Практика управления экологическим кризисом

Способ утилизации иловых осадков сточных вод с получением полезного продукта, при котором сами иловые осадки являются топливом

 

Институт Прикладной Экологии и Промышленной Безопасности

Сухонин П.Н. Зотов С.Н. Родин А.В.

Повсеместно применяемая последние 120 лет технология биологической очистки хозяйственно-бытовых и общесплавных сточных вод практически исчерпала свой потенциал и в условиях современности не полностью выполняет функции очистки стоков в соответствии со ст. 1065 ГК РФ «Предупреждение причинения вреда».

Одним из отходов (и проблем современности) данного метода являются иловые осадки, которые на заре технологии  просто вывозили на поля (утилизация в грунт), но с ростом поселений их объем (повсеместно) увеличился до угрожающих масштабов.

Проблему усугубило то, что с момента использование данного метода, химический состав сточных вод и (соответственно) осадков претерпел значительные изменения: так например за последние 50 лет в мире появились продукты синтеза (коллоидные соединения, ПАВы, сложноорганические соединения, антибиотики, гормональные препараты и т.п.), которые представляют реальную угрозу для окружающей среды и здоровья людей и которые практически не чистятся биологическим методом.

Очистные сооружения в РФ  - это в основном очистные сооружения общесплавного типа, следовательно, в иловых осадках помимо продуктов жизнедеятельности обязательно присутствуют продукты и вещества, попавшие туда из промышленных сточных вод. В зависимости от регламента и качества работы очистных сооружений (и с учетом того, что средний износ систем очистных хозяйственно-бытовых стоков составляет  60 %), иловые осадки могут иметь различную степень токсичности  - это сложная органосодержащая смесь выскоминерализированной клетчатки:

  • • с отработанными аэнаэробными бактериями, 
  • • сложноорганическими (в том числе и токсичными) соединениями,
  • • с включениями антибиотических и гормональных препаратов, 
  • • с тяжелыми металлам и их солями, 
  • • с хлор и фтор соединениями (при применение моющих средств и препаратов)

 Следовательно: с учетом постоянно увеличивающегося объема отработанного ила осадков сточных вод –проблема их утилизации приобрела глобальный характер и требует максимально быстрого и эффективного решения.

Группа разработчиков, объединившись под эгидой Института Прикладной Экологии, предлагает весьма эффективный, экономически целесообразный и экологически безопасный способ переработки содержимого иловых карт с получением товарного продукта, при котором сам «отход» является топливом.

Предлагаемый метод стал возможным при инженерной реализации патентной разработки Томского Государственного Университета, которую осуществило НПО «Базальт».

Данная разработка  (комплекс «АИСТ»), на протяжении последних пяти лет прошла успешные испытания и полностью подтвердила свою высокую эффективность, надежность и экологичность.

Аббревиатура АИСТ первоначально означала «Альтернативный Источник Синтетического Топлива» и данная система была предназначена для получения синтетического топлива из органических продуктов (отходов); но, со временем, в силу ряда причин, комплекс был перепрофилирован в источник электроэнергии.

Комплекс «АИСТ», ТУ 28.21.12-001-31023064-2017 - это универсальный мобильный мультифункциональный комплекс замкнутого цикла без открытого горения, работающий на принципе высокотемпературного парциального окисления. Он представляет из себя многосекционный реактор, в котором (посекционно), то нагнетается кислород, то создается зона резкого разряжения. В результате парциального процесса происходит нагрев исходного органического сырья (без горения) до 1600 – 1900 С0, которое в итоге распадается на минеральные составляющие образующие атомарные группы, из которых далее можно синтезировать некоторые (исходя из ТЗ) органические соединения (синтетическое топливо, метанол и т.д.), или производить электрическую энергию.

На выходе системы образуется:

  • · минеральный зольный остаток (в зависимости от его наличия в исходном сырье) 4 класса,
  • · тепло,
  • · электроэнергия, или синтетическое топливо (по выбору)

Исходным сырьем и одновременно топливом для протекания и подержания термо-химической реакции является любой вид органики. 

Комплекс сохраняет работоспособность (возможность протекания термо-химической реакции) при снижении доли органики в исходном сырье до 30%.  Для запуска процесса достаточно провести нагрев первой секции реактора внешним источником (газовая горелка) до 650 С0  (на практике это занимает 15-20 минут). Далее реакция проходит самостоятельно.

Зольный остаток, образующийся на выходе (4 класс токсичности) можно утилизировать в грунт (например подложка под дороги), или использовать в качестве наполнителя (добавки) в различные строительные смеси (в том числе асфальто-бетонные покрытия).

На Рис. 1 приведен схематический чертеж реактора комплекса «АИСТ».

Рис. 1. Схематический чертеж реактора комплекса «АИСТ»

 

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, внутренняя полость которого разделена газоотводной сеткой 2 на приемную часть 3 с камерой начального разложения 4 и ствол 5 с первой и второй зонами разрушения 6 и 7. На входе корпуса 1 установлен гидравлический цилиндр 8, обеспечивающий возвратно-поступательное движение шнека 9, имеющего постоянный шаг, расположенного во внутренней полости приемной части 3. Приемная часть 3 соединена с каналом загрузки 10. Корпус 1 снабжен контуром разрежения 11, который соединен трубками 12 и 13 с первой и второй зонами разрушения 6 и 7, соответственно, и с камерой дожига 14, расположенной поверх корпуса 1. Ствол 5 корпуса 1 и камера дожига 14 снабжены контурами охлаждения 15 и 16. Ствол 5 корпуса 1 соединен с зольным каналом 17, а на выходе корпуса установлена газовая горелка 18 с пусковым эжектором 19. На входе корпуса 1 также установлен электрический мотор редуктор 20, обеспечивающий вращательное движение шнека.

Фотография работающего опытно-промышленного комплекса «АИСТ», производительностью 1 т/час, приведена на Рис. 2.

 

Рис. 2. Комплек «АИСТ», производительностью 1 т/час.

 

Краткие технические характеристики комплекса приведены в таблице 1.

Табл.1 Краткие технические характеристики комплекса «АИСТ»

 

Краткий сравнительный анализ технологий термической утилизации иловых осадков сточных вод приведен в таблице 2.

Табл. 2.  Краткий сравнительный анализ технологий термической утилизации иловых осадков сточных вод

 

Комплекс может иметь стационарное и мобильное (контейнерное) исполнение, что позволяет утилизировать иловые осадки ОС незначительной производительности, освобождая иловые карты для приема нового отработанного ила.

Схама мобильного варианта комплекса «АИСТ» представлена на рис. 3.

 


Рис. 3. Схема мобильного варианта комплекса «АИСТ»

 

Испытания по утилизации иловых осадков сточных вод с получением электроэнергии были успешно проведены совместно с ОАО «Кемвод» (г. Кемерово) в 2018 году.

Для испытаний были отобраны иловые осадки из 3-х разных карт разной степени влажности и срока хранения (данные по указанным параметрам отсутствуют).

Общие результаты испытаний приведены в таблице 3.

Табл. 3. Общие результаты испытаний переработки иловых осадков сточных вод в электроэнергию.

 

Используя кассетно-модульный принцип комплектации возможно использование сколь угодно большого количества параллельных модулей «АИСТ», что позволяет постепенно вводить в строй комплексы по утилизации (термическому обезвреживанию) иловых осадков сточных вод требуемой производительности.