Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии экологически чистой утилизации иловых осадков коммунальных очистных сооружений путем сжигания в кипящем слое катализатора.

Докладчик: Яковлев Вадим Анатольевич

Должность: Заведующий лабораторией

Цель проекта:
Проект направлен на решение следующих проблем: - экологически безопасная утилизация иловых осадков коммунальных очистных сооружений; - снижение экологической нагрузки на природу через уменьшение загрязненных земель, отведенных под иловые карты. Таким образом целью проекта является снижение экологической нагрузки на природу внедрением энергосберегающей экологически безопасной технологии автотермического сжигания в кипящем слое катализатора иловых осадков с высокой влажностью. Также целью проекта является создание за счет средств Индустриального партнера опытной установки сжигания влажных иловых осадков производительностью 750 кг/час по сухому веществу.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате проекта должны быть получены следующие результаты:
1). Должна быть проведена модернизация испытательной базы, направленная на решение задач проекта.
2). На лабораторном уровне должны быть проведены исследования термокаталитического окисления иловых осадков на экспериментальном стенде кипящего слоя и определены оптимальные параметры сжигания без образования значительных количеств вредных выбросов.
3). Должны быть разработаны новые типы катализаторов глубокого окисления для кипящего слоя стабильные к парам воды при температурах 600-800 оС.
4). Должны быть проведены исследовательские испытания новых катализаторов на стабильность в условиях сжигания иловых осадков с влажностью до 75%.
5). Должны быть разработаны исходные данные на проектирование укрупненной установки сжигания влажных иловых осадков производительностью 750 кг/час по сухому веществу.
6). За счет Индустриального партнера должны быть спроектирована, создана и испытана установка сжигания влажных иловых осадков производительностью 750 кг/час по сухому веществу.
В качестве предлагаемых подходов к решению поставленных научно-технических задач используются:
- применение катализатора глубокого окисления, позволяющего реализовать окисление топлива по отличному от традиционного механизма при более низких температурах;
- применение кипящего слоя частиц катализатора.
В целом особенности сжигания углеводородного топлива в кипящем слое катализатора складываются при сочетании четырех принципов: применение катализаторов полного окисления веществ; сжигание топлив в псевдоожиженном (кипящем) слое частиц катализатора; сжигание смесей топлива и воздуха в соотношении, близком к стехиометрическому; совмещение тепловыделения и теплоотвода в едином псевдоожиженном слое. Вместе с тем, на настоящий момент не решен ряд проблем, связанных в основном с особенностями перерабатываемого сырья, в т.ч.:
–высокая влажность (70-76% вес.),
–высокая зольность в сухом остатке,
–зольный остаток содержит тяжелые металлы (Hg, Cd, Pb, Bi и др.), которые необходимо связывать либо сохранять в твердом виде,
–высокое содержание соединений серы.
Поставленные задачи решаются путем снижения температуры процесса (не выше 800оС), что ниже температуры плавления золы и разложения сульфатов и солей тяжелых металлов. При этом применение катализаторов должно обеспечить полноту сгорания топлива при относительно невысоких температурах (700-750оС). Кроме того, для полного связывания SO2 необходимо применение поглотителя типа CaCO3, CaO.
Таким образом, предлагается комплексно решить проблему экологически чистой утилизации иловых осадков коммунальных очистных сооружений путем применения каталитических технологий полного окисления органического сырья.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты проведенных ПНИ могут быть использованы для проведения дальнейших опытно-конструкторских работ (ОКР), направленных на совершенствование каталитических технологий и оборудования утилизации иловых осадков очистных коммунальных сооружений. Полученный опыт будет использован для масштабирования разрабатываемой технологии. Разработанное в будущем оборудование термокаталитического окисления осадков сточных вод коммунальных хозяйств предназначено для выработки тепловой энергии для технологических нужд с одной стороны, а с другой стороны для утилизации осадков сточных вод коммунальных хозяйств, очистных сооружений промышленных предприятий (ЦБК, гидролизные заводы, пр.), предприятий сельского хозяйства и пищевой промышленности.
Полученные в рамках настоящего проекта результаты и разработанные методы должны быть ориентированы на применение в научно-исследовательских организациях и фирмах-производителях наукоемкой продукции и быть конкурентоспособными на мировом рынке.
Планируемый объем внутреннего рынка РФ составит минимум 6 комплексов по утилизации только осадков очистных сооружений коммунальных хозяйств различной мощности ежегодно. Совокупная стоимость этих шести комплексов различной производительности составит не менее 2 млрд. рублей.
Как уже отмечалось в разделе 2, в рамках настоящего проекта планируется создать принципиально новую технологию утилизации иловых осадков. Наиболее близкими аналогами предлагаемой технологии являются технологии кипящего слоя инертного материала, разработанная компаниями Лурги и Пирофлюид, Франция. Данные технологии получили внедрение в компании ОАО «Росводоканал» в г. Санкт-Петербурге в формате трех заводов-утилизаторов. Следует отметить, что зарубежные технологии дороги и обладают высокой материалоемкостью. Они ориентированы на крупные города с большим объемом образующихся осадков. Технология по проекту за счет применения каталитических технологий имеет гораздо меньшую материалоемкость и может быть реализована в населенных пунктах с относительно небольшой производительностью очистных сооружений. Рынок подобных установок в России имеет значительно больший объем (> 6 установок/год), чем у технологий компании Лурги и Пирофлюид.
Наиболее эффективными способами использования полученных в рамках проекта результатов является:
- с одной стороны проведение дальнейших мероприятий по коммерциализации разрабатываемой технологии через разработку типовых установок по утилизации иловых осадков очистных сооружений различной производительности (0,5-2,0 т/ч по сухому веществу) и организацию мелкосерийного производства типовых установок на базе ООО «НПО «Мостовик».
- с другой стороны полученные результаты ПНИ могут использоваться научно-исследовательскими организациями, специализирующиеся в смежных областях для создания новых образцов установок для утилизации широкого спектра загрязнителей природного и техногенного характера.

Текущие результаты проекта:
На основании проведенных аналитического обзора и выбора направления исследований определена одна из главных целей выполнения ПНИ: создание технологии сжигания иловых осадков коммунальных очистных сооружений , обеспечивающей минимальные выбросы вредных веществ с дымовыми газами.
Разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальные установки по сжиганию сухих и мокрых иловых осадков коммунальных очистных сооружений производительностью по исходному сырью 0,05 и 2 кг/ч. В дальнейшем экспериментальные установки будут использованы для тестирования катализаторов и определения оптимальных параметров каталитического процесса сжигания иловых осадков.
На основе методики синтеза катализаторов глубокого окисления наработаны лабораторные партии 6 типов катализаторов.
Определены основные закономерности между активностью, стабильностью катализаторов глубокого окисления для кипящего слоя и их составом и способом приготовления. Наибольшую активность проявляют образцы алюмомагниймеднохромовых оксидных катализаторов КГО-S20 и КГО-S20.
Индустриальный партнер ООО «НПО Мостовик» для освещения и популяризации промежуточных результатов ПНИ принял участие в коллективной экспозиции в Международной выставке оборудования и технологий для городской коммунально-инженерной инфраструктуры «IDES Si eri» (г, Новосибирск, ВК «Новосибирск Экспоцентр»).