Тұрмыстық қатты калдықтардың қасиеті
КІРІСПЕ
Тақырыптың өзектілігі. Комуналдық қалдықтарды орналастыру, утилизациялау мәселелері Қазақстан Республикасы үшін қазіргі кезеңдегі маңызды проблемалардың бірі.
Қазақстан Республикасының статистика агенттігінің мәліметі бойынша 2018 жылы халықтың жан басына шаққандағы түзілген муниципалдық қалдықтар көлемі 176 кг құрады [1].
ТҚҚ кәдеге жарату мәселелеріне президенттің 2018 жылғы 5 қазандағы "қазақ жауынгерлерінің әл-ауқатының өсуі: табыс пен өмір сапасының артуы" атты халыққа жолдауында да назар аударылды. Сонымен қатар, экологиялық жағдайды жақсарту, оның ішінде қалдықтарды кәдеге жарату жөніндегі жұмыстарды күшейту қажеттілігі атап өтілді. Келісімге сәйкес 2018ж. Қазақстан Ғарыш Сапары ҰҚ АҚ Ақтөбе қаласының айналасында 50 шақырым радиуста ғарыштық түсірілім жүргізді. Түсірілім Алға, Хромтау, Мәртөк, Қарғалы аудандарының аумағын қамтиды. Түсіру шекарасында тек 2018 жылда иесіз қалған 633 орын (қоқыс тастайтын орын) анықталды. Ақтөбе қаласының айналасындағы жерлерде 375 иесіз қоқыс тастайтын жерлер анықталды, оның ішінде 230-ы алматы ауданының жер телімдерінде, 145-і астана ауданының жер телімдерінде.
2019 жылдың 1 қаңтарынан бастап күшіне енген ҚР экологиялық кодексі ТҚҚ алдын ала сұрыптаусыз сақтауға тыйым салады, ал жаңадан құрылатын ТҚҚ полигондары сүзуге қарсы экран, қоқыс газдарын жинау және бұру жүйелерінің қондырғыларымен жабдықталуы тиіс.
Зерттеу мақсаты - Зертхана жағдайында компосттау әдісімен комуналдық және ауыл шаруашылық кешендерінің қалдықтарының құрамындағы органикалық массалардан анаэробты компостау әдісімен биотыңайтқыш алу.
Зерттеу міндеттері:
1) Тақырып бойынша бұрын жүргізілген зерттеу жұмыстарына талдау жасау;
2) Зертханалық компосттау ыдысын жобалау;
3) Компостау кезінде биотыңайтқыштың тиімді түзілуіне әсер ететін факторлардың (төменгі және жоғарғы температура, ылғалдылық, pH) ықпалын эксперименталды математикалық жоспарлау әдісімен моделдеу.
4) Анаэробты компостау әдісімен органикалық қалдықтардан биотыңайтқыш өндірудің экономикалық тиімділігін анықтау.
Зерттеу объектісі: комуналдық қалдықтар құрамындағы органикалық қалдықтар (көкөніс, өсімдік және т.б. тамақ қалдықтары) және ауылшаруашылық кешендерінің органикалық қалдықтары.
Зерттеу әдістері: зерттеу жұмысын жүргізу барысында инструменталды және эксперименталды математикалық жоспарлау әдісі қолданылды.
Дипломдық жұмыстың ғылыми жаңашылдығы органикалық қалдықтарды анаэробты компостау әдісімен өңдеу тиімділігіне төменгі және жоғарғы температура, ылғалдылық, pH ықпалының математикалық моделі алынды.
Практикалық құндылығы органикалық қалдықтардан анаэробты компостау әдісімен биотыңайтқыш өндіру.
Дипломдық жоба бойынша автордың жеке қосқан үлесі:
Органикалық қалдықтарды компостау кезінде теориялық зерттеулер мен есептеулер жүргізді.
Жұмыстың апробациясы. Дипломдық жобада жүргізілген зерттеу нәтижелері сәуір айының 25 күні өткізілген Қазақстанның биоалуантүрлілігі мен экожүйелерін сақтаудың экологиялық проблемалары атты студенттер, магистранттар, PhD докторанттар мен жас ғалымдарға арналған республикалық ғылыми-тәжірибелік конференциясында баяндалды.
Дипломдық жобаның құрылымы мен көлемі. Дипломдық жұмыс 65 бет компьютерлік мәтіннен, кіріспе, 3 бөлімнен, қорытынды, 47 аталымнан алынған әдебиеттердің библиографиялық тізімнен, 8 сурет пен 7 кестеден тұрады.
1 ОРГАНИКАЛЫҚ ҚАЛДЫҚТАРДЫ БИОЛОГИЯЛЫҚ КОНСЕРВАЦИЯЛАУ ӘДІСІМЕН УТИЛИЗАЦИЯЛАУ (ӘДЕБИЕТ ШОЛУ)
Тұрмыстық қатты калдықтардың қасиеті [2]:
1) Сапалық және сандық көрсеткіштер бойынша тұрмыстық қатты қалдықтар үшін әртүрлі механикалық, физикалық және химиялық қасиеттер тән;
2) Тұрмыстық қатты қалдықтардың құрамы мен көлемінің әртүрлілігі жергілікті қасиеттерімен және орын ауыстыруымен анықталады;
3) ТҚҚ-дағы заттардың жалпы көлемі қалдықтардың химиялық құрамына байланысты;
4) ТҚҚ-ның морфологиялық құрамы тұрмыстық қатты қалдықтарды кеңістікте және уақыт бойынша тасымалдау көрсеткіштеріне әсер етеді, яғни тұрмыстық қатты қалдықтар қоршаған ортаға техногенді әсер етеді;
5) ТҚҚ фракциялық құрамы, жинау мен тасымалдауды ұйымдастыруға, технологиялық және операциялық қайта өңдеу тораптарын қабылдауға, қалдықтарды утилизациялайтын зауыттардың жабдық ерекшеліктеріне, қоқыс полигонының тығыздығы мен сығындысына әсер етеді;
6) тұрмыстық қатты қалдықтардың органикалық фракциясы қалдықтардың 60-80% -ын құрайды.
Жоғарыда айтылғандарды ескере отырып ТҚҚ құрамындағы негізгі ластағыштар бойынша ғылыми әдебиеттерге шолу жасалынды.
1.1 Тұрмыстық қатты қалдықтардың (ТҚҚ) сипаттамасы (құрамы, қасиеті
Тұрмыстық қатты қалдықтарға (ТҚҚ) тұрғын үйлерден және қоғамдық ғимараттардан шығатын қоқыстар, сауда және тамақ кәсіпорындарының қоқыстары, қож, күл, сметалар және т.б. жатады. ТҚҚ кіретін органикалық заттар шірік пен жағымсыз иістерді тудырады. Шіру қалдықтары микроағзалардың, соның ішінде ауру тудыратын микроорганизмдердің тез көбеюі үшін қолайлы орта болып табылады. Сондықтан қаланы тазалау халықтың тіршілігін қамтамасыз етудің қарапайым шарты болып табылады.
Қалаларды ТҚҚ-дан тазарту қалдықтардың келесі түрлерін жинау, жою, залалсыздандыру және кәдеге жарату бойынша іс-шаралар кешенін білдіреді:
1) шаруашылық-тұрмыстық, оның ішінде азықтық, тұрғын және қоғамдық ғимараттардан, сауда және қоғамдық тамақтану кәсіпорындарынан;
2) кәрізсіз ғимараттардан сұйық;
3) көше қоқыстары мен сметалар;
4) қала аумағында жиналатын басқа да тұрмыстық қалдықтар [3].
Тұрмыстық қатты қалдықтар күрделі морфологиялық құрамдағы гетерогенді қоспалардан (метал, макулатура, ағаш, текстилді, пластмасса және тамақ қалдықтары) тұрады. Қалдықтарды сұрыптаусыз полигондарда орналастыру (сақтау, көму) қоршаған орта компоненттерінің: ауа, топырақ, жер үсті және асты суларының ластануына әкеледі. Әсіресе ТҚҚ құрамындағы органикалық фракциялар (тамақтың, дәнді дақылдардың, өсімдік және агроөнеркәсіп кешендерінің қалдықтары) ыдырап парникті газдар атмосфераға бөлінеді.
Global Methane Initiative халықаралық ұйымының мәліметтері бойынша дүние жүзі бойынша метанның антропогенді шығарындыларының жалпы көлемі 2020 жылы он жыл бұрынғы көрсеткіштен 15 %-ға жоғарлайды және 7904 млн тонн СО2 экв құрайды деп күтілуде. Барлық атмосфераға шығарылатын метан шығарындыларының шамамен 10% қоқыс полигондарына тиесілі.
Органикалық қалдықтарға келесі қалдық түрлері жатады: спирт өнеркәсібінің бардалары, агроөнеркәсіп кешендерінің қалдықтары (дәнді дақылдардың қалдығы, өсімдік сабағы мен жапырағы, салом және т.б.), мал шаруашылығының қалдықтары (төрт түлік малдың қилары), сондай-ақ күнделік түзілетін азық-түлік қалдықтары (көк-өніс, дәнді дақылдардың қалдықтары, қабықтары және т.б.) және мал шаруашылығының қалдықтары ТҚҚ құрамындағы органикалық компоненттер қалдық сақтау полигондарында шіріп кеміргіштердің көбеюіне және холера, чума сияқты аурулардың шығуына әкеліп, елді мекеннің санитарлық-эпидемиялогиялық ахуалын нашарлатады. Сондықтанда ТҚҚ құрамындағы органикалық қалдықтарды залалсыздандыру экологиялық мәселені шешіп қана қоймай, органикалық компоненттерден тыңайтқыш өндіру экономикалық жағынан да тиімді.
ТҚҚ полигондардағы органикалық қалдықтардың шіруі кезінде түзілген биогаздың қоршаған орта үшін аккумулятивті әсерінің салдары:
* Антропогенді биогаздың эмиссиясы,таралуы (жердің үстінде 3,5 км дейін, жердің астында 2-3 км дейін) және жинақталуы. Құрамында Н2S болуына байланысты қолайсыз иіс шығады;
* Локалды. Өрттер--жарылыстар (метан 5-15 %; сутегі 4-77%) Биотаның жағдайын нашарлатады;
* Ғаламдық. парникті эффект, озон қабатының ыдырауы
Қазіргі уақытта ҚТҚ-ны залалсыздандыру, кәдеге жарату және жоюдың келесі тәсілдері белгілі:
- полигонда оқшаулау;
- аэробты биотермиялық компостау;
- арнайы қоқыс жағу зауыттарында жағу. Әдісті таңдау экологиялық, экономикалық, ландшафтық, жер және басқа да факторларды ескере отырып анықталады.
ТҚҚ морфологиялық құрамы бойынша келесі компоненттерге бөлінеді: қағаз және картон (20-30%), тамақ қалдықтары (25-45%), ағаш (1-4%), металлдар (1,5-4,5%), тоқыма (4-7%), сүйектер (0,8-2%), шыны (3-10%), былғары және резеңке (4-7%), тастар (1-3%), полимерлік материалдар (1,5-5%), басқалары (1-2%) және себу (7-18%). ТҚҚ - ның кәдеге жарату компоненттерін пайдаланудың орындылығы туралы мәселені шешу үшін қалдықтардың құрамына неғұрлым егжей - тегжейлі талдау келтіріледі, мысалы, шартты таза және ластанған қағазға, металға-темірден, түсті металдан жасалған бұйымдарға, пластмассаға буып-түю және пластмассадан жасалған бұйымдарға сараланады. ТҚҚ құрамы маусымдық, қалалардың климаттық аймақтары бойынша өзгереді. Мәселен, тамақ қалдықтарының құрамы көктемде 20-25% - дан күзде 40-55% - ға дейін артады. Қыста көшедегі сметаның ұсақ бөлігі 11-20% - дан 5-7% - ға дейін қысқарады. ТҚҚ құрамына жылумен жабдықтауды орталықтандыру және қалаларды газдандыру айтарлықтай әсер етеді, бұл ТҚҚ күл мен қождың күрт қысқаруына әкеледі [4].
ТҚҚ фракциялық құрамы бойынша да ерекшеленеді, ол әр түрлі көлемдегі ұяшықтары бар електен өтетін компоненттер массасының құрамымен анықталады. ТҚҚ фракцияларының (бөлшектерінің) мөлшері мен құрамы: 50 мм дейін (30-40%), 50-100 мм (20-30%), 100-150 мм (18-22%), 150-250 мм (11-15%) және 250 мм жоғары (4-10%). Фракциялық құрам климаттық аймақтар мен жыл маусымына байланысты өзгеруі мүмкін. Тұрмыстық қатты қалдықтардың құрғақ массасының химиялық құрамы бойынша органикалық заттардан 55-60% - ға және күлден 40-45% - ға тұрады, бұдан басқа ТҚҚ-ның құрамында 40-70% ылғал бар. ТҚҚ-да химиялық элементтерден көміртегі 28-39%, кальций 2-5,7%, азот 0,9-2,7, фосфор 0,4-0,8%, калий 0,5-1%, күкірт 0,2-0,3% және т. б. бар. Жыл сайын, қоқыстың пайда болу көлемі 3%-ға артады, олардың төрттен бірі-тұрмыстық қатты қалдықтар. Массамен бұл жылына 60 млн тоннаға жуық. Мұндай қоқыс мөлшері түгелдей орта Еуропа елін алар еді. Сондықтан соңғы уақытта ТҚҚ қалдықтары экологиялық жүйеге зиян келтірмей қайта өңдеу және қайталама пайдалану саласы белсенді дамуда [5].
ТҚҚ құрамында көптеген материалдар мен заттар бар, сондықтан оларды келесі факторлар бойынша бөледі [6]:
* шығу тегі;
* елді - аймақтарға;
* халықтың мәдени даму деңгейі;
* аймақ тұрғындарының әдет-ғұрыптары;
* жыл мезгілдері және басқа да осындай факторлар
Тұрмыстық қатты қалдықтардың мынадай негізгі көздері бар: [6]
* тұрғын үйлер;
* қоғамдық пайдалану ғимараттары;
* сауда орталықтары мен үй-жайлар;
* ойын-сауық және аттракциондар өткізу орындары;
* спорттық іс-шаралар және т. б.
Қатты тұрмыстық қалдықтардың құрамы әртүрлі:
* картон;
* қағаз;
* металл;
* тоқыма;
* пластик;
* органикалық қалдықтар;
* резеңке;
* шыны;
* тері;
* ағаш
Тұрмыстық қатты қалдықтар экология және адам денсаулығы үшін қауіпті материалдарды қамтиды, атап айтқанда:
* пайдаланылған аккумуляторлық батареялар;
* батареялар;
* лактар;
* электр құралдары;
* косметика;
* бояу;
* пестицидтер;
* улы химикаттар;
* тыңайтқыштар;
* медициналық қалдықтар;
* құрамында сынап барометрлер, термометрлер, сынап шамдары бар аспаптар[7].
Бұл қалдықтарды залалсыздандыру мен көмудің тиісті процесінсіз ашық кеңістікте болуы өте қауіпті. Тұтыну қалдықтары, әдетте, кәріздік ағындар арқылы сарқынды сулар мен топыраққа түседі, оны ластайды және сол арқылы аумақты көптеген жылға пайдалануға жарамсыз етеді. Сынап немесе қорғасыннан тұратын батарейкалар, аккумуляторлар және өзге де аспаптар олардың беті (корпусы) бүлінгенше ғана қауіпсіз болып табылады. Корпусы өте нәзік материал болып табылатын және оңай сыналатын шыныдан тұратын медициналық аспаптармен немесе шамдармен болған жағдайда, қоқыс тастайтын жерге немесе кәдеге жарататын зауытта жүріп, оларды тиісті контейнерсіз тасымалдаған жағдайда, сынап қоршаған ортаға зиян келтіруі мүмкін.
Қатты қалдықтар кәдеге жарату кезінде де, қайта өңдеу циклінде де олармен жұмыс істеу бойынша басым ережелерді сақтауды талап етеді. Басты ережелер [8]:
* өндірушімен өндірілген утиль үшін толық жауапкершілік;
* өмірлік циклдің соңында немесе қайта пайдалануға жарамсыз болған кезде оны толық кәдеге жарату;
* кәдеге жаратуға жатпайтын шикізат өнімдерін сатып алуға немесе орауды қайта пайдалануға тыйым салу;
* өндіріс процесінде қазіргі заманғы технологияларды қолдану.
Экологиялық жағдайды қалыпқа келтіру үшін ресурстарды сақтау, сондай-ақ қалдықтарды қайта өңдеу саласында мынадай қағидаттарды ұстану маңызды [8]:
* қоқыс үйінділерінің пайда болуын болдырмау;
* уақытша сақтау үшін полигондар мен қоқыс тастайтын жерлерді жасамау, қайта өңдеу немесе кәдеге жарату процесін бірден жолға қою;
* өндірістік утилді уақтылы өңдеу үшін, оның түсуіне қарай жеткілікті қуатты жабдықтар болуы;
* өндірісте қаражатты үнемдеуге мүмкіндік беретін, сондай-ақ қалдықтардың ең аз пайызын беретін жаңа технологияларды енгізу;
* ТҚҚ пайда болған жағдайда қатар өндіру және кәдеге жарату үшін жабдықтың қуатын ұтымды есептеу;
* қайта өңдеу процесіне жеткізу үшін тасымалдау шығындарын талап етпейтін, қатты қалдықтарды шекті жақын қашықтықта сақтау;
* өндірушінің тек өнім үшін ғана емес, өндірістің барлық циклі үшін жауапкершілігін барынша кеңейту;
* "ластаушы төлейді" ережесін сақтамағаны үшін нормативтік-құқықтық жауапкершілікті енгізу, ол ұйым немесе кәсіпорын қоршаған ортаға зиян келтіретін қалдықтар төгілген жағдайда барлық ластаушы заттарды тазарту, залалсыздандыру және жою бойынша шығындарды жабуға тиіс.;
* зиянды заттардың ағуын және олардың табиғи ортаға немесе жақын аумақта тұратын адамдардың денсаулығына зиян келтіруін болдырмау жөніндегі іс-шараларға ерекше назар аудару.
Тұрмыстық қатты қалдықтардың (ТҚҚ) морфологиялық құрамы
ТҚҚ материалдық құрамын ресурстық құндылықты анықтау үшін және ұтымды кәдеге жарату мақсатында зерттейді.
Қала қалдықтарының құрамында органикалық құрамдар басым болғанда, оларды көму үлкен проблема болмайды. Органикалық қалдықтар табиғатта табиғи ыдырауға ұшырайды, құрамында улы заттар жоқ. Сондықтан органикалық қалдықтар қауіп төндірмейді. Өркениеттің дамуы тұрмыстық қалдықтардың құрамын өзгертті. Көптеген ыдырамайтын қалдықтар пайда болды: шыны, керамика, металл, резеңке, пластмасса. Улы заттар көп болып кетті: сынап, батареялар, мерзімі өткен дәрілер және т. б. Сонымен қатар, адамдар әлі іске асыра алатын нәрселерді ұтымды пайдалану туралы ойлады. Екі жүз жыл бұрын шүберек пен металл сынықтарын жинау болды. Ертеден бері мақта-мата, шүберек қағаз өндіру үшін пайдаланылды және тек XIX ғасырдың соңында қағаз өндіру үшін ағашты кеңінен қолдана бастады. Металл, шыны, сүйек, резеңке жинады. Сүйектен ағаш желімі мен желатин, сүйек ұнын жасады [9].
Уақыт өте келе тұрмыстық қалдықтар ағыны тез өсе бастады, ал олардың құрамы әр түрлі. Бұдан басқа, салыстырмалы таза қайталама шикізаттың құндылығы төмендеді. "Қолжетімді қайталама шикізат" ұғымы пайда болды.
Алғашқы қоқыс өңдеу зауыттары жобаланған кезде ТҚҚ құрамы жартылай органикалық қалдықтардан тұрды. Бұл қолданылатын технологияларды анықтады: пиролизөртеу, жедел компостау және магниттік сепарация. Алайда уақыт өте келе ТҚҚ органикалық құрамдас бөлігі қысқарып, шыны мен пластика саны артты, сондай-ақ уытты қалдықтар (тұрмыстық химия, дәрі-дәрмектер, батареялар және т.б.) пайда болды. Бұл қатты тұрмыстық қалдықтарды кәдеге жаратудың технологиялық тәсілін өзгертуді талап етті. ТҚҚ-ны қайта өңдеу және жою үшін термиялық әдістерді пайдалану мүмкіндігі 60-70% органикалық (жанғыш) фракциясы бар ТҚҚ-ның морфологиялық құрамына негізделген. Сонымен қатар органикалық фракцияның ерекше қасиеттері оны жаңа тауарлық өнім - компост, биоотын, мал азығы, спирт және т.б. алу үшін пайдалануға мүмкіндік береді.
Компостау-бұл тұрмыстық қатты қалдықтардың органикалық бөлігін микроорганизмдермен ыдыратудың биохимиялық процесі. Биохимиялық реакцияларда органикалық материал, оттегі және бактериялар өзара әрекеттеседі және көмірқышқыл газын, су және жылу бөлінеді. Өзін-өзі қыздыру нәтижесінде 60-65 градусқа дейін көтеріліп көптеген ауру тудыратын микроорганизмдер, гельминттер жұмыртқалары мен шыбын дернәсілдері жойылады. Әлемдік тәжірибеде ТҚҚ компостау жағудың баламасы ретінде дамыды (Еуропадағы ТҚҚ компостау жөніндегі бірінші зауыт 1932 жылы Нидерландта салынған),бірақ үлкен таралу алған жоқ. ТМД-да 1971-1987 жылдар аралығында "Гипроком-мунстрой" институтының жобалары бойынша Санкт - Петербург, Нижний Новгород, Ташкент, Алматы, Баку, Тбилиси, Минск, Могилев қалаларында-8 зауыт, ал 1994 жылдың соңында- 9 - шы зауыт (Санкт-Петербургте) салынды, оларда бастапқы ҚТҚ тікелей компостаудың бір ғана технологиясы іске асырылды. Кейбір ерекшеліктер Санкт-Петербург ТҚМӨ зауыттары болып табылады. Санкт-Петербург зауыты бұрынғы КСРО-да салынған бірінші зауыт болғанына қарамастан, оның жұмыс істеуінің оң тәжірибесі ТҚҚ қандай да бір бастапқы өңдеусіз компостайтын басқа қалалардағы зауыттарды жобалау кезінде ескерілмеген. Барлық зауыттар компост өндірісін қамтамасыз ететін үш негізгі технологиялық операциялық жабдықтармен жабдықталған; ТҚҚ-ны биотермиялық аэробты компостау (компостау процесі үшін биобарабандар ретінде цемент пештері жеткілікті сәтті пайдаланылды), компостты қоспалардан тазарту және компост қоймалау; кейбір зауыттарда, бұдан басқа, компостанбайтын фракцияны (Санкт-Петербург, Минск, Тбилиси, Ташкент қалалары) термиялық өңдеу қарастырылған. ТМД-дағы барлық компост зауыттарында (Санкт-Петербургтен басқа) алынған компост өте нашар тауарлық түрі бар, сапасы төмен және үлкен қиындықпен орындалады. Санкт-Петербург зауыты компостының тауарлық түрі қолайлы, бірақ басқа зауыттардағы сияқты компост ауыр металдармен айтарлықтай ластанған. Тікелей қоқыс жағумен ұқсастығы бойынша ҚТҚ тікелей компостау технологиясы дәл сол принципті кемшілігі бар - зауыттардың қанағаттанғысыз жұмысы мен дайын өнім сапасының төмендігі бастапқы шикізаттың құрамы мен қасиеттерін аз ескереді [10].
ТҚҚ-ны өнеркәсіптік өңдеудің үшінші әдісі - ТҚҚ-ның органикалық компоненттерінің ыдырауы кезінде пайда болатын биогазды алу және кәдеге жарату-көбінесе тікелей көму полигондарында қолданылады (АҚШ-та, мысалы, қоқыс тастайтын жерлерде қоқыстың шіру есебінен алынатын метанды жағу бойынша шамамен 8О қондырғы бар). Сонымен қатар, Германия мен Жапонияда арнайы зауыттарда байыту кезінде ТҚҚ-дан бөлінген органикалық фракциядан биогаз алу технологиясы әзірленді. ТҚҚ органикалық фракциясын анаэробты ферментациялауды қолдану мүмкіндігін биогазға практикалық қажеттілік болған жағдайларда (оның жоғары емес сапасын ескере отырып) ескеру керек.
60 жылдардың ортасынан бастап ТҚҚ өңдеудің 4-ші әдісі - оларды механикаландырылған сұрыптау қолданылады. Қазіргі уақытта әртүрлі елдерде тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптауды қолданатын бірнеше ондаған зауыттар жұмыс істейді (металдарды, жеңіл фракцияны, әйнекті және т.б. шығару).
ТҚҚ жағудың диоксинді қаупі
Қатты қалдықтарды өртеу немесе примитивті пештерде жағуды экономикалық тұрғыдан да, экологиялық тұрғыдан да тиімді деп санауға болмайды. Бұл ретте ауа ортасы ластанып қана қоймай, түзілетін жылу энергиясы пайдаланылмайды. Бірқатар мамандар, егер жылу энергиясын кәдеге жарату және қалдық газдарды тазарту үйлескен жағдайда ғана ақталуы мүмкін деп санайды. Мұндай процесс арнайы оттықтары бар бу немесе су жылыту қазандықтары бар қоқыс өртейтін зауыттарда (ҚӨЗ) жүреді. Оттықтағы Температура барлық майлы иісі бар қоспалардың өртенуі үшін 1000°С кем болмауы тиіс. Қатты қалдықтарды залалсыздандыру үшін жағуды немесе компостирлеуді таңдау жергілікті жағдайларға байланысты. Ауыл шаруашылығы мүддесінде, қалдықтарды қара топырақты емес аудандарда компостациялау орынды. Қоқыс жағуға келетін болсақ, ол тұрмыстық қатты қалдықтарды пайдалану тәсілі ретінде өткен кезең ретінде қарастырылуы тиіс. Мысалы, Еуропа елдерінде соңғы 10 жылда бірде-бір қоқыс өртейтін зауыт енгізілмеген; сұрыптаудан және кәдеге жаратудан кейін қалған заттарды ғана өртейді. Бұл, атап айтқанда, қоқыстарды жағу кезінде компоненттердің әртүрлі үйлесімділігімен диоксиндер, фосген, синиль қышқылы және басқалар, сондай-ақ белгісіз құрамы бар және күтпеген қасиеттері бар күл мен шлактар сияқты зиянды заттардың үлкен мөлшері пайда болуымен түсіндіріледі. Мысалы, 1 т қалалық қоқыстарды жағу кезінде орташа есеппен 25-34 кг Ұшпа күл пайда болады [11].
Диоксиндер-полихлорланған полициклді қосылыстар класына (ПХ ПС) жататын органикалық заттар тобының жалпы қабылданған атауы. Бұл атаумен 200-ден астам зат біріктірілді. Диоксиндер аса қауіпті заттар - супертоксиканттар деп танылды. Олармен күрес 2001 жылғы 23 мамырда қол қою үшін ашылған Стокгольм Конвенциясының арнайы құжаты-әлемдік қоғамдастықпен жарияланған. Көптеген МӨЗ - да тұрмыстық қатты қалдықтарды органикалық тыңайтқышқа-компостқа өнеркәсіптік қайта өңдеу жүзеге асырылады. Оны өсімдік және жануарлар қалдықтарының микроорганизмдермен ыдырауы нәтижесінде алады. Осы мақсатта көң, көң күйіп, әр түрлі шымтезек түрлерімен бірге құстарды, қалалық қоқыстарды, ағаштардың түскен жапырақтарын, тұзды және т.б. пайдаланады. Органикалық массада компостирлеу кезінде өсімдіктердің сіңірілетін түрінде қоректік заттардың (азот, фосфор) құрамы артады, патогенді микрофлорасы залалсыздандырылады, целлюлоза мен пектинді заттардың мөлшері азаяды; тыңайтқыштар сусымалы болады, бұл олардың топыраққа енгізілуін жеңілдетеді. Құрамы мен дайындау тәсілі бойынша әртүрлі компостарды әртүрлі топырақта өсірілетін көптеген дақылдарға қолданады. Компостар аса тапшы органикалық тыңайтқыштардың (қи, шымтезек) орнына жиі қолданылады.
Әлемдік тәжірибеде ТҚҚ-мен жұмыс істеудің келесі инженерлік-техникалық әдістері кеңінен таралған: [12]
1) қоқыс өртейтін зауыттарда жағу;
2) қалдықтардан бағалы заттарды алдын ала сұрыптау, кәдеге жарату және қайта кәдеге жарату;
3) азот тыңайтқыштарын немесе биоотынды ала отырып компостау;
4) ферментация (биогаз алу);
5) ТҚҚ пиролизі - ауа кірмей жоғары температурада (1700ºС жуық) қыздыру;
6) қалдықтарды ұзақ көму үшін полигондар салу (оларды ішінара өңдеу мүмкіндігімен).
Тұрмыстық қатты қалдықтардың құрылымы
Елде өндірілген барлық өнім өндіріс және қызмет көрсету саласында да, соңғы тұтыну процесінде де тұтынушылар оны пайдаланғаннан кейін қалдықтар санатына толығымен ауысады. Қалдықтардың едәуір саны экономиканың өндірістік және коммуналдық секторында тазарту құрылыстарында қалыптасады. Барлық қалдықтар 2 түрге бөлінеді - өндірістік және тұрмыстық тұтыну қалдықтар. Екінші типке тұрмыстық қатты қалдықтарды (ТҚҚ) жатады . Бұл орау қалдықтары, тозған киім мен аяқ киім, пайдаланылған аккумуляторлар, гальваникалық элементтер мен люминесцентті шамдар, сондай - ақ тұтынушылық қасиеттерін жоғалтқан жиһаз, тұрмыстық аспаптар мен тұрмыстық техника, автокөлік құралдары, электр және радиоаппаратура техникасы, пайдаланылған майлар мен технологиялық сұйықтықтар және т. б.
ТҚҚ-ны залалсыздандыру, кәдеге жарату немесе жою мәселесі қазіргі уақытқа дейін өзекті болып табылады. Жыл бойы әрбір қала тұрғынына 500 кг - ға жуық қатты тұрмыстық қалдықтар, оның ішінде 52 кг-полимерлік қалдықтар пайда болады. Ондаған және жүздеген гектар жерді алып жатқан көптеген қалалық үйінділерде тұрмыстық қоқыстарды жағу жер асты ластайды және күйдіргіш түтін көзі болып табылады. Сондықтан соңғы жылдары қатты тұрмыстық қалдықтарды кәдеге жарату немесе жою тәсілдерін әзірлеуге көп көңіл бөлінеді.
Қазіргі уақытта ТҚҚ-ны залалсыздандыру, кәдеге жарату және жоюдың келесі тәсілдері белгілі:
- полигонда қоймалау;
- аэробты биотермиялық компостау;
- арнайы қоқыс жағу зауыттарында жағу. Әдісті таңдау экологиялық, экономикалық, ландшафтық, жер және басқа да факторларды ескере отырып анықталады [12].
Көптеген жылдар бойы шешімін таппай келе жатқан басты экологиялық проблемалардың бірі -- қатты тұрмыстық қалдықтармен жұмыс мәселесі. Қазіргі уақытта мұндай қалдықтардың 97 пайызы алдын ала сұрыпталмай, санитарлық стандарттар талаптарына сай емес, бейімделмеген қоқыс алаңдарына шығарылады. Еуропалық елдерде қоқыстардың 80 пайызы қайталама шикізат ретінде пайдаланылып, табыс көзіне айналғандығын атап өту керек.
Тұрмыстық қатты қалдықтардың физикалық қасиеттер
ТҚҚ қасиеттерінің маңызды көрсеткіші тығыздық, меншікті жылу сыйымдылығы, ылғалдылық, абразивтілік, компрессиялық және басқа сипаттамалар болып табылады. Көктемгі-жазғы маусымда абаттандырылған коммуналдық қордың тұрмыстық қатты қалдықтар тығыздығы 0,18-0,22 тм3, күзгі-қысқы 0,2-0,25 тм3, ал орташа жылдық мәні 0,19-0,23 тм3 құрайды. Орташа тығыздық сыйымдылығы 45 л өлшеу металл багының көмегімен анықталады. [13].
мұнда Мбр, Мт-ыдысы мен ыдысы бар тиісінше қалдықтардың салмағы, кг;
V-ыдыс сыйымдылығы, м3.
Меншікті жылу сыйымдылығы - 1°С-қа 1 кг массаны қыздыру үшін қажетті жылу мөлшері, сондай-ақ ТҚҚ маңызды сипаттамасы болып табылады. Мысалы, судың жылу сыйымдылығы (ылғал) - 4190, ағаш, картон және қағаз -2000-2500, шыны және тас- 800-1000, темір - 400 Дж(кг-град)болады. Бұл көрсеткіш ТҚҚ-ны залалсыздандыру үшін биобарабандар мен басқа да құрылғылардың параметрлерін есептеу үшін қажет. ТҚҚ мен компостардың меншікті жылу сыйымдылығы негізінен ылғалдылыққа байланысты (W, %) және мына формула бойынша анықталады
Тұрмыстық қатты қалдықтар механикалық, құрылымдық байланыстылығы және ілінуі бар. ТҚҚ байланыстылығы есебінен шашылмайды және жинақтауға бейім. ТҚҚ 65-70% көлбеу металл қабырғаға жабыстырылуы мүмкін. Қатты балласты фракциялардың (шыны, тастар) болуы есебінен ТҚҚ - ның абразивтілігі-олармен жанасатын беттерді жуу қасиеті бар. Тұрмыстық қатты қалдықтардың тұрақты болуына ие, яғни ұзақ қозғалыссыз болған кезде бөртпені жоғалтады және кез келген сыртқы әсерсіз тығыздалады. Бұл жоғары ылғалдылықпен, қышқыл реакциямен (рН = 5-6,5%) және сүзгіште әртүрлі тұздар ерітінділерінің болуымен байланысты.
1.2 Тұрмыстық қатты қалдықтар сақталатын полигондардағы ТҚҚ құрамындағы органикалық қалдық фракцияларының қоршаған ортаға тигізетін әсері
ТҚҚ полигонынан атмосфераға бөлінетін аэрополлютанттарды есептеу
Бастапқы мәндер:
1. Полигоннан алынған сынамалардың талдау нәтижелері:
oo қалдықтағы органикалық құрамның мөлшері, R=55%;
oo қалдықтардың органикалық бөлігіндегі майлардың мөлшері, G=2%;
oo қалдықтардың органикалық бөлігіндегі көмірсутектердің мөлшері, U=83%;
oo қалдықтардың органикалық бөлігіндегі ақуыздардың мөлшері, B=15%;
oo қалдықтардың орташа ылғалдылығы W=47%.
2. биогаз сынамаларын талдау нәтижелері:
3. Полигон 2001 жылдан бері қызмет атқарып келеді (20 жылдан аз)
4. Жыл сайын полигонға 208 200 тонн қалдықтар тасымалданады.
Кесте 1 - Тұрмыстық қатты қалдықтар сақталатын полигондардан атмосфераға бөлінетін ластаушы заттардың шығарындыларын есептеу әдістемесі ҚР Энергетика министрлігі 2015 жыл. Астана қ.
Компонент
Сi, мгм3
Метан
660908
Көміртегі диоксиді
558958
Толуол
9029
Аммиак
6659
Ксилол
5530
Көміртегі оксиді
3148
Азота диоксиді
1392
Есептеу:
1. Формула 1 бойынша белсенді бөліну кезеңіндегі биогаздың меншікті шығымын (1 кг қалдықтан 1 кг биогаздың шығуын) анықтаймыз:
Qw =10-655(100-47) (0.922 + 0.6283 + 0.3415)= 0.170236 кгкг қалд. (1)
Биогаздың белсенді бөліну кезеңінде (tср.тепл.=11.67С; Tтепл. = 244 күн) құрайды
(2):
3. Формуламен (4) биогаздың тығыздығын анықтаймыз:
4. Формуламен (5) биогаздағы компоненттердің мөлшерінің салмақтық- пайыздық мөлшерін анықтаймыз (көміртегі диоксиді қадағаланбайтын зат болғандықтан оны әрі қарай есепке алмайды.
5. Формуламен (1) бір жыл ішінде бөлетін биогаздың компоненттерінің меншікті массасын есептейміз:
6. Полигонның қызмет ету уақыты 19 жыл: 20820019 = 2 914 800 тонн
7. Полигоннан бөлінетін биогаздың максималды суммарлық бір реттік (суммарный максимальный разовый выброс) шығарындысы құрайды:
8. Полигоннан бөлінетін биогаздың суммарлы жалпы шығарындысы:
2 КОМПОСТАУ ӘДІСІМЕН ТҰРМЫСТЫҚ ҚАТТЫ ҚАЛДЫҚТАРДЫ БИОЛОГИЯЛЫҚ ӨҢДЕУ
Бақтарда (аулаларда) және парктерде пайда болатын тамақ қалдықтары, қалдықтар, сарқынды суларды тұндыру сияқты органикалық қалдықтарды компостау және анаэробты өңдеу дамыған және дамушы елдерде тән тәжірибе болып табылады. Биологиялық өңдеудің артықшылығы: қалдық материалының көлемін азайту, қалдықтарды тұрақтандыру, қалдық материалда патогенді микроорганизмдерді жою және энергияны одан әрі пайдалану үшін биогаз өндіру. Биологиялық өңдеу кезінде пайда болатын соңғы өнімдер олардың сапасына байланысты органикалық тыңайтқыш және топырақ жақсартқыш ретінде пайдалануы мүмкін немесе ТҚС-да жойылуы мүмкін. Анаэробты өңдеу көбінесе метан рекуперациясымен және энергия алу мақсатында өртеумен байланысты, сондықтан осы өңдеу түрінің нәтижесінде пайда болатын парниктік газдардың шығарындылары "Энергетика" секторында ескерілуі тиіс. Алайда, сарқынды суларды тазарту кезінде пайда болатын тұнба коммуналдық қатты қалдықтармен немесе басқа да қалдықтар түрлерімен бірге өңделетін анаэробты қайта өңдеу құрылыстарына көшірілген жағдайда, осы процестермен байланысты CH4 шығарындылары мен азот тотығы "қатты қалдықтарды биологиялық өңдеу" санатында тіркелу тиіс.
Компостау анаэробты процесс болып табылады, бұл кезде органикалық көміртектің (DOC) ыдырауына қабілетті көп бөлігі қалдық материалда көміртегі диоксиді (CO2) болып өзгертілді. CH4 компостың анаэробты учаскелерінде пайда болады, бірақ көп жағдайда метан компостың сол учаскелерінде тотығады. Бағалауға ұшыраған атмосфераға түсетін CH4 шығарындылары материалдағы көміртегінің жалпы құрамының бір пайызынан бірнеше пайызына дейінгі диапазонда жатыр. Компостау кезінде N2O шығарындылары да пайда болуы мүмкін. Бағаланатын шығарындылардың диапазоны материалдағы азоттың жалпы құрамының 0,5 пайыздан 5 пайызына дейін [14].
Органикалық қалдықтарды анаэробтық ашыту органикалық материалдың оттегінің қатысуынсыз табиғи ыдырауын температураның көрсеткіштерін, ылғалдың мөлшерін және рH деңгейін сақтау арқылы тездетеді. CH4 қалдықтарын өңдеу нәтижесінде пайда болған жылу жәненемесе электр энергиясын өндіру үшін пайдаланылуы мүмкін, сондықтан осы үдерісте шығарындылар бойынша есептілік әдетте "Энергетика" секторында келтіріледі. CO2 шығарындылары биогенді пайда болады және "Энергетика" секторындағы ақпарат бірлігі ретінде ғана тіркелуі тиіс. Процестің бұзылуы немесе басқа да күтпеген жағдайлар кезінде кездейсоқ кему нәтижесінде өңдеудің осы түрінің нәтижесінде пайда болатын CH4 шығарындылары пайда болған CH4 жалпы санының 0-ден 10 пайызына дейінгі диапазонда өзгереді. Қосымша ақпарат болмаған жағдайда, CH4 шығарындылары үшін әдепкі мән ретінде 5 пайызды пайдаланыңыз. Биогаз қондырғыларына арналған техникалық стандарттар CH4 күтпеген шығарындыларды жағуға кепілдік беретін жерде, осы шығарындылардың пайыздық арақатынасы көбінесе нөлге теңестіріледі. Болжамдарға сәйкес осы процесте пайда болатын N2O шығарындылары елеусіз болып табылады, алайда бұл шығарындылар бойынша деректер өте елеусіз. Механикалық-биологиялық (МБ) қалдықтарды өңдеу Еуропада танымал болып келеді. ЖБ өңдеу кезінде қалдық материал қалдық көлемін азайтуға, сондай-ақ соңғы жою кезінде шығарындыларды азайту үшін тұрақтандыруға бағытталған механикалық және биологиялық процестердің сериялары ұшырайды. Бұл процестер қолдануға байланысты өзгереді. Негізінен, механикалық процестер қалдық материалды құрамдастарға бөледі, содан кейін келесі өңдеуден өтеді (компостирлеу, анаэробты өңдеу, жағу, қайта өңдеу). Мұндай процестер материалды сепарациялау, ұсақтау және ұсақтау кіреді. Биологиялық процестер компостаумен анаэробты өңдеуді қамтиды.
Қоқыс тастайтын жерлерде жойылуға жататын органикалық материалдың көлемін төмендету мүмкіндіктері айтарлықтай болып табылады және 40-тан 60 пайызға дейін құрайды. Материал көлемінің, атап айтқанда органикалық құрамдас бөлік пен биологиялық белсенділіктің төмендеуі себебінен, механикалық-биологиялық өңдеуге ұшырайтын ТҚС-ға шығару кезінде қалдықтар өңделмеген қалдықтарға қарағанда 95 пайызға дейін кем CH4 құрайды. Көлемнің іс жүзінде төмендеуі елеусіз қалды және жоғарыда қарастырылған механикалық-биологиялық өңдеудің түрі мен ұзақтығына тікелей байланысты. Механикалық-биологиялық өңдеудің әртүрлі кезеңдерінде пайда болатын CH4 және N2O шығарындылары нақты операцияларға және биологиялық өңдеудің ұзақтығына байланысты [15].
Жалпы, биологиялық өңдеу ТҚС жоюға жататын қалдықтардың көлемі мен құрамына әсер етеді. Қалдықтар ағынын талдау ТҚС-да түзілетін шығарындыларға биологиялық өңдеудің әсерін бағалаудың ұсынылатын әдістемесі болып табылады. Қатты қалдықтарды биологиялық өңдеу кезінде пайда болатын CH4 және N2O шығарындыларын бағалау келесі кезеңдерді қамтиды:
1 кезең: биологиялық өңдеуге ұшырайтын қатты қалдықтардың саны мен түрі бойынша деректерді дайындау. Мүмкін болған жерде компостирлеу және анаэробты өңдеу жөніндегі деректер бөлек жиналуы тиіс. Деректер қол жетпейтін жерде қатты қалдықтарды анаэробты қайта өңдеу нөлге теңестірілуі мүмкін.
2 кезең: 4.1 және 4.2 теңдеулерді пайдалана отырып, қатты қалдықтарды биологиялық өңдеу кезінде пайда болатын CH4 және N2O шығарындыларын бағалау. 4.1.1, 4.1.2 және 4.1.3 тарауларда ұсынылған басшылыққа сәйкес нақты елдер үшін әдепкі бойынша шығарындылардың коэффициенттерін пайдалану.
3-кезең: анаэробты қайта өңдеуден CH4 шығарындылары рекуперацияға ұшыраған жағдайда, онда CH4 жалпы жылдық көлемін анықтау үшін түзілген CH4 санынан рекуперацияланған газ мөлшерін шегеру керек [16].
Компостау нәтижесінде пайда болған CH4 және N2O шығарындыларының немесе тұнбаны анаэробты өңдеу және "сарқынды суларды тазарту және ағызу"санатында келтірілген тұнбаны өңдеуден шығарындылар арасындағы бірізділікті тексеру қажет. Сондай-ақ, егер анаэробты қайта өңдеу нәтижесінде пайда болған шығарындылар "қатты қалдықтарды биологиялық өңдеу" бөлімі шеңберінде есепке алынса, кадастрды құрастырушылар осы шығарындылар "Энергетика"секторына да қосылмағанына көз жеткізуі қажет.
2.1 Компостау процесінің негізгі кезеңдері
Компостау - кешенді, көп сатылы процесс. Оның әрбір сатысы организмдердің түрлі консорциумдарымен сипатталады.
I, II, III кезең ұзақтығы бірнеше тәулік және апта, IV - бірнеше ай [16].
I фаза (мезофильді): жаңа қалдықтарды компост үймесіне енгізгеннен кейін бірден басталады, осы кезеңде қалдық түріне және компост үймесінде мезофильді микроорганизмдер (Bacillus cereus, Pseudo-monas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa, Clostridium sporogenes) дами бастайды. Органикалық субстраттың тотығуының аэробтық процестерінің өтуі нәтижесінде компост қоспасының ішіндегі температура 10-15 оС -тан 30-45 оС -қа дейін көтеріледі, ал орта қышқылданады. Ақуыздардың амин қышқылдары ыдыраған кезде азот аммиак түрінде (азот аммонификациясының (минералдануының) процесі деп аталады) босатылады, ал ақуызда күкірт қосылыстары пайда болады және декарбоксилдеу процесінде көміртек диоксиді бөлінеді. Көміртекті микроағзалар энергия алу үшін, ал азотты - жасушаның құрылымын құру үшін қолданады.
Ортаның рН өзгеруі химиялық-микробиологиялық өзгерістердің нәтижесі болып табылады. Органикалық заттардың тотығуы кезінде түзілетін аммиак азот қышқылына, содан кейін өте тез тотығады да, нитрификация процесі жүреді. Бұл процесс Nitrosomonas, Nitroso-cystis, Nitrosolobus және т.б. бактериялардан туындаған. Қатты бөлінулер мен төсеніштердің азотистік қосылыстары, негізінен ақуыз, сондай-ақ аммиак түзілуімен ыдырайды, бірақ өте баяу, себебі көміртекті қосылыстардың көп мөлшері кезінде түзілетін аммиак толығымен микроорганизмдермен пайдаланылады.
II фаза (термофильді): 40-45 оС температураға жеткенде термофилдердің дамуына қолайлы II фаза келеді. Олардың алмасу қарқындылығы мезофиллдерге қарағанда жоғары, сондықтан температура әсіресе тез өседі, 70-80 оС ең жоғары мәндерге жетеді. Биотермиялық және биолитикалық процестер есебінен зарарсыздандыру жүргізіледі. Жәндіктер, гельминттер жұмыртқалары, арамшөптер тұқымдары және ішек таяқшасы, стафилококк сияқты патогенді микроорганизмдер, сондай-ақ Salmonella Dublin тұрақты штаммдары және т. б. өледі. Жоғары температураның арқасында ақуыздардың, майлардың және целлюлоза мен гемицеллюлоза түріндегі күрделі көмірсулардың жылдам ыдырауы - өсімдіктердің негізгі құрылымдық компоненттері болып табылады. Тұрақты субстраттар термофильді микроорганизмдердің белсенділігін төмендетеді.
III фаза (құрылымдау): жеңіл ыдырайтын субстратты тұтынғаннан кейін тотығу жылдамдығы оған неғұрлым тұрақты субстраттар тартылғаннан кейін құлай бастайды; компосталатын массаның ішіндегі температура қоршаған орта деңгейіне дейін төмендейді, рН баяу жойылады, бірақ сілтілі болып қалады. Суыған кезде алғашында спора түзетін бактериялар мен бактерияактиномицеттердің, содан кейін саңырауқұлақтардың популяциялары қалпына келтіріледі. Актиномицеттердің дамуы көптеген бактерияларды, соның ішінде шіріген микобактерияларды бәсеңдететін антибиотиктердің пайда болуымен қатар жүреді.
IV кезең (жетілу): қорытынды кезеңде қоректік заттардың тапшылығы және басым микрофлораның ауысуы микробтық жасушалардың бөлігін лизиске алып келеді, топырақ жануарлары пайда болады. Қалған органикалық заттар гумин қышқылдарының пайда болуына әкелетін өсімдік полимерлерінің қалдықтары мен ыдырау өнімдері арасындағы күрделі реакцияларға тартылады. Компост түзілу кезеңінің соңғы нәтижесі органикалық заттарды тұрақтандыру болып табылады.
Компостқа тән қараңғы түс тұрақтандырудың қажетті деңгейіне жеткенше пайда болуы мүмкін. Сондай-ақ, "топырақ иістері" туралы айтуға болады. Сыртқы түрі мен иісінен басқа тұрақтылық параметрлері: температураның соңғы төмендеуі, өздігінен қызу дәрежесі, ыдыраған және тұрақты заттың мөлшері, тотығу қалпына келтіру әлеуетінің артуы, оттегінің сіңірілуі, жіп тәрізді саңырауқұлақтардың өсуі, крахмалды сынама болып табылады.
Кесте 2 - Аэробты термиялық компосттаудың фазалары
Фаза
Сипаттамасы
Әсері
1
Жеделдетілген фаза (2-3 күнге дейін)
20-35оС мезофильді микроорганизмдердің көбеюі. Энергия көзі - тамақ қалдықтарынан тез бөлінетін органикалық заттар (көмірсулар, органикалық қышқылдар, ақуыздар).
Жылу энергиясы шығарылады, ол компосттау массасын 50oC дейін қыздырады.
2
Термофильді фаза да микроорганизмдердің өсуі артады.
Жылу бөліну артады (2-3), көбею процесі тездетіледі.
Компосттау массасының қызуы 55-60[о]С-ке дейін жетеді.
3
Термофилді микрофлора мезофильді микроорганизмдерге мүмкіндік береді.
Температураның баяу төмендеуі. Целлюлоза және лигнин тәрізді тұрақты қосылыстар ыдырайды.
Барлық аэробты биотермиялық компостирлеу кезінде органикалық заттардың мөлшері 15-20 %-ға, ал биотермиялық барабанда 1,8-3 % -ға азаяды [17].
Компосттарға өңделетін ТҚҚ көлемі қатты тұрмыстық қалдықтардың жалпы көлемінің 20 %-нан (Үндістан, Қытай) 1-2 %-дан (Еуропа елдері) әр түрлі болады [18].
Кесте 3 - Компосттау процесінің кезеңдері
Кезеңдері
Температурасы
Ұзақтығы
Сипаттамасы
Лаг және мезофильді
10-нан 30-35[о]С
1-3 тәулікке созылады.
Қышқылдандыру. Еріген заттардың сіңірілуі. Аммиак бөлінуінің басталуы.
Термофильді
70[о]С дейін
20-40 тәулікке созылады.
Температураның өсуіне байланысты термофильді микроорганизмдермен майлар, целлюлоза, гемицеллюлоза, ішінара лигнин ыдырайды, бұл кезеңде компост қоспасында патогенді организмдер жойылады. Спора түзетін бактериялар мен актиномицеттердің белсенділігі артады.
Өсу фазасы
30-35[о]С дейін
10-15 тәулікке созылады.
Саңырауқұлақтар популяциясы белсенді болып келеді. Автолиз. Антибиотиктер түзіледі.
10-15[о]С дейін
Топырақ жануарлары пайда болады.
Гумин қышқылдары пайда болады.
Зерттеулерден мынадай қорытынды жасауға болады [19]:
Біріншіден, компост жасау кезінде төрт фазаға бөлінеді: лаг, мезофильді, термофильді, өсу мерзімі (3-кесте).
Осылайша алынған биогумус жоғары сапалы және экологиялық таза органикалық тыңайтқыш болып табылады, оны пайдалану агрохимиялық қасиеттерді жақсартады, сапасын жақсартады және ауыл шаруашылығы өнімдерінің өнімділігін арттырады, ал қосымша қоспалар арқылы биоремедиант ретінде қолдануға болады [20].
Бақшадан шыққан кез келген қалдық, қоқыс компост деп аталатын органикалық қалдықты алуда материал ретінде қолданыла алады. Компосттың түрлері әртүрлі болады: кара, ароматты, шашылғыш, біртіндеп престелген, т.б. Жалпы компостаудың мақсаты -- топырақ бактериялары мен эртурлі саңырауқұлақтар көбейе алатын органикалык материал алу. Бактериялар қоқысты V* К * тыңайтқышқа айналдыратын конвертирлеуші механизм болғандықган, олардың көбею үшін орта қолайлы болуы керек.
Негізгі әдіс. Компостты жасыл өсімдіктер мен бастапқы материалдардың қоспасынан алу. Мысалы, шөп, жасыл арамшөптер, салаттың жапырақтары, жүзім сабақтары, бұршак, кұрамында белок пен қант бар өсімдіктер бактериялар үшін керемет қорек болып табылады. Бұл заттар өте жылдам ыдырайды. Ағаш үгінділерінде, кұрғак жапырақтарда, майда шыбықтарда азот мөлшері аз болғандықтан, ыдырау баяу жүреді. Ал жасыл өсімдік пен кұрғақ материалдардың коспасы - ең қолайлы тәсіл. Тәжірибелі бағбандар компостты алудың ең оңай, жақсы, ыңғайлы тәсілі деп бұл-араласқан тыңайтқыш пен топырақ қабатын калдықтардың әр кабатының арасына орналастыру, салу деп есептейді. Сонымен ең түбіне органикалық калдықтарды шамамен 15-20 см етіп салады. Сосын осы қабаттың үстіне тыңайтқыш пен бақша топырағының коспасын шашасыз.
Дайын тыңайтқыштарды бактерияларды қоректік заттармен қамтамасыз ету үшін қосады. Дайын тыңайтқышты қаншалықты көп салсаңыз, компост соншалықты жақсы болады. Әдетте дайын тыңайтқыш ретінде аммоний сульфаты қолданылады. Бірақ естеріңізде болсын, бұл химикат жасыл өсімдіктермен емес, кұрғақ қалдықтармен бірге қолданылады. Сосын тыңайтқыш қабатын суарамыз. Ендігі қабат өсімдік қабаты, одан соң қайтадан химиялық тыңайтқыш салынады. Бұдан кейін қайта суарылады. Осы кезектесу процесін материал біткенше немесе компост үйіндісі 1-2 м болғанша қайталайды. Осы үйіндідегі ылғалдылықты қажетті деңгейде ұстап тұру керек. Ыдырау уақыты компосттағы ағаш материалының молшеріне тәуелді болады. Өйткені дәл осы материал басқаларға қарағанда ұзақ ыдырайды. Қалыпты жағдайда компосттың шіруі барлық қабаттарды салғаннан кейін 2-3 аптадан соң жүреді. Сосын 5 апта бойы тікелей компостың түзілуі, жетілуі жүреді. Бұл компостты 3 айдан соң пайдалануға болады [21].
Жылдам әдіс. Компостың жетілуіне қажет уақытты бүкіл материалды арнайы майдалағыш құрылғыдан өткізіп, бірнеше аптаға қысқартуға болады. Майда бөлшектер тез ыдырайды, өйткені майдаланған материалды бактериялар жылдам өңдейді. Бастапқы материлды майдалаған соң су мен ауаның өтуі де эффективті жүреді. Материалды майдалау үшін кәдімгі газонокосилканы пайдалануға болады. Егер болашақ компосттың қабаттарын салып болтан соң ауа райы ыстық болса, жоғары температура процестің тез аяқталуына кепіл береді. Компост ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Тақырыптың өзектілігі. Комуналдық қалдықтарды орналастыру, утилизациялау мәселелері Қазақстан Республикасы үшін қазіргі кезеңдегі маңызды проблемалардың бірі.
Қазақстан Республикасының статистика агенттігінің мәліметі бойынша 2018 жылы халықтың жан басына шаққандағы түзілген муниципалдық қалдықтар көлемі 176 кг құрады [1].
ТҚҚ кәдеге жарату мәселелеріне президенттің 2018 жылғы 5 қазандағы "қазақ жауынгерлерінің әл-ауқатының өсуі: табыс пен өмір сапасының артуы" атты халыққа жолдауында да назар аударылды. Сонымен қатар, экологиялық жағдайды жақсарту, оның ішінде қалдықтарды кәдеге жарату жөніндегі жұмыстарды күшейту қажеттілігі атап өтілді. Келісімге сәйкес 2018ж. Қазақстан Ғарыш Сапары ҰҚ АҚ Ақтөбе қаласының айналасында 50 шақырым радиуста ғарыштық түсірілім жүргізді. Түсірілім Алға, Хромтау, Мәртөк, Қарғалы аудандарының аумағын қамтиды. Түсіру шекарасында тек 2018 жылда иесіз қалған 633 орын (қоқыс тастайтын орын) анықталды. Ақтөбе қаласының айналасындағы жерлерде 375 иесіз қоқыс тастайтын жерлер анықталды, оның ішінде 230-ы алматы ауданының жер телімдерінде, 145-і астана ауданының жер телімдерінде.
2019 жылдың 1 қаңтарынан бастап күшіне енген ҚР экологиялық кодексі ТҚҚ алдын ала сұрыптаусыз сақтауға тыйым салады, ал жаңадан құрылатын ТҚҚ полигондары сүзуге қарсы экран, қоқыс газдарын жинау және бұру жүйелерінің қондырғыларымен жабдықталуы тиіс.
Зерттеу мақсаты - Зертхана жағдайында компосттау әдісімен комуналдық және ауыл шаруашылық кешендерінің қалдықтарының құрамындағы органикалық массалардан анаэробты компостау әдісімен биотыңайтқыш алу.
Зерттеу міндеттері:
1) Тақырып бойынша бұрын жүргізілген зерттеу жұмыстарына талдау жасау;
2) Зертханалық компосттау ыдысын жобалау;
3) Компостау кезінде биотыңайтқыштың тиімді түзілуіне әсер ететін факторлардың (төменгі және жоғарғы температура, ылғалдылық, pH) ықпалын эксперименталды математикалық жоспарлау әдісімен моделдеу.
4) Анаэробты компостау әдісімен органикалық қалдықтардан биотыңайтқыш өндірудің экономикалық тиімділігін анықтау.
Зерттеу объектісі: комуналдық қалдықтар құрамындағы органикалық қалдықтар (көкөніс, өсімдік және т.б. тамақ қалдықтары) және ауылшаруашылық кешендерінің органикалық қалдықтары.
Зерттеу әдістері: зерттеу жұмысын жүргізу барысында инструменталды және эксперименталды математикалық жоспарлау әдісі қолданылды.
Дипломдық жұмыстың ғылыми жаңашылдығы органикалық қалдықтарды анаэробты компостау әдісімен өңдеу тиімділігіне төменгі және жоғарғы температура, ылғалдылық, pH ықпалының математикалық моделі алынды.
Практикалық құндылығы органикалық қалдықтардан анаэробты компостау әдісімен биотыңайтқыш өндіру.
Дипломдық жоба бойынша автордың жеке қосқан үлесі:
Органикалық қалдықтарды компостау кезінде теориялық зерттеулер мен есептеулер жүргізді.
Жұмыстың апробациясы. Дипломдық жобада жүргізілген зерттеу нәтижелері сәуір айының 25 күні өткізілген Қазақстанның биоалуантүрлілігі мен экожүйелерін сақтаудың экологиялық проблемалары атты студенттер, магистранттар, PhD докторанттар мен жас ғалымдарға арналған республикалық ғылыми-тәжірибелік конференциясында баяндалды.
Дипломдық жобаның құрылымы мен көлемі. Дипломдық жұмыс 65 бет компьютерлік мәтіннен, кіріспе, 3 бөлімнен, қорытынды, 47 аталымнан алынған әдебиеттердің библиографиялық тізімнен, 8 сурет пен 7 кестеден тұрады.
1 ОРГАНИКАЛЫҚ ҚАЛДЫҚТАРДЫ БИОЛОГИЯЛЫҚ КОНСЕРВАЦИЯЛАУ ӘДІСІМЕН УТИЛИЗАЦИЯЛАУ (ӘДЕБИЕТ ШОЛУ)
Тұрмыстық қатты калдықтардың қасиеті [2]:
1) Сапалық және сандық көрсеткіштер бойынша тұрмыстық қатты қалдықтар үшін әртүрлі механикалық, физикалық және химиялық қасиеттер тән;
2) Тұрмыстық қатты қалдықтардың құрамы мен көлемінің әртүрлілігі жергілікті қасиеттерімен және орын ауыстыруымен анықталады;
3) ТҚҚ-дағы заттардың жалпы көлемі қалдықтардың химиялық құрамына байланысты;
4) ТҚҚ-ның морфологиялық құрамы тұрмыстық қатты қалдықтарды кеңістікте және уақыт бойынша тасымалдау көрсеткіштеріне әсер етеді, яғни тұрмыстық қатты қалдықтар қоршаған ортаға техногенді әсер етеді;
5) ТҚҚ фракциялық құрамы, жинау мен тасымалдауды ұйымдастыруға, технологиялық және операциялық қайта өңдеу тораптарын қабылдауға, қалдықтарды утилизациялайтын зауыттардың жабдық ерекшеліктеріне, қоқыс полигонының тығыздығы мен сығындысына әсер етеді;
6) тұрмыстық қатты қалдықтардың органикалық фракциясы қалдықтардың 60-80% -ын құрайды.
Жоғарыда айтылғандарды ескере отырып ТҚҚ құрамындағы негізгі ластағыштар бойынша ғылыми әдебиеттерге шолу жасалынды.
1.1 Тұрмыстық қатты қалдықтардың (ТҚҚ) сипаттамасы (құрамы, қасиеті
Тұрмыстық қатты қалдықтарға (ТҚҚ) тұрғын үйлерден және қоғамдық ғимараттардан шығатын қоқыстар, сауда және тамақ кәсіпорындарының қоқыстары, қож, күл, сметалар және т.б. жатады. ТҚҚ кіретін органикалық заттар шірік пен жағымсыз иістерді тудырады. Шіру қалдықтары микроағзалардың, соның ішінде ауру тудыратын микроорганизмдердің тез көбеюі үшін қолайлы орта болып табылады. Сондықтан қаланы тазалау халықтың тіршілігін қамтамасыз етудің қарапайым шарты болып табылады.
Қалаларды ТҚҚ-дан тазарту қалдықтардың келесі түрлерін жинау, жою, залалсыздандыру және кәдеге жарату бойынша іс-шаралар кешенін білдіреді:
1) шаруашылық-тұрмыстық, оның ішінде азықтық, тұрғын және қоғамдық ғимараттардан, сауда және қоғамдық тамақтану кәсіпорындарынан;
2) кәрізсіз ғимараттардан сұйық;
3) көше қоқыстары мен сметалар;
4) қала аумағында жиналатын басқа да тұрмыстық қалдықтар [3].
Тұрмыстық қатты қалдықтар күрделі морфологиялық құрамдағы гетерогенді қоспалардан (метал, макулатура, ағаш, текстилді, пластмасса және тамақ қалдықтары) тұрады. Қалдықтарды сұрыптаусыз полигондарда орналастыру (сақтау, көму) қоршаған орта компоненттерінің: ауа, топырақ, жер үсті және асты суларының ластануына әкеледі. Әсіресе ТҚҚ құрамындағы органикалық фракциялар (тамақтың, дәнді дақылдардың, өсімдік және агроөнеркәсіп кешендерінің қалдықтары) ыдырап парникті газдар атмосфераға бөлінеді.
Global Methane Initiative халықаралық ұйымының мәліметтері бойынша дүние жүзі бойынша метанның антропогенді шығарындыларының жалпы көлемі 2020 жылы он жыл бұрынғы көрсеткіштен 15 %-ға жоғарлайды және 7904 млн тонн СО2 экв құрайды деп күтілуде. Барлық атмосфераға шығарылатын метан шығарындыларының шамамен 10% қоқыс полигондарына тиесілі.
Органикалық қалдықтарға келесі қалдық түрлері жатады: спирт өнеркәсібінің бардалары, агроөнеркәсіп кешендерінің қалдықтары (дәнді дақылдардың қалдығы, өсімдік сабағы мен жапырағы, салом және т.б.), мал шаруашылығының қалдықтары (төрт түлік малдың қилары), сондай-ақ күнделік түзілетін азық-түлік қалдықтары (көк-өніс, дәнді дақылдардың қалдықтары, қабықтары және т.б.) және мал шаруашылығының қалдықтары ТҚҚ құрамындағы органикалық компоненттер қалдық сақтау полигондарында шіріп кеміргіштердің көбеюіне және холера, чума сияқты аурулардың шығуына әкеліп, елді мекеннің санитарлық-эпидемиялогиялық ахуалын нашарлатады. Сондықтанда ТҚҚ құрамындағы органикалық қалдықтарды залалсыздандыру экологиялық мәселені шешіп қана қоймай, органикалық компоненттерден тыңайтқыш өндіру экономикалық жағынан да тиімді.
ТҚҚ полигондардағы органикалық қалдықтардың шіруі кезінде түзілген биогаздың қоршаған орта үшін аккумулятивті әсерінің салдары:
* Антропогенді биогаздың эмиссиясы,таралуы (жердің үстінде 3,5 км дейін, жердің астында 2-3 км дейін) және жинақталуы. Құрамында Н2S болуына байланысты қолайсыз иіс шығады;
* Локалды. Өрттер--жарылыстар (метан 5-15 %; сутегі 4-77%) Биотаның жағдайын нашарлатады;
* Ғаламдық. парникті эффект, озон қабатының ыдырауы
Қазіргі уақытта ҚТҚ-ны залалсыздандыру, кәдеге жарату және жоюдың келесі тәсілдері белгілі:
- полигонда оқшаулау;
- аэробты биотермиялық компостау;
- арнайы қоқыс жағу зауыттарында жағу. Әдісті таңдау экологиялық, экономикалық, ландшафтық, жер және басқа да факторларды ескере отырып анықталады.
ТҚҚ морфологиялық құрамы бойынша келесі компоненттерге бөлінеді: қағаз және картон (20-30%), тамақ қалдықтары (25-45%), ағаш (1-4%), металлдар (1,5-4,5%), тоқыма (4-7%), сүйектер (0,8-2%), шыны (3-10%), былғары және резеңке (4-7%), тастар (1-3%), полимерлік материалдар (1,5-5%), басқалары (1-2%) және себу (7-18%). ТҚҚ - ның кәдеге жарату компоненттерін пайдаланудың орындылығы туралы мәселені шешу үшін қалдықтардың құрамына неғұрлым егжей - тегжейлі талдау келтіріледі, мысалы, шартты таза және ластанған қағазға, металға-темірден, түсті металдан жасалған бұйымдарға, пластмассаға буып-түю және пластмассадан жасалған бұйымдарға сараланады. ТҚҚ құрамы маусымдық, қалалардың климаттық аймақтары бойынша өзгереді. Мәселен, тамақ қалдықтарының құрамы көктемде 20-25% - дан күзде 40-55% - ға дейін артады. Қыста көшедегі сметаның ұсақ бөлігі 11-20% - дан 5-7% - ға дейін қысқарады. ТҚҚ құрамына жылумен жабдықтауды орталықтандыру және қалаларды газдандыру айтарлықтай әсер етеді, бұл ТҚҚ күл мен қождың күрт қысқаруына әкеледі [4].
ТҚҚ фракциялық құрамы бойынша да ерекшеленеді, ол әр түрлі көлемдегі ұяшықтары бар електен өтетін компоненттер массасының құрамымен анықталады. ТҚҚ фракцияларының (бөлшектерінің) мөлшері мен құрамы: 50 мм дейін (30-40%), 50-100 мм (20-30%), 100-150 мм (18-22%), 150-250 мм (11-15%) және 250 мм жоғары (4-10%). Фракциялық құрам климаттық аймақтар мен жыл маусымына байланысты өзгеруі мүмкін. Тұрмыстық қатты қалдықтардың құрғақ массасының химиялық құрамы бойынша органикалық заттардан 55-60% - ға және күлден 40-45% - ға тұрады, бұдан басқа ТҚҚ-ның құрамында 40-70% ылғал бар. ТҚҚ-да химиялық элементтерден көміртегі 28-39%, кальций 2-5,7%, азот 0,9-2,7, фосфор 0,4-0,8%, калий 0,5-1%, күкірт 0,2-0,3% және т. б. бар. Жыл сайын, қоқыстың пайда болу көлемі 3%-ға артады, олардың төрттен бірі-тұрмыстық қатты қалдықтар. Массамен бұл жылына 60 млн тоннаға жуық. Мұндай қоқыс мөлшері түгелдей орта Еуропа елін алар еді. Сондықтан соңғы уақытта ТҚҚ қалдықтары экологиялық жүйеге зиян келтірмей қайта өңдеу және қайталама пайдалану саласы белсенді дамуда [5].
ТҚҚ құрамында көптеген материалдар мен заттар бар, сондықтан оларды келесі факторлар бойынша бөледі [6]:
* шығу тегі;
* елді - аймақтарға;
* халықтың мәдени даму деңгейі;
* аймақ тұрғындарының әдет-ғұрыптары;
* жыл мезгілдері және басқа да осындай факторлар
Тұрмыстық қатты қалдықтардың мынадай негізгі көздері бар: [6]
* тұрғын үйлер;
* қоғамдық пайдалану ғимараттары;
* сауда орталықтары мен үй-жайлар;
* ойын-сауық және аттракциондар өткізу орындары;
* спорттық іс-шаралар және т. б.
Қатты тұрмыстық қалдықтардың құрамы әртүрлі:
* картон;
* қағаз;
* металл;
* тоқыма;
* пластик;
* органикалық қалдықтар;
* резеңке;
* шыны;
* тері;
* ағаш
Тұрмыстық қатты қалдықтар экология және адам денсаулығы үшін қауіпті материалдарды қамтиды, атап айтқанда:
* пайдаланылған аккумуляторлық батареялар;
* батареялар;
* лактар;
* электр құралдары;
* косметика;
* бояу;
* пестицидтер;
* улы химикаттар;
* тыңайтқыштар;
* медициналық қалдықтар;
* құрамында сынап барометрлер, термометрлер, сынап шамдары бар аспаптар[7].
Бұл қалдықтарды залалсыздандыру мен көмудің тиісті процесінсіз ашық кеңістікте болуы өте қауіпті. Тұтыну қалдықтары, әдетте, кәріздік ағындар арқылы сарқынды сулар мен топыраққа түседі, оны ластайды және сол арқылы аумақты көптеген жылға пайдалануға жарамсыз етеді. Сынап немесе қорғасыннан тұратын батарейкалар, аккумуляторлар және өзге де аспаптар олардың беті (корпусы) бүлінгенше ғана қауіпсіз болып табылады. Корпусы өте нәзік материал болып табылатын және оңай сыналатын шыныдан тұратын медициналық аспаптармен немесе шамдармен болған жағдайда, қоқыс тастайтын жерге немесе кәдеге жарататын зауытта жүріп, оларды тиісті контейнерсіз тасымалдаған жағдайда, сынап қоршаған ортаға зиян келтіруі мүмкін.
Қатты қалдықтар кәдеге жарату кезінде де, қайта өңдеу циклінде де олармен жұмыс істеу бойынша басым ережелерді сақтауды талап етеді. Басты ережелер [8]:
* өндірушімен өндірілген утиль үшін толық жауапкершілік;
* өмірлік циклдің соңында немесе қайта пайдалануға жарамсыз болған кезде оны толық кәдеге жарату;
* кәдеге жаратуға жатпайтын шикізат өнімдерін сатып алуға немесе орауды қайта пайдалануға тыйым салу;
* өндіріс процесінде қазіргі заманғы технологияларды қолдану.
Экологиялық жағдайды қалыпқа келтіру үшін ресурстарды сақтау, сондай-ақ қалдықтарды қайта өңдеу саласында мынадай қағидаттарды ұстану маңызды [8]:
* қоқыс үйінділерінің пайда болуын болдырмау;
* уақытша сақтау үшін полигондар мен қоқыс тастайтын жерлерді жасамау, қайта өңдеу немесе кәдеге жарату процесін бірден жолға қою;
* өндірістік утилді уақтылы өңдеу үшін, оның түсуіне қарай жеткілікті қуатты жабдықтар болуы;
* өндірісте қаражатты үнемдеуге мүмкіндік беретін, сондай-ақ қалдықтардың ең аз пайызын беретін жаңа технологияларды енгізу;
* ТҚҚ пайда болған жағдайда қатар өндіру және кәдеге жарату үшін жабдықтың қуатын ұтымды есептеу;
* қайта өңдеу процесіне жеткізу үшін тасымалдау шығындарын талап етпейтін, қатты қалдықтарды шекті жақын қашықтықта сақтау;
* өндірушінің тек өнім үшін ғана емес, өндірістің барлық циклі үшін жауапкершілігін барынша кеңейту;
* "ластаушы төлейді" ережесін сақтамағаны үшін нормативтік-құқықтық жауапкершілікті енгізу, ол ұйым немесе кәсіпорын қоршаған ортаға зиян келтіретін қалдықтар төгілген жағдайда барлық ластаушы заттарды тазарту, залалсыздандыру және жою бойынша шығындарды жабуға тиіс.;
* зиянды заттардың ағуын және олардың табиғи ортаға немесе жақын аумақта тұратын адамдардың денсаулығына зиян келтіруін болдырмау жөніндегі іс-шараларға ерекше назар аудару.
Тұрмыстық қатты қалдықтардың (ТҚҚ) морфологиялық құрамы
ТҚҚ материалдық құрамын ресурстық құндылықты анықтау үшін және ұтымды кәдеге жарату мақсатында зерттейді.
Қала қалдықтарының құрамында органикалық құрамдар басым болғанда, оларды көму үлкен проблема болмайды. Органикалық қалдықтар табиғатта табиғи ыдырауға ұшырайды, құрамында улы заттар жоқ. Сондықтан органикалық қалдықтар қауіп төндірмейді. Өркениеттің дамуы тұрмыстық қалдықтардың құрамын өзгертті. Көптеген ыдырамайтын қалдықтар пайда болды: шыны, керамика, металл, резеңке, пластмасса. Улы заттар көп болып кетті: сынап, батареялар, мерзімі өткен дәрілер және т. б. Сонымен қатар, адамдар әлі іске асыра алатын нәрселерді ұтымды пайдалану туралы ойлады. Екі жүз жыл бұрын шүберек пен металл сынықтарын жинау болды. Ертеден бері мақта-мата, шүберек қағаз өндіру үшін пайдаланылды және тек XIX ғасырдың соңында қағаз өндіру үшін ағашты кеңінен қолдана бастады. Металл, шыны, сүйек, резеңке жинады. Сүйектен ағаш желімі мен желатин, сүйек ұнын жасады [9].
Уақыт өте келе тұрмыстық қалдықтар ағыны тез өсе бастады, ал олардың құрамы әр түрлі. Бұдан басқа, салыстырмалы таза қайталама шикізаттың құндылығы төмендеді. "Қолжетімді қайталама шикізат" ұғымы пайда болды.
Алғашқы қоқыс өңдеу зауыттары жобаланған кезде ТҚҚ құрамы жартылай органикалық қалдықтардан тұрды. Бұл қолданылатын технологияларды анықтады: пиролизөртеу, жедел компостау және магниттік сепарация. Алайда уақыт өте келе ТҚҚ органикалық құрамдас бөлігі қысқарып, шыны мен пластика саны артты, сондай-ақ уытты қалдықтар (тұрмыстық химия, дәрі-дәрмектер, батареялар және т.б.) пайда болды. Бұл қатты тұрмыстық қалдықтарды кәдеге жаратудың технологиялық тәсілін өзгертуді талап етті. ТҚҚ-ны қайта өңдеу және жою үшін термиялық әдістерді пайдалану мүмкіндігі 60-70% органикалық (жанғыш) фракциясы бар ТҚҚ-ның морфологиялық құрамына негізделген. Сонымен қатар органикалық фракцияның ерекше қасиеттері оны жаңа тауарлық өнім - компост, биоотын, мал азығы, спирт және т.б. алу үшін пайдалануға мүмкіндік береді.
Компостау-бұл тұрмыстық қатты қалдықтардың органикалық бөлігін микроорганизмдермен ыдыратудың биохимиялық процесі. Биохимиялық реакцияларда органикалық материал, оттегі және бактериялар өзара әрекеттеседі және көмірқышқыл газын, су және жылу бөлінеді. Өзін-өзі қыздыру нәтижесінде 60-65 градусқа дейін көтеріліп көптеген ауру тудыратын микроорганизмдер, гельминттер жұмыртқалары мен шыбын дернәсілдері жойылады. Әлемдік тәжірибеде ТҚҚ компостау жағудың баламасы ретінде дамыды (Еуропадағы ТҚҚ компостау жөніндегі бірінші зауыт 1932 жылы Нидерландта салынған),бірақ үлкен таралу алған жоқ. ТМД-да 1971-1987 жылдар аралығында "Гипроком-мунстрой" институтының жобалары бойынша Санкт - Петербург, Нижний Новгород, Ташкент, Алматы, Баку, Тбилиси, Минск, Могилев қалаларында-8 зауыт, ал 1994 жылдың соңында- 9 - шы зауыт (Санкт-Петербургте) салынды, оларда бастапқы ҚТҚ тікелей компостаудың бір ғана технологиясы іске асырылды. Кейбір ерекшеліктер Санкт-Петербург ТҚМӨ зауыттары болып табылады. Санкт-Петербург зауыты бұрынғы КСРО-да салынған бірінші зауыт болғанына қарамастан, оның жұмыс істеуінің оң тәжірибесі ТҚҚ қандай да бір бастапқы өңдеусіз компостайтын басқа қалалардағы зауыттарды жобалау кезінде ескерілмеген. Барлық зауыттар компост өндірісін қамтамасыз ететін үш негізгі технологиялық операциялық жабдықтармен жабдықталған; ТҚҚ-ны биотермиялық аэробты компостау (компостау процесі үшін биобарабандар ретінде цемент пештері жеткілікті сәтті пайдаланылды), компостты қоспалардан тазарту және компост қоймалау; кейбір зауыттарда, бұдан басқа, компостанбайтын фракцияны (Санкт-Петербург, Минск, Тбилиси, Ташкент қалалары) термиялық өңдеу қарастырылған. ТМД-дағы барлық компост зауыттарында (Санкт-Петербургтен басқа) алынған компост өте нашар тауарлық түрі бар, сапасы төмен және үлкен қиындықпен орындалады. Санкт-Петербург зауыты компостының тауарлық түрі қолайлы, бірақ басқа зауыттардағы сияқты компост ауыр металдармен айтарлықтай ластанған. Тікелей қоқыс жағумен ұқсастығы бойынша ҚТҚ тікелей компостау технологиясы дәл сол принципті кемшілігі бар - зауыттардың қанағаттанғысыз жұмысы мен дайын өнім сапасының төмендігі бастапқы шикізаттың құрамы мен қасиеттерін аз ескереді [10].
ТҚҚ-ны өнеркәсіптік өңдеудің үшінші әдісі - ТҚҚ-ның органикалық компоненттерінің ыдырауы кезінде пайда болатын биогазды алу және кәдеге жарату-көбінесе тікелей көму полигондарында қолданылады (АҚШ-та, мысалы, қоқыс тастайтын жерлерде қоқыстың шіру есебінен алынатын метанды жағу бойынша шамамен 8О қондырғы бар). Сонымен қатар, Германия мен Жапонияда арнайы зауыттарда байыту кезінде ТҚҚ-дан бөлінген органикалық фракциядан биогаз алу технологиясы әзірленді. ТҚҚ органикалық фракциясын анаэробты ферментациялауды қолдану мүмкіндігін биогазға практикалық қажеттілік болған жағдайларда (оның жоғары емес сапасын ескере отырып) ескеру керек.
60 жылдардың ортасынан бастап ТҚҚ өңдеудің 4-ші әдісі - оларды механикаландырылған сұрыптау қолданылады. Қазіргі уақытта әртүрлі елдерде тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптауды қолданатын бірнеше ондаған зауыттар жұмыс істейді (металдарды, жеңіл фракцияны, әйнекті және т.б. шығару).
ТҚҚ жағудың диоксинді қаупі
Қатты қалдықтарды өртеу немесе примитивті пештерде жағуды экономикалық тұрғыдан да, экологиялық тұрғыдан да тиімді деп санауға болмайды. Бұл ретте ауа ортасы ластанып қана қоймай, түзілетін жылу энергиясы пайдаланылмайды. Бірқатар мамандар, егер жылу энергиясын кәдеге жарату және қалдық газдарды тазарту үйлескен жағдайда ғана ақталуы мүмкін деп санайды. Мұндай процесс арнайы оттықтары бар бу немесе су жылыту қазандықтары бар қоқыс өртейтін зауыттарда (ҚӨЗ) жүреді. Оттықтағы Температура барлық майлы иісі бар қоспалардың өртенуі үшін 1000°С кем болмауы тиіс. Қатты қалдықтарды залалсыздандыру үшін жағуды немесе компостирлеуді таңдау жергілікті жағдайларға байланысты. Ауыл шаруашылығы мүддесінде, қалдықтарды қара топырақты емес аудандарда компостациялау орынды. Қоқыс жағуға келетін болсақ, ол тұрмыстық қатты қалдықтарды пайдалану тәсілі ретінде өткен кезең ретінде қарастырылуы тиіс. Мысалы, Еуропа елдерінде соңғы 10 жылда бірде-бір қоқыс өртейтін зауыт енгізілмеген; сұрыптаудан және кәдеге жаратудан кейін қалған заттарды ғана өртейді. Бұл, атап айтқанда, қоқыстарды жағу кезінде компоненттердің әртүрлі үйлесімділігімен диоксиндер, фосген, синиль қышқылы және басқалар, сондай-ақ белгісіз құрамы бар және күтпеген қасиеттері бар күл мен шлактар сияқты зиянды заттардың үлкен мөлшері пайда болуымен түсіндіріледі. Мысалы, 1 т қалалық қоқыстарды жағу кезінде орташа есеппен 25-34 кг Ұшпа күл пайда болады [11].
Диоксиндер-полихлорланған полициклді қосылыстар класына (ПХ ПС) жататын органикалық заттар тобының жалпы қабылданған атауы. Бұл атаумен 200-ден астам зат біріктірілді. Диоксиндер аса қауіпті заттар - супертоксиканттар деп танылды. Олармен күрес 2001 жылғы 23 мамырда қол қою үшін ашылған Стокгольм Конвенциясының арнайы құжаты-әлемдік қоғамдастықпен жарияланған. Көптеген МӨЗ - да тұрмыстық қатты қалдықтарды органикалық тыңайтқышқа-компостқа өнеркәсіптік қайта өңдеу жүзеге асырылады. Оны өсімдік және жануарлар қалдықтарының микроорганизмдермен ыдырауы нәтижесінде алады. Осы мақсатта көң, көң күйіп, әр түрлі шымтезек түрлерімен бірге құстарды, қалалық қоқыстарды, ағаштардың түскен жапырақтарын, тұзды және т.б. пайдаланады. Органикалық массада компостирлеу кезінде өсімдіктердің сіңірілетін түрінде қоректік заттардың (азот, фосфор) құрамы артады, патогенді микрофлорасы залалсыздандырылады, целлюлоза мен пектинді заттардың мөлшері азаяды; тыңайтқыштар сусымалы болады, бұл олардың топыраққа енгізілуін жеңілдетеді. Құрамы мен дайындау тәсілі бойынша әртүрлі компостарды әртүрлі топырақта өсірілетін көптеген дақылдарға қолданады. Компостар аса тапшы органикалық тыңайтқыштардың (қи, шымтезек) орнына жиі қолданылады.
Әлемдік тәжірибеде ТҚҚ-мен жұмыс істеудің келесі инженерлік-техникалық әдістері кеңінен таралған: [12]
1) қоқыс өртейтін зауыттарда жағу;
2) қалдықтардан бағалы заттарды алдын ала сұрыптау, кәдеге жарату және қайта кәдеге жарату;
3) азот тыңайтқыштарын немесе биоотынды ала отырып компостау;
4) ферментация (биогаз алу);
5) ТҚҚ пиролизі - ауа кірмей жоғары температурада (1700ºС жуық) қыздыру;
6) қалдықтарды ұзақ көму үшін полигондар салу (оларды ішінара өңдеу мүмкіндігімен).
Тұрмыстық қатты қалдықтардың құрылымы
Елде өндірілген барлық өнім өндіріс және қызмет көрсету саласында да, соңғы тұтыну процесінде де тұтынушылар оны пайдаланғаннан кейін қалдықтар санатына толығымен ауысады. Қалдықтардың едәуір саны экономиканың өндірістік және коммуналдық секторында тазарту құрылыстарында қалыптасады. Барлық қалдықтар 2 түрге бөлінеді - өндірістік және тұрмыстық тұтыну қалдықтар. Екінші типке тұрмыстық қатты қалдықтарды (ТҚҚ) жатады . Бұл орау қалдықтары, тозған киім мен аяқ киім, пайдаланылған аккумуляторлар, гальваникалық элементтер мен люминесцентті шамдар, сондай - ақ тұтынушылық қасиеттерін жоғалтқан жиһаз, тұрмыстық аспаптар мен тұрмыстық техника, автокөлік құралдары, электр және радиоаппаратура техникасы, пайдаланылған майлар мен технологиялық сұйықтықтар және т. б.
ТҚҚ-ны залалсыздандыру, кәдеге жарату немесе жою мәселесі қазіргі уақытқа дейін өзекті болып табылады. Жыл бойы әрбір қала тұрғынына 500 кг - ға жуық қатты тұрмыстық қалдықтар, оның ішінде 52 кг-полимерлік қалдықтар пайда болады. Ондаған және жүздеген гектар жерді алып жатқан көптеген қалалық үйінділерде тұрмыстық қоқыстарды жағу жер асты ластайды және күйдіргіш түтін көзі болып табылады. Сондықтан соңғы жылдары қатты тұрмыстық қалдықтарды кәдеге жарату немесе жою тәсілдерін әзірлеуге көп көңіл бөлінеді.
Қазіргі уақытта ТҚҚ-ны залалсыздандыру, кәдеге жарату және жоюдың келесі тәсілдері белгілі:
- полигонда қоймалау;
- аэробты биотермиялық компостау;
- арнайы қоқыс жағу зауыттарында жағу. Әдісті таңдау экологиялық, экономикалық, ландшафтық, жер және басқа да факторларды ескере отырып анықталады [12].
Көптеген жылдар бойы шешімін таппай келе жатқан басты экологиялық проблемалардың бірі -- қатты тұрмыстық қалдықтармен жұмыс мәселесі. Қазіргі уақытта мұндай қалдықтардың 97 пайызы алдын ала сұрыпталмай, санитарлық стандарттар талаптарына сай емес, бейімделмеген қоқыс алаңдарына шығарылады. Еуропалық елдерде қоқыстардың 80 пайызы қайталама шикізат ретінде пайдаланылып, табыс көзіне айналғандығын атап өту керек.
Тұрмыстық қатты қалдықтардың физикалық қасиеттер
ТҚҚ қасиеттерінің маңызды көрсеткіші тығыздық, меншікті жылу сыйымдылығы, ылғалдылық, абразивтілік, компрессиялық және басқа сипаттамалар болып табылады. Көктемгі-жазғы маусымда абаттандырылған коммуналдық қордың тұрмыстық қатты қалдықтар тығыздығы 0,18-0,22 тм3, күзгі-қысқы 0,2-0,25 тм3, ал орташа жылдық мәні 0,19-0,23 тм3 құрайды. Орташа тығыздық сыйымдылығы 45 л өлшеу металл багының көмегімен анықталады. [13].
мұнда Мбр, Мт-ыдысы мен ыдысы бар тиісінше қалдықтардың салмағы, кг;
V-ыдыс сыйымдылығы, м3.
Меншікті жылу сыйымдылығы - 1°С-қа 1 кг массаны қыздыру үшін қажетті жылу мөлшері, сондай-ақ ТҚҚ маңызды сипаттамасы болып табылады. Мысалы, судың жылу сыйымдылығы (ылғал) - 4190, ағаш, картон және қағаз -2000-2500, шыны және тас- 800-1000, темір - 400 Дж(кг-град)болады. Бұл көрсеткіш ТҚҚ-ны залалсыздандыру үшін биобарабандар мен басқа да құрылғылардың параметрлерін есептеу үшін қажет. ТҚҚ мен компостардың меншікті жылу сыйымдылығы негізінен ылғалдылыққа байланысты (W, %) және мына формула бойынша анықталады
Тұрмыстық қатты қалдықтар механикалық, құрылымдық байланыстылығы және ілінуі бар. ТҚҚ байланыстылығы есебінен шашылмайды және жинақтауға бейім. ТҚҚ 65-70% көлбеу металл қабырғаға жабыстырылуы мүмкін. Қатты балласты фракциялардың (шыны, тастар) болуы есебінен ТҚҚ - ның абразивтілігі-олармен жанасатын беттерді жуу қасиеті бар. Тұрмыстық қатты қалдықтардың тұрақты болуына ие, яғни ұзақ қозғалыссыз болған кезде бөртпені жоғалтады және кез келген сыртқы әсерсіз тығыздалады. Бұл жоғары ылғалдылықпен, қышқыл реакциямен (рН = 5-6,5%) және сүзгіште әртүрлі тұздар ерітінділерінің болуымен байланысты.
1.2 Тұрмыстық қатты қалдықтар сақталатын полигондардағы ТҚҚ құрамындағы органикалық қалдық фракцияларының қоршаған ортаға тигізетін әсері
ТҚҚ полигонынан атмосфераға бөлінетін аэрополлютанттарды есептеу
Бастапқы мәндер:
1. Полигоннан алынған сынамалардың талдау нәтижелері:
oo қалдықтағы органикалық құрамның мөлшері, R=55%;
oo қалдықтардың органикалық бөлігіндегі майлардың мөлшері, G=2%;
oo қалдықтардың органикалық бөлігіндегі көмірсутектердің мөлшері, U=83%;
oo қалдықтардың органикалық бөлігіндегі ақуыздардың мөлшері, B=15%;
oo қалдықтардың орташа ылғалдылығы W=47%.
2. биогаз сынамаларын талдау нәтижелері:
3. Полигон 2001 жылдан бері қызмет атқарып келеді (20 жылдан аз)
4. Жыл сайын полигонға 208 200 тонн қалдықтар тасымалданады.
Кесте 1 - Тұрмыстық қатты қалдықтар сақталатын полигондардан атмосфераға бөлінетін ластаушы заттардың шығарындыларын есептеу әдістемесі ҚР Энергетика министрлігі 2015 жыл. Астана қ.
Компонент
Сi, мгм3
Метан
660908
Көміртегі диоксиді
558958
Толуол
9029
Аммиак
6659
Ксилол
5530
Көміртегі оксиді
3148
Азота диоксиді
1392
Есептеу:
1. Формула 1 бойынша белсенді бөліну кезеңіндегі биогаздың меншікті шығымын (1 кг қалдықтан 1 кг биогаздың шығуын) анықтаймыз:
Qw =10-655(100-47) (0.922 + 0.6283 + 0.3415)= 0.170236 кгкг қалд. (1)
Биогаздың белсенді бөліну кезеңінде (tср.тепл.=11.67С; Tтепл. = 244 күн) құрайды
(2):
3. Формуламен (4) биогаздың тығыздығын анықтаймыз:
4. Формуламен (5) биогаздағы компоненттердің мөлшерінің салмақтық- пайыздық мөлшерін анықтаймыз (көміртегі диоксиді қадағаланбайтын зат болғандықтан оны әрі қарай есепке алмайды.
5. Формуламен (1) бір жыл ішінде бөлетін биогаздың компоненттерінің меншікті массасын есептейміз:
6. Полигонның қызмет ету уақыты 19 жыл: 20820019 = 2 914 800 тонн
7. Полигоннан бөлінетін биогаздың максималды суммарлық бір реттік (суммарный максимальный разовый выброс) шығарындысы құрайды:
8. Полигоннан бөлінетін биогаздың суммарлы жалпы шығарындысы:
2 КОМПОСТАУ ӘДІСІМЕН ТҰРМЫСТЫҚ ҚАТТЫ ҚАЛДЫҚТАРДЫ БИОЛОГИЯЛЫҚ ӨҢДЕУ
Бақтарда (аулаларда) және парктерде пайда болатын тамақ қалдықтары, қалдықтар, сарқынды суларды тұндыру сияқты органикалық қалдықтарды компостау және анаэробты өңдеу дамыған және дамушы елдерде тән тәжірибе болып табылады. Биологиялық өңдеудің артықшылығы: қалдық материалының көлемін азайту, қалдықтарды тұрақтандыру, қалдық материалда патогенді микроорганизмдерді жою және энергияны одан әрі пайдалану үшін биогаз өндіру. Биологиялық өңдеу кезінде пайда болатын соңғы өнімдер олардың сапасына байланысты органикалық тыңайтқыш және топырақ жақсартқыш ретінде пайдалануы мүмкін немесе ТҚС-да жойылуы мүмкін. Анаэробты өңдеу көбінесе метан рекуперациясымен және энергия алу мақсатында өртеумен байланысты, сондықтан осы өңдеу түрінің нәтижесінде пайда болатын парниктік газдардың шығарындылары "Энергетика" секторында ескерілуі тиіс. Алайда, сарқынды суларды тазарту кезінде пайда болатын тұнба коммуналдық қатты қалдықтармен немесе басқа да қалдықтар түрлерімен бірге өңделетін анаэробты қайта өңдеу құрылыстарына көшірілген жағдайда, осы процестермен байланысты CH4 шығарындылары мен азот тотығы "қатты қалдықтарды биологиялық өңдеу" санатында тіркелу тиіс.
Компостау анаэробты процесс болып табылады, бұл кезде органикалық көміртектің (DOC) ыдырауына қабілетті көп бөлігі қалдық материалда көміртегі диоксиді (CO2) болып өзгертілді. CH4 компостың анаэробты учаскелерінде пайда болады, бірақ көп жағдайда метан компостың сол учаскелерінде тотығады. Бағалауға ұшыраған атмосфераға түсетін CH4 шығарындылары материалдағы көміртегінің жалпы құрамының бір пайызынан бірнеше пайызына дейінгі диапазонда жатыр. Компостау кезінде N2O шығарындылары да пайда болуы мүмкін. Бағаланатын шығарындылардың диапазоны материалдағы азоттың жалпы құрамының 0,5 пайыздан 5 пайызына дейін [14].
Органикалық қалдықтарды анаэробтық ашыту органикалық материалдың оттегінің қатысуынсыз табиғи ыдырауын температураның көрсеткіштерін, ылғалдың мөлшерін және рH деңгейін сақтау арқылы тездетеді. CH4 қалдықтарын өңдеу нәтижесінде пайда болған жылу жәненемесе электр энергиясын өндіру үшін пайдаланылуы мүмкін, сондықтан осы үдерісте шығарындылар бойынша есептілік әдетте "Энергетика" секторында келтіріледі. CO2 шығарындылары биогенді пайда болады және "Энергетика" секторындағы ақпарат бірлігі ретінде ғана тіркелуі тиіс. Процестің бұзылуы немесе басқа да күтпеген жағдайлар кезінде кездейсоқ кему нәтижесінде өңдеудің осы түрінің нәтижесінде пайда болатын CH4 шығарындылары пайда болған CH4 жалпы санының 0-ден 10 пайызына дейінгі диапазонда өзгереді. Қосымша ақпарат болмаған жағдайда, CH4 шығарындылары үшін әдепкі мән ретінде 5 пайызды пайдаланыңыз. Биогаз қондырғыларына арналған техникалық стандарттар CH4 күтпеген шығарындыларды жағуға кепілдік беретін жерде, осы шығарындылардың пайыздық арақатынасы көбінесе нөлге теңестіріледі. Болжамдарға сәйкес осы процесте пайда болатын N2O шығарындылары елеусіз болып табылады, алайда бұл шығарындылар бойынша деректер өте елеусіз. Механикалық-биологиялық (МБ) қалдықтарды өңдеу Еуропада танымал болып келеді. ЖБ өңдеу кезінде қалдық материал қалдық көлемін азайтуға, сондай-ақ соңғы жою кезінде шығарындыларды азайту үшін тұрақтандыруға бағытталған механикалық және биологиялық процестердің сериялары ұшырайды. Бұл процестер қолдануға байланысты өзгереді. Негізінен, механикалық процестер қалдық материалды құрамдастарға бөледі, содан кейін келесі өңдеуден өтеді (компостирлеу, анаэробты өңдеу, жағу, қайта өңдеу). Мұндай процестер материалды сепарациялау, ұсақтау және ұсақтау кіреді. Биологиялық процестер компостаумен анаэробты өңдеуді қамтиды.
Қоқыс тастайтын жерлерде жойылуға жататын органикалық материалдың көлемін төмендету мүмкіндіктері айтарлықтай болып табылады және 40-тан 60 пайызға дейін құрайды. Материал көлемінің, атап айтқанда органикалық құрамдас бөлік пен биологиялық белсенділіктің төмендеуі себебінен, механикалық-биологиялық өңдеуге ұшырайтын ТҚС-ға шығару кезінде қалдықтар өңделмеген қалдықтарға қарағанда 95 пайызға дейін кем CH4 құрайды. Көлемнің іс жүзінде төмендеуі елеусіз қалды және жоғарыда қарастырылған механикалық-биологиялық өңдеудің түрі мен ұзақтығына тікелей байланысты. Механикалық-биологиялық өңдеудің әртүрлі кезеңдерінде пайда болатын CH4 және N2O шығарындылары нақты операцияларға және биологиялық өңдеудің ұзақтығына байланысты [15].
Жалпы, биологиялық өңдеу ТҚС жоюға жататын қалдықтардың көлемі мен құрамына әсер етеді. Қалдықтар ағынын талдау ТҚС-да түзілетін шығарындыларға биологиялық өңдеудің әсерін бағалаудың ұсынылатын әдістемесі болып табылады. Қатты қалдықтарды биологиялық өңдеу кезінде пайда болатын CH4 және N2O шығарындыларын бағалау келесі кезеңдерді қамтиды:
1 кезең: биологиялық өңдеуге ұшырайтын қатты қалдықтардың саны мен түрі бойынша деректерді дайындау. Мүмкін болған жерде компостирлеу және анаэробты өңдеу жөніндегі деректер бөлек жиналуы тиіс. Деректер қол жетпейтін жерде қатты қалдықтарды анаэробты қайта өңдеу нөлге теңестірілуі мүмкін.
2 кезең: 4.1 және 4.2 теңдеулерді пайдалана отырып, қатты қалдықтарды биологиялық өңдеу кезінде пайда болатын CH4 және N2O шығарындыларын бағалау. 4.1.1, 4.1.2 және 4.1.3 тарауларда ұсынылған басшылыққа сәйкес нақты елдер үшін әдепкі бойынша шығарындылардың коэффициенттерін пайдалану.
3-кезең: анаэробты қайта өңдеуден CH4 шығарындылары рекуперацияға ұшыраған жағдайда, онда CH4 жалпы жылдық көлемін анықтау үшін түзілген CH4 санынан рекуперацияланған газ мөлшерін шегеру керек [16].
Компостау нәтижесінде пайда болған CH4 және N2O шығарындыларының немесе тұнбаны анаэробты өңдеу және "сарқынды суларды тазарту және ағызу"санатында келтірілген тұнбаны өңдеуден шығарындылар арасындағы бірізділікті тексеру қажет. Сондай-ақ, егер анаэробты қайта өңдеу нәтижесінде пайда болған шығарындылар "қатты қалдықтарды биологиялық өңдеу" бөлімі шеңберінде есепке алынса, кадастрды құрастырушылар осы шығарындылар "Энергетика"секторына да қосылмағанына көз жеткізуі қажет.
2.1 Компостау процесінің негізгі кезеңдері
Компостау - кешенді, көп сатылы процесс. Оның әрбір сатысы организмдердің түрлі консорциумдарымен сипатталады.
I, II, III кезең ұзақтығы бірнеше тәулік және апта, IV - бірнеше ай [16].
I фаза (мезофильді): жаңа қалдықтарды компост үймесіне енгізгеннен кейін бірден басталады, осы кезеңде қалдық түріне және компост үймесінде мезофильді микроорганизмдер (Bacillus cereus, Pseudo-monas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa, Clostridium sporogenes) дами бастайды. Органикалық субстраттың тотығуының аэробтық процестерінің өтуі нәтижесінде компост қоспасының ішіндегі температура 10-15 оС -тан 30-45 оС -қа дейін көтеріледі, ал орта қышқылданады. Ақуыздардың амин қышқылдары ыдыраған кезде азот аммиак түрінде (азот аммонификациясының (минералдануының) процесі деп аталады) босатылады, ал ақуызда күкірт қосылыстары пайда болады және декарбоксилдеу процесінде көміртек диоксиді бөлінеді. Көміртекті микроағзалар энергия алу үшін, ал азотты - жасушаның құрылымын құру үшін қолданады.
Ортаның рН өзгеруі химиялық-микробиологиялық өзгерістердің нәтижесі болып табылады. Органикалық заттардың тотығуы кезінде түзілетін аммиак азот қышқылына, содан кейін өте тез тотығады да, нитрификация процесі жүреді. Бұл процесс Nitrosomonas, Nitroso-cystis, Nitrosolobus және т.б. бактериялардан туындаған. Қатты бөлінулер мен төсеніштердің азотистік қосылыстары, негізінен ақуыз, сондай-ақ аммиак түзілуімен ыдырайды, бірақ өте баяу, себебі көміртекті қосылыстардың көп мөлшері кезінде түзілетін аммиак толығымен микроорганизмдермен пайдаланылады.
II фаза (термофильді): 40-45 оС температураға жеткенде термофилдердің дамуына қолайлы II фаза келеді. Олардың алмасу қарқындылығы мезофиллдерге қарағанда жоғары, сондықтан температура әсіресе тез өседі, 70-80 оС ең жоғары мәндерге жетеді. Биотермиялық және биолитикалық процестер есебінен зарарсыздандыру жүргізіледі. Жәндіктер, гельминттер жұмыртқалары, арамшөптер тұқымдары және ішек таяқшасы, стафилококк сияқты патогенді микроорганизмдер, сондай-ақ Salmonella Dublin тұрақты штаммдары және т. б. өледі. Жоғары температураның арқасында ақуыздардың, майлардың және целлюлоза мен гемицеллюлоза түріндегі күрделі көмірсулардың жылдам ыдырауы - өсімдіктердің негізгі құрылымдық компоненттері болып табылады. Тұрақты субстраттар термофильді микроорганизмдердің белсенділігін төмендетеді.
III фаза (құрылымдау): жеңіл ыдырайтын субстратты тұтынғаннан кейін тотығу жылдамдығы оған неғұрлым тұрақты субстраттар тартылғаннан кейін құлай бастайды; компосталатын массаның ішіндегі температура қоршаған орта деңгейіне дейін төмендейді, рН баяу жойылады, бірақ сілтілі болып қалады. Суыған кезде алғашында спора түзетін бактериялар мен бактерияактиномицеттердің, содан кейін саңырауқұлақтардың популяциялары қалпына келтіріледі. Актиномицеттердің дамуы көптеген бактерияларды, соның ішінде шіріген микобактерияларды бәсеңдететін антибиотиктердің пайда болуымен қатар жүреді.
IV кезең (жетілу): қорытынды кезеңде қоректік заттардың тапшылығы және басым микрофлораның ауысуы микробтық жасушалардың бөлігін лизиске алып келеді, топырақ жануарлары пайда болады. Қалған органикалық заттар гумин қышқылдарының пайда болуына әкелетін өсімдік полимерлерінің қалдықтары мен ыдырау өнімдері арасындағы күрделі реакцияларға тартылады. Компост түзілу кезеңінің соңғы нәтижесі органикалық заттарды тұрақтандыру болып табылады.
Компостқа тән қараңғы түс тұрақтандырудың қажетті деңгейіне жеткенше пайда болуы мүмкін. Сондай-ақ, "топырақ иістері" туралы айтуға болады. Сыртқы түрі мен иісінен басқа тұрақтылық параметрлері: температураның соңғы төмендеуі, өздігінен қызу дәрежесі, ыдыраған және тұрақты заттың мөлшері, тотығу қалпына келтіру әлеуетінің артуы, оттегінің сіңірілуі, жіп тәрізді саңырауқұлақтардың өсуі, крахмалды сынама болып табылады.
Кесте 2 - Аэробты термиялық компосттаудың фазалары
Фаза
Сипаттамасы
Әсері
1
Жеделдетілген фаза (2-3 күнге дейін)
20-35оС мезофильді микроорганизмдердің көбеюі. Энергия көзі - тамақ қалдықтарынан тез бөлінетін органикалық заттар (көмірсулар, органикалық қышқылдар, ақуыздар).
Жылу энергиясы шығарылады, ол компосттау массасын 50oC дейін қыздырады.
2
Термофильді фаза да микроорганизмдердің өсуі артады.
Жылу бөліну артады (2-3), көбею процесі тездетіледі.
Компосттау массасының қызуы 55-60[о]С-ке дейін жетеді.
3
Термофилді микрофлора мезофильді микроорганизмдерге мүмкіндік береді.
Температураның баяу төмендеуі. Целлюлоза және лигнин тәрізді тұрақты қосылыстар ыдырайды.
Барлық аэробты биотермиялық компостирлеу кезінде органикалық заттардың мөлшері 15-20 %-ға, ал биотермиялық барабанда 1,8-3 % -ға азаяды [17].
Компосттарға өңделетін ТҚҚ көлемі қатты тұрмыстық қалдықтардың жалпы көлемінің 20 %-нан (Үндістан, Қытай) 1-2 %-дан (Еуропа елдері) әр түрлі болады [18].
Кесте 3 - Компосттау процесінің кезеңдері
Кезеңдері
Температурасы
Ұзақтығы
Сипаттамасы
Лаг және мезофильді
10-нан 30-35[о]С
1-3 тәулікке созылады.
Қышқылдандыру. Еріген заттардың сіңірілуі. Аммиак бөлінуінің басталуы.
Термофильді
70[о]С дейін
20-40 тәулікке созылады.
Температураның өсуіне байланысты термофильді микроорганизмдермен майлар, целлюлоза, гемицеллюлоза, ішінара лигнин ыдырайды, бұл кезеңде компост қоспасында патогенді организмдер жойылады. Спора түзетін бактериялар мен актиномицеттердің белсенділігі артады.
Өсу фазасы
30-35[о]С дейін
10-15 тәулікке созылады.
Саңырауқұлақтар популяциясы белсенді болып келеді. Автолиз. Антибиотиктер түзіледі.
10-15[о]С дейін
Топырақ жануарлары пайда болады.
Гумин қышқылдары пайда болады.
Зерттеулерден мынадай қорытынды жасауға болады [19]:
Біріншіден, компост жасау кезінде төрт фазаға бөлінеді: лаг, мезофильді, термофильді, өсу мерзімі (3-кесте).
Осылайша алынған биогумус жоғары сапалы және экологиялық таза органикалық тыңайтқыш болып табылады, оны пайдалану агрохимиялық қасиеттерді жақсартады, сапасын жақсартады және ауыл шаруашылығы өнімдерінің өнімділігін арттырады, ал қосымша қоспалар арқылы биоремедиант ретінде қолдануға болады [20].
Бақшадан шыққан кез келген қалдық, қоқыс компост деп аталатын органикалық қалдықты алуда материал ретінде қолданыла алады. Компосттың түрлері әртүрлі болады: кара, ароматты, шашылғыш, біртіндеп престелген, т.б. Жалпы компостаудың мақсаты -- топырақ бактериялары мен эртурлі саңырауқұлақтар көбейе алатын органикалык материал алу. Бактериялар қоқысты V* К * тыңайтқышқа айналдыратын конвертирлеуші механизм болғандықган, олардың көбею үшін орта қолайлы болуы керек.
Негізгі әдіс. Компостты жасыл өсімдіктер мен бастапқы материалдардың қоспасынан алу. Мысалы, шөп, жасыл арамшөптер, салаттың жапырақтары, жүзім сабақтары, бұршак, кұрамында белок пен қант бар өсімдіктер бактериялар үшін керемет қорек болып табылады. Бұл заттар өте жылдам ыдырайды. Ағаш үгінділерінде, кұрғак жапырақтарда, майда шыбықтарда азот мөлшері аз болғандықтан, ыдырау баяу жүреді. Ал жасыл өсімдік пен кұрғақ материалдардың коспасы - ең қолайлы тәсіл. Тәжірибелі бағбандар компостты алудың ең оңай, жақсы, ыңғайлы тәсілі деп бұл-араласқан тыңайтқыш пен топырақ қабатын калдықтардың әр кабатының арасына орналастыру, салу деп есептейді. Сонымен ең түбіне органикалық калдықтарды шамамен 15-20 см етіп салады. Сосын осы қабаттың үстіне тыңайтқыш пен бақша топырағының коспасын шашасыз.
Дайын тыңайтқыштарды бактерияларды қоректік заттармен қамтамасыз ету үшін қосады. Дайын тыңайтқышты қаншалықты көп салсаңыз, компост соншалықты жақсы болады. Әдетте дайын тыңайтқыш ретінде аммоний сульфаты қолданылады. Бірақ естеріңізде болсын, бұл химикат жасыл өсімдіктермен емес, кұрғақ қалдықтармен бірге қолданылады. Сосын тыңайтқыш қабатын суарамыз. Ендігі қабат өсімдік қабаты, одан соң қайтадан химиялық тыңайтқыш салынады. Бұдан кейін қайта суарылады. Осы кезектесу процесін материал біткенше немесе компост үйіндісі 1-2 м болғанша қайталайды. Осы үйіндідегі ылғалдылықты қажетті деңгейде ұстап тұру керек. Ыдырау уақыты компосттағы ағаш материалының молшеріне тәуелді болады. Өйткені дәл осы материал басқаларға қарағанда ұзақ ыдырайды. Қалыпты жағдайда компосттың шіруі барлық қабаттарды салғаннан кейін 2-3 аптадан соң жүреді. Сосын 5 апта бойы тікелей компостың түзілуі, жетілуі жүреді. Бұл компостты 3 айдан соң пайдалануға болады [21].
Жылдам әдіс. Компостың жетілуіне қажет уақытты бүкіл материалды арнайы майдалағыш құрылғыдан өткізіп, бірнеше аптаға қысқартуға болады. Майда бөлшектер тез ыдырайды, өйткені майдаланған материалды бактериялар жылдам өңдейді. Бастапқы материлды майдалаған соң су мен ауаның өтуі де эффективті жүреді. Материалды майдалау үшін кәдімгі газонокосилканы пайдалануға болады. Егер болашақ компосттың қабаттарын салып болтан соң ауа райы ыстық болса, жоғары температура процестің тез аяқталуына кепіл береді. Компост ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz