Экологическая энергетика

Новиков О.Н.

o22n04nov62@rambler.ru

 

Процессы, происходящие в России в настоящее время, приводят к резкому росту количества и разнообразия бытовых отходов. Бремя ответственности за их утилизацию сдвигается на местные власти, в том числе муниципалитеты. Обычные ТБО крупного современного города содержат более 100 наименований токсичных соединений, среди них - красители, пестициды, ртуть и ее соединения, растворители, свинец и его соли, лекарства, кадмий, мышьяковистые соединения, формальдегид, соли таллия и другие. Особое место в составе твердых отходов занимают пластмассы и синтетические материалы, так как они не подвержены биологическому разрушению и могут длительное время находиться в окружающей среде. При горении пластмасс и синтетических материалов выделяются многочисленные токсиканты, в том числе полихлорбифенилы (диоксины), фтористые соединения, кадмий и другие. Не менее опасны и бытовые сточные воды: снижение их негативного воздействия на окружающую природную среду является важной проблемой всех урбанизированных территорий. Опасность в данном случае связана с бактериальным загрязнением среды обитания и возможной вспышкой эпидемии. Атмосферные осадки, солнечная радиация и выделение тепла в связи с возгораниями, поверхностными и подземными пожарами вызывают непредсказуемые физико-химические и биохимические процессы, продуктами которых являются многочисленные токсичные химические соединения в жидком, твердом и газообразном состоянии. Биогенное воздействие делает отходы благоприятной средой для размножения насекомых, грызунов (роста популяции крыс) и различных микроорганизмов.

Проблема отходов, это многоуровневая задача, требующая комплексного решения, от сбора и транспортировки, до переработки и утилизации. Осуществление программы возможно начинать с принципа: «начинать с малого», т. е. с пилотных проектов которые позволят в дальнейшем переходить к осуществлению более масштабных проектов.

Новые технологии, реализованные в комплексе АЛЬФА-7 по утилизации ТБО позволят удовлетворить высокие экологические требования Прибайкальской зоны.

Экоэнергетический комплекс АЛЬФА -7 по переработке и утилизации ТБО

Мощность – 24 т ТБО в сутки

Площадь производственной территории - 2000 м2

 

Спецификация комплекса АЛЬФА – 7

 

1. Модуль приемки

2. Линия переработки и утилизации ТБО

3. Установка по очистке поверхностных вод

4. Установка очистки воздуха рабочей зоны

5. Автомойка

 

Модуль приемки

- весы автомобильные с навесом (1), эстакада (2), приемный бункер с решеткой (3), конвейер с электромагнитом (4), пост отделения крупномера, шредер (дробилка) (5), транспортер с орошателем (4), дозирующий насос (11), резервуар с катализатором, модуль реагентный Альфа-7РГ (18)

 

Линия переработки и утилизации ТБО

• Установка газификации

- бункер дробленного сырья, объемный дозатор, шнек, газификатор (с камерой высокотемпературной гидратации, паровой конверсии, побудителем газа, камерой сгорания водорода) с кессоном охлаждения минерализованного остатка (6), парогенератор с теплообменником (газ-пар) (7)

• Установка синтеза ФН

- фильтр-адсорбер с колонной синтеза формиата, кристаллизатором, сушилкой и фасовочным столом (8), компрессор (9), нутч-фильтр (19)

• Установка выщелачивания

- узел мокрого удаления минерализованного остатка; чан выщелачивания; шнек для осадка, решётка (6), приямок (10 куб/м) с двумя дренажными насосами (15), электрореактор Альфа-7ВС (16), блок питания (10), компрессор, фильтр первичной очистки Альфа-7ХС-н-160 с сорбентом ОДМ-2Ф (14), адсорбер Альфа-7ХС-н-160 с сорбентом тяжелых металлов (14), модуля регенерации раствора выщелачивания Альфа-7ВС (18), модуль утилизации Альфа-9У (17), насос подачи раствора выщелачивания.

• Электрогазогенератор (на схеме не указан)

Узел формования фундаментных блоков (20)

 

Установка по очистке поверхностных вод замкнутого цикла

- приямок (15) для сбора стоков, дренажный насос на 2 куб/м/ч (13), блок питания, компрессор К-24 (9), модуль Альфа-7ВС электродеструктор-электрофлотатор (16), модуль Альфа-7ХС с сорбентом ОДМ-2Ф (14), приямок для чистой воды, насос для чистой воды, приямок для шлама, насос для шлама, градирня.

 

Установка очистки воздуха рабочей зоны (на схеме не указана)

- вентилятор, мокрый скруббер, приямок, насос циркуляции и подачи воды на очистные сооружения, воздуходувка.

 

Автомойка (на схеме не указана)

- навес, пост ручной мойки Kerher на 30 л/ч.

 

Описание работы комплекса

Модуль приемки ТБО: Автомобиль с ТБО взвешивается, проезжает на эстакаду, выгружает ТБО в приемный бункер и подвергается мойке. На решетке приемного бункера остается габаритный мусор, подлежащий отдельной обработке и учету (бытовая техника, строительный мусор).

Для предотвращения смерзания и предварительной сушки в бункер заведен воздуховод с теплым воздухом. ТБО поступают на конвейер, где дополнительно контролируются веб-камерой для исключения возможности попадания некондиции. Шредер (дробилка) дробит мусор до фракции 5-30 мм. Дробленый продукт по конвейеру идет в бункер газогенератора. На конвейере располагаются форсунки для орошения ТБО катализатором.

Бункер для дробленого материала оснащен подачей теплого воздуха для исключения замерзания и сушки дробленной фракции ТБО перед газификацией. Сухая фракция с содержанием влаги от 8 до 25% подается шнеком в объемный дозатор (шлюз), из которого попадает в камеру газификации. После газификации газ охлаждается до температуры 400 0С и подается на фильтр и далее в абсорбирующую колонну синтеза формиата компрессором (для исключения превышения давления в газификационной камере). В абсорбирующей колонне происходит синтез формиата натрия в противотоке, концентрат на выходе из колонны охлаждается в кристаллизаторе, осадок формиата натрия отделяется на фильтре и сушится. Минерализованный остаток поступает в установку селективного извлечения тяжелых металлов. Очищенный от тяжелых металлов остаток подается шнеком на фильтр-пресс, затем в бетономешалку, где промешивается с цементом, формиатом натрия и формуется в формах для фундаментных блоков.

Очистные сооружения замкнутого водоснабжения

Дренажные воды, воды от мойки полов, оборудования, поверхностный сток, сток автомойки и др. воды собираются в приямке, откуда дренажным насосом подаются в электрореактор Альфа-7ВС, где происходит процесс их очистки от органических примесей, нефтепродуктов, солей жесткости, взвесей, микроорганизмов. Доочистка осуществляется на фильтре Альфа-7ХС. Очищенные воды собираются в приямке и подаются насосом очищенной воды на технологические нужды. Для охлаждения вода подается в градирню.

Очистные сооружения очистки воздуха рабочей зоны: Воздух рабочей зоны подается в мокрый скруббер, где осуществляется отделение пыли, газов. Воздух увлажняется и выводится в атмосферу. Раствор после скруббера циркулирует и подается на очистку на очистные сооружения.

Автомойка

На автомойке очищенная вода через насос высокого давления и распылитель используется для ручной мойки. Вода после мойки подается на очистные сооружения.

 

Требования к зданию

Оборудование размещается в быстровозводимом утеплённом одноэтажном металлическом здании типа (класс ответственности зданий очистных сооружений – III; степень огнестойкости – III; категория по взрывопожарной и пожарной опасности - Д). Возможно размещение в зданиях контейнерного типа.

 

Продукты переработки и утилизации:

Формиат натрия технический 98% по основному веществу. При перекристаллизации очищенный химически чистый продукт содержит 99,9 % основного вещества.

Формиат натрия (HCO2Na) - кристаллический порошок от белого до серого цвета, допускается зеленоватый оттенок. Не имеет запаха. Формиат натрия применяется в строительстве в качестве противоморозной добавки к бетонам. Он позволяет в зимних условиях достичь проектной прочности бетонов при температурах до -20 0С. Применением формиата натрия позволяет добиться экономии в 3-4 раза по расходу в сравнении с другими типами противоморозных добавок. Применяется в нефтедобыче, фармацевтике, при производстве щавелевой кислоты и других отраслях промышленности. Крайне перспективно его применение для получения синтетического жидкого топлива, а также в производстве пластических масс на основе целлюлозы. Применяется он для отсыпки улиц против гололеда. Из него получаются растворители, метилирующие агенты, добавки к моторному топливу. Применение формиата для консервирования кормов, биотехнологии – мощнейший катализатор развития агросектора.

Для получения биодизельного топлива из формиата натрия проводят цепь химических превращений (условная схема реакций 1-2) , в результате которых образуется биодизельное топливо:

nCO+(2n)H2=CnH(2n+2)+(n-1)H2O (1);

CnH(2n+1)OH+HCOONa=C(n+1)H(2n+1)O2 +NaOH(2);

2. Газ на основе водорода используется для энергоснабжения и теплоснабжения с содержанием основного вещества 90%, допускается примесь окиси углерода в количестве

до 10 %. При сжигании газа в атмосферу попадает вода и углекислый газ.

3. Минерализованный осадок. Состав минерализованного остатка: SiO2=23-36%, Fe 12-33%, Al 5-7%, Cu 2-5 %, K2CO3 11-17 %, NaCl 6-21%, Na3PO4 8-15%, CaCO3 2-8%. Объем остатка в 50 раз меньше объема ТБО. Из остатка магнитной сепарацией извлекается железо до 6 кг с куб/м ТБО. Для дальнейшей утилизации минерализованного остатка применяется кучное выщелачивание для извлечения из него растворимых примесей, включая щелочные соединения, тяжелые металлы.

Тяжелые металлы выделяются на сорбентах в виде концентратов для последующей реализации на специализированные металлургические предприятия. Щелочные компоненты частично используют для орошения ТБО перед высокотемпературной гидратацией в качестве катализатора. Излишки концентрата выщелачивания после упаривания в модуле Альфа-7 У. предполагается использовать в качестве солевого состава. Солевой состав, состоящий из фосфатов, карбонатов калия, натрия (удобрения) применим также в качестве добавки для рецептур антигололедных средств. Кроме того, состав применим как калийное удобрение.

Обезвреженный нерастворимый твердый субстрат подлежит иммобилизации в фундаментные армированные бетонные блоки (14 кг из 1 куба ТБО).

 

Перечень производимой продукции:

• электроэнергия

металл

конструкционные материалы

формиат натрия

 

Преимущества технологии комплекса АЛЬФА

1. исключение образования продуктов пиролиза

2. исключение выброса в атмосферу мелкодисперсной пыли, оксидов серы и азота, фуранов, диоксинов и каких-либо других загрязнений

3. исключение необходимости специального захоронения зольного осадка

4. сокращение энергетических издержек за счет снижения рабочих температур с 1500 до 500-600 С

5. использование оборотных систем очистки сточных вод

6. возможность производства электроэнергии, товаров востребованных на рынке

7. извлечение черных и цветных металлов

8. модульность комплекса позволяет осуществлять последовательное наращивание мощности утилизации

9. возможность размещения на одной территории комплекса утилизации ТБО и очистных сооружений хозяйственно-бытовых стоков одного или группы населенных пунктов

 

Использование технологий в комплексе Альфа-7 обеспечено патентами:

*Газогенератор (Патент № 55775)
*Способ утилизации твердых токсичных промышленных отходов (Патент № 2315945)

*Способ извлечения металлов (Патент № 2312909)

*Селективное выщелачивание (Патенты № 2312909, № 2323267)

*Флотационная система (Патент № 19530)
*Способ удаления пенного продукта из флотатора или электрофлотатора

(Патент № 2309802)

*Способ очистки сточных вод (Патенты № 2321548, № 2312072)