10.7.1.2. Биологическая переработка мелкой фракции (перколяция)

Перколяция (аэробный гидролиз) является центральным процессом механобиологической переработки отходов и лимитирует общую производительность технологии. Перколятор – горизонтальный цилиндрический реактор непрерывного действия с гидравлически вращающимся центральным стержнем со скребками, расположенными над решеткой. Материал находится в перколяторе около двух дней при температуре 40-45 градусов. В реактор подается воздух и подогретая вода, все механически перемешивается, действие воды и микроорганизмов способствует переходу органических веществ в жидкую фазу.

Рис. 10.6. Механобиологическая переработка отходов.

Обогащенная органическими веществами жидкая фаза выходит из перколятора через отверстия в сите. Отмытая твердая фракция через шнековый питатель подается на шнековый пресс для обезвоживания.

Водооборот. Обезвоживание твердой фракции. Твердая фракция выходит из перколятора насыщенной влагой и обезвоживается в шнековом прессе до содержания твердого вещества 55-60%. Отжатая вода возвращается в цикл, твердая фракция поступает на дальнейшую переработку.

Удаление минералов и волокон. Технологическая вода из перколятора и шнекового пресса очень насыщена органическими и взвешенными веществами, а также волокнами.

Тяжелые инертные материалы (песок, стекло, камни и т.п.) удаляются из технологической воды путем седиметации (осаждения). Волокнистые частицы всплывают и могут быть отделены, однако в них могут содержаться органические растворимые вещества, поэтому они возвращаются на перколяцию. Для отделения и возврата тонких волокнистых частиц используется сито. После отделения волокон и взвешенных частиц технологическая вода через питатель поступает на анаэробное сбраживание.

Анаэробное сбраживание. Технологическая вода перекачивается в сбраживатель, в котором под воздействием анаэробных метаногенных микроорганизмов органические вещества разлагаются до биогаза. Образующийся биогаз состоит в основном из метана, углекислого газа и незначительного количества сероводорода.

Сбраживатель представляет собой автономный горизонтальный цилиндрический резервуар. Время пребывания технологической воды в реакторе достаточно для разложения органических веществ благодаря быстрому протеканию процесса. Технологическая вода поступает в реактор через впускные отверстия таким образом, что образуется взвешенный слой. Микроорганизмы удерживаются в верхней части реактора при помощи специального слоя. Поступление хлорида железа с отходами вызывает образование серы в осадке, который выводится из цикла.

Очистка технологической воды. Накопление нитратов и солей в технологической воде замедляет процессы биологического разложения, поэтому она периодически очищается. Мелкие взвешенные вещества удаляются путем ультрафильтрации, остаток, обогащенный разлагаемыми органическими веществами, возвращается на анаэробное сбраживание. Азот практически полностью удаляется путем продувания горячим воздухом.

Деминерализация технологической воды проводится при помощи обратного осмоса, после чего она может быть возвращена в технологический цикл. Излишняя влага выводится из процесса после предварительного очищения от нитратов и может быть использована для увлажнения компоста или спущена в канализацию.

Возможно проведение процесса только за счет собственной влаги отходов и конденсата отходящих газов.

Использование биогаза. В соответствии с составом твердых бытовых отходов из каждой тонны отходов образуется 50-60 м3 высококачественного биогаза, при сжигании, которого может быть получено около 140 кВт электроэнергии и 170 кВт тепловой энергии, что достаточно для обеспечения энергией процесса перколяции. Даже без дополнительной переработки отходов этой энергии более чем достаточно для технологических нужд: производимая энергия может использоваться для обогрева зданий, подготовки воды и сушки отходов.

Переработка твердой фракции. Твердая фракция, выходящая из перколятора, измельчается до размеров 30-50 мм и поступает на компостирование.

Твердая фракция, полученная при грохочении отходов, обладает высоким энергетическим потенциалом и может быть использована для получения энергии (как твердое вторичное топливо – RDF) или отправлена на захоронение.

Очистка газов. Сложная система очистки отходящих газов и герметичность оборудования способствует минимизации выбросов. Так, предварительная сортировка отходов, биологическая переработка и другие процессы, связанные с выделение дурнопахнущих газов проводятся при отрицательном давлении. Перколяция и очистка технологической воды проводится в герметичном оборудовании. Выделение газов от обработанных отходов минимально благодаря биологическому разложению. Технологические газы от механической обработки подаются для аэрации компостируемых отходов. Для очистки газов, выбрасываемых в атмосферу, используются биофильтры или регенерируемые устройства термического окисления.

Основные характеристики завода механобиологической переработки. Производительность большинства заводов по механобиологической переработке твердых бытовых отходов находится в пределах между 20 000 и 100 000 т/год, некоторые заводы имеют производительность даже более 200 000 т/год.

Время биологической переработки отходов варьирует от 7 дней до 15 недель.