​В Институте катализа СО РАН впервые разработан метод каталитической утилизации иловых осадков коммунальных сточных вод – одного из наиболее требовательных и сложных в утилизации видов отходов – с одновременной выработкой энергии для местного теплоснабжения. 

Метод подразумевает сжигание канализационных илов в кипящем слое катализатора и при этом позволяет исключить большинство недостатков традиционных способов их утилизации. Данная разработка уже перешла в стадию внедрения: спроектирован специализированный комплекс утилизации иловых осадков очистных сооружений для ОАО «Омскводоканал».

Об этом рассказал младший научный сотрудник Института катализа к.х.н. Юрий Дубинин в своем докладе в рамках XII Новосибирского инновационно-инвестиционного форума «Инновационная энергетика», который состоялся 10-11 ноября на площадке Технопарка Новосибирского Академгородка («Термокаталитическая утилизация топлив и отходов», к.х.н. Ю.В. Дубинин, к.х.н. А.С. Симонов, д.х.н. В.А. Яковлев, ак. В.Н. Пармон).

Одна из основных проблем современности – растущий объем промышленных и коммунальных отходов. Ежегодно в России образуется более семи миллионов тонн осадков очистных сооружений коммунального хозяйства (в расчете на сухое вещество). В этих осадках содержатся различные вредные химические соединения, многие из которых обладают мутагенной активностью. Кроме того, осадок, включая активный ил, - это органический субстрат, представляющий собой скопление различных патогенов – микроорганизмов, простейших и продуктов их жизнедеятельности. При этом срок полного разложения органических составляющих осадков составляет 100-150 лет, и в течение этого времени они опасны для окружающей среды, а имеющиеся в них тяжелые металлы представляют опасность и в дальнейшем.

Основной способ утилизации иловых осадков в настоящее время – складирование в специальных сооружениях. Однако, многие действующие в настоящее время полигоны для захоронения осадков выработали свой ресурс, не говоря о том, что под них приходится отводить значительные площади. Более современный метод утилизации иловых осадков – сжигание в печи с кипящим слоем инертного материала - песка. Эта зарубежная технология, реализованная в Санкт-Петербурге, предполагает постоянные закупки расходных материалов за границей. При утилизации ила требуется большое количество дополнительного топлива, возникают повышенные требования к конструкционным материалам и размерам печей. При этом образуются вредные выбросы, содержащие оксиды азота, серы, токсичные соединения бензпиренов и диоксинов, что требует использования дорогостоящего оборудования по очистке газовых выбросов.

В свою очередь, технология, разработанная в Институте катализа, предполагает сжигание иловых осадков в кипящем слое катализатора с высокими экологическими показателями при одновременной выработке полезной тепловой энергии, которую можно использовать как для внутреннего, так и для внешнего потребления. Применение данной технологии полностью решает проблему иловых захоронений.

Каталитическое горение принципиально отличается от горения в традиционном понимании, так как при этом органические вещества окисляются на поверхности твердых катализаторов без образования пламени. При этом достигается снижение температуры полного сгорания в полтора-два раза, что приводит к уменьшению эрозионного износа теплообменников и позволяет снизить требования к конструкционным материалам.

Применение катализатора позволяет также повысить эффективность переработки отходов: при влажности сырья менее 75% процесс сжигания происходит в автотермическом режиме, т.е. без затрат дополнительного топлива. Это позволяет снизить габариты и металлоемкость аппаратов более чем в 15 раз, ликвидировать или резко уменьшить образование вредных газовых выбросов.

Для технологии сжигания иловых осадков в кипящем слое катализатора уже проведен полный цикл лабораторных исследований и пилотных испытаний. Первый проект установки по переработке иловых осадков производительностью по сухому осадку 1,5 тонны в час и тепловой мощностью 4 МВт разработан для ОАО «Омскводоканал».

– По проекту уже проведена экологическая и государственная экспертиза, в следующем году планируется изготовление нестандартного оборудования, – говорит руководитель проекта, заместитель директора по научной работе ИК СО РАН, д.х.н. Вадим Анатольевич Яковлев. – Комплекс оборудования для миллионного города Омск оценивается примерно в 300 миллионов рублей, срок окупаемости – шесть лет. За счет чего происходит экономия? Мы не вывозим иловые осадки на полигоны, не платим за их рекультивацию, хранение, и к тому же генерируем тепловую энергию, которая имеет свою стоимость, с пользой для окружающей среды. При постоянном ужесточении экологических требований и норм, экономическая эффективность и привлекательность технологии будут только расти.

Технология сжигания в кипящем слое катализатора, разработанная в ИК СО РАН, уже успешно зарекомендовала себя на практике как эффективный способ получения тепла с использованием различных видов топлив и отходов. В настоящее время на базе данной технологии построены и эксплуатируются пять котельных разной мощности: две в Кемеровской области (1 и 3 Гкал/час), одна в Алтайском крае (3 Гкал/час) и одна в Амурской области (6 Гкал/час). Эти котельные работают на сжигании угля в кипящем слое катализатора и выгодно отличаются меньшим потреблением электроэнергии, меньшим расходом угля и, соответственно, меньшей себестоимостью производимого тепла по сравнению с традиционными слоевыми котельными. Безусловным преимуществом также является высокая экологическая безопасность данной технологии: концентрация вредных выбросов в разы ниже соответствующих показателей традиционных слоевых котельных.

Похожие новости

  • 18/05/2020

    Ученые Алтайского края совместно с коллегами из Новосибирска запатентовали уникальную технологию получения этилена

    ​Ученые Института проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (Бийск) совместно с коллегами из Института катализа имени Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (Новосибирск) разработали уникальную технологию получения этилена.
    407
  • 20/02/2020

    Евгений Булучевский: одно дело - маленький провинциальный институт и совсем другое - часть федерального исследовательского центра

     В сентябре 2019 года ученые Центра новых химических технологий ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова» СО РАН зарегистрировали патент на катализатор, способ его приготовления и способ одностадийной переработки возобновляемого растительного сырья для получения экологически чистых компонентов моторных топлив.
    553
  • 19/12/2019

    Сибирские ученые научились делать этиловый спирт высшей очистки из мискантуса

    ​Ученые масштабировали технологию получения этилового спирта из многолетнего растения мискантус, сообщается на сайте Сибирского отделения РАН. В России ежегодно производится около 3,5 млн тонн этилена.
    827
  • 08/12/2016

    Новосибирские химики производят уникальные композитные материалы для сжигания топлива

    ​Специалисты Новосибирского государственного университета и институтов СО РАН создают керамометаллические композитные матрицы на основе порошка алюминия, его оксида и сплавов. Эти уже успешно испытанные материалы обладают уникальными характеристиками, в частности, высокой теплопроводностью, и используются для структурированных катализаторов процессов сжигания и трансформации топлив.
    3115
  • 15/04/2019

    Новосибирские ученые исследуют управление атомами наночастиц для улучшения производства полиэтилена

    ​Ученые Института катализа Сибирского отделения Российской академии наук (РАН) в рамках гранта РНФ (Российский научный фонд) изучат управление атомами наночастиц, что позволит улучшить промышленную технологию получения крупнотоннажных полимеров, в том числе полистирола и полиэтилена, сообщил ТАСС заведующий лабораторией перспективных синхротронных методов исследования Института катализа СО РАН Ян Зубавичус.
    1557
  • 24/04/2018

    Как сделать жилье более доступным и экологичным?

    ​​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.
    1634
  • 19/09/2017

    Углеводороды будут главными энергоносителями для автомобилей до 2050 года

    ​Углеводороды будут доминировать в качестве энергоносителей для большинства видов транспортных средств как минимум до 2050-х годов. Такой прогноз озвучил на шестом международном энергетическом форуме в Лионе научный руководитель Института катализа Сибирского отделения РАН, лауреат премии "Глобальная энергия-2016" Валентин Пармон.
    1300
  • 24/12/2019

    Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года

    ​Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.
    922
  • 29/11/2019

    ИК СО РАН ведет исследования совместно с компанией «Татнефть»

    ​Ряд вопросов, актуальных для нефтегазохимического комплекса Республики Татарстан, был рассмотрен сегодня на заседании Совета директоров ОАО «Татнефтехиминвест-холдинг».  Заседание состоялось в Доме Правительства РТ, провел его Президент Республики Татарстан Рустам Минниханов.
    947
  • 24/11/2017

    Юрий Аристов: суровый климат России может стать ее конкурентным преимуществом

    ​Альтернативная энергетика подразумевает возможность получать тепло и энергию из того, чего много: где-то хватает солнечных дней, где-то — ветра, а чего предостаточно в Сибири? Правильно, холода. Учёные из Института катализа им.
    1938