На главную Написать сообщение Поиск по сайту Новости публикаций Плакаты и знаки по охране труда и БЖД Видео по охране труда и технике безопасности Зарубежные средства индивидуальной защиты Юридическая консультация онлайн
В начало разделаПромышленные и бытовые отходы → Проблемы разработки технологий биологической деградации органических отходов

Проблемы разработки технологий биологической деградации органических отходов


Микроорганизмы являются неотъемлемой составляющей экологической системы биосферы, сыгравшей решающую роль в формировании жизни на земле. В результате их деятельности выделяется огромное количество кислорода, обеспечивающего жизнь.


Отличительной и определяющей особенностью биосферы является ее целостность, населенность жизнью и существование непрерывного взаимодействия (обмена) между компонентами биосферы под влиянием живого вещества. Основой длительного и устойчивого существования этой огромной экологической системы является сбалансированный кругооборот веществ с участием бесчисленного количества прямых и обратных связей между всем многообразием живых и неживых тел ее образующих. Первый и основной принцип функционирования экосистем: получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов.


Развитие человеческой цивилизации как сферы надбиологических (обусловленных наличием разума) потребностей создало принципиально новую ситуацию в эволюции биосферы. Великий русский ученый В. И. Вернадский, изучая закономерности строения и состав взаимодействующих элементов и структур земной коры, гидросферы, атмосферы и живого вещества, непрерывный кругооборот неорганической материи, пришел к представлениям о роли человека в эволюции природы Земли. В ходе превращения элементов огромное значение имеют организмы, которые, взятые в целом, составляют живую материю. Их количество, состав и энергия является неразрывной частью большого целого, и не могут подвергаться коренным изменениям.


На почве геологической истории, которая исчисляется сотнями миллионов лет, мы видим только колебания этих проявлений организмов, всегда очень небольшие, в ту и в другую сторону. Можно убедиться, что точно так же неразрывно связана со всей историей земной коры деятельность человека, который оказался существенной геологической силой. Взгляды В. И. Вернадского на изменение окружающей среды и накопление отходов как результат цивилизации были развиты как учение о ноосфере (сфере разума), человеческой «оболочки» Земли, что особенно актуально с возрастанием антропогенного воздействия на окружающую среду.


В течение веков происходила естественная биологическая деградация органических отходов под разлагающим воздействием микробов. Сейчас человек научился управлять этим процессом, синтезируя особые группы микроорганизмов. Для этого необходимо сформировать из коллекционных образцов микробные, колонии, обладающие специфической активностью. Затем им придается направленное действие. Разложение производится либо с использованием биогазов, либо без них (в обычной воздушной среде).


Суть данного способа заключается в следующем: определенные виды отходов в специально созданных условиях (при определенной температуре, давлении, рН среды и т.д.) подвергаются деградации. Процесс осуществляется при помощи специально подобранных штаммов микроорганизмов (поэтому данный способ называют способом микробиологической деградации отходов). Конечными продуктами деградации являются ил и вода, в процессе формирования которых выделяются биогазы (преимущественно метан). Данный способ экономичен, эффективен, о чем свидетельствует успешное применение его в хозяйстве ряда стран. Он экологически чист, что особенно актуально для России в целом и ее промышленных городов в частности. Микробиологической деградации могут подвергаться органические отходы, а также некоторые искусственные полимерные материалы и пестициды.


При изучении современных бытовых отходов создается впечатление, что они состоят в основном из бумаги и картона. Это объясняется малой плотностью отходов из бумаги и картона (20-70 кг/м2), используемых как упаковочные материалы. Практически эти компоненты составляют 25-40% от массы ТБО. Значительной частью ТБО (25—35%) являются пищевые отходы. Они имеют высокую плотность (около 500 кг/м3), характеризуются значительной влажностью (70-92%). Она предопределяет влажность всей массы ТБО, в том числе и бумаги. В отдельные сезоны года в южных районах, богатых фруктами, содержание пищевых отходов превышает содержание бумаги и картона, а их влажность достигает 90%.


В ТБО многих городов значительную часть (10-25%) составляют мелкие фракции, проходящие сквозь сито с ячейками размером 16 мм (земля, зола, пищевые крошки) плотностью до 800 кг/м3.


Особую группу в составе твердых бытовых отходов занимают крупногабаритные, к которым относится старая мебель, холодильники и т.п. Перед их утилизацией необходима предварительная обработка.


Данные среднегодового морфологического состава твердых бытовых отходов по отдельным городам России и отдельным странам Мира существенно отличаются. Так, содержание бумаги и картона изменяется от 18,1 до 30%, а пищевых отходов от 28 до 45%. Существенные различия в наличии металла и стекла, что соответственно составляет (2,2-7,4)% и (2,7-13,1)%.

Морфологический состав ТБО и отдельных городах России

Компоненты ТБО


Краснодар


Самара


Омск


Волгоград


Саранск


Кемерово


Бумага, картон


26,1


24,9


20,8


30,0


25,2


18,1


Пищевые отходы


45,4


33,2


28,6


45,5


45,2


35,5


Дерево, листья


2,0


5,2


5,1


2,0


2,5


3,5


Текстиль


2,4


5,3


6,2


3,8


4,5


5,4


Кожа, резина


0,6


2,8


4,9


0,8


0,7


2,6


Пластмассы


3,5


4,3


4,2


3,3


3,1


3,7


Кости


1,3


2,4


5,1


1,5


2,1


2,8


Металл


2,2


5,4


7,4


2,2


3,0


5,8


Стекло


2,7


7,3


8,9


3,0


3,2


13,1


Камни, керамика


1,9


2,9


1,9


1,0


0,8


2,4


Отсев


12,0


6,3


6,9


7,0


9,7


7,1


Среднегодовой состав ТБО некоторых стран мира

Компоненты ТБО


Австрия


Бельгия


Англия


Италия


Канада


США


Швей­цария


Бумага, картой


28-36


32


29


30-40


52


32-45


40


Пищевые отходы


20-35


22


25


25-35


15


13-19


24


Дерево, листья


2,0


1,0


2,0


3,0


1,5


10-20


2,0


Металл


2-5


3,5


8,0


4-5


5,0


8-9


8,0


Текстиль


1,0


2,0


3,0


2,0


2,0


2,0


2,0


Пластмассы


5-6


5-6


7,0


6-8


4,0


4-6


4-5


Камни, керамика


9,0


0,5


2,0


3,0



2,0


1,0


Стекло


8,0


4,0


10,0


7,9


5,5


8-10


8,0


Уголь, шлак


24


20


14


Учтено в отсеве


5,0



Учтено в отсеве


Отсев более 16 мм


Учтено в угле


15,0


10,0


11,0


10,0


Морфологический состав отходов, образующихся в городах России, значительно отличается от состава ТБО, приведенных зарубежных стран.


В таблице представлены усредненные данные по плотности, влажности и зольности (в пересчете на сухое вещество) компонентов ТБО. Необходимо также отметить, что состав ТБО изменяется во времени.


В качестве примера приведены данные об изменении морфологического состава ТБО г. Москвы в период с 1928 по 1999 г.


На соотношении составляющих бытовых отходов весьма значительное влияние оказывает ряд факторов: степень благоустройства жилого фонда, сезоны года, вид топлива, ;наличие и развитие промышленности, общественного питания, торговли.


Особенно заметны различия в содержании пищевых, отходов, стекла, металла и отсева.


Морфологический состав отходов в большой степени зависит от сезонов года.

Характеристика компонентов ТБО по параметрам

Компоненты


Плотность,


Влажность,


Зольность,




кг/м


%


%


Бумага


40-60


20-30


10-20


в том числе:








— условно чистая


20-30


8-15


6-8


— загрязненная


70-80


40-58


15-23


Картон


50-70


8-25


6-8


Пищевые остатки


450-550


70-92


5-40


Дерево


220


15-25


2,3-10


Металл


220


3


98


Текстиль. В том числе:


160-180


20-40


5-10


— условно чистый


120-160


8-12


2-3


— загрязненный


180-120


40-64


15-20


Стекло


340-480


2


95-97


Кожа, резина


220-250


15-35


10-30


Кости


360-520


20-30


40-50


Камни


1500


2


95-98


Полимеры


30-100


2-5


5-10


Уголь, шлак (сухой)


1000


2


50-95


Отсев мельче 16 мм


770


15-25


70-90


Изменение морфологического состава ТБО г. Москва (% по массе, с учетом содержания влаги и загрязнения)

Компонент (за год) 1928 1952 1975 1986 1996
Бумага, картон 18 16 28 39 41
Пищевые отходы 12 31 36 31 26
Дерево 4 1 3 2 1
Металл 2 2 2 3 2
Текстиль 3 1 2 3 4
Кости 3 1 5 1 1
Стекло 4 1 4 5 5
Кожа, резина 1 1 2 2
Камни 5 6 2 1 2
Полимерные материалы 3 8
Уголь, шлак 4 1
Отсев размера
45 40 17 10 7
менее 16 мм

Среднегодовые данные (%) морфологического состава ТБО (г. Калуга, 1996-1998 гг.)

Состав ТБО (1996-1998 гг.)


Лето


Осень


Зима


Весна


Среднегодовое значение


Бумага, картон


29,3


21,8


17,6


27,0


23,9


Пищевые отходы


29,9


34,6


39,5


35,7


34,9


Дерево, листья


3,5


7,4


1,8


3,1


4,0


Текстиль


4,2


5,3


4,7


4,4


4,6


Кожа, резина


1,7


2,8


3,4


2,4


2,6


Полимеры


4,9


4,9


3,1


3,4


4,1


Кости


0,9


2,1


1,3


1,8


1,5


Металл черный


5,5


3,5


3,9


4,1


4,3


Металл цветной


0,4


0,3


0,7


0,6


0,5


Стекло


5,0


5,2


10,2


5,4


6,7


Камни,


керамика


1,5


2,8


1,1


1,9


1,8


Отсев


13,2


8,3


12,7


10,2


11,1


ИТОГО


100,0


100,0


100,0


100,0


100,0