Университет Висконсин, сравнительное исследование образа жизни
Краткий обзор и анализ основных пунктов, фактов и заключений для исследования университета Висконсина:
«Сравнение по всему сроку эксплуатации пяти сконструированных систем для регулирования пищевых отходов»
Уильям Ф. Струтц
Инженер управленческого аппарата
IN SINK ERATOR
Апрель 1998
Национальная ассоциация подрядчиков по строительству отопительных, водопроводных и охладительных систем поручила университету Висконсина-Мэдисона исследование «Сравнение по всему сроку эксплуатации пяти сконструированных систем для регулирования пищевых отходов» с целью выявления фактической информации, касающейся существующих достоинств и проблем различных систем по регулированию утилизации пищевых отходов. Сравнение затрагивало необходимую землю, суммарную энергосистему, общее количество выбросов в окружающую среду и итоговые системные издержки для каждого метода.
Доктору Роберту Хэму, работающему на инженерно-строительном факультете и являющемуся одним из наиболее известных и признанных экспертов в области утилизации отходов в США, было поручено проведение и курирование данного исследования. Ему помогала выпускница факультета строительной и экологической инженерии Университета Висконсина и преподаватель на отделении экологической инженерии факультета инженерии Милвоки Университета Висконсина Кэрол Диггельман. Работа на 571 страницу, содержащая результаты этого 4х-летнего исследования, была названа «Сравнение по всему сроку эксплуатации пяти сконструированных систем для регулирования пищевых отходов». Она содержит сравнение всех пяти систем, основываясь на результатах переработки 100 кг пищевых отходов.
Были проанализированы следующие пять систем: Измельчитель пищевых отходов совместно с государственными очистными сооружениями (ИПО/ГОС).Муниципальные службы по сбору и утилизации твердых отходов на свалках.
Муниципальные службы по сбору и компостированию твердого мусора.Муниципальные службы по сбору твердых отходов и их переработке для извлечения энергии (сжигание).
Измельчитель пищевых отходов совместно с системой по удалению гнилостных отходов на месте.Анализ первых четырех систем основывается на определенном состоянии экспериментальных действующих систем. Система по удалению гнилостных отходов на месте проверялась на основе увеличения размера септического контейнера и поля фильтрации на 25%, с целью размещения там измельчителя пищевых отходов. Это требование основывается на стандартном увеличении твердых примесей, наполняющих систему, на 25%, которая лежит в основе предыдущего исследования.
Предположения для исследования основываются на наиболее доступных данных: За основу было взято 100 кг пищевых отходов, так как это представляется наиболее подходящим при сравнении всех пяти разработанных систем. В среднем один человек производит 0,13 кг пищевых отходов в день. Из них 75% или 0,09 кг в день перерабатывается в измельчителе пищевых отходов. Таким образом, 100 кг пищевых отходов – это тот объем, который обрабатывается «среднестатистической» американской семьей из 2, 63 человек за период 382 дней, или за чуть больший период. Обычно пищевые отходы состоят на 70% из воды и на 30% из твердых веществ. Типичный состав пищевых отходов и твердых выделений человеческого организма:|
| % C | % H | /% O/ | N | % S |
| Выделения человеческого организма, твердая органика | 59,7 | 9,5 | 23,8 | 7,0 | 0 |
| C10H19O3N |
|
|
|
|
|
| Пищевые отходы, твердая органика | 50,5 | 6,72 | 39,6 | 2,74 | 0,44 |
| C21.53H34.21O12.66S0.07 |
|
|
|
|
|
Конечный пункт по утилизации отходов США:
Муниципальные свалки для сбора и утилизации твердых отходов – 41%
Измельчитель пищевых отходов совместно с государственными очистными сооружениями – 37%*
Измельчитель пищевых отходов совместно с системой по удалению гнилостных отходов на месте – 12%
Муниципальные службы по сбору твердых отходов и их переработке для извлечения энергии (сжигание) – 10%
Муниципальные службы по сбору и компостированию твердого мусора – 0%
* Учитываются также отработанные воды от посудомоечных машин и кухонных раковин.
ВЫВОДЫ:
Из пяти систем по утилизации пищевых отходов, на измельчители пищевых отходов, перерабатывающие пищевые отходы через государственные очистные сооружения, затрачивается меньше всего средств из городского бюджета; они выделяют наименьшее количество газообразных отходов в атмосферу, особенно газов, создающих парниковый эффект; они перерабатывают пищевые ОТХОДЫ в РЕСУРС, который может быть использован вторично; в итоге, они являются наиболее экологически чистым и рациональным способом для переработки несъедобных пищевых РЕСУРСОВ. Измельчитель пищевых отходов – это помимо всего и наиболее удобный способ утилизации пищевых отходов, и с большой вероятностью он может быть использован в качестве механизма для начального разделения пищевых отходов от потока твердых отходов.
ИЗДЕРЖКИ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Что касается издержек в процессе эксплуатации, то действующие системы классифицируются следующим образом (от наименьшего к наибольшему):
Муниципальные свалки для сбора и утилизации твердых отходов.
Муниципальные службы по сбору и компостированию твердого мусора.
Измельчитель пищевых отходов совместно с государственными очистными сооружениями.
Муниципальные службы по сбору твердых отходов и их переработке для извлечения энергии (сжигание).
Измельчитель пищевых отходов совместно с системой по удалению гнилостных отходов на месте.
Однако на основании прямых затрат (текущих материально-денежных затрат) для муниципалитета наименьшую стоимость имеют измельчители пищевых отходов совместно с государственными очистными сооружениями. Приоритетность и стоимость располагаются следующим образом:
Измельчитель пищевых отходов совместно с государственными очистными сооружениями – 0,49$
Муниципальные свалки для сбора и утилизации твердых отходов – 13,65$
Муниципальные службы по сбору и компостированию твердого мусора – 16,50$
Муниципальные службы по сбору твердых отходов и их переработке для извлечения энергии (сжигание) – 20,30$
Измельчитель пищевых отходов совместно с системой по удалению гнилостных отходов на месте – имеет наибольшую стоимость - 67,20$, однако поскольку данные затраты несет непосредственно домовладелец, муниципалитет не несет расходы за данную систему.
Ниже приведены другие преимущества использования измельчителя пищевых отходов совместно с государственными очистными сооружениями:
С ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ:
Для окружающей среды измельчитель является наиболее удобным и рациональным способом с целью отделить на начальном этапе отходы, подверженные гниению от твердых пищевых отходов. Обычно 75% несъедобных пищевых отходов может быть переработана через измельчитель пищевых отходов. В настоящее время пищевые отходы в 37% домашних хозяйств США перерабатываются через государственные очистные сооружения. Пищевые отходы состоят преимущественно на 70% из воды, следовательно, водоочистные сооружения – это более естественный способ переработки подобных отходов, чем способ сбора этой сбросной воды и последующей транспортировки ее в устройство для «твердых отходов». Извлечение подверженных гниению отходов еще в кухонных раковинах и отделение их от твердых отходов также уменьшает количество переносчиков болезней, таких как: мухи, грызуны, тараканы, и так далее, которых привлекают пищевые отходы.
ВОЗМОЖНОСТЬ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ:
Поскольку выделения человеческого организма, попадающие в водоочистные сооружения, содержат малое количество углерода (пищевой углерод выдыхается человеком в форме углекислого газа, обогащая сточные воды азотом и фосфором), введение в сточные воды пищевых отходов обеспечивает их дополнительным углеродом,, который увеличивает выработку биологических твердых веществ. Чем больше биологических твердых веществ вырабатывается в водоочистных сооружениях, тем выше количество питательных веществ, азота и фосфора, ассимилирующихся в биомассе, которая отделяется от комплекса в качестве ила и удаляется из сточных вод.
Когда биологические твердые вещества из государственных водоочистных сооружений или осадок септик-тенка, переработанный через водоочистные сооружения, вводятся в почву, то это можно назвать самым приемлемым способом рециклирования. Этот процесс является наиболее выгодным для сохранения питательных веществ, содержащихся в пищевых отходах в той форме, которая может быть использован для вторичной обработки.
ПОМОЩЬ СВАЛКАМ
Утилизация отходов на свалках – это способ утилизации твердых отходов, обязательный для каждого округа в США. В настоящее время 41% пищевых отходов в США утилизируется на свалках. Перевозка пищевых отходов, состоящих на 70% из воды, на объекты для «твердых отходов» требует 72% стоимости эксплуатационного обслуживания по утилизации, в то время, как они могли бы быть переработаны. Введение этих вод на хорошо спроектированную свалку повышает объем вырабатывающейся лизиметрической воды. Из-за своей кислотной природы, лизиметрическая вода от пищевых отходов, находящихся на свалке, содержит больший объем металлов, чем от пищевых отходов, не утилизирующихся там. Эта лизиметрическая вода затем обычно перевозится на водоочистные сооружения для очищения с целью предотвращения заражения почвы и грунтовых вод (эту воду нужно очищать не один, а два раза).
Практически вся ценность пищевых питательных веществ теряется на свалках; только те вещества, которые улавливаются из лизиметрической воды и перерабатываются на водоочистных сооружениях, могут быть потенциально использованы вторично. В результате, практически весь углерод из пищевых отходов на свалках превращается в метан. На хорошо спроектированных свалках улавливается 66% метана, который потом может быть использован в качестве топлива. Однако оставшиеся 34% все же высвобождаются в атмосферу. А метан в 25 раз превышает углекислый газ по воздействию на глобальное потепление.
Подверженные гниению пищевые отходы, выбрасываемые вместе с домашними твердыми отходами, скапливаясь, являются причиной появления переносчиков болезней, таких как: мух, грызунов, тараканов. В городах, где использование пищевых измельчителей является обязательным, частота выноса на свалки твердых отходов сократилась с двух раз в неделю до одного раза, или даже до одного раза в две недели.
ПРЕИМУЩЕСТВА НАД КОМПОСТИРОВАНИЕМ
Техническая база городских служб по компостированию пищевых отходов не является общепринятой практикой в отличие от свалок. Они рассматриваются в качестве дополнительных ресурсов, требующих использования свалок. На транспортировку пищевых отходов, состоящих на 70% из воды, в сооружение для компостирования затрачивается 59% стоимости эксплуатационного обслуживания процесса компостирования.
Поскольку для процесса компостирования в городских условиях требуется больше влаги, чем содержится в большинстве веществ, введение пищевых отходов существенно ускоряет процесс ферментации компоста. Такое повышенное содержание влаги, однако, требует периодического ворошения продуктов с целью поддержания кислородного обмена. Если кислородный обмен перестает происходить, то возникает вероятность возникновения резких неприятных запахов, чему воспротивятся живущие по соседству люди. Многие базы для компостирования были закрыты из-за возникновения проблем с запахом. Обычно это означает перенос базы далеко от населенных пунктов и соответственно, транспортировка пищевых отходов с высоким содержанием воды на более длинные расстояния.
Ферментация компоста также приводит к потере большей части питательных веществ в пищевых отходах настолько, что итоговый продукт имеет очень низкую ценность, и обычно его распространение в почве не имеет смысла. В некоторых местах компост обладает настолько низкой ценностью, что его используют в качестве верхнего слоя на свалках. На утилизацию пищевых отходов, перерабатываемых на очистных сооружениях, затрачивается наименьшее количество денег из городского бюджета, помимо этого они сохраняют питательные вещества для повторного использования и сокращают общее число выбросов газов в атмосферу.
ОГРАНИЧЕНИЯ НА ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМ ДЛЯ КОМПОСТИРОВАНИЯ
Типовое устройство для компостирования, находящееся на задних дворах домов (она не анализировалась в нашем исследовании), обычно не поддерживаются в том хорошем состоянии, в котором поддерживаются городские базы. Это приводит к проблемам с кислородным обменом, появлению запахов, выработке метана, высвобождаемому в атмосферу, большей вероятности просачивания лизиметрической воды в грунтовые воды, низкой питательной ценности и, как следствие, к продукту низкого качества. Тем не переработки пищевых отходов. Приложенная таблица данных, основанная на исследовании, опровергает этот факт.
ОГРАНИЧЕНИЯ ПО ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ В ЭНЕРГИЮ
На транспортировку пищевых отходов, содержащих 70% воды, на сооружения по переработке отходов в энергию затрачивается 48% стоимости эксплуатационного обслуживания процесса. Энергия, необходимая для выпаривания воды из пищевых отходов, приводит к образованию очень малого количества чистой выделенной энергии во время процесса сжигания пищевых отходов. Питательные вещества, которые при извлечении могли бы быть использованы повторно, в процессе сжигания выделяются в атмосферу в форме кислотных или парниковых газов. Для уменьшения количества подобных газов на станциях по сжиганию необходимо устанавливать воздухоочистители, которые дорого обходятся городскому бюджету. Для сравнения можно посмотреть на прилагающуюся статистическую таблицу, чтобы увидеть общее объем газов, высвобождаемых при каждом способе.
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ НА МЕСТЕ
Система по утилизации отходов на месте является необходимы требованием для переработки сточных вод в сельской местности, которые не находятся в ведении городских служб по сбору мусора. Как уже говорилось ранее, система для этого исследования основывалась на 25% увеличении технологий при использовании измельчителя пищевых отходов. Поскольку она не является активным состоянием экспериментальной системы, это приводит к наибольшей стоимости эксплуатационного обслуживания процесса.
Однако системы с измельчителями при подходящем типе почвы и устройствах «стандартного» размера эффективно функционируют уже более 10 лет в холодном климате. На данном уровне технологии эта система использует биодобавки для устранения любимых дополнительных засорений, которые могут возникнуть из-за пищевых отходов. Это позволяет использовать устройство «стандартного» размера без дополнительных затрат, существенно сокращая стоимость эксплуатационного обслуживания процесса для ИПО/УОМ. Такая технология как измельчитель пищевых отходов IN SINK-ERATOR сокращает емкость подобной системы и снижает стоимость эксплуатационного обслуживания процесса.
