bbk 000000

УДК 628.17.001.4

Бутусов М. М.

Безотходная переработка илового осадка канализационных очистных сооружений – производство биококса

Аннотация

Иловый осадок городских очистных канализационных соо­ружений является самым массовым видом техногенных отходов. Проблемы его утилизации существуют в каждом городе, где функционирует современная система очистки сточных вод. В мировом масштабе вопросы оптимальной утилизации осадка пока не решены. На практике в европейских странах, в зависимости от жесткости национальных экологических регламентов, реализуются разные, зачастую неоптимальные технические решения. В ряде стран Европы построены дорогостоящие илосжигатели, где основной объем осадка утилизируется термически. Получаемая энергия используется в системах центрального отопления. Эта технология считается наиболее перспективной, хотя до сих пор не дополнена экономически выгодной и экологически обоснованной переработкой образующейся золы. В России основная часть осадка утилизируется на полигонах, однако назрела необходимость разработки эффективных и экологически приемлемых технологий утилизации отходов. Пиролиз является возможным решением задачи малоотходной переработки илового осадка в полезный продукт – биококс. Технологии пиролизной переработки органических отходов имеют ряд конкурентных преимуществ перед сжиганием.

Ключевые слова

сточные воды , иловый осадок , утилизация отходов , илосжигатель , пиролиз , биококс

bbk 000000

УДК 628.336.3

Бутусов М. М., Комаров А. Ю., Писаренко С. С., Кудерна Mаксимилиан, Поллак Михаэль

Безотходная переработка илового осадка канализационных очистных сооружений – производство биококса

Аннотация

Оптимальный способ утилизации илового осадка сточных вод до сих пор не найден. Выгодным способом утилизации илового осадка (как с экономической, так и с экологической точки зрения) может стать получение биококса – материала, который удовлетворяет следующим критериям: высокая концентрация чистого углерода (не менее 15–30%); низкое содержание водорода (H/C менее 0,2); отсутствие органических токсикантов; высокая пористость (около 40%); механическая стабильность; хорошие сорбционные свойства. Способ производства – пиролиз при температуре 400–900 °С; исходное сырье – органические отходы различного происхождения (осадок сточных вод, сельскохозяйственные отходы, остатки от переработки древесины, отходы птицеферм). Область применения биококса – улучшение качества почвы, восстановление полигонов твердых бытовых отходов, рекультивация техногенных и заброшенных территорий для озеленения, смягчение эрозии почв и предотвращение опустынивания. Преимуществом биококса по сравнению с другими почвенными субстратами является возможность подбора свойства материала для конкретного применения. Компанией «АктивИл» спроектирован и введен в эксплуатацию среднемасштабный многоподовый пиролизный реактор производительностью около 300 тонн биококса в год, для которого в качестве сырья используется осадок сточных вод очистных сооружений одного из городов Московской области. Образцы биококса, произведенные при разных режимах, прошли серию анализов и испытаний. Первые результаты исследований показали возможность достижения требуемых параметров продукта. Исследования продолжаются в рамках ряда национальных и международных проектов.

Ключевые слова

сточные воды , иловый осадок , утилизация отходов , пиролиз , биококс

DOI 10.35776/VST.2021.07.06
УДК 006.053:628.1/3

Пупырев Е. И., Ширяевский В. Л., Герасимов В. А.

Предпроектная оценка эффективности сооружений очистки воды и обработки осадков

Аннотация

Проектирование сооружений очистки воды имеет многовековую историю. В настоящее время в мировом проектном сообществе сложились практически единые технологические схемы очистки природной воды до уровня питьевой и очистки хозяйственно-бытовых сточных вод. В области очистки воды в профессиональном сообществе идет интенсивный обмен идеями, технологиями, промышленными продуктами. В последнее время активно развиваются математические методы расчета блоков сооружений, используются методы цифрового (компьютерного) проектирования. Для сложных проектов в первую очередь выполняются предпроектные работы. Методы проектирования сооружений очистки воды остаются по сути своей эвристическими, и для одной и той же постановки задач может быть предложен ряд конструктивных решений. Цифровая среда проектирования позволяет решать новые задачи, прежде всего проектировать очистные сооружения, оптимальные не только по показателям качества воды и другим техническим параметрам, но одновременно, если это возможно, и по экономической эффективности. Предлагается метод разработки предпроекта с использованием многовариантных математических процедур, которые позволяют приблизиться к оптимальному сочетанию технических и финансовых показателей будущего сооружения очистки воды.

Ключевые слова

сточные воды , анаэробное сбраживание , биогаз , метантенк , иловый осадок , иловый кек , технологическая схема обработки осадков сточных вод , финансовая модель , «Альт-Инвест»

DOI 10.35776/VST.2021.10.04
УДК 628.336.7

Маркелов А. Ю., Ширяевский В. Л., Кривобородов Ю. Р., Шеремета И. О., Никитин В. В.

Результаты испытаний опытной установки остеклования илового осадка

Аннотация

Компанией ООО «НТЦ «Экопромтех» (резидент Инновационного центра «Сколково», участник Московского инновационного кластера) разработано инновационное решение проблемы утилизации осадков, образующихся при очистке сточных вод, – технология остеклования осадка. Для подтверждения работоспособности технологии, ее технической реализуемости, определения экологических показателей и энергетических характеристик при поддержке Фонда «Сколково» в Московской области на действующих Щелковских межрайонных очистных сооружениях создана опытная установка. В ходе эксплуатации установки выявлен ряд положительных эффектов внедрения технологии. Показано, что остеклование илового осадка сточных вод позволяет сократить объем отходов в 25 раз (применительно к предварительно обезвоженному осадку), получить на выходе безопасный остеклованный материал для применения в строительстве. Для определения энергетических характеристик процесса использовался комплексный экспериментально-теоретический подход, включающий сравнение результатов измерений с данными, полученными в ходе CFD-моделирования и теплофизических расчетов. Экологическая безопасность подтверждена по программе, разработанной АО «НИИ Атмосфера», измерения выполнены Центром лабораторного анализа и технических измерений по Центральному федеральному округу. В ходе проведения испытаний подтверждено, что, в отличие от сжигания, опасная эмиссия суперэкотоксикантов (диоксинов/фуранов) полностью исключена. Измерения выполнены Лабораторией аналитической экотоксикологии Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН. На выходе установка выдает вместо золы остеклованный гранулированный материал, которому на основании биотестирования присвоен V класс опасности. Подтверждена практическая ценность остеклованного материала: по заключению Испытательного центра «Цемискон» цемент с применением в качестве добавки стеклогранулята соответствует портландцементу с добавками типа ЦЕМ II/А класса прочности 42,5H. Технология остеклования полностью отработана для осадка сточных вод и готова к масштабированию и промышленному внедрению.

Ключевые слова

иловый осадок , сушка осадка , иловый кек , остеклование , остеклованный материал , нулевое захоронение , опытная установка , термические методы утилизации

DOI 10.35776/VST.2021.07.05
УДК 628.336.7

Маркелов А. Ю., Ширяевский В. Л., Пупырев Е. И., Шеремета И. О., Никитин В. В.

Технология остеклования илового осадка сточных вод в сравнении с другими методами переработки

Аннотация

Специалистами компании ООО «НТЦ «Экопромтех» разработана инновационная технология остеклования илового осадка сточных вод, позволяющая значительно сократить объем отходов и получить на выходе безопасный остеклованный материал для использования в строительстве. Приводится сравнение технологии остеклования с другими способами переработки осадка: депонированием, сбраживанием осадка в метантенках, сушкой, пиролизом, каталитическим и классическим сжиганием. В России более 90% образующихся иловых осадков депонируются. При сохранении этой тенденции неизбежен рост плеча перевозки осадка. Использование необработанного илового осадка в качестве удобрения повышает риск загрязнения почвы. Финансовые модели проектов с внедрением метантенков за счет продажи биогаза или электроэнергии не окупаются. В случае применения метода сушки для получения топлива из осадка расходуется практически столько же тепловой энергии, сколько содержится в конечном продукте. Поэтому себестоимость высушенного илового осадка как топлива не будет меньше стоимости природного газа, а с учетом других операционных затрат, включая доставку до потребителя, превысит стоимость газа в 2–3 раза. Пиролиз с получением ликвидных продуктов находится на стадии разработки, что потребует проведения большого количества исследований. Технология каталитического сжигания осадка без предварительной сушки не решает основные проблемы любого сжигания и приводит к определенным трудностям: риск эмиссии суперэкотоксикантов сохраняется, золу необходимо утилизировать, затруднено поддержание автотермического режима, катализатор изнашивается и требует замены. Технология остеклования имеет ряд преимуществ, готова к масштабированию и промышленному внедрению.

Ключевые слова

сточные воды , метантенки , сжигание , иловый осадок , пиролиз , сушка осадка , иловый кек , остеклование , термические методы , остеклованный материал , нулевое захоронение