Компания Эко-Спектрум работает над получением результатов по НИОКР:
Разработка технологического решения и экономического обоснования утилизации отходов: Ил биологических очистных сооружений хозяйственно-бытовых и смешанных сточных вод методом термического обезвреживания.
Ил биологических очистных сооружений хозяйственно-бытовых и смешанных сточных вод — это отход, код по ФККО: 72220001394
Происхождение: сбор, обработка и отведение хозяйственно-бытовых и смешанных сточных вод. 3 Процесс образования: удаление избыточного активного ила биологических очистных сооружений хозяйственно-бытовых и смешанных сточных вод. 35 Состав: биомасса ила, вода, грунт, песок. В состав осадка могут входить органические вещества природного происхождения, соединения группы азота, нефтепродукты в незначительных количествах, фосфаты, сульфаты, тяжёлые металлы: свинец, кадмий, никель, хром, цинк, медь, ртуть, мышьяк в соединениях. 3 Класс опасности: IV
В рамках НИОКР было проведено тестовое сжигание экспериментального образца отхода.
Примечание:
Проблематика утилизации отходов Ил биологических очистных сооружений хозяйственно-бытовых и смешанных сточных вод состоит в том, что существует множество методов, например:
- Термическое обезвреживание;
- Применение осадка в производстве цемента;
- Пиролиз;
- Микробиологическое окисление;
- Использование в производстве почвы;
- и т.д.
И вот выбор технологии и есть, по сути, проблематика.
Руководитель отдела продаж Эко-Спектрум
Мы разбирались в способах утилизации, представлены выше, проводили анализ, исследования, сравнения для понимания места термического обезвреживания в иерархии методов по экономическим и экологическим показателям. Нами были направлены запросы в научные организации, жилищно-коммунальные ведомства, частные компании, которые обращаются с данным видом отходов, нами проведены эксперименты и НИОКРы, благодаря чему, мы можем с уверенностью взяться за вопрос подбора техники и технологии.
На сегодняшний день утилизация иловых осадков очистных предприятий конечно является серьезной проблемой для любого города. Она обусловлена увеличением с каждым годом их объема в связи с ростом численности населения и соответственно увеличенным количеством задействованных сточных вод. Единственным верным решением будет их переработка для дальнейшего использования в различных отраслях промышленности.
Мы бы поставили под сомнение следующие утверждения по применяемым методам:
1. Применение осадка в производстве цемента
«Хорошим способом применения осадка является его использование на цементном производстве, он служит добавкой к сырьевой смеси. Производству необработанный осадок приносит двойную пользу, так как сначала он проходит через этап удаления органической его части с помощью сжигания, во время которого выделяется дополнительная тепловая энергия. Это дает возможность производству использовать тепло в своих нуждах, тем самым экономя дорогостоящее топливо. После сжигания все оставшиеся в составе неорганические части переходят в цементный клинкер, где они растворяются в силикатном составе. Данное применение осадков никак не влияет на качество выпускаемой продукции.»
Во-первых, это только теория, практического применения в России нет. Мы проводили работу с цементными заводами и знаем, что на состав выходящего продукта влияет то что подается вместе с сырьем, далее вопрос, а с какой влажностью должен зайти отход, чтобы обеспечить экономию топлива, ведь неважно на какой стадии идет осушивание отхода, важно, что это уже в себестоимости ликвидации отхода, и насколько калорийный отход, чтобы отдавать столько тепла, чтобы поддерживать технологический процесс обжига цемента. Также возникает вопрос по поводу экологии, насколько гарантированными будут процессы обезвреживания дымовых газов, ведь для производства цемента не требуется каких-то дополнительных узлов очистки, кроме обеспыливания, а вот для обезвреживания (очистки) загрязняющих веществ требуются циклонный фильтр, впрыск сухого щелочного реагента, циклонный фильтр, рукавный фильтр, угольный адсорбер и т.д., то есть предприятию необходимо провести реконструкцию завода и впасть условно в зависимость от поставщика отхода для реализации проекта и получения не совсем убедительных прибылей. Также присутствует и тот, факт, что потребители цементной продукции могут поставить под вопрос экологичность приобретаемой продукции, которая чаще всего используется для жилищного строительства.
2. Пиролиз
«Именно пиролиз считается наиболее прогрессивным методом утилизации отходов очистных сооружений. Его главным преимуществом от остальных является хорошая окупаемость. Сама технология пиролиза представляет собой процесс термической обработки органических веществ. Для этого используют специальные бескислородные камеры, в которых поддерживается температура около 800 градусов Цельсия, это оптимальная температура для осуществления сухой перегонки отходов с дальнейшим образованием пирокарбона, жидкой смолы и горючего газа. Получаемый газ в дальнейшем используется в качестве топлива, оно обладает большой теплотой сгорания вплоть до 3500 кДж/м3.
Пирокарбон – это твердый углеродистый остаток непрерывного пиролизного процесса, получаемый из не компостируемых отходов, абсолютно безвредный инертный материал.
Может применяться на производстве пластика, резинотехнических изделий, красителей, производственных процессах изготовления черных металлов.»
При рассмотрении такого метода не учитывается, что если в результате пиролиза шин можно получить качественное пиролизное топливо и технический углерод, успешно применяемые в различных отраслях промышленности, то в результате пиролиза отходов ЖКХ мы получаем обратный, крайне негативный эффект:
когда из одного отхода получена некачественная пиролизная жидкость, свойства которой соответствуют токсичным жидким отходам, углеродистый многокомпонентный остаток, не имеющий потребителя, а значит – ОТХОД, не подлежащий захоронению на полигоне в виду своих токсичных и дисперсных свойств.
Такой проект не только экономически нецелесообразен, но и экологически неэффективен. Его итог – получение из одного отхода – два, процессы утилизации которых и их себестоимость не учтены проектной документацией, прошедшей ГЭЭ.
Также методы каталитического крекинга и низкотемпературной плазмы, небезосновательно претендующие на универсальность, осложняются отсутствием достаточных промышленных испытаний, обусловленных как дороговизной оборудования, так и высокой себестоимостью переработки.
3. Использование в производстве почвы
«Для качественного производства биологической почвы нужно правильно подготовить сам материал, а именно избыточно активный ил. Сначала идет процесс его обезвоживания с помощью специальных центрифуг и вакуумных фильтров, а после проходит стадия сушки.
Такой способ хорош тем, что с его помощью можно утилизировать осадок и изготовлять качественную почву для высаживания растений, что для загрязненного города, несомненно, важный фактор.»
Микробиологическое окисление
Метод применим только для малотоксичных осадков. Процесс проходит с помощью колоний окислительных бактерий, которые вступают в реакцию с активным илом. После прохождения этой процедуры мы получаем компост, содержащий в себе полезную микрофлору и повышающие плодородие почв вещества.
К недостаткам вышеуказанного метода можно отнести строгий контроль сырья для изготовления грунтов , так как это может отрицательно сказаться на готовом продукте. Если же проверка выявит несоответствие в виде наличия тяжелых металлов или яиц паразитов, то нужно будет искать другое сырье, а данное утилизировать каким-то другим методом. Более того, насколько этот метод рентабельный остается гадать, и насколько экологичный – сомнительно.
Специалистами компании Эко-Спектрум были проведены расчеты по элементному составу отхода.
Исходные данные
Расчетный элементный состав отхода:
| Наименование отхода | C, % | H, % | O, % | N, % | S, % | Cl, % | W, % | A, % | Q, ккал/кг | Cp, Дж/(кг´°С) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Активный ил, влажность 20% | 29,154 | 3,665 | 21,383 | 0,353 | 0,088 | 0,040 | 20,000 | 25,357 | 2585 | 2400 |
где C, H, O, N, S, Cl, W, А – содержание углерода, водорода, кислорода, азота, серы, хлора в отходе, влажность и зольность отхода;
Q – низшая теплота сгорания смеси отходов, ккал/кг
Привлечена аккредитованная лаборатория для проведения замеров ЗВ и состава и кл. опасности золы.
Агрегатное состояние и физическая форма: твердое.
Фото №. 1,2. Испытуемый образец перед подачей в ГК
Задачи
Количество материала: 439 кг.
Таблица 1. Рабочий процесс тестового сжигания
| № п/п | Наименование показателей процесса тестового сжигания | Величина показателей |
|---|---|---|
| 1 | Время начала разогрева, __ч:__мин | 08:30 |
| 2 | Время начала загрузки материала, __ч:__мин | 12:25 |
| 3 | Время завершения сжигания материала, __ч:__мин | 18:30 |
| 4 | Общее количество загруженного материала, кг | 439 |
| 5 | Температура материала перед загрузкой в ГК, °С | +8 |
| 6 | Температура в ГК и ВК, °С | Таблица 3 |
| 7 | Время отключения горелок в ГК и ВК, __ч:__мин | Горелочные устройства в ГК после выхода на рабочий режим были полностью отключены. ГУ во ВК работало периодически для поддержания температур при сжигании ЗВ в отходящих дымовых газах |
| 8 | Количество ДТ, затраченного на термическую утилизацию, кг | 109[1] - дизельного топлива на разогрев установки; 72 – дизельного топлива на термическое обезвреживание экспериментального образца отхода |
| 9 | Способ подачи отхода | шнек |
1 - При условии безостановочной работы инсинератора разогрев главной и вторичной камер осуществляется при запуске установки;
В процессе горения материала наблюдался рост температуры в ГК от 500 0С до 900 0С, во ВК – от 763 0С до 913 0С.
На выходе из газоотводной трубы до системы ГОУ дымовые газы слабо визуализировались. Сделан вывод о нормальном темпе загрузки отхода в главную камеру HURIKAN 200 R в количестве 6 кг каждые 4 минут.
Зольный остаток от сжигания экспериментального образца по массе составил 31 кг. Таким образом зольность отхода: 7%. Визуально зольный остаток частично содержит темно-серые вкрапления, что может свидетельствовать о незначительном объеме остаточной органики (фото 3).
Фото №3. Зольный остаток от сжигания экспериментального образца в сравнении с исходным отходом. Исходный отход справа.
Расход дизельного топлива в период сжигания на рабочем режиме
Общий расход дизельного топлива на период испытаний составил 72 кг. При выходе на рабочий режим эксплуатации оборудования горелки в ГК полностью отключились и не включались до окончания эксперимента; горелка во ВК периодически включалась для поддержания температур, необходимых для сжигания загрязняющих веществ в составе отходящих дымовых газов. При таком рабочем режиме расход дизельного топлива составил 9,2 кг/час или 10,672 литра/час.
Экспертами аккредитованной лаборатории произведен инструментальный замер качества дымовых газов до системы ГОУ.
Образец зольного остатка после окончания процесса сжигания будет передан лабораторию и заказчику для определения класса опасности.
Необходимо отметить, что следующими экспериментом будет являться сжигание образцов отходов после шредирования с целью увеличения производительности, снижения расхода топлива и достижения равномерного процесса горения.
Протокол испытаний № 83-ПИ от 11.12.2024
на основании акта о проведении тестового сжигания от 10.12.2024
По результатам проведенного контрольного сжигания экспериментального образца смеси отходов: Ил биологических очистных сооружений хозяйственно-бытовых и смешанных сточных вод предварительно обезвоженный, гранулированный, на экспериментальной установке с типом роторной серии определен рабочий температурный режим, обеспечивающий качественное сжигание исходного материала: 6070С и выше в главной камере.
В процессе тестового сжигания отхода горелочные устройства в главной камере полностью отключились и не включались до окончания эксперимента; горелочное устройство во вторичной камере работало с периодическим отключением для поддержания требуемого температурного режима для сжигания загрязняющих веществ в составе отходящих дымовых газов.
Эксперимент показал, что при увеличении скорости подачи отхода до пределов 12 кг каждые 4 минуты объем образуемых дымовых газов превысил объем камеры дожига.
Зольный остаток от сжигания экспериментального образца по массе составил 31 кг. Таким образом зольность отхода: 7%. Визуально зольный остаток частично содержит темно-серые вкрапления, что может свидетельствовать о незначительном объеме остаточной органики.
Эксперимент показал, что фактическая производительность установки HURIKAN на экспериментальном образце составила 95 кг/час при работе без ГОУ, что составляет разницу с расчетной 130 кг/час.
Предварительно рекомендуется система газоочистки сухого типа для приведения уровня выбросов к требованиям НДТ ИТС 9-2020 / Приказа РПН №844 от 12 ноября 2021 г. Рекомендуемая комплектация системы газоочистки сухого типа: циклонный фильтр, впрыск сухого щелочного реагента, циклонный фильтр, рукавный фильтр, угольный адсорбер.
Если у Вас отходы Ил биологических очистных сооружений хозяйственно-бытовых и смешанных сточных вод, и Вы не знаете что делать, или выбираете технологичское решение, то звоните к нам, мы обязательно Вам поможем.
В ходе углубленной проработки проблематики утилизации иловых осадков Эко-Спектрум была поставлена цель - определить срок окупаемости вложенных в технологию инвестиций. По итогам тестовых испытаний мы получили практические данные: о производительности оборудования на конкретном отходе; об энергозатратах; качестве и количестве зольных остатков; качестве промвыброса и эффективности выбранной системы ГОУ. С целью оптимизации расчетных затрат на термический метод утилизации иловых осадков разработан дополнительной модуль по снятию тепла и направление его на осушку обводненного отхода. Дополнительные блоки технологической линии позволили увеличить производительность оборудования, а также вдвое сократить расходы на утилизацию. Зольность исследованного образца отхода составила менее 1%. Побочный отход соответствует V классу опасности, пригоден не только для размещения на полигоне, но и для использования в производстве инертных материалов. Что полностью соответствует концепции предприятия «0 отходов на полигон» и позволяет решить ключевую проблему обращения с отходами отрасли ЖКХ. Установлен срок окупаемости проекта – 4 года.
