Эффективность использования компостного биофильтра для очистки газовых выбросов

Реализация государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013...2020 годы требует внедрения новых высокотехнологичных и безопасных способов переработки отходов [I].

Эксплуатация современных животноводческих комплексов и птицефабрик без достаточного внимания к экологическому аспекту утилизации отходов приводит к росту заболеваемости животных и человека, значительному снижению уровня качества производимой продукции, загрязнению подземных вод и воздушного бассейна, заражению почв.

Одним из перспективных способов утилизации отходов животноводства является высокотемпературная биоферментация, которая заключается в принудитель ном аэрировании смесей навоза с влагопо-лощающими материалами в специальных термоизолированных емкостях - биоферментаторах.

Протекающие при биоферментации микробиологические процессы способствуют химическому разложению азотистых компонентов белка навоза и безазоти-стых соединений влагопоглощающих материалов, что с одной стороны позволяет получить высококачественное органическое удобрение с заданными агрохимическими свойствами в течение 8... 10 суток, а с другой стороны приводит к выбросу в атмосферный воздух вредных неприятно пахнущих веществ, оказывающих негативное влияние на органы обоняния человека.

Для исследования состава и концентрации газовых выбросов при биоферментации смеси навоза крупного рогатого ско- та и соломы, был использован производственный биоферментатор, размером 6*6x4 м, в который загружали 40 тонн соломо навозной смеси. Результаты проведенного экспериментального исследования представлены в таблице.

Результаты экспериментального исследования основных газовых выбросов при компостировании соломонавозной смеси

Наименование показателя	Варьирование показателя	Уровень ПДК
Температура смеси, °C	60...80	—
Температура газового выброса, °C	27...30	—
Влажность газового выброса, %	95...100	—
Концентрация аммиака (NH0, мг/м3	85...113	20
Концентрация сероводорода (H2S), мг/м3	17...20	10

В ходе эксперимента было установлено, что при биоферментации соломонавозной смеси крупного рогатого скота выделяемый в воздух рабочей зоны газовый выброс содержит значительное количество сероводорода и аммиака, что превышает предельно допустимый уровень в 2 и 5,5 раз соответственно.

Вследствие этого возникает необходимость очистки этих газов и снижения их концентрации до установленных значений.

Для решения этой проблемы существуют методы адсорбции, абсорбции, а также химические методы очистки.

Все эти методы достаточно эффективны и позволяют очищать 80...99% выбросов, однако требуют высоких капитальных и текущих затрат, направленных на формирование и поддержание определенных условий работы установки (высокая температура, давление, наличие химических катализаторов).

Для сельского хозяйства наиболее предпочтительным с экономической и экологической точки зрения является биологический способ очистки.

Сущность данного способа заключается в пропускании загрязненного выброса через органический фильтрующий слой с закрепленными на нем микроорганизмами.

Микроорганизмы используют газовый выброс для получения энергии, необходимой для их развития.

В качестве фильтрующего слоя ис-пол ьзу ют ком пост, торф, кору деревьев, древесную щепу и т.д. Тип фильтрующего слоя зависит от вида, количества и концентрации компонентов газовых выбросов.

В настоящее время для очистки газовых выбросов в животноводстве наиболее часто используются компостные биофильтры в смеси с древесной щепой в различных соотношениях.

Поэтому для определения оптимального типа фильтрующего слоя для очистки газовых выбросов при компостировании соломонавозной смеси КРС были определены три слоя с различной массовой долей компоста:

• -    слой, состоящий из компоста и древесной щепы в соотношении 3:7;

• -    слой, состоящий из компоста и древесной щепы в соотношении 1:1;

• —    слой, состоящий из компоста и древесной щепы в соотношении 7:3.

Влажность каждого слоя изменяли путем увлажнения до 40; 50, и 60%.

Исследования эффективности очистки газовых выбросов проводили по методике [2].

Эффективность очистки определяли по аммиаку и сероводороду в соответствии с формулой

Э = (1_Ь™)хЮ0, нач где Э — эффективность очистки, %;

Снац - концентрация газа на входе в биофильтр, мг/м3;

Скоп - концентрация газа на выходе из биофильтра.

Результаты анализа представлены на рисунке.

Эффективность очистки газового выброса фильтрующим слоем в соотношении компост : древесная щепа 1:1: а - аммиака и б - сероводорода

Проведенный экспериментальный анализ по определению оптимального типа фильтрующего слоя для очистки газовых выбросов при биоферментации смеси навоза КРС и соломы показал, что наиболее предпочтительным является фильтрующий слой, с массовой долей компоста 50% и уровнем влажности в пределах 40....50%, при этом эффективность очистки газового выброса от аммиака составляет 90%, а сероводорода 95%.

Использование фильтрующего слоя с массовой долей компоста 30% малоэффективно, что обусловлено его высокой пористостью и, как следствие, наличием свободных зон в структуре слоя.

Использование фильтрующего слоя с массовой долей компоста 70% эффективно, однако способствует значительному уплотнению слоя и, как следствие, высоким потерям давления при движении газового выброса.

Кроме того, оценка эффективности различных типов фильтрующих слоев показала необходимость наличия фазы адаптации в начальный период очистки для формирования оптимального состава микроорганизмов в фильтрующем слое.