Анаэробная ферментация при переработке ТБО

Анаэробная ферментация - разложение органических компонентов в анаэробных условиях. Продукт ферментации - метан - генерируется с помощью анаэробных бактерий.

Анаэробная ферментация с образованием биогаза протекает ес­тественным образом в условиях полигонного захоронения ТБО. В Германии, Бельгии, Франции и ряде других стран разработана и ре­ализована в условиях заводской практики технологии получения биогаза из органической фракции, выделенной из ТБО при их обогащении.

Анаэробная ферментация наиболее эффективна при переработке влажных отходов с высоким содержанием органических веществ. Вы­ход биогаза (содержит около 60% метана) при ферментации пищевых и растительных отходов составляет 80 - 100 м³/т влажных органических отходов.

Основные факторы, влияющие на процесс анаэробной фермента­ции, — температура и содержание сухого вещества.

Наиболее эффективно процесс анаэробного сбраживания органиче­ских веществ протекает при температуре от 35°С (мезофильный режим) до 55 °С (термофильный режим). Распад органического вещества проис­ходит быстрее при более высокой температуре.

В зависимости от содержания сухого вещества различают жидко­фазную ферментацию (содержание сухого вещества 10 — 15%) и твердо­фазную ферментацию (содержание сухого вещества 25 - 30%).

Продолжительность пребывания влажных органических отходов в реакторе анаэробного сбраживания - три недели.

Хвосты анаэробного сбраживания подвергаются обезвоживанию и дозреванию. В итоге получается высококачественный компост.

Принципиальная технологическая схема переработки ТБО, включа­ющая операцию анаэробной ферментации, приведена на рис. 5.148.

Заводы, на которых реализована технология анаэробной фермента­ции, являются самыми дорогими среди альтернативных технологий, что связано с необходимостью применения большого числа реакторов большой емкости (рис. 5.149).

В процессах заводской анаэробной ферментации (сбраживания) в качестве полезной продукции получается не только биогаз, но и ком­пост. Герметичность установок анаэробной переработки отходов обес­печивает соблюдение экологических и санитарных норм реализации этого процесса.

Производительность установок, использующих технологию анаэ­робного сбраживания, колеблется от 10 до 150 тыс. т в год. Один из наиболее крупных заводов (110 тыс. т в год) построен в г. Амьене (Франция) в 1988 г.

Завод в г. Амьен работает по системе «Valorga». Технологический про­цесс по этой схеме включает следующие операции: сортировка исходных ТБО (выделение металлов, удаление крупногабаритных и части инертных отходов); анаэробное (без доступа воздуха) сбраживание органических ве­ществ в ферментационных баках (дижестерах) с получением биогаза (содержит 60-65% метана) и специфической массы «Digestat», являющейся составляющей высококачественного удобрения. После очистки этой мас­сы ог примесей (стекло, текстиль, дерево, пластмасса и др.) с применени­ем методов сортировки получается новый вид удобрения, который сущес­твенно отличается от компоста (более схож с перегноем), продается в гранулированном виде (размер гранул около 10 мм) по цене 150-200 франков за 1 т (для сравнения: цена компоста во Франции - 20 франков за 1 т) и ис­пользуется как дополнение к минеральным удобрениям. Состав нового удобрения (%): органического вещества - 30-35, углерода - 10-12, азота - 0.8-0.9, фосфора (Р₂O₅) - 0.3, калия (К₂O) - 1.3, кальция - 5.3, магния - 0.3, влажность 40-65%. Из 100 т отходов по технологии «Valorga» можно по­лучить 13-15 т газа, 35-40 т удобрений, а также металлы и стекло; количе­ство отходов составляет 10-20% от общей массы.

По разработанной в Германии фирмой ВТА (Biotechnische Abfallverwertung) технологии в Дании фирмой Kruger (Дания) в 1991 г. построена установка мощностью около 20 тыс. т/год. Органические от­ходы в измельченном виде предварительно обрабатываются в трех де­зинфекционных танках объемом 25 м³ щелочами при температуре око­ло 70°С, а затем подвергаются анаэробному сбраживанию в двух реак­торах объемом 800 м³, где с помощью анаэробных бактерий генериру­ется метан. Нерастворившаяся масса расщепляется в двух гидролизных реакторах объемом 200 м³. Биогаз, получаемый на конечной ступени об­работки и содержащий до 70% метана, используют на ТЭЦ.