Обработка твердых отходов

С ростом населения Земли количество твердых отходов, подлежащих обработке, постоянно возрастает. В настоящее время количество городских твердых бытовых отходов (ТБО) превышает 500 млн т в год. Часть из них представлена инертными материалами, стеклом, металлом, пластиками, однако более половины ТБО составляют органические материалы, в основном это пищевые отходы (до 25%) и бумага (до 40%). Твердые органические отходы образуются также при очистке сточных вод и в сельском хозяйстве. В сельской местности и небольших хозяйствах традиционно большинство твердых органических отходов компостируется и органика возвращается в почву в качестве навозных удобрений. Однако количество и качество твердых отходов, образующихся в городах, породило проблему свалок и полигонов захоронения ТБО и промышленных отходов. Практически во всех развитых странах Европы организован раздельный сбор твердых бытовых отходов. Отдельно собираются кухонные и садовые органические отходы, бумага, стекло и металл, что позволяет перерабатывать и использовать их более рационально.

Компостирование. Компостирование, аэробный процесс окисления органических веществ биомассы микроорганизмами, сопровождается выделением большого количества тепла. Оно традиционно широко используется для получения удобрений на сельскохозяйственных предприятиях и в индивидуальных крестьянских и садоводческих хозяйствах. Обработке подлежат навоз животных, растительные остатки, кухонные и туалетные отходы. В результате из органических отходов получается гумусоподобный продукт — компост, который используется как почвенное удобрение. Экстенсивный процесс компостирования происходит в компостных кучах и длится несколько месяцев. Интенсивное компостирование происходит в буртах и штабелях с аэрацией, которая осуществляется с помощью перфорированных труб и/или вентиляторов. При этом длительность процесса сокращается до 3 — 4 недель.

В реакторах разной конструкции компостирование может завершаться всего за несколько дней. В компостируемой массе благодаря жизнедеятельности бактерий и грибов температура поднимается до 65 — 70 °C и даже до 76 — 78 °C, что ингибирует процесс биодеградации отходов. Переворачивание или принудительная аэрация компоста, а также опрыскивание водой способствуют поддержанию оптимальной температуры 52—63 °С. В процессе компостирования происходит чередование преобладающих микроорганизмов, участвующих в деградации органических соединений. На начальной стадии компостирования важную роль играют мезофильные грибы и бактерии. По мере повышения температуры до 50—60 °С, которое происходит в компостных кучах всего за несколько дней, начинают преобладать термофильные бактерии родов Thermoactinomyces, Micropolyspora, Thermomonospora, Bacillus и грибы Geolrichium candidum, Aspergillus fumigatus, Mucor pusilis, Chaetomium Ihermophile, Theroascus auranticus, Torula thermophila и др. При более высокой температуре развиваются Bacillus subtilis, В. stearothermophilus, В. licheniformis, Clostridium thermocellum, представители рода Thermus.

Нагрев до высокой температуры способствует гибели патогенных бактерий и грибов, простейших, паразитов, яиц глистов и семян сорняков. При всех типах компостирования вслед за термофильным процессом следует мезофильная стадия, в которой активны выжившие мезофильные микроорганизмы и во время которой происходит «дозревание» компоста. Конечный продукт является высококачественным обеззараженным удобрением.

В последнее время компостирование все чаще применяется для обработки органической фракции городских бытовых отходов. Полученный компост используют в основном в парковом хозяйстве, в декоративном оформлении дорог, промышленных зон и т. п.