Наука и технологии России

Вход Регистрация

Очищение огнём

Казалось бы, чего проще: отходы – в топку! И действительно, сжигание – один из самых современных и прогрессивных способов утилизации осадков коммунальных сооружений, промышленности и сельского хозяйства. Но этот способ утилизации, по крайней мере, в том виде, в котором он чаще всего реализуется сегодня, предполагает образование токсичных выбросов и немалые финансовые затраты. Учёные Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН поставили цель найти более экологичную и недорогую схему сжигания иловых осадков, которая стала бы удобной для внедрения на российских коммунальных очистных сооружениях.

То, что разнообразные отходы человеческой жизнедеятельности надо как-то утилизировать, сомнений быть не может. Далеко не все они пригодны к переработке, в частности, это касается и иловых осадков очистных коммунальных сооружений. В России и европейских странах такие осадки, а фактически это пастообразная органоминеральная масса с содержанием влаги 85–99%, насыщенная тяжёлыми металлами, фенолами, микробами и прочей токсичной грязью, как правило, хоронят на полигонах, сбрасывают в море, либо сжигают в специальных установках. Все три способа имеют свои недостатки. Первые два наносят большой вред окружающей среде, и по сути, даже не являются утилизацией в прямом смысле слова, ведь с их помощью отходы не уничтожают, а просто консервируют недалеко от населенных пунктов, что создаёт серьезную опасность попадания токсичных компонентов в грунтовые воды. Третий способ – сжигание – считается более прогрессивным, но энергетически затратным и, увы, предполагает вредные выбросы в атмосферу – оксиды углерода, азота, серы и токсичные углеводороды, из-за чего необходимо создавать системы улавливания газов.

Но в целом именно со сжиганием связывают будущее очищение окружающей среды от коммунального загрязнения.

В Санкт-Петербурге по европейским технологиям уже построены три завода, на которых в огромных печах с псевдоожиженным слоем инертного материала при температуре 850–1100 °С сжигаются влажные осадки коммунальных сооружений. При этом, конечно, выделяется аммиак, сероводород, бензпирены, диоксины и другие летучие соединения, для которых созданы сложные системы «чистилищ». Впрочем, технологии не стоят на месте. Более экологичная схема с усовершенствованной фильтрацией выбросов реализована, к примеру, в голландском городе Дордрехт.

Отечественную технологию утилизации иловых осадков коммунальных сооружений, которая должна стать и менее затратной, и более удобной и чистой в сравнении с зарубежными аналогами, разрабатывает группа учёных из Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН.

«У нас будут другие параметры процесса, другие реакторы, – комментирует руководитель проекта, заведующий лабораторией каталитических процессов переработки возобновляемого сырья Вадим Яковлев. – Если сравнивать с технологиями, реализованными в Санкт-Петербурге, то там иловый осадок подается сверху, на кипящий слой инертного материала, у нас он подаётся в нижнюю часть кипящего слоя катализатора глубокого окисления. Благодаря этому сжигание происходит совсем по другим (каталитическим) механизмам. Соответственно, это позволяет существенно, до 600–700 °С снизить температуру сжигания, и как следствие влечёт за собой уменьшение концентрации токсических выбросов.

Разработанный нами способ позволяет сжигать без дополнительной подачи топлива осадки с влажностью до 75%».

Учёные уже создали две лабораторные установки для экспериментального сжигания этого весьма специфического сырья.

Эти установки представляют собой реакторы в виде вертикальной трубы, внутри которой на специальную колпачковую решётку насыпан слой катализатора. Под эту решётку подаётся горячий воздух, под воздействием которого катализатор начинает вскипать. Газовые пузыри, как в вулкане, при этом не образуются благодаря газораспределительным решёткам, которые, собственно, и дробят эти пузыри. Через боковые отверстия в реактор подают те самые подлежащие уничтожению коммунальные осадки. Они, попадая в горячую зону, нагреваются и газифицируются. При рабочих температурах 600–700 °С продукты газификации не горят, однако при этом они адсорбируются на поверхность катализатора и окисляются уже по каталитическим механизмам. При этом нагретая частица катализатора выступает в роли теплоносителя и дальше эффективно передает тепло новым порциям влажного осадка. Минеральная часть отходов захватывается потоком продуктов горения и воздуха, выносится из реактора и сепарируется в специальных устройствах: циклоне и рукавном фильтре. Пары воды конденсируются.

Реактор Лабораторный образец установки представляет собой реактор в виде вертикальной трубы, внутри которой на специальную колпачковую решётку насыпан слой катализатора

Теперь исследователи готовят конструкторскую документацию для изготовления более масштабных опытных образцов, которые можно будет испытывать уже на существующих очистных сооружениях. Это, по их мнению, необходимо для того, чтобы потенциальные заказчики на практике убедились в эффективности разработанной технологии. Далее в планах – серийное производство установок на базе ООО «Мостовикстройресурс» (г. Омск), выступающего индустриальным партнером института в настоящем проекте.

По оценкам команды разработчиков, российский рынок не останется равнодушным к появлению такого продукта.

«Для нашей страны это очень актуально, особенно для крупных муниципалитетов – миллионников и полумиллионников, где полигоны для захоронения илов давно переполнены, – отмечает Вадим Яковлев. – Мы планируем создавать установки разного размера, ориентируясь на потребителя с разными объёмами генерации осадков. Стремимся к тому, чтобы наше предложение стало значительно, может, более чем в два раза, дешевле зарубежных аналогов, и, кроме того, имело бы перед ними технические преимущества. Но чтобы с уверенностью говорить об этом, нужно сделать первый опытный, с нормальной мощностью демонстрационный образец установки, испытать и наработать статистику его эксплуатации».

Проект «Разработка технологии экологически чистой утилизации иловых осадков коммунальных очистных сооружений путем сжигания в кипящем слое катализатора» поддержан ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы».

РЕЙТИНГ

3.83
голосов: 6

Обсуждение