндрического сегмента, представляющего собой корпус, нижнюю часть которого заполняют водой и доводят ее температуру до 19-21°С. В загруженный слой материала вносят червей в количестве 50-400 особей на 1 куб. м. материала и осуществляют компостирование при температуре 20-23°С и влажности слоя 60-85% в течение 1-3 месяцев, после чего выгружают готовый компост.

Однако все приведенные выше способы получения гумуса осуществляются с помощью емкостей и средств, поэтому их использование неэффективно и неприемлемо для переработки отходов в теле свалки.

Из уровня техники известны также способы захоронения свалок ТБО, один из которых заключается в укрытии свалки изолирующим слоем, содержащим препятствующие проникновению химические вещества, такие как карбонат кальция и магния, сульфат кальция, диоксид кремния (US № 5090843, 15.02.1991). Другой способ захоронения свалок путем многослойной изоляции осуществляют укладыванием на заполненную доверху свалку выравнивающего слоя, под которым размещают газоотводящий слой из гравия и отсыпают дренажный слой, отводящий атмосферные осадки, над которым располагают слой растительного грунта с последующим озеленением (DE № 4006814, 12.09.1991).

Известные способы малоэффективны и экономически не целесообразны, достаточно трудоемкие, высокозатратные и требуют больших площадей для захоронения отходов.

В качестве прототипа принят способ получения гумуса при обезвреживании свалок по патенту автора на изобретение РФ № 2155107, МПК7 В09В 1/00, В09В 3/00, C05F 3/06 заявл. 27.07.1999 г., опубл. 27.08.2000 г.

Способ по прототипу заключается в том, что в верхнем слое свалки прокапывают ряды траншей шириной 1 м и глубиной 0,7 м с небольшим уклоном для дренажа избыточной влаги. Траншею заполняют пищевыми органическими отходами и илом очистных сооружений, пролежавшим не менее 5 лет, и укрывают полиэтиленовой пленкой. По истечении 2-4 месяцев в траншею под пленку запускают адаптированную культуру красного калифорнийского червя (ККЧ), а по истечении 4-6 месяцев часть червей пересаживают в новые траншеи с помощью ящиков-ловушек. Затем траншеи дополняют, а межтраншейное пространство засыпают растительным грунтом и осуществляют озеленение путем посадки растений.

Недостатком прототипа является невысокая эффективность способа, интенсификация процесса которого носит периодический характер, т.к. определяется сезонностью и зависит от температуры и влажности окружающей среды. Адаптированная вермикультура ККЧ «работает» до наступления холодов, а затем впадает в анабиоз и просыпается только весной. Бактерии субстрата в указанный период также замедляют свою деятельность.

Задача, положенная в основу изобретения, заключается в повышении эффективности способа за счет круглогодичного получения гумуса в теле свалки по двухволновой биотехнологии независимо от времени года и наличия или отсутствия осадков, количества и разнородности отходов.

Поставленная задача достигается тем, что в способе, включающем образование траншеи в верхнем слое свалки, ее заполнение пищевыми и органическими отходами и укрывание пленкой, внесение в субстрат адаптированной культуры красного калифорнийского червя, согласно изобретению перед заполнением на дне траншеи прокладывают трубу замкнутого цикла подачи теплоносителя. После заполнения траншеи отходами в верхней части ее содержимого с помощью удерживающего приспособления прокладывают горизонтально ориентированные перфорированные трубы аэрации и газоотвода, а также вертикально ориентированные и выступающие над траншеей трубки взятия проб температурного режима, влажности и объема газа. По показателям проб осуществляют контроль процесса компостирования, периодичность откачки газа и регулирование подачи теплоносителя и орошающей жидкости. Для повышения эффективности экономически целесообразно траншею заполнять пищевыми и органическими отходам, которые выделяют сортировкой отходов свалки, например на комплексе, установленном непосредственно на полигоне свалки.

Сущность способа поясняется чертежами, на которых представлены:

фиг.1 - схема свалки;

фиг.2 - поперечный разрез траншеи свалки.

Пример осуществления способа приводится с использованием разработанного автором комплекса сортировки и переработки твердых бытовых отходов для обезвреживания и рекультивации свалок, защищенного патентом на полезную модель РФ № 80784, 22.10.2008 г.

По всему полигону свалки 1 вокруг комплекса 2 прокапывают траншеи 3 шириной 2 м и глубиной 0,7 м. Для создания благоприятных условий переработки бактериями брожения, лактобациллами и сапрофитами отходов на дне траншеи 3 прокладывают две пластиковые трубы 4 диаметром 100-120 мм, длиной 6 м, имеющие муфты наращивания и состыкованные в один отопительный контур. Их размещают на расстоянии 1 м друг от друга, запитывают горячей водой от котла комплекса 2 и впоследствии убирают расстыковкой 30-метровых участков труб, вытаскиванием бульдозером и складированием у комплекса 2. Траншею 3 заполняют отсортированными на комплексе пищевыми и органическими отходами на высоту, превышающую 0,3 м уровень свалки. С помощью приспособления в виде поддерживающего трапа 5 укладывают на расстоянии 1 м две перфорированные пластиковые трубы 6 и 7 диаметром 100-120 мм. с отверстиями 20 мм, а также вертикально устанавливают трубки 8, 9 и 10 отбора проб. Труба 6 служит для подачи теплой воды зимой или холодной летом через воронку 11, а труба 7 - для отвода вакуум-насосом 12 газа, который скапливается за счет метанобразующих бактерий и поднимается вверх. При концентрации свыше 15% он становится взрывоопасным, а при меньшем содержании тормозит процесс переработки. Трубки отбора проб: 8 - для измерения температуры процесса переработки отходов, 9 - влажности, количества бактерий и ККЧ, 10 - концентрации газа. Заполненную отходами траншею закрывают полиэтиленовой пленкой 13, под которой осуществляется процесс переработки отходов по двухволновой биотехнологии получения гумуса следующим образом.

Наличие подогрева траншеи, заполненной пищевыми отходами и органикой, наряду с возможностью орошения технической водой, получаемой из скважины, используемой и для контроля качества воды, имеющей температуру 6-8°С, позволяет поддерживать температурный режим 30-50°С, влажность 50-70%, которые являются оптимальными для размножения бактерий. В течение 2-4 месяцев при поддержании оптимальных условий в результате интенсивной работы бактерий уровень заложенных отходов уменьшается на 25-30%, что создает эффект первой «волны», и позволяет наряду с уменьшением температуры и выделением газа судить об окончании первого этапа переработки отходов.

Затем в получившийся компост выпускают адаптированную к данному виду отходов вермикультуру (ККЧ), выращенную на биоферме комплекса 2. По показателям проб из трубок 8,9 и 10 осуществляют поддержание оптимальных условий размножения червей: температуру 15-25°С и влажность 75-80% регулированием подачи теплоносителя и орошающей жидкости в трубы 4 и 6. Благодаря тому, что гумус образуется в результате естественного пищеварительного процесса червей, в нем содержится значительное количество биологически активных веществ. Он состоит из углерода, азота, фосфора, калия в пропорциях, благоприятных для питания растениями. Содержание в копролитах биостимуляторов роста, таких как ауксин, гиббереллины, цитокинин (аминокислоты, имеющие размеры 3-5 нанометров, что позволяет назвать эту технологию «нано»), объясняет во многом гормоноподобный эффект, наблюдаемый многими учеными, по воздействию биогумуса на ростовые процессы растений, увеличение надземной биомассы и корневой системы.

При этом уровень компоста теперь уже уменьшается на 10-15%, что создает эффект второй «волны».

Для скачивания образовавшегося под укрывной пленкой 13 газа используют насосную станцию с водокольцевым вакуум-насосом 12, приводимым в действие взрывобезопасным электродвигателем, подключенным к электростанции комплекса 2. Вакуум-насос 12 создает в трубе 7 незначительное, порядка 10 мм водяного столба, понижение давления, чтобы практически весь газ поступал сначала на фильтр грубой очистки, а затем на влагоотделитель. Дальше газ желательно закачать в небольшой ресивер с газораспределительной аппаратурой для более ритмичной подачи на нужды комплекса. Для получения эл. энергии этого объема мало, но для нагрева воды на кухне, душевых, моечных баков пластика-стекла-ПЭТбутылок и сушки влагоотделителя вида «селикогель» или «цеолит» вполне достаточно. Химический состав газа вполне пригоден для использования его в качестве топлива: метан 60%, углекислый газ 36%, сероводород-водород-углеводород-азот в сумме всего 4%, теплотворная способность 5-5,5 тыс.ккал/м3.

На заключительном этапе в траншею с гумусом добавляют грунт вскрышных работ, перемешивают с помощью специального навесного оборудования бульдозера и высаживают трех летние саженцы хвойных деревьев в шахматном порядке с интервалом 2 м по краям траншеи. Быстрорастущие деревья своими кронами будут принимать атмосферные осадки, а корнями вытягивать влагу из свалки, уменьшая тем самым попадание грязного фильтрата в водоносные горизонты под свалкой.

Предлагаемый способ может применяться как на действующих, так и на закрытых полигонах с использованием или без использования комплекса сортировки и переработки отходов. В случае отсутствия комплекса на полигоне, производят загрузку траншей отходами, поставляемыми с автономных предприятий сортировки ТБО, а подачу теплоносителя - от теплопунктов, устанавливаемых на полигоне. Однако наиболее эффективно и экономически выгодно использование способа в сочетании с комплексом как взаимодополняющими друг друга.

Использование предлагаемого способа круглогодичного получения гумуса на свалках бытовых отходов по двухволновой биотехнологии позволит интенсифицировать процесс переработки, обезвреживания и рекультивации свалок вне зависимости от времени года, осадков или засухи, а также сократить количество площадей под свалки и улучшить экологию окружающей среды.

1. Способ получения гумуса на свалках отходов, включающий образование траншеи в верхнем слое свалки, ее заполнение пищевыми и органическими отходами, укрывание пленкой с последующим внесением в субстрат адаптированной культуры красного калифорнийского червя, отличающийся тем, что перед заполнением на дне траншеи прокладывают трубу замкнутого цикла подачи теплоносителя, а после заполнения отходами в верхней части содержимого траншеи прокладывают горизонтально ориентированные перфорированные трубы аэрации и газоотвода, а также вертикально ориентированные и выступающие над траншеей трубки взятия проб температурного режима, влажности и объема газа, а по показателям проб регулируют подачу теплоносителя, орошающей жидкости и производят откачку газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что траншею заполняют пищевыми и органическими отходами, отобранными при сортировки отходов свалки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для обработки компоста из твердых коммунальных отходов и использования его в качестве изолирующих слоев с низкой фильтрационной способностью и высокой сорбционной емкостью к тяжелым металлам при хранении отходов.

Изобретение относится к почвогрунтам на основе торфа и биокомпоста, полученного при утилизации твердых коммунальных отходов, используемых в зеленом строительстве для выращивания цветов, газонов (Вариант 1) и древесно-кустарниковых хвойных пород (Вариант 2) в лесопарковых зонах, парках и питомниках.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. .
Изобретение относится к производству удобрений. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к биотехнологическим способам переработки растительных остатков и навоза, и может быть использовано для получения кормовых средств и удобрений.
Изобретение относится к городскому коммунальному хозяйству, а именно к области переработки твердых бытовых отходов (ТБО) методом биотермической санации с последующим компостированием.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам повышения продуктивности цветочных культур. .
Изобретение относится к способам переработки твердых бытовых отходов и может быть использовано в коммунальном хозяйстве и сельском хозяйстве для переработки птичьего помета и навоза.

Изобретение относится к комплексным сельскохозяйственным производствам и включает в себя: способ, объекты, определенным образом расположенные, и местность, спланированную по рельефу с учетом географических и других необходимых факторов так, что естественные воздушные потоки корректируются по направлению.

Изобретение относится к биотехнологии, к рубрикам действующей редакции МПК С 12 Р 5/02 (получение метана микробиологическим способом) и C 05 F 9/00 (изготовление удобрений из домашних и городских отходов с использованием микроорганизмов).
Изобретение относится к сельскому хозяйству и городскому коммунальному хозяйству, экологической биотехнологии и может быть использовано для утилизации осадка сточных вод
Изобретение относится к области растениеводства

Изобретение относится к утилизации бытовых и прочих отходов, а также к охране окружающей среды
Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способам утилизации бытовых отходов
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к области овощеводства, и может быть использовано при уборке урожая овощей, а именно при утилизации отходов овощеводства - ботвы, а также некондиционной продукции и сорных растений
Изобретение относится к области биотехнологии, точнее к способу утилизации целлюлозосодержащих отходов

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения органического удобрения и кормовых добавок на основе остаточных продуктов переработки рыбных отходов, в котором смесь из любых рыбных отходов подвергают дроблению и измельчению до фракций с диаметром не более 2-3 мм, осуществляют подготовительный процесс, заключающийся в равномерном перемешивании, термическом нагреве не более 5 часов при температуре 80°-90°C, остывании до температуры не ниже 45°C, поддержании влажности смеси не ниже 75%, далее обеспечивают процесс анаэробного брожения в реакторе при оптимальной температуре 60°C, при этом в процессе ферментации обеспечивают единожды температурный скачок до температуры 105°C в течение 15-20 мин, вводят раствор фосфорной кислоты и ферменты биологического характера, конечный продукт после ферментации подвергают процессу отделения жидкой составляющей и биологического осадка (фугата), в конечный пастообразный гранулят добавляют смесь низкомолекулярных жирных кислот. Изобретение позволяет повысить качество конечного продукта, расширить ассортимент вырабатываемой продукции, улучшить экологическое и санитарное состояние производства. 1 ил.

Изобретение относится к области обеспечения жизнедеятельности людей, к организации сельскохозяйственного производства и к улучшению экологии. Жилищно-производственный комплекс содержит жилой 1, растениеводческий 8, животноводческий 9 и энергетические блоки, связанные между собой потоками вещества и энергии. Причем растениеводческий 8 и животноводческий 9 блоки расположены в терморегулируемых помещениях. Жилая зона 1 отделена от остальных блоков, образующих производственную зону 6, и оборудована системой сбора и измельчения отходов 3 с гомогенизатором 4. В производственную зону 6 введен блок переработки отходов 7, соединенный входами через трубопроводы с выходом гомогенизатора 4 и выходами отходов растениеводческого 8 и животноводческого 9 блоков, а выходами - с системой технической воды жилой зоны 1 и всех блоков, входами подачи грунта и стимуляторов развития растениеводческого 8 блока, включающий в себя систему очистки воды 14, устройство для переработки отходов в экочернозем и концентрированный почвенный раствор 15. При этом растениеводческий 8 блок включает в себя устройства для выращивания зелени 16 на экочерноземе и устройство выращивания энергетических растений 17 с использованием концентрированного почвенного раствора. Выход устройства для выращивания зелени 16 связан с входами питания жилой зоны 1 и животноводческого блока 9, а выход устройства выращивания энергетических растений 17 через устройство подготовки топлива 10 связан с входом подачи топлива энергетического блока 11. Энергетический блок 11 включает в себя генераторы электроэнергии 12 и тепла 13, а выход выхлопных газов энергетического блока 11 связан с растениеводческим 8 блоком. Изобретение обеспечивает сокращение потребления воды, количества неперерабатываемых отходов, увеличивает автономность комплекса от условий окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к области подготовки сырья для анаэробной переработки органических отходов. Предложена группа изобретения: способ подготовки сырья для анаэробной переработки органических отходов, а также установка подготовки сырья вышеуказанным способом. Способ характеризуется тем, что в едином объеме герметичной емкости одновременно с подогревом производят дегазацию смеси путем вакуумирования и последующую обработку. Обработку осуществляют воздействием энергией ультразвукового гидродинамического излучателя на поток смеси при ее циркуляции в замкнутом контуре герметичной емкости. В качестве жидкости для смешивания сырья используют жидкую фракцию слива из биореактора. Процесс подготовки сырья завершают после нагрева смеси до заданной температуры, соответствующей температуре первой стадии процесса биореактора. Установка включает средства дозированной подачи сырья и жидкости, подогрева, обработки излучением и дозированной подачи субстрата в биореактор, герметичную емкость, оснащенную вакуумным насосом. Средство обработки смеси излучением выполнено в виде ультразвукового гидродинамического излучателя. Камера гидродинамического излучателя подсоединена к емкости с образованием замкнутого контура, а средство подачи жидкости подсоединено к системе слива биореактора. Изобретения обеспечивают улучшение качества субстрата, повышение эффективности подготовки сырья, обеспечивающей ускорение анаэробной переработки органических отходов и увеличение полезного выхода продукта. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ компостирования органической части пищевых отходов включает жидкофазную и твердофазную ферментацию с использованием культуры микроорганизмов, причем в качестве культуры микроорганизмов используют активный ил, который предварительно выращивают на жидкой фазе упомянутых пищевых отходов, при этом пищевые отходы предварительно измельчают до фракции 1÷3 мм, часть измельченных пищевых отходов центрифугируют и полученную жидкую фазу направляют на ферментацию для выращивания активного ила, жидкофазную ферментацию осуществляют в течение 7÷10 суток, температуру в первые 5 суток обеспечивают от 28°C до 32°C, а температуру в последующие сутки - от 42°C до 44°C, затем полученную при центрифугировании измельченных пищевых отходов твердую фазу смешивают с оставшимися измельченными пищевыми отходами для образования компостируемой смеси, после чего полученный при жидкофазной ферментации активный ил добавляют к компостируемой смеси в количестве не менее 3% от массы компостируемой смеси. Изобретение позволяет упростить процесс компостирования органической части пищевых отходов, а также повысить эффективность процесса. 2 пр.
Наверх