RU2518592C2 - Method of processing organic substrates to gaseous energy sources and fertilisers - Google Patents

Method of processing organic substrates to gaseous energy sources and fertilisers Download PDF

Info

Publication number
RU2518592C2
RU2518592C2 RU2012113913/05A RU2012113913A RU2518592C2 RU 2518592 C2 RU2518592 C2 RU 2518592C2 RU 2012113913/05 A RU2012113913/05 A RU 2012113913/05A RU 2012113913 A RU2012113913 A RU 2012113913A RU 2518592 C2 RU2518592 C2 RU 2518592C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thermal
gaseous products
anaerobic
solid fraction
sludge
Prior art date
Application number
RU2012113913/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012113913A (en
Inventor
Дмитрий Александрович Ковалев
Евгений Николаевич Камайданов
Андрей Александрович Ковалев
Original Assignee
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) filed Critical Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии)
Priority to RU2012113913/05A priority Critical patent/RU2518592C2/en
Publication of RU2012113913A publication Critical patent/RU2012113913A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2518592C2 publication Critical patent/RU2518592C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Fertilizers (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to the field of recycling of organic substrates having no value as a starting material for making commodity products, especially organic fertilisers. For implementing the method, the starting substrate is subjected sequentially to the anaerobic processing with obtaining biogas, the aerobic processing with obtaining easily precipitating biosludge and the oxygen-containing gas, the separation into fractions with obtaining a liquid and a solid fraction, followed by thermal recycling of the solid fraction to obtain ash content and gaseous products. The biosludge thermal energy is used to control temperature mode of the anaerobic processing after its contact with the gaseous products of thermal recycling. The thermal recycling is carried out in the mode of gasification using oxygen-containing gas and to obtain gaseous products in the form of the generator gas. The temperature mode of the anaerobic processing and humidity of the solid fraction is controlled by the thermal energy of the biosludge liquid fraction. The biosludge liquid fraction is then sequentially subjected to additional anaerobic processing and stripping. The resulting ammonia water is used for preparing organic fertilisers.
EFFECT: method provides increase in energy efficiency of the recycling process, reduction of the cost, and improving the operational performance of the main anaerobic process.
3 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области утилизации органических субстратов, не представляющих ценности в качестве исходного сырья для приготовления продукции с высокой добавленной стоимостью, в первую очередь органических удобрений. К таким субстратам можно отнести осадки сооружений очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, загрязненные токсическими веществами, бесподстилочный навоз с животноводческих ферм, не располагающих значительными площадями сельскохозяйственных угодий, пригодных для непосредственной агротехнической утилизации навоза.The present invention relates to the field of disposal of organic substrates that are not valuable as a feedstock for the preparation of products with high added value, primarily organic fertilizers. Such substrates include sediments of sewage treatment plants contaminated with toxic substances, bedless manure from livestock farms that do not have significant areas of agricultural land suitable for direct agrotechnical disposal of manure.

Более конкретно, изобретение относится к способам переработки органических субстратов с получением безопасного в экологическом и санитарном отношении зольного остатка и газообразных энергоносителей, которые образуются при биологической газификации биоразлагаемого органического вещества отходов и термической (термохимической) газификации биологически неразлагаемого органического вещества, а также органических удобрений.More specifically, the invention relates to methods for processing organic substrates to produce an ecologically and sanitaryly safe ash residue and gaseous energy carriers that are formed during the biological gasification of biodegradable waste organic matter and the thermal (thermochemical) gasification of biodegradable organic matter, as well as organic fertilizers.

Известна группа способов, направленных на переработку органических субстратов с использованием вышеупомянутых процессов.A known group of methods aimed at the processing of organic substrates using the above processes.

Исходный субстрат поступает в анаэробный биореактор-метантенк, в котором происходит распад основной части биоразлагаемого органического вещества с выделением газообразного энергоносителя - биогаза. Биогаз сжигается в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) когенерационной установки, при этом генерируется электрическая и тепловая энергия. Обработанные в анаэробном биореакторе отходы направляются в аэробный биореактор, в котором в условиях непрерывной аэрации происходит саморазогрев биомассы до температуры 50-60°С, сопровождающийся ее частичным обеззараживанием и стабилизацией. Остаточное тепло биомассы расходуется на нагрев исходной порции отходов, окончательный нагрев порции осуществляется теплоносителем (водой) из рубашки ДВС (патент WO 2004035491, кл. C02F 11/02). Основными недостатками данного способа являются недостаточно высокий термический кпд, т.к. теплота продуктов сгорания биогаза никак не используется; значительный объем остатка (биошлама); недостаточная экологичность из-за выбросов неочищенных газообразных продуктов аэробного процесса в атмосферу.The initial substrate enters the anaerobic bioreactor-digester, in which the main part of the biodegradable organic substance decays with the release of a gaseous energy carrier - biogas. Biogas is burned in an internal combustion engine (ICE) of a cogeneration unit, and electric and thermal energy are generated. Waste processed in an anaerobic bioreactor is sent to an aerobic bioreactor, in which, under continuous aeration, the biomass self-heats up to a temperature of 50-60 ° C, accompanied by its partial disinfection and stabilization. The residual heat of the biomass is spent on heating the initial portion of the waste, the final heating of the portion is carried out by the coolant (water) from the ICE jacket (patent WO 2004035491, class C02F 11/02). The main disadvantages of this method are not sufficiently high thermal efficiency, because the heat of biogas combustion products is not used in any way; significant amount of residue (bio-sludge); insufficient environmental friendliness due to emissions of untreated gaseous products of the aerobic process into the atmosphere.

В известной степени перечисленные недостатки устранены в техническом решении, представленном в статье Y.Y.Li et al. "Ecological analysis of the bacterial system in a full scale egg-shaped digester, treating sewage sludge", Water Science Technology, V36, №67.To a certain extent, these shortcomings are eliminated in the technical solution presented in the article by Y. Y. Li et al. "Ecological analysis of the bacterial system in a full scale egg-shaped digester, treating sewage sludge", Water Science Technology, V36, No. 67.

Исходный субстрат поступает в анаэробный биореактор-метантенк и подвергается в нем биологической газификации. Образовавшийся биогаз сжигается в ДВС когенерационной установки, при этом нагрев исходных отходов осуществляется теплоносителем из рубашки ДВС. Остаточная биомасса подвергается механическому обезвоживанию, образовавшаяся при этом твердая фракция (кек) сжигается с образованием компактного зольного остатка.The initial substrate enters the anaerobic digester bioreactor and undergoes biological gasification in it. The resulting biogas is burned in the internal combustion engine of the cogeneration unit, while the initial waste is heated by the coolant from the internal combustion engine jacket. Residual biomass is subjected to mechanical dehydration, the resulting solid fraction (cake) is burned with the formation of a compact ash residue.

Основным недостатком данного способа является необходимость подсушивания механически обезвоженного остатка, на что расходуется некоторое количество биогаза. Данное решение, значительно снижающее энергетический кпд способа, вызвано тем, что самоподдерживающееся горение органического остатка происходит при его влажности менее 60%, что труднодостижимо в рамках данного технического решения из-за неудовлетворительных водоотдающих характеристик при механическом обезвоживании. Продукты сгорания, образующиеся при сжигании, в совокупности с сушильными газами загрязняют атмосферу, т.к. содержат диоксины и другие токсичные вещества.The main disadvantage of this method is the need to dry the mechanically dehydrated residue, which consumes a certain amount of biogas. This solution, which significantly reduces the energy efficiency of the method, is due to the fact that self-sustaining combustion of the organic residue occurs when its moisture content is less than 60%, which is difficult to achieve within the framework of this technical solution due to unsatisfactory water discharge characteristics during mechanical dehydration. Combustion products generated during combustion, together with drying gases, pollute the atmosphere, because contain dioxins and other toxic substances.

Наиболее близким к заявляемому способу является техническое решение согласно патентному документу Японии B4 (II) 4-46199, кл. C02F 11/12, патентообладатель фирма Эбара инфируко К.К.Closest to the claimed method is a technical solution according to Japanese Patent Document B 4 (II) 4-46199, class. C02F 11/12, patentee company Ebara infiruko K.K.

Согласно прототипу исходный субстрат подвергается анаэробной обработке в метантенке с получением биогаза и частично стабилизированного и обеззараженного продукта - эффлюента.According to the prototype, the initial substrate is subjected to anaerobic treatment in a digester with biogas and partially stabilized and disinfected product - effluent.

Эффлюент направляется на дальнейшую стабилизацию и обеззараживание в аэробный биореактор и далее на механическое обезвоживание. Часть находящегося в аэробном биореакторе биошлама, нагретого до 50-60°С, направляется в качестве теплоносителя в метантенк. Образовавшаяся при механическом обезвоживании твердая фракция подвергается термической утилизации путем сжигания.The effluent is directed to further stabilization and disinfection in an aerobic bioreactor and then to mechanical dehydration. A part of the bio-sludge located in the aerobic bioreactor heated to 50-60 ° C is sent as a coolant to the digester. The solid fraction formed during mechanical dewatering is subjected to thermal utilization by burning.

Газообразные продукты при этом направляются в контактный теплообменник - скруббер, в который подается биошлам из аэробного биореактора. Далее биошлам направляется в метантенк в качестве теплоносителя и снова в аэробный биореактор.In this case, gaseous products are sent to a contact heat exchanger - a scrubber, into which bio-sludge is supplied from an aerobic bioreactor. Next, the bio-sludge is sent to the digester as a coolant and again to the aerobic bioreactor.

Представленное техническое решение обладает следующими преимуществами перед аналогами: газообразные продукты сгорания благодаря контакту с активной биомассой освобождаются от основной части опасных для окружающей среды и людей веществ; обработка эффлюента метантенка в аэробном биореакторе позволяет существенно улучшить его водоотдающие свойства, что в конечном счете приводит к некоторому повышению энергетического кпд способа. Этому способствует также утилизация тепловой энергии газообразных продуктов сгорания твердой фракции.The presented technical solution has the following advantages over analogues: gaseous products of combustion due to contact with active biomass are freed from the bulk of substances hazardous to the environment and people; processing of the effluent of the digester in an aerobic bioreactor can significantly improve its water-releasing properties, which ultimately leads to some increase in the energy efficiency of the method. This is also facilitated by the utilization of the thermal energy of the gaseous products of combustion of the solid fraction.

Основными недостатками прототипа являются необходимость использования части биогаза для поддержания процесса горения твердой фракции биошлама, а также высокая стоимость и низкие эксплуатационные качества теплообменной аппаратуры метантенка. Причиной указанных недостатков являются недостижимость при мехобезвоживании влажности твердой фракции, обеспечивающей автотермический процесс горения, и неудовлетворительные реологические и гранулометрические показатели биошлама при относительной влажности до 98%, соответственно, что существенно затрудняет его применение как теплоносителя и ухудшает условия эксплуатации теплообменной аппаратуры.The main disadvantages of the prototype are the need to use part of the biogas to maintain the combustion process of the solid fraction of bio-sludge, as well as the high cost and low performance of the heat-exchanging equipment of the digester. The reasons for these shortcomings are the unattainability in moisture dehydration of the solid fraction, providing an autothermal combustion process, and unsatisfactory rheological and particle size distribution of bio-sludge at relative humidity up to 98%, respectively, which significantly complicates its use as a coolant and worsens the operating conditions of heat-exchange equipment.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, что позволит повысить энергетическую эффективность процесса утилизации, снизить стоимость и улучшить эксплуатационные показатели основного - анаэробного - процесса.The objective of the invention is to remedy these disadvantages, which will improve the energy efficiency of the recycling process, reduce cost and improve operational performance of the main - anaerobic - process.

В предлагаемом техническом решении в качестве теплоносителя для стабилизации наиболее важного технологического показателя анаэробного процесса - температуры биомассы - используется теплоноситель (жидкая фракция) с влажностью не менее 98%, при которой его плотность составляет 1005 кг/м3 и динамическая вязкость 0,01 Па*с (при обработке бесподстилочного навоза). Для сравнения, при влажности биошлама 96%, что в среднем соответствует влажности биомассы при проведении анаэробного процесса в биореакторе-прототипе, плотность составляет 1010 кг/м3, вязкость - 0,3 Па*с.In the proposed technical solution, a heat carrier (liquid fraction) with a moisture content of at least 98% and a density of 1005 kg / m 3 and dynamic viscosity of 0.01 Pa * is used as a heat carrier for stabilization of the most important technological indicator of anaerobic process - biomass temperature with (when processing bedless manure). For comparison, at a bio-sludge humidity of 96%, which on average corresponds to the biomass moisture during the anaerobic process in the prototype bioreactor, the density is 1010 kg / m 3 and the viscosity is 0.3 Pa * s.

Рассмотрим утилизацию продуктов жизнедеятельности фермы КРС и поселка городского типа в количестве М=22 т/сут; количество эффлюента при реализации устройства-прототипа МЭ≈21,4 т/сут, что соответствует циркуляционному расходу в теплообменном регистре биореактора (после подогрева в аэробном биореакторе) VЭ=VT=0,87 м3/ч.Consider the utilization of waste products of cattle farm and urban-type settlements in the amount of M = 22 t / day; the amount of effluent in the implementation of the prototype device M E ≈ 21.4 t / day, which corresponds to the circulation flow rate in the heat transfer register of the bioreactor (after heating in the aerobic bioreactor) V E = V T = 0.87 m 3 / h

Значение критерия Рейнольдса Re, рассчитанное по формулеReynolds criterion value Re calculated by the formula

Re=W*dт*ρ/µRe = W * d t * ρ / µ

при скорости циркуляции W=0,7 м/с и диаметре трубы греющего регистра dт=50 мм, составит Re2=118 (ламинарный режим).when the circulation speed W = 0.7 m / s and the diameter of the pipe of the heating register d t = 50 mm, will be Re 2 = 118 (laminar mode).

Для предлагаемого изобретения Re1=3517 (режим турбулентный).For the present invention, Re 1 = 3517 (turbulent mode).

Рассчитанные по известным критериальным зависимостям коэффициенты теплоотдачи со стороны теплоносителя - биошлама, составляют для принятых условий α1=527 Вт/м2∙К и α2=103 Вт/м2∙К.The heat transfer coefficients calculated on the basis of the known criterion dependencies from the coolant - bio-sludge side are α 1 = 527 W / m 2 ∙ K and α 2 = 103 W / m 2 ∙ K for the accepted conditions.

При, толщине стенки стальной трубы δ=3,5 мм и коэффициенте теплоотдачи со стороны биомассы (αбм=60 Вт/м2∙К коэффициенты теплопередачи составят K1=53 Вт/м2∙К и K2=38 Вт/м2∙К.With a steel pipe wall thickness of δ = 3.5 mm and a heat transfer coefficient from the biomass side (α bm = 60 W / m 2 ∙ K, heat transfer coefficients will be K 1 = 53 W / m 2 ∙ K and K 2 = 38 W / m 2 ∙ K.

При теплопотерях метантенка QП=18 кВт, начальной температуре эффлюента (после обработки дымовыми газами) tЭ=80°С и мезофильном режиме площади теплообменного регистра составят для предлагаемого устройства и прототипа F1=9 и F2=13 м2, что соответствует снижению металлоемкости примерно на 40%. Пропорционально уменьшатся и потери на трение по длине при прокачке биошлама по трубному пространству.With heat loss, the digester Q Q = 18 kW, the initial effluent temperature (after treatment with flue gases) t E = 80 ° C and the mesophilic mode, the heat transfer register areas for the proposed device and prototype are F 1 = 9 and F 2 = 13 m 2 , which corresponds to decrease in metal consumption by about 40%. The friction losses along the length when pumping bio-sludge through the tube space will also be proportionally reduced.

Также известно, что теплота сгорания рабочей массы органических субстратов снижается по мере повышения их влажности. Для условий прототипа, при φ=75% QСГ=1,5 МДж/кг, что существенно ниже данного показателя для автотермического процесса (QСГАТ=3,76-7,53 МДж/кг). Для приведенных выше условий при массе эффлюента МЭ=21,41 т/сут условная тепловая мощность сжигания составит не более QЭ=300 кВт, в то время как только для испарения влаги необходимо израсходовать QВЛ=541 кВт. Таким образом, необходимо израсходовать до 900 м3 биогаза в сутки, что близко к практическому пределу его выхода для данного примера.It is also known that the calorific value of the working mass of organic substrates decreases with increasing humidity. For the conditions of the prototype, at φ = 75% Q SG = 1.5 MJ / kg, which is significantly lower than this indicator for the autothermal process (Q SG AT = 3.76-7.53 MJ / kg). For the above conditions, with an effluent mass of M E = 21.41 t / day, the conventional thermal power of combustion will be no more than Q E = 300 kW, while only for the evaporation of moisture it is necessary to use Q VL = 541 kW. Thus, it is necessary to consume up to 900 m 3 of biogas per day, which is close to the practical limit of its output for this example.

Для предлагаемого технического решения, даже при исключении дополнительных субстратов (типа древесины, торфа) для процесса газогенерации, товарная мощность биогаза и генераторного газа составит до 176 кВт.For the proposed technical solution, even with the exclusion of additional substrates (such as wood, peat) for the gas generation process, the marketable capacity of biogas and generator gas will be up to 176 kW.

Таким образом, технический результат заключается в уменьшении массы теплообменного оборудования, снижении энергетических затрат на прокачку теплоносителя в метантенке, устранении или существенном снижении расхода биогаза на собственные нужды процесса утилизации.Thus, the technical result consists in reducing the mass of heat exchange equipment, reducing energy costs for pumping the coolant in the digester, eliminating or significantly reducing the biogas consumption for the own needs of the recycling process.

Технический результат достигается тем, что исходный субстрат подвергают последовательно анаэробной обработке с получением биогаза, аэробной обработке с получением легкоосажегося биошлама и кислородосодержащего газа, разделению на фракции с получением жидкой и твердой фракций с последующей термической утилизацией твердой фракции с получением зольного остатка и газообразных продуктов. Тепловую энергию биошлама используют для регулирования температурного режима анаэробной обработки после его контакта с газообразными продуктами термической утилизации. Термическую утилизацию проводят в режиме газификации с использованием кислородосодержащего газа и с получением газообразных продуктов в виде генераторного газа. Для регулирования температурного режима анаэробной обработки и влажности твердой фракции используют тепловую энергию жидкой фракции биошлама. Жидкую фракцию биошлама затем последовательно подвергают дополнительной анаэробной обработке и стриппингу. Аммиачную воду используют для приготовления органических удобрений.The technical result is achieved by the fact that the initial substrate is subjected to sequentially anaerobic treatment to obtain biogas, aerobic treatment to obtain easily sedimented bio-sludge and oxygen-containing gas, fractionated to obtain liquid and solid fractions, followed by thermal utilization of the solid fraction to obtain ash residue and gaseous products. The thermal energy of bio-sludge is used to regulate the temperature regime of anaerobic treatment after its contact with gaseous products of thermal utilization. Thermal disposal is carried out in gasification mode using oxygen-containing gas and to obtain gaseous products in the form of generator gas. To regulate the temperature of the anaerobic treatment and the moisture content of the solid fraction, the thermal energy of the bio-sludge liquid fraction is used. The liquid bio-sludge fraction is then subsequently subjected to additional anaerobic treatment and stripping. Ammonia water is used to prepare organic fertilizers.

Для регулирования влажности твердой фракции перед газификацией могут быть использованы дополнительные газифицируемые отходы с пониженной влажностью.To control the moisture content of the solid fraction before gasification, additional gasified wastes with low humidity can be used.

Использованную жидкую фракцию подвергают анаэробной обработке с получением биогаза.The used liquid fraction is subjected to anaerobic treatment to obtain biogas.

Сущность предлагаемого способа поясняется фигурой, на которой представлена структурная схема процесса.The essence of the proposed method is illustrated by the figure, which presents a structural diagram of the process.

Исходный субстрат поступает в анаэробный биореактор - метантенк 1, в котором происходит анаэробная переработка части органического вещества отходов в биогаз, энергосодержание которого составляет не менее 21 МДж/м3. Температурный режим метантенка 1 при этом поддерживается посредством теплообменного регистра 2.The initial substrate enters the anaerobic bioreactor - digester 1, in which anaerobic processing of part of the organic matter of the waste into biogas occurs, the energy content of which is at least 21 MJ / m 3 . The temperature regime of the digester 1 is maintained by means of a heat exchange register 2.

Биогаз отводится в газохранилище 3, откуда по крайней мере меньшая часть поступает в когенерационную установку 4, вырабатывающую электрическую и тепловую энергию для внешних потребителей. Нераспавшаяся часть отходов - эффлюент - поступает на аэробную обработку в аэробный биореактор 5, в который подается воздух. В результате аэробной обработки температура эффлюента поднимается до 50°С. Образовавшийся легкоосажийся субстрат - биошлам - направляется в сепаратор 6, в котором осуществляется разделение на твердую и жидкую фракции. Для увеличения эффективности разделения сепаратор может быть выполнен двухступенчатым. Твердая фракция после подсушки до влажности не выше 45% в сушилке 7 направляется в газогенератор 8, где перерабатывается в зольный остаток, масса которого не превышает 3% от первоначальной, и генераторный газ с калорийностью 3-5,5 МДж/м3. Генераторный газ после доочистки в узле доочистки 9 направляется в газохранилище 3, зольный остаток депонируется. В качестве дополнительного топлива для газогенератора может использоваться любой другой тип газифицируемых отходов (ТБО, древотходы, растительные остатки) с пониженной влажностью. В этом случае сушилка 7 может не использоваться. Аналогично при ступенчатом сгущении до влажности менее 60% сушилка не требуется.Biogas is diverted to the gas storage 3, from where at least a smaller part goes to the cogeneration unit 4, which generates electric and thermal energy for external consumers. The non-disintegrated part of the waste - the effluent - goes to aerobic treatment in aerobic bioreactor 5, into which air is supplied. As a result of aerobic treatment, the temperature of the effluent rises to 50 ° C. The resulting easy-deposited substrate - bio-sludge - is sent to a separator 6, in which separation into solid and liquid fractions is carried out. To increase the separation efficiency, the separator can be performed in two stages. After drying to a moisture content of not higher than 45%, the solid fraction in the dryer 7 is sent to a gas generator 8, where it is processed into an ash residue, the mass of which does not exceed 3% of the initial one, and generator gas with a calorific value of 3-5.5 MJ / m 3 . After the after-treatment in the after-treatment unit 9, the generator gas is sent to the gas storage 3, the ash residue is deposited. As any additional fuel for the gas generator, any other type of gasified waste (MSW, wood waste, plant residues) with low humidity can be used. In this case, the dryer 7 may not be used. Similarly, with step thickening to a moisture content of less than 60%, a dryer is not required.

Жидкая фракция из сепаратора 6 направляется в скруббер 10, в котором происходит прямой контакт с влажным и загрязненным генераторным газом. В результате контакта жидкая фракция нагревается до 50-80°С и становится пригодной для использования в качестве теплоносителя для регулирования температурного режима метантенка 1 посредством ее подачи в регистр 2.The liquid fraction from the separator 6 is sent to a scrubber 10, in which there is direct contact with wet and contaminated generator gas. As a result of the contact, the liquid fraction is heated to 50-80 ° C and becomes suitable for use as a coolant for regulating the temperature regime of the digester 1 by feeding it to the register 2.

Вторичного загрязнения генераторного газа органическими продуктами практически не происходит, т.к. жидкая фракция эффлюента после двухступенчатой биохимической стабилизации содержит незначительное количество нестабильных органических веществ. Часть жидкой фракции может направляться в сушилку 7. Генераторный газ как низкокалорийный и загрязненный энергоноситель может утилизироваться в котле-утилизаторе когенерационной установки 4, биогаз - по крайней мере частично использоваться для получения электроэнергии и теплоносителя путем сжигания в двигателе внутреннего сгорания, приводящем в действие электрогенератор. Расчетное значение интегрального термического кпд процесса ηt=80-85%.Secondary pollution of the generator gas with organic products practically does not occur, because the effluent liquid fraction after two-stage biochemical stabilization contains a small amount of unstable organic substances. Part of the liquid fraction can be sent to dryer 7. Generator gas can be utilized as a low-calorie and contaminated energy carrier in a heat recovery boiler of a cogeneration unit 4, and biogas can be used at least partially to generate electricity and heat carrier by burning in an internal combustion engine that drives an electric generator. The calculated value of the integral thermal efficiency of the process is η t = 80-85%.

В том случае, если в качестве дополнительного топлива в газогенераторе 8 используется топливо с высоким содержанием летучих веществ (например, торф), жидкая фракция на выходе из скруббера 10 будет иметь высокую (до 20 г/л) концентрацию растворенных органических загрязнений, что делает целесообразным использование анаэробной постобработки в аппарате с прикрепленной микрофлорой, например анаэробном биофильтре 11. Обогащенный аммонийным азотом эффлюент биофильтра 11 после парового стриппинга (отдувки) в аппарате 12 подается на доочистку, аммиачная вода с концентрацией аммиака не менее 20% поступает в смеситель 13 и используется для приготовления аммонифицированных органических удобрений. В качестве наполнителя (поглотителя) может использоваться торф. Пар вырабатывается в стандартном парогенераторе или котле-утилизаторе 14, действующем на генераторном газе или выхлопных газах когенерационной установки 4. Метан биогаза, после отделения от диоксида углерода, по крайней мере частично подвергают сжатию или сжижению в газонаполнительной станции 15 и поставляется внешним потребителям. Тепловая энергия эффлюента используется для нагревания исходного субстрата в теплообменнике 16; охлажденный эффлюент направляется на доочистку в соответствующие сооружения с естественным (биопруды, лагуны) или искусственным (аэротенки, биофильтры) биохимическим циклом.In the event that fuel with a high content of volatile substances (e.g. peat) is used as additional fuel in the gas generator 8, the liquid fraction at the exit of the scrubber 10 will have a high (up to 20 g / l) concentration of dissolved organic pollutants, which makes it advisable the use of anaerobic post-treatment in the apparatus with attached microflora, for example, an anaerobic biofilter 11. The effluent of the biofilter 11 enriched with ammonia nitrogen after steam stripping (blowing) in the apparatus 12 is fed for post-treatment, ammonia Naya ammonia water with a concentration of not less than 20% is supplied to the mixer 13 and is used for the preparation of organic fertilizer ammonifitsirovannyh. Peat can be used as a filler (absorber). The steam is generated in a standard steam generator or heat recovery boiler 14 operating on a generator gas or exhaust gas from a cogeneration unit 4. Biogas methane, after being separated from carbon dioxide, is at least partially compressed or liquefied in a gas filling station 15 and supplied to external consumers. The heat energy of the effluent is used to heat the original substrate in the heat exchanger 16; the cooled effluent is sent for additional treatment to the appropriate facilities with a natural (biological ponds, lagoons) or artificial (aeration tanks, biofilters) biochemical cycle.

Claims (3)

1. Способ переработки органических субстратов в газообразные энергоносители и удобрения, согласно которому исходные отходы подвергают последовательно анаэробной обработке с получением биогаза, аэробной обработке с получением легкоосаждающегося биошлама и кислородосодержащего газа, разделению на фракции с получением жидкой и твердой фракций с последующей термической утилизацией твердой фракции с получением зольного остатка и газообразных продуктов, причем тепловую энергию биошлама используют для регулирования температурного режима анаэробной обработки после его контакта с газообразными продуктами термической утилизации, отличающийся тем, что термическую утилизацию проводят в режиме газификации с использованием кислородосодержащего газа и с получением газообразных продуктов в виде генераторного газа, для регулирования температурного режима анаэробной обработки и влажности твердой фракции используют тепловую энергию жидкой фракции биошлама, которую затем последовательно подвергают дополнительной анаэробной обработке и стриппингу, полученную аммиачную воду используют для приготовления органических удобрений.1. A method of processing organic substrates into gaseous energy carriers and fertilizers, according to which the initial waste is subjected to sequentially anaerobic treatment to obtain biogas, aerobic treatment to obtain easily precipitated bio-sludge and oxygen-containing gas, fractionated to obtain liquid and solid fractions, followed by thermal utilization of the solid fraction with obtaining ash residue and gaseous products, moreover, the thermal energy of bio-sludge is used to control the temperature MA of anaerobic treatment after its contact with gaseous products of thermal utilization, characterized in that the thermal utilization is carried out in the gasification mode using oxygen-containing gas and with the production of gaseous products in the form of generating gas, thermal liquid energy is used to control the temperature regime of the anaerobic treatment and humidity of the solid fraction fraction of bio-sludge, which is then subsequently subjected to additional anaerobic treatment and stripping, obtained ammonia in dy used for the preparation of organic fertilizer. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для регулирования влажности твердой фракции перед газификацией используют дополнительные газифицируемые отходы с пониженной влажностью.2. The method according to claim 1, characterized in that to control the moisture content of the solid fraction before gasification use additional gasified waste with reduced humidity. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что метан биогаза по крайней мере частично подвергают сжатию или сжижению. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the methane biogas is at least partially subjected to compression or liquefaction.
RU2012113913/05A 2012-04-10 2012-04-10 Method of processing organic substrates to gaseous energy sources and fertilisers RU2518592C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012113913/05A RU2518592C2 (en) 2012-04-10 2012-04-10 Method of processing organic substrates to gaseous energy sources and fertilisers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012113913/05A RU2518592C2 (en) 2012-04-10 2012-04-10 Method of processing organic substrates to gaseous energy sources and fertilisers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012113913A RU2012113913A (en) 2013-10-20
RU2518592C2 true RU2518592C2 (en) 2014-06-10

Family

ID=49356823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012113913/05A RU2518592C2 (en) 2012-04-10 2012-04-10 Method of processing organic substrates to gaseous energy sources and fertilisers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2518592C2 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5593590A (en) * 1991-02-27 1997-01-14 Technoagrar Consulting Ag Process for separate treatment and disposal of mixtures of solid and liquid, organic wastes
KR20080104223A (en) * 2007-12-24 2008-12-02 주식회사 도화종합기술공사 Food waste water disposal and bio-gas collecting apparatus
CN101904289A (en) * 2009-06-08 2010-12-08 北京市农林科学院 Biogas slurry fertigation system
CN101935139A (en) * 2010-09-21 2011-01-05 同济大学 Method for producing mash gas from municipal sludge through dry method anaerobic fermentation
RU2419594C1 (en) * 2010-04-14 2011-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" Method of animal farming wastes treatment and reclamation
RU2423323C2 (en) * 2009-06-04 2011-07-10 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Apparatus for anaerobic processing of substrates into biogas and fertiliser
RU2442757C2 (en) * 2010-03-18 2012-02-20 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Way of organic waste reclamation
RU2446112C2 (en) * 2010-06-30 2012-03-27 Александр Серафимович Курников Complex treatment of wastes using power regeneration and accumulation

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5593590A (en) * 1991-02-27 1997-01-14 Technoagrar Consulting Ag Process for separate treatment and disposal of mixtures of solid and liquid, organic wastes
KR20080104223A (en) * 2007-12-24 2008-12-02 주식회사 도화종합기술공사 Food waste water disposal and bio-gas collecting apparatus
RU2423323C2 (en) * 2009-06-04 2011-07-10 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Apparatus for anaerobic processing of substrates into biogas and fertiliser
CN101904289A (en) * 2009-06-08 2010-12-08 北京市农林科学院 Biogas slurry fertigation system
RU2442757C2 (en) * 2010-03-18 2012-02-20 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Way of organic waste reclamation
RU2419594C1 (en) * 2010-04-14 2011-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" Method of animal farming wastes treatment and reclamation
RU2446112C2 (en) * 2010-06-30 2012-03-27 Александр Серафимович Курников Complex treatment of wastes using power regeneration and accumulation
CN101935139A (en) * 2010-09-21 2011-01-05 同济大学 Method for producing mash gas from municipal sludge through dry method anaerobic fermentation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012113913A (en) 2013-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE45869E1 (en) Slurry dewatering and conversion of biosolids to a renewable fuel
US11286507B2 (en) Anaerobic digestion and pyrolysis system
ES2914675T3 (en) Procedure and arrangement for wastewater treatment
CN112469671A (en) Microwave assisted pyrolysis and gasification
Makisha et al. Production of biogas at wastewater treatment plants and its further application
ZA200703757B (en) Slurry dewatering and conversion of biosolids to a renewable fuel
WO2012109720A1 (en) Integrated system for organic matter recycling
Turek et al. Proposed EU legislation to force changes in sewage sludge disposal: A case study
Flotats Biogas: perspectives of an old technology
Li et al. Synergistic treatment of sewage sludge and food waste digestate residues for efficient energy recovery and biochar preparation by hydrothermal pretreatment, anaerobic digestion, and pyrolysis
Zhang et al. Biorefinery-oriented full utilization of food waste and sewage sludge by integrating anaerobic digestion and combustion: Synergistic enhancement and energy evaluation
RU2423323C2 (en) Apparatus for anaerobic processing of substrates into biogas and fertiliser
RU2516492C2 (en) Plant to process moist organic substrates to gaseous energy carriers
JP2010149079A (en) Treatment method of waste containing highly hydrous waste and treatment device used for the same
CN112779129A (en) Island organic waste treatment and energy cyclic regulation utilization method and system
RU2505490C2 (en) Device for utilisation of organic substrates with humidity 92-99% with obtaining organic manure and electric power
RU2518592C2 (en) Method of processing organic substrates to gaseous energy sources and fertilisers
Šušteršič et al. Pyrolysis and gasification in the process of sewage sludge treatment
Jorge et al. Sewage sludge disposal with energy recovery: A review
WO2022117591A1 (en) Method and system for producing biogas and for treating wastewater treatment plant sludge
CN208545286U (en) A kind of more technologies coupling bio-toilet fecaluria processing system turning to core with subcritical water hydrothermal solution
KR101872428B1 (en) Sewagee sludge treatment system
Sapmaz et al. Energy analysis of sewage sludge energy conversion processes for Turkey—investigation of existing drying and combustion plants
DK2486169T3 (en) System for clean energy
CN111533405A (en) Sludge biological drying-pyrolysis integrated device and method