Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

4.2.1Основні параметри процесу перероблення органічних відхо­дів

Динамічний процес, в якому відбувається постійна зміна тем­ператури й складу живильних речовин називається розкладанням органічних відходів при компостуванні. Чисельність і видовий склад мікроорганізмів змінюється протягом процесу помітним об­разом. Від декількох взаємозалежних параметрів залежить швид­кість одержання кінцевого продукту. До них відносяться поділ, ди­сперсність часток, масова частка живильних речовин, коригувальні добавки, вологість, вільний об’єм, аерація, інтенсивність перемішу­вання й температура субстрату. Окремо розглянемо ці параметри.

Поділ. Максимум органічного матеріалу й мінімум неорганіч­них залишків, що має місце при використанні відходів тваринницт­ва й рослинництва, для перероблення органічних відходів повинен містити субстрат.

Дисперсність часток. Більша питома поверхня, відкрита для мікроорганізмів, що теоретично повинне забезпечувати більшу швидкість процесу буде тоді, коли розмір органічних відходів зме­ншуватиметься. Матеріал з високою щільністю й вузькими порами буде, коли дуже маленькі частки упаковуються дуже тісно. Швид­кість процесу знижується, бо це обмежує дифузію кисню в об’єм і дифузію діоксиду вуглецю із об’єму. Підвищене навантаження на встаткування, що перемішує, особливо при високій вологості суб­страту може викликати таке підвищення щільності.

Масова частка живильних речовин. Від активності мікроор­ганізмів, які потребують джерела вуглецю для одержання енергії й речовин для утворення нових клітин, а також у джерелі азоту для синтезу клітинних білків залежить процес перероблення органічних відходів. Ці потреби задовольняються за рахунок вихідного состава субстрату у більшості процесів перероблення органічних відходів, однак можуть потребувати коректуванню відношення вуглецю до азоту (C/N) і рівень фосфору [3].

Коригувальні добавки. Різні хімічні, рослинні й бактеріальні добавки застосовуються для збільшення швидкості перероблення органічних відходів. Усі необхідні живильні речовини й широкий спектр мікроорганізмів, що робить їхніми доступними для перероб­лення органічних відходів містить більшість відходів — При дода­ванні невеликої кількості готового компосту в субстрат початок термофільної стадії прискорюються.

Для підтримки об’ємної структури маси, що переробляється, яка забезпечує аерацію необхідні добавки. Солома використовуєть­ся при компостуванні гною в якості добавки.

Вологість. Для життєдіяльності мікроорганізмів, що здійс­нюють перероблення органічних відходів необхідна вода. При во­логості менш ЗО % від загальної маси швидкість біологічних проце­сів різко падає, при вологості 20 % вони повністю зупиняються. При занадто великій вологості порожнечі в структурі компосту за­повнюється водою, яка обмежує доступ кисню до мікроорганізмів. Рекомендована оптимальна вологість перебуває в межах 50…60 %, але при використанні добавок можливі й більші значення. При компостуванні за рахунок життєдіяльності мікроорганізмів вода утворюється і видаляється при випарі. Втрати вологи можуть бути значні при використанні примусової вентиляції, що викликає необ­хідність у додатковім внесенні води в субстрат.

Вільний об’єм. Компостуючу масу спрощено можна розгля­дати як трифазну систему, у яку входять тверда, рідка й газова фа­зи. Мережу твердих часток, в яку укладені порожнечі різного роз­міру являє собою структура компосту. Порожнечі між частками за­повнені газом (киснем, азотом, діоксидом вуглецю), водою або га­зорідинною сумішшю. Порізність компосту визначають як відно­шення вільного об’єму до загального об’єму, а вільний газовий простір — як відношення газового об’єму до загального об’єму.

В експериментальних роботах Джеріса (Jeris) і Рігана (Regan) [18] по впливу вологості в різних компостуючих матеріалах на ві­льний газовий простір і швидкість споживання кисню показано, шо мінімальне значення вільного газового простору повинне підтри­муватися на рівні порядку ЗО % від загального об’єму субстрату.

Аерація. Кисень який розміщений на планеті згідно (рисунку 4.4) та необхідний для метаболізму аеробних мікроорганізмів, що беруть участь у компостуванні. Крім того, потік повітря видаляє ді — оксид вуглецю й воду, що утворюються в процесі життєдіяльності організмів, а також відводить теплоту завдяки випарному теплопе — реносу, що особливо важливо в системах з інтенсивнимперероб — лення органічних відходів. Потреба в кисні змінюється протягом процесу: вона низька в мезофільній стадії, зростає до максимуму в термофільній стадії й падає до нуля під час стадій остигання й до­зрівання.

Якщо відомі хімічний склад органічного субстрату й ступінь його біодеградації в процесі перероблення органічних відходів мо­же бути визначена потреба в кисні,. На практиці компостуюча маса являє собою суміш різних субстратів з різною теоретичною потре­бою в кисні й різною здатністю до біодеградації, так що, як прави­ло, може бути окиснена тільки частина органічної речовини вихід­ного субстрату.

На практиці використовуються непрямі параметри для конт­ролю дотримання аеробних умов процесу тому, що вимірювання концентрації кисню в масі компосту важке. Вимірювання концент­рації кисню у повітряному потоці, що виходить надає системи із примусовою вентиляцією [12].

Інтенсивність перемішування. Оскільки швидкість дифузії кисню занадто низька для метаболічних процесів, що протікають тому при природній аерації центральні ділянки компостуючої маси можуть виявитися в анаеробних умовах. У таких випадках перемі­шування дозволяє відновити аеробні умови в цих ділянках. Пере­мішування сприяє також диспергуванню великих фрагментів сиро­вини, що збільшує питому поверхню, необхідну для біодеградації. Переробку більшої частини сировини в термофільних умовах за­безпечує керування процесом перемішування. Надмірне перемішу­вання приводить до охолодження й висиханню компостуємої маси, до розривів у міцелії актиноміцетів і грибів. Частота перемішуван­ня являє собою компроміс між економічністю й потребами процесу. За допомогою повільно обертових барабанів, шнеків або спеціально спроектованих лопат здійснюється перемішування в установках (рисунок 5). Крім того, надмірне перемішування може зруйнувати структуру сировини, перетворюючи його у вологу гомогенну масу. При інтенсивнім компостуванні в біореакторі звичайно чергують

На практиці звичайно управляють найбільш важливими пара­метрами, що визначають швидкість протікання процесу: темпера­турою, вологістю субстрату й концентрацією кисню. Підтримка цих параметрів на заданому рівні по всьому об’єму субстрату за­безпечує одержання якісного продукту. Основною проблемою, що перешкоджає здійсненню такої вимоги, є низьке значення коефіціє­нта теплопровідності, який для субстрату на основі відходів тва-

ринництва й рослинництва становить величину порядку 0,3-0,5 Вт/(м-К) [42], що близько до теплопровідності теплоізоляційних матеріалів (0,01-0,2 Вт/(м-К) [72]). Неоднорідність параметрів про­цесу обумовлює ця властивість субстрату в умовах інтенсивного тепловиділення в активній стадії перероблення органічних відходів обумовлює. Що у свою чергу приводить до різної швидкості проті­кання процесу біодеградації в різних областях субстрату й неодно­рідній якості одержуваного продукту.

Комментарии запрещены.