Инсталации и машини за компостиране

Рамковата директива за отпадъците насърчава държавите-членки да предприемат мерки за разделно събиране на биоотпадъците си с цел компостиране и анаеробно разграждане по безопасен начин, като това прави възможно и използване на безопасни материали, произведени от биоотпадъци. Националният стратегически план за поетапно намаляване на количествата на биоразградимите отпадъци, предназначени за депониране (2010-2020 г.), включва като основна мярка за постигане на целите си компостирането. Ефективността на процесите, качеството и безопасността на компоста се постигат със специализирани инсталации и машини.

Днес компостирането привлича значителен интерес поради нарастващата нужда да се преработват битовите отпадъци, утайките от пречиствателните станции за отпадни води (ПСОВ), отпадъците от селското стопанство и редица производства, генериращи биоразградими отпадъци. То има голяма хигиенна роля, тъй като дезактивира причинителите на много болести. Изследвания показват, че яйцата на фито хелминтите умират 5-6 дни след започване на процеса на компостиране, а семената на повечето плевели губят кълняемостта си. Непрекъснато нарастващите количества битови отпадъци съдържат около 30% инертни материали (с неорганичен състав). След отделянето им само те подлежат на депониране или рециклиране, например на гуми, пластмаси и стъкло. Цялото останало количество може да подлежи на компостиране. Така се редуцира обемът на отпадъците, намалява рискът от замърсяване и се получава полезен продукт – компост.

Същност и значение на компостирането
Компостирането е процес на биологично преобразуване на разделно събрани биоотпадъци и утайки, с цел получаване на компост. Протича при наличие на кислород (аеробно) и с отделяне на топлина (екзотермично). Целта е трансформиране в управляван процес на биоразградимите отпадъци до богат на хумус материал, подходящ за почвен подобрител, тор или растежна среда в земеделието, градинарството, рекултивацията и ландшафтните дейности. Компостирането се различава от анаеробното (безкислородно) разграждане на органични отпадъци, при което контролирано се произвежда биогаз с метан. В анаеробни условия не се образува хумус и затова стабилизираната органична фракция от анаеробното разлагане не съдържа хумус, а само междинна метаболитна материя. За да се образува хумус, тя трябва да се компостира или директно да се вложи в почвата.

На компостиране могат да се подлагат разделно събирани биоразградими отпадъци като зелени отпадъци, биоотпадъци от населени места, от хранително-вкусовата промишленост, отпадъци от пазарите, хранителни продукти с изтекъл срок на годност, хранителни отпадъци и утайки от ПСОВ. Превърнатите в компост материали вече не се разглеждат като отпадъци, а като продукт, който може да бъде пуснат на пазара, ако отговаря на нормативните изисквания. Така се стига до съществено намаляване на отпадъците, постъпващи за депониране или изгаряне, а също така до намаляване на използването на торф и минерални торове в обработваемите почви. Освен това компостирането е метод, който успешно се използва както централизирано, така и децентрализирано с прилагането на принципа за близост, за решаването на местните проблеми с отпадъците и превръщането им в наличен ресурс.

Нови технически решения за компостиране
Нововъведенията в нормативната рамка за обработка на битови отпадъци, разделяне на органични отпадъци и последващо компостиране са от голямо значение. Целта е да се намали броят на депата за отпадъци с високо съдържание на органични вещества. От една страна това редуцира нуждата от транспортиране и разтоварване на големи количества отпадъци на депата, а от друга се намалява до минимум проблемът с инфилтрата. Възможността биоотпадъците да се превърнат в ценен материал под формата на компост наложи нуждата от създаване на различни технически средства за компостиране. Изследователи и производители съвместно разработват и реализират различни варианти за този процес. Основните изисквания за намиране на оптимално решение е ефективното използване на устройствата и възможността за приложение на получения компост в бъдеще.

Вече са възможни големи годишни обработваеми количества, например от 5000 до 50000 тона отпадъци в едно единствено устройство за компостиране и това е убедително доказателство, че модерните съоръжения за третиране на отпадъци едва ли могат да бъдат сравнени с методите, използвани по-рано - компостиране на купи и тунели с ръчно обръщане с лопати. Днес компостирането е сложен набор от технически средства, осигуряващи ефективен процес и отговарящи на екологичните изисквания и изискванията на пазара за качество на получения компост.

Една от основните характеристики на промишлените съоръжения за компостиране е фактът, че там обръщането на материала е редовно, като влагата и температурата се наблюдават и поддържат за целия период на процеса. Това позволява някои материали да се разградят по-добре и по-бързо. Освен това така се убиват потенциално вредните бактерии от определени хранителни отпадъци като месо, млечни продукти и готвени храни, които не се препоръчват за ситуации на домашно компостиране.

Съвременните технологиите за компостиране и свързаните с тях процедури за управление на процеса трябва да отговарят на няколко основни критерии. Те трябва да са в съответствие със законовите изисквания и принципите за най-добрите налични техники и технологии (НДНТ) по отношение на техника за безопасност, опазване на околната среда, защита на работници и опазване на здравето. Необходимо е да осигуряват разграждане на органични материали с минимални загуби до хумифицирани органични субстрати.

Новите машини и инсталации за компостиране показват оптимизиране на системите и управление на процеса, с цел постигане на минималните емисии (миризми, други летливи съединения, отпадъчни води, био-аерозоли, шум и други), включително системи за докладване, контрол на процесите и документацията. Нормативната уредба изисква и редовни тестове за съответствие с определените изисквания за качество на компоста. Оптимизиране на процесите на компостиране и постигане на определено качество е възможно чрез контрол на четири основни параметъра: състав на входящите биоотпадъци, съдържание на влага аериране (снабдяването с кислород) и температурен режим.

Инсталации и машини за компостиране
Най-използваните в практиката системи за компостиране са: компостиране на редове на открито, с пасивно или принудително аериране, с различна честота на обръщане и форми и размери на редовете; компостиране на редове в закрито помещение (хале), с принудително аериране, с различна технологии за автоматично обръщане и честота и форма на редовете; компостиране на редове на открито и от части покрити редове, с принудително аериране и покритие с полупропускливи мембрани; компостиране в контейнер с принудително аериране и с различна честота на обръщане; компостиране в тунел с принудително аериране (периодично) и барабанна динамична система за компостиране, която може да работи непрекъснато.

Сепарирането на замърсителите е задължително изискване при предварителното третиране на разделно събрани при източника битови биоотпадъци. Това е много важен етап, формиращ системата за осигуряване на качеството, с цел получаването на пазарни продукти (компост) с високо качество. Основните параметри, които определят технологиите за сепариране са плътността, размерът и формата на замърсителите. Използват се следните методи за сепариране: ръчно сепариране (с ръце или с използването на вила), веднага след получаването на битовите биоотпадъци; ръчно сепариране от сортираща конвейерна лента, разположена в затворено помещение, оборудвано с климатик; пресяване на обемистите фракции с помощта на сито, с размери между 50 и 80mm, магнитно сепариране на черни метали, сепаратор (на база плътността) на цветни метали и въздушен сепаратор.

В случая на междинно пресяване, след около 4 до 6 седмици компостиране, се използват сита с размери на отворите между 25 и 40mm. На този етап от процеса компостиране не е препоръчителен размер на ситото под 25mm, тъй като могат да бъдат неволно отстранени ценни структурни материали. Оптималният размер на ситото обикновено е между 25 до 35mm. Пропускателната способност е между 50-100m3h-1. Препоръчително е междинното пресяване да се комбинира с магнитен и въздушен сепаратор.

Магнитен сепаратор се използва в съоръженията за компостиране с голям капацитет на третиране на биоотпадъци. Той намалява възможността за съдържание на тежки метали като хром и цинк в компоста, тъй като тези елементи могат де се използват за производство на различни продукти. Въздушните сепаратори рядко се прилагат за свежи отпадъчни материали, поради общото високо съдържание на вода в битовите биоотпадъци и прилепването на леките пластмаси, което намалява ефективността на процеса сепариране. Резултатите могат да бъдат значително подобрени, когато въздушният сепаратор се използва след 4 до 6 седмици от процеса компостиране.

Машините за предварителното третиране на биоотпадъците (раздробяване, смилане, смесване и разбъркване) осигуряват получаването на оптимална смес от материали за последващия процес на компостиране. Те нарязват суровината на малки парченца, така че да има по-голяма контактна повърхност за действие на микроорганизмите и кислорода и регулират влагата на материала. Частици с диаметър над 3см са неприемливи за микробни разграждане. Машини за смилане на органични отпадъци (дробилки, мелачки) могат да се монтират върху подвижно или неподвижно шаси, което се придвижва от трактор, като в изключителни случаи шасито е самоходно. Обикновено машините за смилане се задвижват от дизелови мотори с мощност най-малко 100kW, като могат да достигнат до 300kW при машини с капацитет 200м3/ч. Дробилният апарат може да с винтов транспортьор с периферни режещи остриета; с чукова мелница и със зъбчат ротор.

Машините за смесване, разбърквани и обръщане също са важни за процеса. В зависимост от вида на материала, неговата структура, потенциал за образуване на миризми и съдържание на вода, се произвеждат специфични смеси от материали за компостиране. Важно е да се гарантира, че първоначалната смес от материали осигурява оптимални условия за разграждане (съотношение въглерод/азот, устойчивост, поресто пространство за непрекъснат обмен на газовете, хомогенно разпределена влажност, минимизиране на миризмите и т.н.). Смесителните машини могат да бъдат с работен апарат със зъбчата елеваторна лента с винтово устройство с фреза. Биват самоходни, теглени или носени от трактор, а според пренасянето на материала за с надлъжно или странично пренасяне.

Пресяването на готовия компост се извършва най-вече чрез барабанни сита, въпреки че някои го-леми съоръжения използват звездни сита. Размерите на ситата са: 10mm при производство на растежни среди и субстрати, 10 - 25mm при производство на компост за земеделие, озеленяване и други приложения, и 40mm за производство на компост за употреба, като мулч.

Не задължително, но оптимизиращо системите оборудване включва уреди за измерване на кислорода, въглеродния диоксид и метана в редовете с компост или отработения въздух, както и автоматично регулиране на температура, кислород и съдържание на вода с помощта на устройства за мониторинг с регистриране на данните.

Инсталация за компостиране – част от модерна общинска система за третиране на битови отпадъци
Създаването на интегрирана система от съоръжения за третиране на битовите отпадъци на Столична община има за цел изграждането на модерна и отговаряща на изискванията система, за да е възможно постигане на заложените цели на национално ниво за покриване на изискванията на законодателството на ЕС в областта на управлението на битови отпадъци. Част от системата е инсталация за компостиране на отделно събрани биологични отпадъци на площадка Хан Богров с капацитет 20000т/г.

Залата за преработка е оборудвана със система за изходящия въздух и биофилтър. Вътре в залата има няколко дренажни системи, инсталирани за събиране на отпадъчни води идващи от отпадъците. Водата се събира в помпена яма и се изпомпва към буферния резервоар. Промишлените биологични отпадъци се разтоварват в залата и се захранват в дозиращия бункер с помощта на челен товарач. Чрез шнекове се транспортират от дозиращия бункер към сепаратора. Сепараторът се състои от чукова мелница, където отпадъците се раздробяват и хомогенизират. В същото време отделянето на замърсители (например опаковки) се осъществява с шнекова преса, противоположностите се транспортират към контейнера с помощта на шнекове с фиксирана скорост. Водата за преработка може да се използва за почистване на опаковките. Използването на водата за преработка зависи от съдържанието на сухо вещество в постъпващите отпадъци.

Механичното преработване на битовите отпадъци се извършва от компактна система, състояща се от три ефективни компонента. Челен товарач зарежда органичните отпадъци от временно хранилище (плосък бункер на пода) в бункера на шнековата мелница. В основата на мелницата са три бавно въртящи се винтоподобни ролки. Двете горни ролки са за предварително раздробяване. Долната обработва материала чрез монтирани регулируеми ножове. Тази техника постига един постоянен размер на органичната фракция, без да шредира опаковката.

Раздробеният отпадък се разтоварва върху лентов транспортьор, който придвижва отпадъка през магнитен сепаратор, за да го отведе до сито тип звезда. Това сито дава възможност отпадъкът да се сепарира на два типа размери <40мм и >40мм. Материалът, който е >40мм се сепарира и отделя за съхранение. Органичната фина фракция се транспортира от зоната за механична предварителна обработка към миксер, където се преобразува в биологична суспензия. Контейнерът на миксера е оборудван с бъркалка за хомогенизиране на материала (на отпадъците и водата). Суспензията се подлага на анаеробно разлагане в биореактор. Получава се метан, a останалият субстрат се хигиенизира за един час при 70оС. Твърдата материя се транспортирана до помещението за узряване и се смесвана със зелени отпадъци.

Преди компостирането за раздробяване се използва компактор. Коритообразен лентов транспортьор транспортира материалa до мястото за съхранение, от където компостните клетки може да се захранват чрез челен товарач. В компостните клетки става аеробното активно компостиране и зреене на компоста. В тях естественият процес на компостиране се оптимизира чрез коригиране и хармонизиране на параметрите температура, влажност и вентилация. Това води до значително намаляване на времето за компостирането и позволява високи нива на производителност. Компостът се обръща веднъж по време на приблизително 2,5 седмици, чрез разтоварването на една клетка във втора. Следва фино сортиране от мобилно барабанно сито, за да се получат три фракции (0-10mm, 10-30/40mm, >40mm) компост и да се отсеят нежеланите замърсители. Барабанното сито е оборудвано с въздушен сепаратор за премахване на леки замърсители.