БИОТЕРМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

БИОТЕРМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ (греч, bios жизнь + thermos теплый) — методы обезвреживания отбросов, содержащих органические вещества, основанные на разогревании их в результате жизнедеятельности термофильных аэробных микроорганизмов.

В бытовых отбросах, собранных в большие или относительно большие объемы при условии содержания в отбросах высокого процента органических веществ, создаются условия для интенсивного развития разнообразных микроорганизмов (бактерии; плесневые грибки — Aspergillus, Thermomyces, Thermoiolium; некоторые виды Mucor; актиномицеты — Actinomyces, Thermophilus), процессы дыхания и брожения которых сопровождаются выделением тепла и повышением температуры окружающей среды.

При достижении в массе бытовых отбросов температуры 40—45° жизнь мезофильной флоры прекращается. Она уступает место термофилам — микроорганизмам, которые способны быстро размножаться при повышении температуры бытовых отбросов до 60—70° (см. Термофильные бактерии). Разогревание массы отбросов под влиянием термофильных микроорганизмов приводит к гибели личинок мух, яиц гельминтов и микрофлоры, в т.ч. патогенной. По мере использования легкоусвояемого органического материала размножение термофилов вначале замедляется, а затем прекращается. При понижении температуры место термофилов вновь занимают мезофильные микроорганизмы.

Эффективность Б. м. обезвреживания твердых бытовых отбросов находится в прямой зависимости от аэрации, влажности и теплового режима обезвреживаемой массы отбросов, т. к. этими параметрами определяется ход процессов, скорость и полнота обезвреживания и разложения органического вещества мусора, гибель патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов и личинок мух. Все эти факторы взаимозависимы. Чрезмерная аэрация отбросов может способствовать снижению температуры и высыханию обезвреживаемого материала, что может привести к прекращению биотермического процесса, т. к. бактерии усваивают необходимые им вещества только в виде водных растворов, а их жизнедеятельность находится в прямой зависимости от температурных условий. Обеспечение биотермического аэробного процесса требует поступления определенного количества кислорода воздуха в массу обезвреживаемого материала. Указанные выше условия достигаются содержанием отбросов в рыхлом состоянии и в специальных помещениях, обеспечивающих стабильность микроклимата (исключение переохлаждения, высыхания и чрезмерного увлажнения за счет атмосферных осадков).

Предварительное измельчение бытовых отбросов положительно сказывается па ходе биотермического процесса. Эффективность биотермического процесса зависит также и от характера самих отбросов, предназначаемых для биотермического обезвреживания. Лабораторные исследования и практические наблюдения указывают на то, что отбросы, предназначенные для биотермической переработки, должны удовлетворять следующим требованиям: содержать ок. 30% быстро разлагающихся органических веществ (отходы питания, экскременты человека, животных и птиц, отходы растительного происхождения и пр.) и не более 25% веществ, не поддающихся гниению или брожению (камни, металлические предметы, стекло, шлак, резина, синтетические материалы и пр.). Влажность отбросов может колебаться в пределах 40—75%. Следует иметь в виду, что получение указанных выше качественных параметров бытовых отбросов может быть достигнуто в любом из вариантов за счет добавок к ним сухих органических отходов, сухого измельченного торфа и т. п. (при повышенной их первоначальной влажности) или добавлением жидких нечистот, сточных вод, илового осадка и т. п. (при дефиците влаги).

В наст, время выражено стремление к индустриальным методам обезвреживания и переработки бытовых отбросов. При этом получают широкое развитие ускоренные Б. м. на специальных установках, мусороперерабатывающих заводах с комплексом интенсифицированной биотермической обработки, а также хим. и физ. методы обезвреживания.

Мусороперерабатывающие заводы. Для городов, а в отдельных случаях для группы городов строятся механизированные мусороперерабатывающие заводы, на которых за счет использования методов, ускоряющих биотермические процессы (дробление мусора, непрерывное перемешивание, продувка воздухом), срок обезвреживания сокращается до 3—5 дней, тогда как при компостировании бытового мусора в обычных нолевых условиях (биотермические рвы, послойное штабелирование и т. п.) его обезвреживание достигается в сроки от 6 мес. до 11/2 лет и более в зависимости от характера почвы, уровня грунтовых вод, климатических районов и т. п.

Мусороперерабатывающие заводы нашли широкое применение во многих европейских странах и в США. Вступили в строй первые два крупных завода в СССР: первый в Ленинграде производительностью 120— 140 000 т мусора в год, второй в Москве производительностью 200 000 т мусора в год. Завод имеет установку для сжигания некомпостируемой части мусора. Проектируется и строится еще ряд мусороперерабатывающих заводов в Ташкенте, Риге, Минске, Рязани, Горьком и других городах.

Для большинства современных типов мусороперерабатывающих заводов характерна непрерывность работы и пуск отбросов в производственный цикл без предварительного складирования. Технический процесс обезвреживания отбросов на этих заводах в своем цикле имеет три основные фазы:

1) прием и подготовка мусора (просеивание на грубых ситах, дробление, выделение металла магнитными сепараторами);

2) биотермическая переработка во вращающихся барабанах, башенных установках, камерах и т. д.;

3) обработка компоста (просеивание, вторичное дробление, выделение стекла). На отдельных типах заводов первые два цикла переработки объединены в один. На некоторых мусороперерабатывающих заводах в зависимости от их пропускной мощности и характера бытовых отбросов включаются мусоросжигательные установки.

Биотермические камеры — сооружения для обезвреживания органических отбросов биотермическими методами. В отличие от компостов, биохимические процессы в биотермических камерах протекают быстрее, интенсивнее и при более высокой температуре. Первая биотермическая камера была построена в 1912 г. во Флоренции Беккари (G. Beccari). Последующее применение этого метода в различных странах, в т. ч. и в нашей стране, сопровождалось различной модификацией, направленной на сокращение времени переработки отбросов, механизацию их загрузки и выгрузки и на возможность круглогодичного применения их в различных климатических зонах.

В любой из модификаций биотермической камеры основными узлами являются: помещения для содержания отбросов, собственно камера из дерева, кирпича или бетона с приспособлением для ее утепления и аэрации, с устройствами для загрузки и выгрузки бытовых отбросов, для сбора и удаления жидкости. Объем камер обычно колеблется от 2 до 40 м³.

Гумификация и обезвреживание бытовых отбросов в биотермических камерах заканчиваются быстро. Расчетная оборачиваемость камеры для средней полосы СССР принимается в 60 дней, а для южной — в 40. В более современных биотермических камерах процесс обезвреживания заканчивается соответственно в 40 и 20 дней. Устройство биотермической камеры регламентировано ГОСТом 3743—47. Биотермические камеры рекомендуются для небольших населенных пунктов и отдельно стоящих объектов: домов отдыха, санаториев и т. п.

Парники — одно из простейших сооружений по переработке бытовых отбросов и навоза на основе Б. м. Первоначально парники рассматривались и использовались как с.-х. установка для получения ранних свежих овощей и зелени. В качестве биотоплива обычно применялся конский навоз. В последующем работами советских ученых была доказана возможность использования в парниках в качестве биотоплива городского мусора. В бытовых отбросах, загруженных в парники, происходят такие же биохимические процессы, как и в биотермических камерах, только с меньшей интенсивностью. На завершающем этапе бытовые отбросы превращаются в гумус, который не опасен в сан.-эпид, отношении и является хорошим удобрением для полей.

Парники представляют собой канавы глубиной 0,8 м, шириной 1,5 м и длиной до 25 м. Поверх канавы устанавливается бревенчатый сруб, на который укладываются застекленные рамы. Канава заполняется бытовыми отбросами слоем в 0,6 м с засыпкой сверху растительным грунтом слоем в 15 см. Бытовые отбросы заготовляются обычно в период ноября — января и складываются в штабеля, а в феврале — апреле закладываются в парники как биотопливо. В парниках мусор изолирован, не загрязняет своими газами атмосферный воздух и недоступен для мух. Условия переработки бытовых отбросов позволяют отнести парники к группе сооружений по биотермическому обезвреживанию. Метод имеет ряд недостатков. Сама подготовка парника к работе создает ряд гигиенически неблагоприятных факторов, вызванных необходимостью предварительного накапливания на открытой площадке у парников бытового мусора, что происходит в период с ноября по февраль месяц. Внешнеплощадочное накопление бытовых отбросов в указанный период года создает загрязнение воздушного бассейна и условия для массового бытования грызунов. Эти же явления отмечаются и во время освобождения парников от гумуса. Полученный гумус обычно содержит не подвергшиеся распаду предметы (металл, стекло). Процесс работы при заготовке бытовых отбросов и набивке парников небезопасен в сан.-эпид, отношении и трудоемкий, особенно при необходимости использования большого количества отбросов на больших площадях. Развитие теплично-парникового хозяйства в нашей стране на основе механизации труда и автоматизации многих процессов обусловило необходимость перевода теплиц и парников на технический обогрев.

См. также Компостирование.

Библиография: Арзамасова З. А. и др. Механизированное биотермическое обезвреживание и переработка мусора в удобрение, в кн.: Основные вопр. сан. охраны почвы, под ред. В. А. Горбова и др., с. 284, М., 1965; Гуляев Η. Ф. Санитарная очистка городов в СССР и за рубежом и перспективы ее развития, там же, с. 51; Шапиро М. А. и Кузьменкова А. М. Ускоренная переработка мусора и использование компоста за рубежом, с. 5, М., 1964, библиогр.

П. М. Виндюков.