​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

  • 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.
    1087
  • 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.
    1165
  • 23/10/2017

    Что нужно для развития химической отрасли

    ​Развитие химической отрасли немыслимо без инноваций, поэтому особое значение приобретает трансфер современных технологий. Еще лет пятнадцать назад в случае необходимости в том или ином продукте о подобной проблеме не задумывались, и нужная продукция просто импортировалась.
    1105
  • 14/08/2019

    Новосибирские учёные придумали, как накопить энергию солнца на холодный сезон

    ​Сотрудники Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН создали селективные сорбенты воды для европейской установки SWSHeating, которая будет летом накапливать солнечное тепло для того, чтобы обогревать им здание зимой.
    257
  • 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.
    1112
  • 29/04/2019

    Команда российских ученых выдвинула гипотезу о существовании жизни на Венере

    Ученые из Института космических исследований РАН, Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН и НГУ выдвинули гипотезу о существовании жизни на Венере. К таким выводам исследователей привела новая обработка панорамных изображений поверхности Венеры, полученных советскими аппаратами «Венера-9», «Венера-10», «Венера-13» и «Венера-14» в 1975—1982 годах.
    841
  • 30/03/2016

    Ученые увеличат прочность углеродных композитов, используя нанотрубки

    ​Среди основных достоинств технологии, развиваемой сотрудниками Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН — низкая стоимость получаемых структур и возможность придавать им различные функциональные свойства.
    2218
  • 20/02/2017

    Новосибирские ученые предлагают недорогой способ утилизации отходов канализации

    ​Утилизировать отходы сточных вод с помощью катализаторов предложили новосибирские ученые. Обычно иловые осадки складируют на специальных полигонах или сжигают с применением песка. Это затратно и неэкологично.
    1651
  • 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.
    2578
  • 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.
    1480