МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный технический университет»

Кафедра «Химическая технология и промышленная экология»

Расчетно-пояснительная записка

по курсу: «Основы геоэкологии»

на тему:

«Компостирование органо-минеральных отходов»

Вариант 7

Студент 3-ИНГТ-11: Киреева Р.А.

____________

(подпись)

Руководитель: Чертес К.Л.

___________

(подпись)

Самара 2022

Введение

В последнее время во всем мире возросло внимание к утилизации отходов растительного и животного происхождения. На лесоперерабатывающих и целлюлозно-бумажных предприятиях накапливается огромное количество древесных остатков – коры, щепы, опилок и др., которые вывозят в отвал, сжигают или оставляют гнить. Отходы переработки древесного сырья являются активными загрязнителями почвы, воды и воздуха и представляют серьезную опасность для окружающей среды. Остатки древесных пород в лесных биогеоценозах служат основным фактором и материалом гумусообразования. Именно поэтому наиболее рационально использовать древесные отходы для производства органических удобрений, в частности древесных компостов. Этот вопрос приобретает значение в связи с тем, что интенсивное ведение земледелия приводит к снижению почвенного плодородия вследствие достаточно быстрой минерализации гумуса, а это требует компенсации его потерь путем внесения органического удобрения. Кроме того, плохие физико-химические свойства нативного навоза и помета приводят к нерациональному использованию питательных веществ, отрицательному воздействию на окружающую среду. Более того, не достигается главная функция органических удобрений – улучшение всех свойств почвы и оптимизация их гумусного состояния. Поэтому целесообразным приемом их утилизации, в первую очередь с агроэкологической точки зрения, является компостирование с различными органогенными целлюлозосодержащими материалами.

---

1. 
   Теоретические основы процесса компостирования
   

Компостирование смеси отходов и наполнителей следует рассматривать как биохимическую деструкцию их органической части в контролируемых условиях. При этом возникает явление термогенеза - саморазогрева компостируемой смеси за счет неполного использования микроорганизмами выделяемой ими энергии.

Компостирование - процесс аэробный, т.е. компостной микрофлоре для энергетического обмена необходим кислород воздуха. Аэробное разложение минерализует сложные органические вещества осадка с образованием углекислоты, аммиака, воды, нитратов, ортофосфатов, сульфатов и нерастворимых силикатов, гумминовых соединений.

Стехиометрическая потребность в кислороде определится из уравнения

C₁₀H₁₉ON + 12,5 O₂ = 10 CO₂ + 8 H₂O + NH_{3 ,}

т.е. для полного микробиального окисления 1 г органического вещества необходимо около 2 г кислорода.

Учитывая неполное окисление органики (лишь на 33- 56%), потребность в кислороде снижается до 0,5 г на 1 г органики, что эквивалентно 1,7 л воздуха на 1 г органики.

При компостировании сначала разлагаются белки, моносахариды органического вещества осадка, а также полисахариды, крахмал до CO_2, H₂O, NО₃ с выделением тепловой энергии. Белки разлагаются до полипептидов и аминокислот, а сахариды через сложные ферментативные процессы - до углекислоты и воды. Одновременно происходит разложение аминокислот до аммиака. Минерализация белковых веществ заканчивается с образованием нитритов и нитратов. Интенсивность нитрификации может служить показателем степени готовности компоста, что считается критерием завершенности процесса.

Следующая стадия характеризуется разложением геммицеллюлозы, а затем и целлюлозы, преимущественно в наполнителях.

Большое разнообразие соединений, составляющих органическое вещество смеси осадков и наполнителей, обуславливает их различную стойкость и поэтапность распада в результате фазовой смены микроорганизмов.

Первая фаза - быстрого нарастания температур - протекает при усиленном размножении мезофилов аммонифицирующей группы (Т=25-30^оС). Субстратом для них являются легкоразлагаемые азотсодержащие вещества и углеводы. В результате выделяются тепло, углекислота и вода. На этой фазе отсутствуют нитрифицирующие бактерии, а содержание грибов, водорослей и целлюлозоразрушающих бактерий незначительно. С ростом температуры до 35-40

---

^оС появляются споровые формы термофилов, использующих в качестве субстрата отмершие клетки мезофилов и разлагающих более стойкие углеводы.

Фаза быстрого нарастания температуры может длиться от одних до нескольких суток, а потери органического вещества составляют 5-15%.

Вторая фаза - высоких температур - характеризуется быстрым ростом термофильных бактерий. Температура на этой фазе достигает 60-80^оС, длительность - от нескольких суток до трех месяцев, а потери органического вещества - 15-30%.

Третья фаза - медленное падение температуры. Термофилы отмирают, так как израсходованы легкодоступные формы питания. Развиваются терморезистентные формы споровых бактерий, мезофильные актиномицеты и грибы, которые используют в качестве источника питания отмершие тела термофилов. На этой стадии протекают процессы разрушения клетчатки, лигнина и происходит глубокая минерализация органического вещества, потери которого достигают 60-75%, и дозревание компоста.

Компост на основе органо-минеральных отходов - есть санитарно-безопасный, транспортабельный продукт, пригодный к использованию в качестве техногенного органо-минерального грунта.

Готовым к использованию является компост, выдержанный при температуре свыше 55^оС и остывший. Повторное увлажнение компостной массы весом 1 т до влажности 60-65% не должно приводить к последующему подъему температуры в нем более чем на 3-5^оС.

Примерная продолжительность процесса - 21-30 суток в теплое время года и 30-70 суток в холодное (без учета стадии дозревания с целью накопления гумуса и получения заменителя почвы).

2. 
   Расчет объемов компостируемых материалов
   

По заданию преподавателя требуется рассчитать площадку биотермической обработки органо-минеральных отходов по следующим исходным данным:

Обозначение	Описание	Значение
Qсут	Суточная производительность КОС, м3/сут	72 000
А	Объем, занимаемый осадками, %	0,49
Wисх	Влажность исходной смеси сырых осадков и избыточного активного ила, %	98,4
Wос	Влажность осадков, подаваемых на компостирование, %	78,2
Wсм	Влажность исходной компостной смеси, %	60
Wнап	Влажность наполнителя,%	30
n	Коэффициент, учитывающий расход рециркулярного компоста, как наполнителя	0,42
m	Коэффициент, учитывающий расход, как изоляционного слоя	0,17
γос	Объёмные массы осадков, т/м3	1,05
γнап	Объёмные доли наполнителей, т/м3	0,42
k	Коэффициент, учитывающий откосы при хранении накопителя в виде пирамидального бурта, а так же площадь дорого и разъездов	2,2
Наполнитель	Торф
Метод обезвоживания	Вак-фильтр

---

1. 
   Количество исходной смеси сырых осадков сточных вод и избыточного активного ила:
   

2. 
   Количество исходных обезвоженных осадков, направляемых на компостирование:
   

3. 
   Расчетное объемное соотношение осадка и наполнителя Аос : В нап
   

Для удобства объемная доля осадка А ос принимается равной 1. Тогда после преобразования формулы объемная доля наполнителя определится:

4. 
   Объем наполнителей V нап, подаваемых на компостирование с осадком:
   

5. 
   Количество исходной компостной смеси осадка и наполнителя V см:
   

6. 
   Полный объем рециркуляционного компоста V рец:
   

7. 
   Масса исходной компостной смеси осадка и наполнителя М см:
   

3. 
   Выбор метода компостирования осадка и назначение состава технологической схемы
   

Метод компостирования выбирается в зависимости от производительности КОС:

- для КОС производительностью до 10 тыс. м³/сут. - полевое компостирование в грядах с естественной аэрацией и формированием исходной смеси ковшом землеройно-погрузочной техники;

- для КОС - 10-50 тыс. м³/сут. - компостирование в статических штабелях с принудительной искусственной аэрацией и формированием исходной смеси в стационарных смесительных устройствах;

---

- для КОС - 50 - 100 тыс. м³/сут. и более - механизированное компостирование в статических или динамических аэрируемых реакторах с последующим дозреванием в статических штабелях без принудительной аэрации.

При полевом компостировании (для КОС производительностью до 10 тыс. м³/сут.) в состав технологической схемы входят:

- площадка для складирования наполнителя;

- площадка исходного осадка после сушки на иловых площадках;

- площадка для перемешивания осадка и наполнителя землеройно-погрузочной техникой с одновременным формированием в гряды;

- участок дозревания и хранения готового компоста.

При компостировании в статических штабелях (для КОС - 10-50 тыс. м³/сут.) в состав технологической схемы входят:

- площадка для складирования наполнителя;

- накопитель обезвоженного осадка;

- бункер обезвоженного осадка;

- сепаратор для сортировки наполнителя;

- измельчитель крупных фракций наполнителя;

- питатели осадка и наполнителя;

- стационарный смеситель осадка и наполнителя;

- транспортер выгрузки исходной компостной смеси;

- площадка компостирования в статических штабелях;

-система аэрации статических штабелей, включающая нагнетательные устройства и систему перфорированных трубопроводов под основанием штабелей;

-участок дозревания и хранения готового компоста.

При компостировании в реакторах (для КОС - 50 - 100 тыс м³/сут и более) в состав технологической схемы входят:

- склад наполнителя;

- бункер обезвоженного осадка;

- сепаратор для сортировки наполнителя;

- измельчитель крупных фракций наполнителя;

- питатель осадка или установка транспортирования осадка;

-транспортеры подачи сортированного и измельченного наполнителя;

- смесители осадка и наполнителя;

- транспортер выгрузки исходной компостной смеси;

-реактор-ферментатор периодического или непрерывного действия;

-система принудительной аэрации реактора, включающая нагнетательные устройства и систему перфорированных трубопроводов;

- участок дозревания и хранения готового компоста.

4. 
   Подбор сооружений для компостирования осадка и их расчет
   

---

Смотрите также файлы

• Реферат по дисциплине Менеджмент в гостиничном сервисе и туризме На тему.docx

• 3 Методика проведения аудиторской проверки и документальное оформление ее результатов.docx

• Использование скриптов.docx

• Управление циклом else(элс).docx

• Инновационный менеджмент.rtf