Рентабельная утилизация органической фракции ТКО

Органические отходы не относятся к особо опасным, но при захоронении на полигонах они вызывают многочисленные негативные воздействия.

Органика обладает высокой влажностью и быстро прокисает и загнивает. Гниющие массы служат источником размножения различных микроорганизмов, включая патогенные. Также они привлекают многочисленных насекомых, грызунов и птиц, являющихся переносчиками заболеваний.

Для того, чтобы избежать этого отходы на полигонах пересыпают слоями грунта, которые уплотняют тяжелой техникой. Но разложение органики в анаэробных условиях (без доступа кислорода) приводит к множеству негативных проблем:

• выделению газообразных веществ с неприятными запахами (сероводород, меркаптаны, аммиак и др.);
• образованию органических кислот, способствующих переводу соединений тяжелых металлов из толщи полигона в растворимые формы, что увеличивает токсичность фильтрата полигона;
• выделению метана, являющимся парниковым газом. Парниковые газы повышают температуру атмосферы Земли, приводя к изменению климата и экологическому кризису. Кроме того метан легко воспламеняется, что повышает пожароопасность полигона.

Необходимость переработки органических отходов

Перечисленные проблемы требуют внедрения сортировки ТКО и переработки выделяемой органической фракции. Ведь, в составе ТКО содержится более 50% различных видов органических отходов (более 30% пищевых отходов, а также отходы бумаги, изделий из натуральных тканей, садовые остатки и др.).

Для практического решения этих проблем в составе национального проекта «Экология» был принят Федеральный проект «Комплексная система обращения с твердыми коммунальными отходами».  Проект направлен на реализацию системы обращения с ТКО, исключающей вредное воздействие на окружающую среду и здоровье людей, а также увеличения доли отходов, вовлекаемых в вторичный оборот.

По состоянию на конец января 2024 года из бюджета было выделено более 93,6 млрд руб. За счет этих средств было построено около 250 комплексов сортировки ТКО, что позволило повысить долю отходов, направляемых на обработку с 7 до 53%. Большая часть комплексов была оборудована участками компостирования органических фракций ТКО,

Экологически безопасная утилизация органических фракций ТКО

Для исключения негативного влияния ТКО на окружающую среду и вовлечения отходов во вторичный оборот проводятся следующие операции:

• сортировка с выделением вторсырья;
• измельчение;
• рассев на фракции(грохочение) для отделения органики.

Органические отходы представлены в мелкой фракции менее 70 мм, однако кроме пищевых и других органических отходов в ней также содержатся измельченное стекло, пластмассы, камни, обрывки тканей, включая синтетические.

Мелкую фракцию ТКО, содержащую органику, направляют на участки ускоренного компостирования. Подробнее о различных способах компостирования и их достоинствах и недостатках можно прочитать в статье «Компостирование органических отходов».

Компостирование решает экологические проблемы и позволяет получить продукт, не оказывающий негативного воздействия на окружающую среду. Однако, наличие большого количества примесей не позволяет использовать его для сельского хозяйства. В результате получается продукт (технический грунт) с низкой стоимостью не более 50 рублей/ куб. м.

Технический грунт используется для пересыпки отходов на полигонах или для рекультивации промышленных зон. Низкая его стоимость не только не позволяет окупить затраты на создание участков ускоренного компостирования, но и не покрывает эксплуатационных расходов и требует дотаций.

Однако, без переработки органики, содержащейся в ТКО, мы получим весь комплекс негативных воздействий, указанных во вступлении к настоящей статье. Таким образом, нужно сохранить высокопроизводительную переработку органической фракции в инертную продукции с помощью компостирования и добавить технологии, позволяющие увеличить рентабельность переработки.

Анаэробная переработка органической фракции ТКО с получением биогаза и органических удобрений

Для получения биогаза суспензию измельченных органических отходов в воде сбраживают без доступа воздуха в специальном реакторе (биореактор или метантенк). Могут использоваться практически любые виды органики, включая органическую фракцию ТКО.

О том, как происходит процесс превращения органических отходов под действием специальных микроорганизмов в биогаз и удобрения можно прочитать в статье «Биогаз и удобрения при переработке органических отходов» или посмотреть на следующем видео:

Органическая фракция от сортировки ТКО имеет влажность от 30 до 50% (в среднем примем 40%), тогда, как для анаэробного сбраживания в биореакторе требуется влажность 80-90% (в среднем 85%).

Для обеспечения необходимой влажности органическую фракцию ТКО загружают в приемный бункер. В него на каждую 1 тонну органики добавляю 3 тонны воды. В приемном бункере осуществляется перемешивание отходов с последующим отстаиванием. Это позволяет отделить загрязняющие вещества (стекло, пластики, камни и др.), содержащиеся в мелкой (органической) фракции ТКО. Они собираются в нижней конической части бункера и удаляются шнековым насосом.

Вместо воды можно добавлять органические отходы с высокой влажностью (сельскохозяйственные отходы, особенно навоз и помет, пищевые отходы, осадки очистных сооружений биологической очистки сточных вод и др.). Это дает возможность получения дополнительных доходов за утилизацию этих отходов.

Биогазовые установки дороже комплексов ускоренного компостирования, но быстро окупаются за счет следующих факторов:

• дополнительного приема дорогостоящих органических отходов с высокой влажностью (пищевые отходы, осадки очистных сооружений и др.);
• реализация жидких органических удобрений (5000-50000 руб./т);
• получение электрической и тепловой энергии при сгорании биогаза. Ее можно реализовать потребителям или использовать для уменьшения эксплуатационных затрат комплексов ускоренного компостирования органики.

Биогазовая установка с 1 биореактором производительностью 4 т/сутки органики (включая 1т отсева ТКО) окупается через 1,5 года. Установка с 10 биореакторами и производительностью 40 т/сутки окупается за 7,2-7,5 месяцев.

Среди всех отечественных разработчиков оборудования для биогазовых установок выделяется ООО «Токчин-МСК». Ноу-хау компании, касающиеся интенсификации процессов метанообразования за счет предварительной подготовки отходов позволяют существенно повысить эффективность биогазовых установок. Это достигается за счет:

• сокращения времени до начала получения биогаза с 20-24 до 2-3 суток;
• увеличения доли метана в биогазе до 80-90%;
• снижения себестоимости производимой электрической энергии до 0,5 руб./кВт*ч.

Заключение

Объединение компостирования органической фракции от сортировки ТКО с ее переработкой по биогазовой технологии позволяет повысить рентабельность утилизации органики. Это достигается за счет получения тепла и электроэнергии от сгорания биогаза, а также получения доходов от приема дополнительных отходов и реализации жидких удобрений.

Дополнительно повысить рентабельность можно за счет полного использования тепла, выделяющегося при сгорании биогаза в газопоршневой установке, вырабатывающей электроэнергию. Это возможно за счет:

1. Сушки жидких органических удобрений с получением сухих дорогостоящих продуктов.
2. Создания тепличного комплекса с полезным использованием тепла и жидких удобрений.