Утайките съдържат много хранителни вещества и органичен въглерод, които могат да бъдат полезни за растенията и почвата, но преди това те трябва да бъдат стабилизирани и превърнати в безопасен за околната среда продукт. Следователно, възможността е да бъдат компостирани преди да бъдат оползотворени. Обикновено утайките или остатъците след тяхното разграждане се прибавят към друг материал за компостиране в съотношения, които позволяват да се поддържат приемливи нива на замърсяване. По време на компостирането микроорганизми разграждат органичната материя при наличието на кислород и произвеждат въглероден диоксид, вода, топлина и хумус, относително стабилен органичен краен продукт. Компостът от утайки представлява стабилизирана органична тор със средно-високо съдържание на хранителни вещества, които се подават бавно и равномерно към растението и влияят положително върху баланса на хумуса в почвата. Качеството на материала и средата, както и хигиенната безопасност на крайния компост трябва да се гарантират от външен и вътрешен контрол, включващи мерки за контрол на качеството, участие в схема за гарантиране на качеството и/или в сертификационен механизъм. Редовните лабораторни анализи са важен елемент от сертификационната система при гарантирането на качеството на компоста.
Фигура 3: Преглед на аналитичните методи за анализ на компоста
където са използвани следните съкращения: AAS – Атомно абсорбционна спектрометрия, ICP – Индуктивно свързана плазма, MS – Масова спектрометрия, ISE – Йонно- избирателен електрод, ET - Електротитруване, ASV – Анодна волтамперометрия , DPP – Производна импулсна полярография, TG - Термогравиметрия, DTA – Диференциален топлинен анализ, CHN – Анализ по отделни елементи, TOC – Общо съдържание на органичен въглерод, LC – Течна хроматография, TLC – Тънкослойна хроматография, HPLC - Високоефективна течна хроматография, GPC – Гел-проникваща хроматография, GC – Газова хроматография, SFC – Супер критична флуидна хроматография, FFF – Фракциониране на почвения поток, ITP - Изотахофореза, CZE – Калилярна зонова електрофореза, CEC – Капилярна електрохроматография.
Източник: Kosobucki, A. Chmarzyński, B. Buszewski: Sewage Sludge Composting. в Polish Journal of Environmental Studies Том. 9, No. 4 (2000г.)
Смесени с други биоразградими отпадъци, утайките могат да бъдат подходящ първоначален материал в процесите на разграждане. Производството на биогаз е добре познато от първите технологии в процеса на стабилизиране на утайки. Доказано е, че смесени с други биологични материали, като например хранителни или растителни отпадъци, и третирани в съвременните био-метан-танкове, те предлагат оптимално количество биогаз, надвишаващо значително това, което би се получило при самостоятелното разграждане на отделните части. Крайният продукт, обработен до газ, който има същото качество като природния, може да се използва за много цели: да бъде гориво за превозни средства, да произвежда електроенергия, да отоплява сгради или да участва в сушенето на утайки.
|
Описание на основния процес
|
Фактори, които да се вземат под внимание
|
Примерни обекти
| Съвместно разграждане |
Освен за стабилизиране на сурови утайки, анаеробното разграждане може да бъде използвано и при по-нататъшното им оползотворяване заедно с други органични отпадъци като спомагателна хранителна среда. Това трябва да бъде предшествано от предварителен енергиен анализ. С него може да се направи преценка на параметрите, свързани с техническата страна и внедряването (например, необходимото време за разграждане) и предварително да се види как да се компенсират недостатъците в състава на утайките с други или допълнителни хранителни вещества. Висококалоричните материали, като например, мазнини уловени в мазниноуловители или отпадъци от хранителновкусовата промишленост, са много подходящи за целта. За стабилно и икономично съвместно разграждане и изгниване, спомагателните хранителни вещества трябва да се договорят за дълъг период от време, поне за около 5 години. Метан-танковете, разположени на територията на ПСОВ или близо до нея, трябва да имат предимство при въвеждането на този процес, тъй като разходите за транспорт ще бъдат по-ниски. Това може да стане лесно с добавяне или модифициране на съществуващите изгниватели и съпътстваща инфраструктура (площадки за приемане, съоръжения за предварително третиране и доставка). Желателно е смесването със спомагателната хранителна среда да стане в първичния утаител, уплътнител или директно на входа на метан-танка.
(за повече подробности относно процеса , вж. главата за ↗стабилизиране на утайките)
|
Улавянето на ферментационните газове предотвратява свободното им преминаване в атмосферата и, следователно, вредното им въздействие върху климата.
|
ПСОВ Радеберг, Саксония, Германия
|
€ По-голямото количество биогаз, в сравнение със самостоятелното разграждане на утайки, е още една възможност за допълнителни приходи за ПСОВ
|
Трудно е да се постигне цялостен положителен енергиен баланс (особено в малките ПСОВ) без съвременни технически системи.
(вж. ↗Възможности за оптимизация)
|
Възможности за оптимизация
|
С модернизация и внедряване на съвременен топлообменник, енергията от потока горещ въздух в топлоцентралите в ПСОВ може да се възстанови почти напълно. По този начин, дори и малките ПСОВ могат да си осигуряват сами почти цялото количество енергия и топлина, които са им необходими.
|
Няма нужда от външни източници на енергия или тя е минимална.
|
| Компостиране |
Компостирането е био-термичен аеробен процес, който разгражда биоорганиката от първоначално подадените материали. При него съдържанието на органична материя се намалява с около 25%. Аеробните микроорганизми и плесени са основните причинители на разлагането на частите, които могат да изгният по биологичен път, т.к. ги използват като източник на хранителни вещества и енергия. В резултат на това, една част от въглерода се свързва с клетъчната материя на микроорганизмите, а друга се освобождава в атмосферата под формата на въглероден диоксид. За период от 10 до 30 седмици (в зависимост от подадения материал и използвания метод за компостиране) може да се постигне 50-65 % намаление на общата маса. За да се унищожат патогенните организми в компоста по безопасен начин, трябва да се осигурят температури от порядъка на 55°C в продължение на най-малко две седмици или 65°C (60°C в затворени системи) за една седмица. Топлината, която се образува по време на разграждането на органичната част, намалява съдържанието на влага и допълнително стабилизира първоначалния материал. Посредством превръщането му в използваемо биологично твърдо тяло се осигурява безопасен от екологична и хигиенна гледна точка материал. По принцип, по-високото съдържание на органична материя в подадената смес води до освобождаване на повече топлина по време на компостирането.
Обикновено за подходящ материал за компостиране се считат утайките от ГПСОВ, които не съдържат фармацевтични остатъци и концентрации на тежки метали в недопустими количества. Тогава компостирането е особено удобен метод за постигане на достатъчно хигиенизирани/ стабилизирани утайки. Тъй като суровите утайки (от първичните и вторичните утаители) съдържат повече органична материя, отколкото остатъчните продукти при разграждането, препоръчително е те да бъдат обезводнени преди компостирането. Освен всичко останало, това намалява количеството влага, което трябва да се изпари по време на процеса. За да се осъществи правилно компостирането, се изисква съотношението въглерод/ азот в подадения материал да бъде от 20:1 до 40:1, както и подходящо съдържание на влага. Оптималните стойности за бързо протичане на компостирането са 25:1 до 30:1. Трябва да се избягва прекалено голямо съдържание на азот в първоначалната смес, тъй като, свързан с органичния материал, той почти изцяло се освобождава под формата на амониев радикал в резултат на микробиологични процеси. Високите концентрации на амониеви радикали при pH>7 може да доведат до нежелани емисии на амоняк. Посредством добавяне на структурни материали, които съдържат целулоза (напр. дървени стърготини, трици, дървесни кори, сухи листа), може да се осигури подходящо съотношение въглерод/ азот. Предварителното механично третиране обикновено се използва за постигане на оптимални структура и съотношение въглерод/ азот в материала за компостиране чрез комбинирането на различни органични отпадъци. В случай че подаваната смес няма необходимата пореста структура, за да се осигури достъпа на въздух, към нея могат да се добавят набухватели. Различават се два основни начина на компостиране: на открито (редове или купчини) и в затворени системи.
Обикновено, компостирането на редове и отвали се използва за по-големи количества, които се нуждаят от много пространство. Освен това, може да създаде проблеми с миризми и да се появят опасения за излужване. Съществуват различни методи, с които да се контролира лошата миризма, като най-предпочитаният е добавянето на негасена вар (CaO), за да се промени pH на утайките. Практиката показва, че органичната материя губи миризмата си, когато pH се повиши от типичните 5.5 - 6.5 до 10.0 - 10.5. Освен че променя pH, хидратацията на негасената вар (абсорбирането на влагата от утайките) води до освобождаване на топлина. Компостирането в закрити системи протича в затворена среда при минимален топло-обмен с атмосферата. Процесът се контролира посредством различни методи за вентилация и механично преобръщане. Тези системи са разработени така, че лошите миризми и времето за протичане на процеса да се сведат до минимум чрез контролиране на въздушния поток, температурата и концентрацията на кислород. Затворените системи дават възможност да се събират газообразните емисии, миризмите и твърдите примеси. Най-разпространените техники, които се използват са тунелни реактори, кутии за разграждане и компостиране в барабан или прекъсната затворена система.
Механичната обработка е етапът, който изисква най-много енергия. Потреблението на енергия в затворените системи с интензивно гниене варира от 15 до 65 kWh/t, докато за предварителното механично третиране обикновено са нужни около 10 kWh/t. Необходимото пространство за инсталации с интензивно гниене е от порядъка на 0.2-0.3 m²/t*a. Откритите системи изискват значително повече място. Необходимостта от работна сила зависи главно от капацитета на съоръжението. Готовият компост трябва да отговаря на следните условия, за да бъде стабилен и безопасен:
- съотношението въглерод/ азот трябва да е по-малко от 22, за да може да се оползотвори в селското стопанство,
- да не загрява повторно при температура над 20°C, когато е стабилизиран,
- да съдържа ниски концентрации на тежки метали, които съответстват на международните стандарти.
Събраната от компостирането течност трябва да бъде пречистена по подходящ начин.
|
Хранителните вещества в утайките са запазени и се предлагат в безопасен вид за оползотворяване в земеделието и за рекултивация на нарушени терени.
Произвежда се хумусо-подобен материал, който се използва за подобряване функциите на почвата. Патогенните организми и микробите обикновено са обезвредени и унищожени.
|
Съоръжение за компостиране на утайки в Ентзоргунг-Гезелшафт
Вестмюнстерланд във Вреден-Елевик, Северен Рейн-Вестфалия, Германия
ПСОВ в Торун, Полша
|
€ Намаленото съдържание на влага и по-малкият общ обем позволяват намаляване на транспортните разходи.
|
Компостираните, биологично изсушени утайки представляват хомогенен продукт, чието съхранение не създава трудности.
|
Компостирането на утайки води до образуването на значителни количества парникови газове и неприятни миризми.
В по-голямата си част концентрациите на тежки метали и фармацевтичните отпадъци остават непроменени.
|
Възможности за оптимизация
|
Съвместното компостиране на утайки е процес, който често пъти се съчетава с други методи за тяхното третиране, като например, разграждане или повторно почвообразуване, където то се използва на вторичен етап.
|
Третирането на утайки е лесно съвместимо с вече съществуващите съоръжения.
|
| Внедряване в Механично-биологичното третиране на отпадъци |
Основната схема на механично-биологичното третиране (MБT) е подобна на тази на компостирането, защото представлява комбинация от механични и биологични процеси. Съществуват много възможности за тяхното съчетаване, но винаги има механични процеси и един основен начин за биологично третиране, което намалява и стабилизира органичната материя с анаеробно-аеробни или аеробни процеси. Главната разлика е в подреждането на техническите процеси и целта на биологичното третиране. Различията се състоят в “разделянето” на отпадъците преди биологичното третиране или тяхното “стабилизиране” и последващо обработване.
Включването на утайки в процесите на MБT има смисъл само, когато механичното третиране се комбинира с разграждане (за генериране на енергия, вж. ↗ съвместно разграждане) или крайният продукт е стабилизиран материал, който може да се използва като гориво от отпадъци. MБT може да се разглежда като оптимизиран метод за обезвреждане на утайки там, където вече има изградени съоръжения за третиране на битови и промишлени отпадъци и утайките могат да бъдат добавени към процеса. MБT само на утайки е икономически неизгодно решение.
|
Третирането на утайките лесно се внедрява във вече съществуващите съоръжения.
|
|
Само избрани инсталации (за предпочитане, използващи процесите на разграждане) могат да бъдат използвани.
Технологията не е подходяща за самостоятелно третиране на утайки, тъй като те увеличават количеството вредни вещества в отпадъците, а тя не разполага с достатъчен потенциал, за да се справи с тях.
|
Сподели с приятели: |
