Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка экологически безопасной высокоскоростной энергоэффективной технологии утилизации органической фракции бытовых отходов на основе процесса анаэробной микробной ферментации для уменьшения антропогенной нагрузки полигонов твердых бытовых отходов на окружающую среду городских и прилегающих к ним территорий.

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
анаэробная обработка органических отходов, ко-ферментация,твердые бытовые отходы (тбо), осадки сточных вод (осв), полигоны тбо, метаногенез, биогаз, метан, азот, нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии, анаммокс-бактерии

Цель проекта:
Основной проблемой, на решение которой направлен реализуемый проект, является уменьшение антропогенной нагрузки полигонов твердых бытовых отходов на окружающую среду городских и прилегающих к ним территорий. Цель реализуемого проекта - создание научно-технологических решений, обеспечивающих разработку экологически безопасной, высокоскоростной, энергоэффективной технологии переработки органической фракции твердых бытовых отходов (ТБО) и осадков сточных вод в метан на основе анаэробной микробной ферментации для уменьшения антропогенной нагрузки полигонов ТБО на окружающую среду.

Основные планируемые результаты проекта:
- Технологические основы высокоскоростной анаэробной ко-ферментации органического вещества твердых бытовых отходов (ТБО) и осадков сточных вод (ОСВ) с получением метана, включающие:
высокоскоростной анаэробный биогазовый реактор для сбраживания смеси ОФ-ТБО и ОСВ;
установку для физико-химической обработки сброженной массы для сгущения и подготовки к использованию в качестве биоудобрений;
установку частичной нитрификации-анаммокс для очистки жидкой фракции после сгущения сброженной массы (иловой воды) от азота.
- Математическая модель анаэробной ферментации органического вещества полужидких текучих и твердых бытовых отходов;
- Лабораторный регламент технологического процесса высокоскоростной анаэробной микробной ко-ферментации органического вещества твердых бытовых отходов и осадков сточных вод с получением энергоносителя метана;
- Предложения и рекомендации по использованию результатов ПНИ в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках;
В результате работ будет создан проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка экспериментальной установки полного цикла анаэробной переработки органической фракции твердых бытовых отходов (ТБО)».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечным продуктом, создаваемым с использованием результатов проекта, является экологически безопасная, высокоскоростная, энергоэффективная технология переработки органической фракции твердых бытовых отходов (ТБО) и осадков сточных вод (ОСВ) в метан на основе анаэробной микробной ферментации для уменьшения антропогенной нагрузки полигонов ТБО на окружающую среду.
По результатам аналитического обзора мировых научных и информационных источников, затрагивающих научно-техническую проблему, и проведения патентных исследований, для выполнения поставленных в проекте задач были использованы наиболее перспективные, существующие в мире на сегодняшний день, научно-технологические решения и методы. В частности, для ко-ферментации ОФ-ТБО и ОСВ был использован метод анаэробной жидкофазной ферментации с пониженной влажностью и повышенной (55оС) температурой. Для эффективного обезвоживания сброженной массы применен метод механического сгущения с использованием полиакриламидного биодеградабельного флокулянта с оптимальной дозировкой. Для удаления биогенного аммонийного азота из иловой воды использовался недавно открытый процесс анаэробного окисления аммония нитритом (процесс анаммокс), отличающийся от других методов высокой эффективностью и низкими энерго- и ресурсозатратами.
Для достижения заявленных результатов в России необходимо создать законодательную базу и механизмы апробации и внедрения
новых технологий в реальный сектор. Основную роль в этом процессе должны сыграть индустриальные партнеры, которые заинтересованы в результатах научно-исследовательской деятельности с целью модернизации существующих и создания новых производств.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты настоящего проекта найдут широкое применение в таких отраслях, как коммунальное хозяйство (очистные сооружения, компании, занимающиеся утилизацией органических отходов), предприятия пищевой и перерабатывающей отрасли.
Полученные результаты позволят:
- вывести на рынок новую научно-техническую продукцию, разработать технологию мирового уровня, разработать более совершенной микробную технологию обработки ОФ-ТБО;
- заместить импорт и обеспечить экспортный потенциал: импорто-замещение продукции зарубежных компаний, производящих реакторы и системы жидкофазной ферментации ОСВ, а также компаний, производящих системы микробиологической очистки жидкой фракции сброженной массы от азота с применением процесса анаммокс;
- получить значимые научные результаты, позволяющие переходить к со-зданию новых видов научно-технической продукции;
- создать технологический задел для широкомасштабного применения в России технологии ко-ферментации ОФ-ТБО и ОСВ.
Внедрение результатов проекта обеспечит снижение экологической нагрузки на природу с внедрением энергосберегающей экологически безопасной технологии, включая:
-сокращение эмиссии парниковых и разрушающих озоновый слой газов;
- улучшение состояния атмосферного воздуха городов и сельских поселений за счет использования более совершенных способов производства энергии и утилизации органических отходов;
- сокращение сброса загрязненных биогенным азотом вод в природные бассейны для предотвращения эвтрофикации.
С целью развития международного сотрудничества области развития природоохранных технологий осуществлена поездка в Индию, где получены важные данные о состоянии и перспективах развития проблем утилизации ТБО и осадков сточных вод. В декабре ланируется поездка в Нидерланды с посещением лидирующих в мире университетов и компаний, проводящих исследования и внедрение передовых технологий по теме настоящего проекта.
Для демонстрации и популяризации выполняемых работ принято участие в трех научно-популярных программах на телевидении, и опубликована монография об очистке воды и сдана в печать моногафия о переработке ТБО и ОСВ.
Принято участие более чем в 10 Российских и международных симпозиумах и конференциях, в пяти выставках, с докладами о ходе и результатах исследования. Получено 3 золотые медали, и 5 дипломов за лучшие представленные работы.
3. Опубликовано 5 научных статей в цитируемых научных журналах.

Текущие результаты проекта:
Выполнен аналитический обзор научных и информационных источников, затрагивающих научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ, указывающий на ее актуальность.
Проведены патентные исследования, свидетельствующие о новизне предлагаемого подхода.
Обоснован выбор исследований в области применения микроорганизмов для разработки технологических основ утилизации органических загрязнений.
Разработаны лабораторные методики (молекулярные, физиологические и культуральные) анализа ключевых групп микроорганизмов, важных для утилизации органических загрязнений.
Создана базовая математическая динамическая модель превращения органического вещества в биогаз на основе данных научной и технической литературы, которая позволяет с достаточно высокой точностью интерпретировать существующие или получаемые экспериментальные данные.
Разработаны Программа и методики экспериментальных исследований для определения оптимальных значений параметров исследуемых ключевых процессов.
Разработаны эскизные конструкторские документации на испытательные (лабораторные) стенды, которые позволяют перейти к изготовлению испытательных (лабораторных) стендов и проведению на них экспериментальных исследований.
Разработаны испытательные (лабораторные) стенды для проведения экспериментальных исследований на модельных субстратах и реальном сырье.
Проведены экспериментальные исследования процессов анаэробного сбраживания ОФ-ТБО метаногенными микробными сообществами, частичной нитрификации и анаммокс на испытательных (лабораторных) стендах по разработанным Программе и методикам.

Проведено инженерно-техническое обследование на местах действующих полигонов ТБО и станций очистки сточных вод в различных климатических зонах России и в Индии.
Обоснована целесообразность совместной анаэробной обработки органической фракции ТБО и ОСВ с получением метана.
Разработана эскизная конструкторская документация на образец комплексной экспериментальной установки, включающей анаэробный биореактор, систему механического и физико-химического сгущения осадка, и реакторов частичной нитрификации и анаммокс.
Разработана экспериментальная установка, состоящая из гомогенизатора ОФ-ТБО, биогазового реактора, системы механического и физико-химического сгущения сброженного осадка и отделения иловой воды, а также реакторов частичной нитрификации и анаммокс с иммобилизацией активного ила путем ершовой загрузки.
Проведено материально-техническое обеспечение работ.
Принято участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов работы