способ складирования твердых бытовых отходов

Формула изобретения

Способ складирования твердых бытовых отходов, включающий послойное размещение твердых бытовых отходов и биодобавок на специально обустроенном гидроизоляционном экране, отличающийся тем, что толщу полигона формируют чередованием слоев твердых бытовых отходов и инициирующего слоя в качестве биодобавки, в количестве 5-7 мас.% от общей массы размещаемых отходов, состоящего из отходов производства кормов (пыли комбикормовой), витаминов, N:P:K - комплекса минеральных удобрений, отработанного анионита высокоосновного, биопротектора-глутамата и аборигенной микрофлоры с плотностью по микроорганизмам 1·10¹⁰-6·10¹² кл/мл: Bacterium aerogenes, Bacterium alifatiphaticum, Bacterium denitrificans, Mucogone nigra, Escherichia coli, Mortierella simplex, Penicillium cammenberti, Methanobacterium mobilis, Methanobacterium formicicum, Methanobacterium soehngenii, Chromobacterium stolonatum, Bacterium rubellus, Nitrosomonas Europa, Aspergillus sp., Nitrococcus nitrosum, при следующем соотношении компонентов инициирующего слоя: отхода производства кормов (пыли комбикормовой) в количестве 85-93 мас.%; витаминов в количестве 0,01-0,02 мас.%; N:P:K-комплекса минеральных удобрений в количестве 0,1-0,2 мас.%; отработанного анионита высокоосновного в количестве -3-5 мас.%; биопротектора-глутамата в количестве 1-1,5 мас.%; инокулята аборигенной микрофлоры с плотностью по микроорганизмам 1·10¹⁰-6·10 ¹² кл/мл в количестве 3-5 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам обработки и размещения на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО), а именно к совместному размещению отходов и инициирующего слоя, в частности к совместному послойному размещению ТБО на специально обустроенном гидроизоляционном экране и инициирующего слоя, в качестве биодобавки, в количестве 5-7 мас.% от общей массы размещаемых отходов, состоящего из отходов производства кормов (пыли комбикормовой), N:P:K-комплекса минеральных удобрений, витаминов, отработанного анионита высокоосновного, биопротектора-глутамата и аборигенной микрофлоры с плотностью по микроорганизмам 1·10¹⁰-6·10¹² кл./мл: Bacterium aerogenes, Bacterium alifatiphaticum, Bacterium denitrificans, Mucogone nigra, Escherichia coli, Mortierella simplex, Penicillium cammenberti, Methanobacterium mobilis, Methanobacterium formicicum, Methanobacterium soehngenii, Chromobacterium stolonatum, Bacterium rubellus, Nitrosomonas Europa, Aspergillus sp., Nitrococcus nitrosum.

Известен способ размещения отходов слоями высотой 2,0-2,5 метра с организацией промежуточного изолирующего слоя из инертных материалов высотой 0,25-0,5 м с уплотнением путем 3-4-кратного прохода спецтехники, при этом уплотнение отходов складируемых данным способом осуществляют за счет многократного прохода техники (см. Инструкция по проектированию и эксплуатации полигонов для твердых бытовых отходов /М.: Стройиздат, 1993).

Недостатком данного способа является то, что формирование толщи полигона осуществляют без дополнительного введения инициирующего слоя, ускоряющего процесс разложения органической части ТБО и интенсифицирующего процесс образования биогаза в толще полигона, как следствие, полезная вместимость полигона становится экономически неэффективной.

Известен способ захоронения отходов в отвал с предварительным анализом топографических, геологических и гидрогеологических характеристик территорий захоронения отходов, включающий формирование отвала в зависимости от физико-механических свойств утилизируемых отходов либо отсыпкой на проектную высоту механического уплотнения созданием пригрузочного слоя из прессованных брикетов твердых бытовых отходов, покрываемых изолирующим слоем грунта (см. патент РФ № 2136402 С1, кл. 6 В09В 1/00, 1999 г.).

Недостатком данного способа является то, что в результате известного способа происходит захоронение отходов в отвал без введения инициирующего слоя, ускоряющего процесс разложения органической части ТБО и интенсифицирующего процесс образования биогаза, как следствие, не достигается экономия полезной вместимости полигона.

Из известных способов наиболее близким к заявленному изобретению техническим решением является «Способ складирования твердых бытовых отходов», в котором осуществляют совместное послойное складирование биодобавок на специально обустроенных гидроизоляционном экраном площадках, полученных на основе осадков сточных вод, избыточных активных илов канализационных очистных сооружений и наполнителей-компостов заводов по переработке ТБО, обсемененность которых микрофлорой-редуцентом составляет 10⁸-10 ¹⁰ клеток/г при массовом соотношении (20-22):1 и при обеспечении содержания биодобавок в количестве 5-7 мас.% от общей массы размещаемых твердых бытовых отходов, который выбран нами в качестве прототипа (см. патент РФ № 2247610 C1, 4 B09B 1/00, 2003).

Недостатком данного способа является то, что использование биодобавок, полученных на основе осадков сточных вод, избыточных активных илов канализационных очистных сооружений и наполнителей-компостов заводов по переработке ТБО, не позволяет достичь эффективного и быстрого разложения органической части отходов, тем самым интенсифицировать процесс образования биогаза в отличие от вводимого нами инициирующего слоя.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является интенсификация процесса образования биогаза в толще полигона, экономия полезной вместимости полигона для размещения ТБО.

Технический результат - интенсификация процесса образования биогаза за счет чередования слоев ТБО инициирующими слоями, как следствие, экономия полезной вместимости толщи полигона; утилизация отхода производства кормов (пыли комбикормовой) и отработанного высокоосновного анионита; улучшение экологии окружающей среды.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе складирование ТБО, включающем послойное размещение твердых бытовых отходов и биодобавок на специально обустроенном экране, согласно изобретению толщу полигона формируют чередованием слоев твердых бытовых отходов и инициирующего слоя, в качестве биодобавки, в количестве 5-7 мас.% от общей массы размещаемых отходов, состоящего из отходов производства кормов (пыли комбикормовой), витаминов, N:P:K-комплекса минеральных удобрений, отработанного анионита высокоосновного, биопротектора-глутамата и аборигенной микрофлоры с плотностью по микроорганизмам 1·10¹⁰-6·10¹² кл./мл: Bacterium aerogenes. Bacterium alifatiphaticum, Bacterium denitrificans, Mucogone nigra, Escherichia coli, Mortierella simplex, Penicillium cammenberti, Methanobacterium mobilis, Methanobacterium formicicum, Methanobacterium soehngenii, Chromobacterium stolonatum. Bacterium rubellus, Nitrosomonas Europa, Aspergillus sp., Nitrococcus nitrosum, при следующем соотношении компонентов инициирующего слоя:

- отхода производства кормов (пыли комбикормовой) в количестве 85-93 мас.%,

- витаминов в количестве 0,01-0,02 мас.%,

- N:P:K-комплекса минеральных удобрений в количестве 0,1-0,2 мас.%,

- отработанного анионита высокоосновного в количестве - 3-5 мас.%,

- биопротектора-глутамата в количестве 1-1,5 мас.%,

- инокулята аборигенной микрофлоры с плотностью по микроорганизмам 1·10¹⁰-6·10¹² кл./мл в количестве 3-5 мас.%.

Способ складирования осуществляют следующим образом: размещение твердых бытовых отходов ведут на специально обустроенном гидроизоляционном экране послойно совместно с инициирующим слоем, в количестве 5-7 мас.% от общей массы размещаемых отходов, состоящих из отходов производства кормов (пыли комбикормовой), витаминов, N:P:K-комплекса минеральных удобрений, отработанного анионита высокоосновного, биопротектора-глутамата и аборигенной микрофлоры с плотностью по микроорганизмам 1·10¹⁰ -6·10¹² кл./мл.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, получены в ходе апробации способа складирования твердых бытовых отходов в лабораторных условиях.

Инициирующий слой формируется следующим образом: отход производства кормов (пыль комбикормовая) служит носителем аборигенной микрофлоры с плотностью по микроорганизмам 1·10¹⁰-6·10 ¹² кл./мл: Bacterium aerogenes, Bacterium alifatiphaticum, Bacterium denitrificans, Mucogone nigra, Escherichia coli, Mortierella simplex, Penicillium cammenberti, Methanobacterium mobilis, Methanobacterium formicicum, Methanobacterium soehngenii, Chromobacterium stolonatum, Bacterium rubellus, Nitrosomonas Europa, Aspergillus sp., Nitrococcus nitrosum, отработанного анионита высокоосновного, витаминов, N:P:K-комплекса минеральных удобрений, биопротектора-глутамата.

Таким образом, отход производства кормов (пыль комбикормовая) является формообразующей основой инициирующего слоя. Кроме того, происходит одновременная утилизация отхода производства кормов (пыли комбикормовой) на полигоне ТБО и высокоосновного анионита.

Для интенсификации процесса брожения ТБО используют N:P:K-комплекс минеральных удобрений и следующие витамины из количества 50-100 мг на 1 кг ТБО: A, B₁, В₂ , В₆, С, B₁₂, E, H, K₁, биотин, фолиевая кислота, никотин амид и пантотеновая кислоты. N:P:K-комплекс минеральных удобрений используют для подкормки аборигенной микрофлоры.

Биопротектор-глутамат выполняет функцию поддержания водного и ионного баланса в живых клетках аборигенной микрофлоры.

Отработанный анионит высокоосновный поддерживает постоянный уровень кислотности среды, близкий к нейтральному. Кроме того, происходит одновременная утилизация его на полигоне ТБО.

Были проведены серии экспериментов, позволяющие выявить максимальный выход биогаза при различных содержаниях и соотношениях компонентов инициирующего слоя (табл.1). Ход проведения опытов отражен в примерах 1 и 2 ниже.

Таблица 1 Максимальный выход биогаза при различных содержаниях и соотношения компонентов
Соотношение и содержание компонентов в опытах	Максимальный выход биогаза, в % объемных
1	2
ТБО (97 мас.%) + Инициирующий слой (3 мас.%), в том числе:	39%
Анионит высокоосновный АВ-17-8 (3 мас.%): Отход производства кормов (пыль комбикормовая) (94 мас.%): Инокулят аборигенной микрофлоры (3 мас.%)
ТБО (93 мас.%) + Инициирующий слой (7 мас.%), в том числе:	32%
Витамины (0,01 мас.%): Отход производства кормов (пыль комбикормовая) (98,9 мас.%): Инокулят аборигенной микрофлоры (1 мас.%)
ТБО (90 мас.%) + Инициирующий слой (10 мас.%), в том числе:	43%
N:P:K- комплекс (0,1 мас.%): Отход производства кормов (пыль комбикормовая) (96,8 мас.%): Инокулят аборигенной микрофлоры (3 мас.%)
ТБО (97 мас.%) + Инициирующий слой (5 мас.%), в том числе:	51%
Глутамат (1,5 мас.%):Отход производства кормов (пыль комбикормовая) (96,5 мас.%): Инокулят аборигенной микрофлоры (2 мас.%)
ТБО (93 мас.%) + Инициирующий слой (7 мас.%), в том числе:	41%
Анионит высокоосновный АВ-17-8 (5 мас.%): Витамины (0,05 мас.%):Отход производства кормов (пыль комбикормовая) (81,7 мас.%): Инокулят аборигенной микрофлоры (7 мас.%)
ТБО (95 мас.%) + Инициирующий слой (5 мас.%), в том числе:	53%
Анионит высокоосновный АВ-17-8 (3 мас.%): N:P:K-комплекс (0,1 мас.%): Отход производства кормов (пыль комбикормовая) (93,8 мас.%): Инокулят аборигенной микрофлоры (3 мас.%)
ТБО (93 мас.%) + Инициирующий слой (7 мас.%), в том числе:	67%
Анионит высокоосновный АВ-17-8 (1,5 мас.%): Глутамат (1,5 мас.%): Отход производства кормов (пыль комбикормовая) (92 мас.%): Инокулят аборигенной микрофлоры (5 мас.%)
ТБО (85 мас.%) + Инициирующий слой (15 мас.%), в том числе:	54%
Витамины(0,05 мac.%):N:P:K-комплекс (0,1 мас.%): Отход производства кормов (пыль комбикормовая) (94,8 мас.%): Инокулят аборигенной микрофлоры (5 мас.%)
ТБО (95 мас.%) + Инициирующий слой (5 мас.%), в том числе:	68%
Витамины (0,05 мас.%):Глутамат (1,5 мас.%): Отход производства кормов (пыль комбикормовая) (95,3 мас.%): Инокулят аборигенной микрофлоры (3 мас.%)
ТБО (93 мас.%) + Инициирующий слой (7 мас.%), в том числе:	73%
N:P:K-комплекс (0,1 мас.%):Глутамат (1,5 мас.%): Отход производства кормов (пыль комбикормовая) (93,3 мас.%): Инокулят аборигенной микрофлоры (5 мас.%)
ТБО (95 мас.%) + Инициирующий слой (5 мас.%), в том числе:	89%
Анионит высокоосновный АВ-17-8 (1,5 мас.%): Витамины (0,05 мас.%): N:P:K-комплекс (0,1 мас.%):Глутамат (1,5 мас.%):Отход производства кормов (пыль комбикормовая) (94,5 мас.%): Инокулят аборигенной микрофлоры (3 мас.%)

Таким образом, очевидно, что использование всех компонентов совместно в инициирующем слое позволяет получить наибольший выход биогаза, а следовательно, ускорить процесс разложения органической части ТБО и, как следствие, увеличить экономию полезной вместимости полигона.

Таким образом, в ходе многочисленных лабораторных экспериментов было установлено оптимальное соотношение компонентов (табл.2), входящих в инициирующий слой, при котором достигается максимальный выход биогаза.

Таблица 2 Состав инициирующего слоя
Компонент	Содержание, мас.%
Отход производства кормов (пыль комбикормовая)	85-93
Витамины	0,01-0,02
Биопротектор-глутамат	1-1,5
Отработанный анионит высокоосновный АВ-17-8	3-5
N:P:K-комплекс минеральных удобрений	0,1-0,2
Инокулят аборигенной микрофлоры	3-5

При определении оптимального значения концентрации вносимых инициирующих слоев в толщу размещаемых отходов проводили следующие опыты.

Пример 1.

Контрольный опыт. В цилиндр со шлифом и мерной шкалой, для определения уменьшения объема отходов в ходе разложения (усадки), загружают ТБО весом 0,5 кг без внесения инициирующего слоя. Цилиндр плотно закрывают алонжем, который соединен с ротаметром. Система помещается в термостат, где при t=+40°C происходит процесс разложения в течение 60 дней.

Пример 2.

Опыт проводится аналогично примеру 1, но ТБО укладывают послойно с добавлением инициирующих слоев - состоящих из отходов производства кормов (пыль комбикормовая), витаминов, отработанного анионита высокоосновного АВ-17-8, биопротектора-глутамата, N:P:K-комплекса минеральных удобрений и аборигенной микрофлоры с плотностью по микроорганизмам 1·10¹⁰-6·10 ¹² кл./мл: Bacterium aerogenes, Bacterium alifatiphaticum. Bacterium denitrificans, Mucogone nigra, Escherichia coli, Mortierella simplex, Penicillium cammenberti, Methanobacterium mobilis, Methanobacterium formicicum, Methanobacterium soehngenii, Chromobacterium stolonatum, Bacterium rubellus, Nitrosomonas Europa, Aspergillus sp., Nitrococcus nitrosum, в количестве 3, 5, 7, 10, 15 мас.% от общей массы размещаемых твердых бытовых отходов, при следующем соотношении компонентов инициирующего слоя: отход производства кормов (пыль комбикормовая) в количестве 92-93 мас.%, витаминов в количестве - 0,01-0,02 мас.%, N:P:K-комплекса минеральных удобрений в количестве 0,1-0,2 мас.%, отработанного анионита высокоосновного АВ-17-8 в количестве 3-5 мас.%, биопротектора-глутамата в количестве 1-1,5 мас.%, инокулята аборигенной микрофлоры с плотностью по микроорганизмам 1·10¹⁰-6·10¹² кл./мл в количестве 3-5 мас.%.

Результаты лабораторных исследований отражены на чертеже. Сопоставление результатов наблюдений экспериментов (см. чертеж) показывает, что максимальный выход биогаза равен 2,85·10^-2 л/кг, оптимальное значение концентрации вносимых в толщу ТБО инициирующего слоя, при котором наблюдается максимальная интенсификация процесса образования биогаза и, как следствие, достигается максимальная экономия полезной вместимости толщи полигона, составляет 5-7 мас.% от общей массы размещаемых отходов.

Таким образом, полученные экспериментальные данные подтверждают указанный выше технический результат.