Аналіз існуючих технологій, установок і систем керування процесом перероблення органічних відходів
4.3.1 Аналіз технологій перероблення органічних відходів
Існують кілька рівнів технології перероблення органічних відходів, що відрізняються за собівартістю й складності процесу. Виділення більших площ вимагають більш прості й дешеві технології, процес перероблення органічних відходів займає більше часу й приводить до неоднорідності одержуваного продукту й невиконанню екологічних вимог.
Традиційно в сільській місцевості перероблення органічних відходів проводиться централізовано на відкритій ділянці в компостних рядах, які періодично перевертаються. Така технологія є найдешевшою, однак при цьому найбільше складно виконати екологічні вимоги по придушенню патогенної мікрофлори й насінь бур’янів, якості кінцевого продукту й викидам шкідливих речовин.
Проведення активної стадії перероблення органічних відходів в закритій ємкості (камері або біореакторі) протягом 5-14 днів з наступним дозріванням у компостних рядах протягом 2-8 тижнів припускає інтенсивне перероблення органічних відходів. Більш повне керування процесом і одержання якісного добрива дозволяють забезпечити закриті системи перероблення органічних відходів. Відсутність неприємних запахів, скорочення витрат на транспортування й оренду займаної ділянки для щільно заселених міських районів гарантує застосування закритих систем. Висока температура забезпечується по всьому об’єму субстрату, що гарантує придушення патогенних мікроорганізмів і насінь бур’янів. Скорочується час активної стадії процесу внаслідок кращого керування процесом. Експлуатаційні витрати й собівартість одержуваного продукту при такому способі перероблення органічних відходів вище, чим для компостних рядів, але з обліком більш якісного керування, придушення патогенних мікроорганізмів, зменшення площі ділянки, займаного пристроєм, зменшення часу процесу, закриті системи перероблення органічних відходів більш вигідні [46].
З урахуванням біологічних процесів, що відбуваються при компостуванні, і екологічних вимог, на практиці в повномасштаб — них біореакторах процес перероблення органічних відходів проходить наступні стадії (таблиця 4.1) [44].
В даний час у Україні використовуються наступні технології перероблення органічних відходів : майданчики перероблення органічних відходів, камерні й барабанні біоферментатори [68].
Низька теплопровідність субстрату [42] є однією з головних проблем при компостуванні. В умовах виділення великої кількості теплоти в активній стадії процесу це приводить до перегріву субстрату й затримці процесу, а неоднорідність температурного поля за обсягом субстрату викликає при примусовім охолодженні субстрату. Тому при промисловім компостуванні субстрату в біореак — торах основними технічними проблемами є:
> необхідність відводу зайвої кількості теплоти із субстрату в активній стадії процесу:
> необхідність підтримки однорідних параметрів процесу по всьому об’єму субстрату.
Конструкції біореакторів для проведення інтенсивної стадії перероблення органічних відходів можна розділити на два основні типи: з горизонтальним і вертикальним розташуванням ємкості бі — ореактору.
Таблиця 4.1 — Стадії процесуперероблення органічних відходів
|
Забезпечити сталість висоти шару субстрату уздовж осі біоре — актору дозволяє горизонтальне розташування ємкості (барабанні біореактори). Це усуває залежність ущільнення нижніх шарів субстрату від об’єму біореактору. Складність навантажувально- розвантажувальних операцій (за допомогою платформи барабану надається деякий кут до горизонтальної площини й включається пристрій, що перемішує) слід віднести до недоліків такої конструкції.
Можливість проводити завантаження й вивантаження під дією власної ваги субстрату дає вертикальне розташування ємкості біореактору. Однак необхідність періодичного перемішування потрібне після ущільнення нижніх шарів субстрату під дією власної ваги.
В даний час більше поширення одержали конструкції з вертикальним розташуванням ємкості біореактору. Однак експлуатуються також і біореактори з горизонтальним розташуванням ємкості.
Розглядаючи тип виробничого процесу, необхідно відзначити, що, незважаючи на таку перевагу безперервних систем перероблення органічних відходів як можливість уникнути проміжного складування субстрату, існує небезпека неповної гігієнізації субстрату внаслідок переносу патогенних мікроорганізмів потоком повітря системи вентиляції або пристроєм, що перемішує. Також залишається неясним питання визначення ступені готовності субстрату на виході апарата. Підтримки високої температури по всьому об’ємі біореактору, що може викликати підвищені витрати на підігрів субстрату вимагає необхідність санітаризацїї одержуваного продукту.
Тому в цей час найбільше поширення одержав періодичний процес перероблення органічних відходів [68].
Виходячи з вшцевикладеного, оптимізація керування процесом перероблення органічних відходів буде розглядатися на прикладі періодичного процесу перероблення органічних відходів органічних відходів тваринництва й рослинництва у вертикальному біореакторі із пристроєм, що перемішує.