RU2646621C2 - Method for processing organic components of solid residential waste and waste of mechanobiological cleaning of residential waste water and a device for its implementation - Google Patents
Method for processing organic components of solid residential waste and waste of mechanobiological cleaning of residential waste water and a device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2646621C2 RU2646621C2 RU2016120674A RU2016120674A RU2646621C2 RU 2646621 C2 RU2646621 C2 RU 2646621C2 RU 2016120674 A RU2016120674 A RU 2016120674A RU 2016120674 A RU2016120674 A RU 2016120674A RU 2646621 C2 RU2646621 C2 RU 2646621C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- components
- processing
- treatment
- biodegradable
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 10
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 244000005706 microflora Species 0.000 claims abstract description 19
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 48
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 23
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 15
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 claims description 10
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 51
- 230000008569 process Effects 0.000 description 19
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 15
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 10
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 10
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 10
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 7
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 3
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 2
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 2
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000010564 aerobic fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000005446 dissolved organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- YBVAXJOZZAJCLA-UHFFFAOYSA-N nitric acid nitrous acid Chemical compound ON=O.O[N+]([O-])=O YBVAXJOZZAJCLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003578 releasing effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009368 vermiculture Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F9/00—Fertilisers from household or town refuse
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области биологической обработки бытовых сточных вод и предназначено для использования преимущественно в жилищно-коммунальном хозяйстве малых и средних городов, на аграрно-промышленных комплексах с предприятиями - источниками концентрированных сточных вод и прилегающими селитебными территориями с населением не менее 10000 человек.The invention relates to the field of biological treatment of domestic wastewater and is intended for use mainly in housing and communal services of small and medium-sized cities, in agricultural complexes with enterprises - sources of concentrated wastewater and adjacent residential areas with a population of at least 10,000 people.
Предлагаемое изобретение может быть использовано при проектировании новых и реконструкции действующих сооружений механобиологической очистки хозяйственно-бытовых и сходных по составу производственных сточных вод, полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) и других природоохранных объектов.The present invention can be used in the design of new and reconstruction of existing facilities for mechanobiological treatment of domestic and similar industrial waste water, solid waste landfills and other environmental facilities.
Предлагаемое техническое решение направлено на создание самоокупаемого энерготехнологического производства по глубокой переработке основных отходов городского хозяйства - органической составляющей твердых бытовых отходов (ТБО), сырого осадка и избыточного активного ила с минимальным воздействием на окружающую природную среду.The proposed technical solution is aimed at creating a self-sustaining energy technology production for the deep processing of the main municipal waste - the organic component of municipal solid waste (MSW), raw sludge and excess activated sludge with minimal impact on the environment.
Известны конструктивные и технологические решения, направленные на решение проблемы подготовки к утилизации или переработки в полезные продукты и энергию органических компонентов ТБО и осадков (илов) хозяйственно-бытовых сточных вод.There are known constructive and technological solutions aimed at solving the problem of preparing for utilization or processing into organic products and energy of organic components of solid waste and sludge (sludge) of domestic wastewater.
Согласно техническому решению, использованному специализированной фирмой «Экологическое предприятие «Агат»», после первичной сортировки (удаление стекла, металла и т.п.) органическая составляющая смешивается с избыточным илом городских очистных сооружений и компостируется в буртах с использованием известной технологии, см. Попов А.В. и др. «Применение удобрений из бытовых отходов». Л.: Лениздат, 1977. На заключительном этапе из созревшего компоста формируются специальные гряды, заселенные вермикультурой (красным калифорнийским червем). В ходе процесса формируются копролиты (продукты жизнедеятельности червей), представляющие собой высококачественное биоудобрение.According to the technical solution used by the specialized company Ecological Enterprise Agat, after the initial sorting (removal of glass, metal, etc.), the organic component is mixed with the excess sludge of the city sewage treatment plants and composted in piles using known technology, see Popov A.V. and others. "The use of fertilizers from household waste." L .: Lenizdat, 1977. At the final stage, special ridges formed by vermiculture (red California worm) are formed from ripened compost. During the process, coprolites (the products of the vital activity of the worms) are formed, which are high-quality biofertilizers.
Основным недостатком в данном аналоге является низкая интенсивность процесса (общая продолжительность процессов микробиологической и вермиконверсии достигает нескольких месяцев), а также потребность в значительных площадях (участок производительностью 400 т/год по готовому удобрению занимает площадь 2000 м2), см. проспект фирмы «Экологическое предприятие «Агат»» «Комплексная переработка и утилизация коммунальных отходов (активного ила хозбытовых очистных сооружений и бытового мусора) г. Полевского (Свердловская область)».The main disadvantage of this analogue is the low intensity of the process (the total duration of the microbiological and vermiconversion processes reaches several months), as well as the need for significant areas (a plot with a capacity of 400 t / year for finished fertilizer covers an area of 2000 m 2 ), see the prospectus of Ecological "Agat" enterprise "" Complex processing and utilization of municipal waste (activated sludge from household wastewater treatment plants and household garbage) in Polevskoy (Sverdlovsk region). "
Указанные недостатки в значительной степени устранены при использовании биотермической аэробной переработки органических компонентов ТБО в управляемых условиях, например, биобарабанах согласно технологии, разработанной АКХ им. К.Д. Памфилова. Разогрев до термофильного диапазона температур (55-65°С) происходит в течение 48 ч, при этом разлагается значительная часть летучих компонентов органического вещества, активно протекает процесс обеззараживания.These shortcomings are largely eliminated by using biothermal aerobic processing of organic solid waste components under controlled conditions, for example, bio-drums according to the technology developed by AKKh. K.D. Pamfilova. Warming up to the thermophilic temperature range (55-65 ° C) takes place within 48 hours, while a significant part of the volatile components of organic matter decomposes, and the disinfection process is active.
Основным недостатком процесса является жесткое требование по влажности субстрата (45-50%), что исключает прямую утилизацию основного вида отходов процесса биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод - избыточного активного ила.The main disadvantage of the process is the strict requirement for substrate moisture (45-50%), which excludes the direct disposal of the main type of waste from the process of biological treatment of domestic wastewater - excess activated sludge.
Опыт применения данной технологии выявил также необходимость, в целях полной стабилизации биокомпоста, повышения его рН (с 5,5-6,5 до 7,5-8) дополнительного выдерживания (созревания) в течение 6 мес. Требуется также дорогостоящая очистка выбросов, см. Мирный А.Н. и др. «Использование биофильтров для очистки газовых выбросов биотермических барабанов». Чистый город. 2002, №2 (18).The experience of using this technology also revealed the need, in order to fully stabilize the biocompost, increase its pH (from 5.5-6.5 to 7.5-8) for additional aging (maturation) for 6 months. Expensive emission treatment is also required, see Mirny A.N. and others. "The use of biofilters for cleaning gas emissions of biothermal drums." Clean city. 2002, No. 2 (18).
Согласно патенту WO №9532158 «Способ и устройство для анаэробного разложения органических отходов», обогащенная органическим веществом часть отходов с влажностью, обеспечивающей их гидротранспортировку, направляется под давлением в коническую донную часть анаэробного биореактора. Таким образом, осуществляется инокуляция поступившей дозы и перемешивание остальной части сбраживаемых отходов, а также отведение переработанной части отходов. Иловая жидкость посредством циркуляционного контура направляется на орошение биомассы. Биогаз накапливается под подвижным перекрытием биореактора и отводится на утилизацию.According to patent WO No. 9532158 "Method and device for anaerobic decomposition of organic waste", part of the waste enriched with organic matter with moisture, providing hydrotransport, is sent under pressure to the conical bottom of the anaerobic bioreactor. Thus, the received dose is inoculated and the rest of the fermented waste is mixed, as well as the disposal of the processed part of the waste. Sludge liquid through a circulation circuit is directed to irrigation of biomass. Biogas accumulates under the movable overlap of the bioreactor and is allocated for disposal.
Недостатком является невозможность, при фиксированной нагрузке, интенсификации анаэробного процесса, что приводит к увеличению продолжительности обработки до 20 и более суток при сравнительно невысокой степени обеззараживания и стабилизации. Другим недостатком является необходимость в тщательной предварительной сепарации отходов, при этом наиболее распространенная часть органической составляющей - бионеразлагаемая - также должна рассматриваться в качестве балластной. Не решается проблема предварительной очистки избыточной иловой жидкости.The disadvantage is the impossibility, at a fixed load, of the intensification of the anaerobic process, which leads to an increase in the processing time to 20 or more days with a relatively low degree of disinfection and stabilization. Another disadvantage is the need for careful preliminary separation of waste, while the most common part of the organic component - biodegradable - should also be considered as ballast. The problem of preliminary treatment of excess sludge liquid is not solved.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является техническое решение по пат. США №7811456. Согласно прототипу, исходные твердые бытовые отходы подвергаются первичной сепарации, в ходе которой отделяются неорганические включения: металл, стекло, камень и т.п. В ходе вторичной сортировки осуществляется разделение органических компонентов на два потока. Первый из них, содержащий относительно мелкие фракции, направляется в аппарат, именуемый «гидропульпатор», см. «Санитарная очистка и уборка населенных мест». Справочник. Под ред. Мирного А.Н., М.: Стройиздат, 1990. В гидропульпаторе за счет смешения с жидкими (полужидкими) органосодержащими отходами очистки хозяйственно-бытовых сточных вод (осадками, илами) происходит увлажнение отходов с последующими гомогенизацией и частичным измельчением. Подготовленные таким образом отходы направляются на анаэробную переработку с получением биогаза и биошлама. Часть жидких (полужидких) органосодержащих отходов направляется непосредственно на анаэробную переработку. Второй поток, состоящий из более крупных фракций и содержащий значительное количество бионеразлагаемых составляющих (пластмассы, бумага, текстиль), подвергается аэробному гидролизу в аэробном биореакторе (биобарабане), оптимальная влажность в котором поддерживается посредством подачи части жидких (полужидких) органосодержащих отходов очистки сточных вод. После аэробной обработки данная часть отходов направляется в гидропульпатор и далее в метантенк. Твердые отходы могут подвергаться также дополнительному измельчению. Биошлам со стадии анаэробной переработки обезвоживается и направляется на приготовление компоста.Closest to the proposed invention is a technical solution according to US Pat. U.S. No. 7,811,456. According to the prototype, the initial municipal solid waste is subjected to primary separation, during which inorganic inclusions are separated: metal, glass, stone, etc. During the secondary sorting, the separation of organic components into two streams is carried out. The first of them, containing relatively small fractions, is sent to an apparatus called a “hydraulic pulper”, see “Sanitary cleaning and cleaning of populated areas”. Directory. Ed. Mirny AN, M .: Stroyizdat, 1990. In the hydraulic pulper due to mixing with liquid (semi-liquid) organ-containing wastewater from household wastewater treatment (sludge, sludge), the waste is moistened with subsequent homogenization and partial grinding. Waste prepared in this way is sent to anaerobic processing to produce biogas and bio-sludge. Part of the liquid (semi-liquid) organ-containing waste is sent directly to anaerobic processing. The second stream, consisting of larger fractions and containing a significant amount of biodegradable components (plastics, paper, textiles), is subjected to aerobic hydrolysis in an aerobic bioreactor (bio-drum), the optimum humidity of which is maintained by supplying part of the liquid (semi-liquid) organ-containing wastewater treatment waste. After aerobic treatment, this part of the waste is sent to the hydraulic pulper and then to the digester. Solid waste can also undergo additional grinding. Bio-sludge from the anaerobic processing stage is dehydrated and sent to compost preparation.
Основным недостатком прототипа является наличие многочисленных этапов обработки исходного сырья, осуществляемых в сложных дорогостоящих аппаратах (сепараторах, измельчителях, механических сгустителях) со значительным уровнем эмиссии вредных газов в окружающую среду и нерешаемой в данном изобретении проблемой локальной утилизации органической бионеразлагаемой составляющей ТБО (пластмассы, бумага, текстиль).The main disadvantage of the prototype is the presence of numerous stages of processing of feedstock, carried out in complex expensive devices (separators, grinders, mechanical thickeners) with a significant level of harmful gas emissions into the environment and the unsolvable problem of local disposal of the organic biodegradable component of MSW (plastic, paper, textile).
Другие недостатки:Other disadvantages:
- отсутствие глубокого обеззараживания и стабилизации биоразлагаемых составляющих ТБО;- lack of deep disinfection and stabilization of biodegradable components of solid waste;
- необходимость применения дорогостоящих реагентов (флокулянтов) на стадии механического сгущения из-за низкой влагоотдачи биошлама;- the need to use expensive reagents (flocculants) at the stage of mechanical thickening due to the low moisture loss of bio-sludge;
- не решена проблема снижения отрицательного воздействия на окружающую природную среду жидкой фракции со стадии механического сгущения, содержащей значительное количество нераспавшихся органических веществ и биогенных элементов.- the problem of reducing the negative impact on the environment of the liquid fraction from the stage of mechanical thickening containing a significant amount of undecayed organic substances and nutrients has not been resolved.
Задачей изобретения является сокращение количества отдельных этапов основного цикла обработки исходного сырья, снижение удельных материальных затрат на основной цикл обработки и относительного количества твердых и жидких вторичных отходов.The objective of the invention is to reduce the number of individual stages of the main processing cycle of the feedstock, reducing the specific material costs of the main processing cycle and the relative amount of solid and liquid secondary waste.
Технический результат заключается в проведении основной группы процессов в компактных высокопроизводительных аппаратах (сооружениях) с взаимоувязкой материальных и энергетических потоков, высокой степени стабилизации и обеззараживания основного целевого компонента, используемого при приготовлении органических удобрений - твердой фракции биошлама, получении вместо образующегося в прототипе отхода - бионеразлагаемой составляющей ТБО - компактного обезвреженного остатка - золы, и дополнительно газообразного энергоносителя. Сток (смесь жидкой фракции и эффлюентов) пригоден для малозатратной глубокой биологической очистки.The technical result consists in carrying out the main group of processes in compact high-performance devices (structures) with interconnection of material and energy flows, a high degree of stabilization and disinfection of the main target component used in the preparation of organic fertilizers - a solid bio-sludge fraction, instead of producing the waste formed in the prototype - a biodegradable component MSW - compact neutralized residue - ash, and additionally gaseous energy carrier. The stock (a mixture of liquid fraction and effluents) is suitable for low-cost deep biological treatment.
Технический результат достигается тем, что исходные твердые бытовые отходы отделяют от неорганических компонентов, часть их непосредственно смешивают с частью органических отходов механобиологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и подвергают гомогенизации и частичному измельчению в гидропульпаторе. Отделяют бионеразлагаемые компоненты и подвергают окончательной анаэробной переработке в метантенке с получением биогаза и биошлама. Другую часть твердых бытовых отходов перед окончательной анаэробной переработкой в метантенке подвергают предварительной аэробной обработке с другой частью отходов механобиологической очистки сточных вод. Биошлам метантенка разделяют на фракции в механическом сгустителе, твердую фракцию используют для приготовления удобрений. Бионеразлагаемые компоненты отделяют непосредственно в гидропульпаторе с последующей их термохимической переработкой в газообразный энергоноситель и золу. Отходящие газы со стадий аэробной обработки и из гидропульпатора используют при термохимической переработке бионеразлагаемых компонентов. Перед окончательной анаэробной переработкой в метантенке биоразлагаемых компонентов их подвергают механическому сгущению непосредственно в гидропульпаторе с последующей анаэробной переработкой жидкой фракции в двухступенчатом анаэробном биореакторе с иммобилизированной микрофлорой с получением биогаза и эффлюента. Биошлам перед разделением на фракции подвергают окончательной аэробной обработке. Эффлюент подвергают глубокой биологической очистке от биогенных элементов, в качестве источника легкоразлагаемого органического вещества используют эффлюент после первой ступени двухступенчатого анаэробного биореактора с иммобилизированной микрофлорой. В качестве источника аноксидной среды используют жидкую фракцию биошлама после окончательной аэробной обработки.The technical result is achieved in that the source of solid municipal waste is separated from inorganic components, part of them is directly mixed with part of the organic waste of mechanobiological treatment of domestic wastewater and subjected to homogenization and partial grinding in a hydraulic pulper. Biodegradable components are separated and subjected to final anaerobic digestion in a digester with obtaining biogas and bio-sludge. Another part of municipal solid waste before final anaerobic processing in a digester is subjected to preliminary aerobic treatment with another part of the waste mechanobiological wastewater treatment. The bio-sludge of the digester is divided into fractions in a mechanical thickener, and the solid fraction is used to prepare fertilizers. Biodegradable components are separated directly in the hydraulic pulper followed by their thermochemical processing into gaseous energy carrier and ash. The waste gases from the aerobic treatment stages and from the hydro-pulp are used in the thermochemical processing of biodegradable components. Before the final anaerobic processing of biodegradable components in the digester, they are subjected to mechanical thickening directly in the hydraulic pulper followed by anaerobic processing of the liquid fraction in a two-stage anaerobic bioreactor with immobilized microflora to produce biogas and effluent. Bio-sludge is subjected to final aerobic treatment before fractionation. The effluent is subjected to deep biological purification from nutrients, and the effluent after the first stage of a two-stage anaerobic bioreactor with immobilized microflora is used as a source of readily degradable organic matter. As a source of anoxide medium, a liquid fraction of bio-sludge is used after the final aerobic treatment.
Технический результат достигается также тем, что устройство для переработки органических компонентов твердых бытовых отходов и отходов механобиологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод состоит из гидравлически связанных средств разделения органических компонентов на крупные и мелкие фракции, измельчителя, гидропульпатора, метантенка, механического сгустителя и средств приготовления удобрений и аэробного биореактора. Вход аэробного биореактора связан с выходом средств разделения органических компонентов и с источником отходов очистки сточных вод, гидропульпатора и метантенка. Между метантенком и механическим сгустителем предусмотрен дополнительный аэробный биореактор. Дополнительно предусмотрены средства разделения органических компонентов на биоразлагаемые и бионеразлагаемые компоненты и осаждения биоразлагаемых компонентов с их размещением совместно со средствами разделения органических компонентов на крупные и мелкие фракции и измельчителем в герметичном корпусе гидропульпатора. Выход гидропульпатора по бионеразлагаемым компонентам и крупным фракциям связан с входом газогенератора, выход надосадочной жидкости связан с входом двухступенчатого анаэробного биореактора с иммобилизированной микрофлорой. Выход двухступенчатого анаэробного биореактора с иммобилизированной микрофлорой по эффлюентам первой и второй ступеней совместно с выходом механического сгустителя связан с установкой глубокой биологической очистки, причем выход гидропульпатора и аэробных биореакторов по газу связан с окислительно-восстановительной зоной газогенератора.The technical result is also achieved by the fact that the device for processing organic components of solid household wastes and waste mechanobiological treatment of domestic wastewater consists of hydraulically coupled means for separating organic components into large and small fractions, a grinder, hydraulic pulper, digester, mechanical thickener and means for preparing fertilizers and aerobic bioreactor. The inlet of the aerobic bioreactor is associated with the release of means for the separation of organic components and with a source of wastewater treatment waste, a hydro-pulper and a digester. An additional aerobic bioreactor is provided between the digester and the mechanical thickener. Additionally, means are provided for separating organic components into biodegradable and biodegradable components and precipitating biodegradable components with their placement together with means for separating organic components into coarse and fine fractions and a grinder in a sealed casing of the hydraulic pulper. The exit of the hydro-pulper by biodegradable components and coarse fractions is associated with the inlet of the gas generator, the outlet of the supernatant is connected with the inlet of a two-stage anaerobic bioreactor with immobilized microflora. The output of a two-stage anaerobic bioreactor with immobilized microflora according to the effluents of the first and second stages together with the output of a mechanical thickener is associated with a deep biological treatment unit, and the gas output of the hydro-pulper and aerobic bioreactors is connected with the oxidation-reduction zone of the gas generator.
В предлагаемом способе и устройстве для его реализации в одном аппарате следующих базовых процессов предобработки органических компонентов ТБО с получением качественно новых эффектов:In the proposed method and device for its implementation in one apparatus of the following basic processes for the pretreatment of organic components of solid waste with obtaining qualitatively new effects:
- гидромеханическое отделение бионеразлагаемой части от биоразлагаемой с одновременным вымыванием биоразлагаемых компонентов;- hydromechanical separation of biodegradable from biodegradable with the simultaneous leaching of biodegradable components;
- механическое разделение биоразлагаемой части на растворимую и тонкодисперсную (надосадочную), и средне- и крупнодисперсную (осаждаемую) фракции;- mechanical separation of the biodegradable part into soluble and finely divided (supernatant), and medium and coarse (deposited) fractions;
- уплотнение осадка;- sediment compaction;
- первичный гидролиз надосадочной жидкости.- primary hydrolysis of the supernatant.
Перечисленные процессы протекают в основном одновременно.The listed processes proceed mainly simultaneously.
Для гидромеханического отделения биоразлагаемой части с последующим осаждением взвешенного вещества применяется наиболее проблемный вид отходов механобиологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод - плохоосаждаемый в отдельности избыточный активный ил влажностью не менее 97%.For the hydromechanical separation of the biodegradable part, followed by the precipitation of suspended solids, the most problematic type of waste is used for mechanobiological treatment of domestic wastewater - individually poorly deposited excess activated sludge with a humidity of at least 97%.
Указанные процессы осуществляются в герметичном аппарате, выделяющиеся газы обезвреживаются на последующих стадиях переработки.These processes are carried out in a sealed apparatus, the gases emitted are neutralized at subsequent stages of processing.
Наиболее легко разлагаемый вид отходов очистки сточных вод - сырой осадок - направляется непосредственно в метантенк, смесь седиментированных активного ила и биоразлагаемой органической части ТБО перед подачей в метантенк подвергается скоростному аэробному автотермическому гидролизу с использованием типовых механических аэрационно-перемешивающих устройств.The most easily decomposed type of wastewater treatment waste - raw sludge - is sent directly to the digester, the mixture of sedimented activated sludge and biodegradable organic part of solid waste is subjected to high-speed aerobic autothermal hydrolysis using standard mechanical aeration-mixing devices.
Биошлам метантенка перед механическим обезвоживанием подвергают окончательной аэробной обработке с целью улучшения показателей последующего механического обезвоживания, дополнительных эффектов стабилизации и обеззараживания. Окончательная аэробная обработка осуществляется с использованием таких же механических аэрационно-перемешивающих устройств, как и на стадии аэробного автотермического гидролиза. Тепловая энергия аэробного окисления в обоих случаях используется для нагрева поступающих в метантенк субстратов.Prior to mechanical dehydration, the bio-sludge of the digester is subjected to final aerobic treatment in order to improve the performance of subsequent mechanical dehydration, additional stabilization and disinfection effects. Final aerobic treatment is carried out using the same mechanical aeration-mixing devices as at the stage of aerobic autothermal hydrolysis. The thermal energy of aerobic oxidation in both cases is used to heat the substrates entering the digester.
Образующиеся в процессе реализации способа два жидких потока - жидкая фракция от механического сгустителя (центрифуги, фильтр-пресса) и надосадочная жидкость гидропульпатора - подвергаются глубокой биологической очистке от биогенных элементов. Предпосылки для этого создаются благодаря формированию на различных этапах предлагаемого технологического процесса нитрат-нитритной смеси, обогащенного летучими жирными кислотами промежуточного эффлюента, а также низкой концентрации твердой фазы в подвергшемся биофильтрации эффлюенте (не более 300 мг/л).Two liquid streams formed during the implementation of the method — the liquid fraction from the mechanical thickener (centrifuge, filter press) and the supernatant of the hydraulic pulper — undergo a deep biological treatment of nutrients. The prerequisites for this are created due to the formation of a nitrate-nitrite mixture enriched with volatile fatty acids of an intermediate effluent at various stages of the proposed technological process, as well as a low concentration of the solid phase in the effluent subjected to biofiltration (not more than 300 mg / l).
Надосадочная жидкость подвергается перед глубокой биологической очисткой анаэробной обработке с получением горючего биогаза в двухстадийном процессе с нисходяще-восходящим потоком и прикрепленной микрофлорой. Данный биогаз совместно с биогазом метантенка является товарным.Before deep biological treatment, the supernatant is subjected to anaerobic treatment to obtain combustible biogas in a two-stage process with a downdraft and attached microflora. This biogas together with biogas methane tank is a commodity.
Бионеразлагаемая часть органических компонентов ТБО подсушивается отходящими газами когенерационной установки и подвергается двухстадийной термохимической переработке в золу и низкокалорийный горючий газ. Низкокалорийный горючий газ утилизируется в когенерационной установке. Зола депонируется или утилизируется в качестве наполнителя, см. «Природоохранные аспекты ресурсосберегающих технологий в промышленности, сельском хозяйстве и коммунально-бытовом секторе». Экспресс-информация. Ресурсосберегающие технологии. М: ВИНИТИ, №14, 2007 г.; Доронкина И.Г. «Оптимизация механических процессов подготовки ТБО к их газификации». Автореферат кандидатской диссертации. М.: 2012 г.The biodegradable part of the organic components of MSW is dried by the exhaust gases of the cogeneration unit and subjected to two-stage thermochemical processing into ash and low-calorific combustible gas. Low calorific combustible gas is utilized in a cogeneration unit. Ash is deposited or disposed of as a filler, see "Environmental aspects of resource-saving technologies in industry, agriculture and the public sector." Express information. Resource-saving technologies. M: VINITI, No. 14, 2007; Doronkina I.G. "Optimization of the mechanical processes of preparing solid waste for gasification." Abstract of the candidate dissertation. M .: 2012
Твердая фракция со стадии механического обезвоживания биошлама не требует дорогостоящего ресурсоемкого компостирования и после смешения с корректирующими состав добавками может сразу же использоваться в качестве удобрения или храниться в закрытом помещении без загнивания и поражения грибком и другими вредными биологическими агентами.The solid fraction from the stage of mechanical dewatering of bio-sludge does not require expensive resource-intensive composting and, after mixing with corrective additives, can be immediately used as fertilizer or stored indoors without decay and damage by fungus and other harmful biological agents.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фигуре 1 представлена структурная схема способа переработки органических компонентов ТБО и отходов механобиологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод.The figure 1 presents a structural diagram of a method of processing organic components of solid waste and waste mechanobiological treatment of domestic wastewater.
На фигуре 2 представлена принципиальная технологическая схема устройства для реализации способа переработки органических компонентов ТБО и отходов механобиологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и устройства для его реализации.The figure 2 presents a schematic flow diagram of a device for implementing a method for processing organic components of solid waste and waste mechanobiological treatment of domestic wastewater and a device for its implementation.
На фигуре 3 представлена конструктивная схема гидропульпатора.The figure 3 presents a structural diagram of the hydraulic unit.
На фигуре 4 представлена конструктивная схема двухступенчатого анаэробного биореактора с иммобилизированной микрофлорой.The figure 4 presents a structural diagram of a two-stage anaerobic bioreactor with immobilized microflora.
Исходные отходы на станции первичной сортировки 1 (фигура 1) подвергаются предварительной сепарации одним из доступных и известных из общепринятой практики способов с целью удаления балластной фракции - металлов, камней, стекла и т.п.The initial waste at the primary sorting station 1 (Figure 1) is subjected to preliminary separation by one of the methods available and known from common practice in order to remove the ballast fraction - metals, stones, glass, etc.
Подготовленные таким образом отходы направляются в гидропульпатор 2, туда же поступает избыточный активный ил со станции механобиологической очистки сточных вод 3. В гидропульпаторе 2 формируются следующие технологические потоки:Wastes thus prepared are sent to the
- уплотненный осадок влажностью 93-95%, сухое вещество которого состоит из твердой фазы активного ила и средне- и крупнодисперсной твердой фазы органической биоразлагаемй части ТБО. Фракционный состав, которой определяется механическими и гидравлическими параметрами процесса разделения (степенью перфорации и проходными сечениями перфорированной обечайки, давлением орошения и экструдирования, гидравлической крупностью частиц и другими факторами);- compacted sediment with a moisture content of 93-95%, the dry matter of which consists of a solid phase of activated sludge and a medium and coarse solid phase of an organic biodegradable part of solid waste. Fractional composition, which is determined by the mechanical and hydraulic parameters of the separation process (degree of perforation and through sections of the perforated shell, irrigation and extrusion pressure, hydraulic particle size and other factors);
- надосадочная жидкость, обогащенная предварительно гидролизованным органическим веществом, с концентрацией твердой фазы не более 10 г/л;- supernatant enriched with pre-hydrolyzed organic matter, with a concentration of solid phase of not more than 10 g / l;
- бионеразлагаемая или трудноразлагаемая часть, состоящая в основном из бумаги, текстиля, древесины и некоторых других компонентов с энергосодержанием сухого вещества менее 10 МДж/кг.- biodegradable or difficult to decompose part, consisting mainly of paper, textiles, wood and some other components with an energy content of dry matter of less than 10 MJ / kg.
Данное разделение на потоки имеет условный характер, т.к. добиться высокой эффективности сепарации указанных компонентов на практике невозможно. В то же время, применяемая технология сепарации обеспечивает степень однородности данных потоков, позволяющая реализовать поставленные задачи и получить необходимый технический эффект.This division into streams is conditional, because to achieve high separation efficiency of these components in practice is impossible. At the same time, the applied separation technology provides a degree of homogeneity of these flows, which allows to realize the tasks and obtain the necessary technical effect.
Бионеразлагаемая (трудноразлагаемая) часть отходов непрерывно или непрерывно-циклически отводится в газогенератор 4 известного типа (например, слоевой с выделением зон сухой перегонки и собственно газогенерации с малым смолообразованием по патенту WO №2010/028203). Конечными продуктами термохимической переработки являются:The biodegradable (difficult to decompose) part of the waste is continuously or continuously cyclically discharged into a
- зола, безопасная в санитарном отношении и пригодная для экологически безопасного депонирования или утилизации в строительном или автодорожном хозяйстве;- ash, safe in sanitary terms and suitable for environmentally safe deposition or disposal in the construction or road sector;
- горючий газ с энергосодержанием не менее 5 МДж/м3, состоящий из смеси генераторного газа и газа сухой перегонки и утилизируемый к когенерационной установке 5;- combustible gas with an energy content of at least 5 MJ / m 3 , consisting of a mixture of generator gas and dry distillation gas and utilized for
- жидкие и смолообразные продукты очистки газов, содержащие биоразлагаемые компоненты (жирные кислоты, спирты, фенолы) и направляемые на предочистку в двухступенчатый анаэробный биореактор с иммобилизированной микпофлорой 6 совместно с надосадочной жидкостью из гидропульпатора 2.- liquid and gummy gas cleaning products containing biodegradable components (fatty acids, alcohols, phenols) and sent for pre-treatment to a two-stage anaerobic bioreactor with immobilized
Уплотненный осадок подвергается интенсивному гидролизу, гомогенизации и частичному автотермическому нагреву в аэробном биореакторе 7 и поступает далее в метантенк 8. Образовавшийся в метантенке 8 горючий биогаз накапливается в газохранилище 9, куда поступает также биогаз из анаэробного биореактора 6. Биошлам из метантенка 8 подвергается окончательной аэробной обработке в дополнительном аэробном биореакторе 10, технологический процесс обработки и конструкция идентичны применяемым в аэробном биореакторе 7. В процессе окончательной аэробной обработки нераспавшееся в метантенке 8 органическое вещество отходов окисляется, происходит дополнительная более глубокая, чем в метантенке, стабилизация, а также окончательное обеззараживание биошлама. Улучшаются и водоотдающие свойства, в силу чего на последующей стадии механического обезвоживания экономится флокулянт, или, при прочих равных условиях, снижаются энергозатраты на процесс механического разделения. В результате повышается эффективность перехода сухого вещества в кек и улучшается качество (снижается мутность) жидкой фракции. В силу развития при глубокой аэробной стабилизации процесса нитрификации, на последующих этапах обработки появляется возможность производить глубокую очистку нитрифицированного фугата (фильтрата) более экономичным способом.The compacted sediment is subjected to intensive hydrolysis, homogenization, and partial autothermal heating in the
Нагрев исходных субстратов (осадка из гидропульпатора 2 и сырого осадка), подаваемых в метантенк 8, производится с использованием тепла аэробного распада. Сырой осадок со станции механобиологической очистки сточных вод 3, обладающий наилучшими в сравнении с осадком из гидропульпатора 2 метаногенерирующими характеристиками, подается в метантенк 8 без предварительной обработки. Нагрев производится в рекуперативном теплообменнике 11 биошламом из дополнительного аэробного биореактора 10. Гидролизованный субстрат из аэробного биореактора 7 также поступает с температурой, существенно превышающей исходную (до аэробной обработки). Соответственно, в метантенке 8 предусматривается компенсация теплопотерь (не более 5% от общих энергозатрат), в случае необходимости догрев дозы до рабочего (50-60°С) диапазона температур производится теплоносителем из контура охлаждения когенерационной установки 5. В силу указанных причин, метантенк 8 снабжается только штатными средствами обогрева малой мощности.The heating of the initial substrates (sediment from the
После механического сгущения в сгустителе 12 твердая фракция стабилизированного и обеззараженного биошлама при влажности 60-70% используется для приготовления удобрений. Потребность во влагоемком наполнителе (торфе, соломе, опилках) в сравнении с прототипом резко снижается. Аэробная ферментация (компостирование) не требуется. Процесс смешения кека с наполнителем и корректирующими добавками в смесителе 13 на порядки менее длителен и энергоемок в сравнении с ферментацией. Глубокая очистка жидкой фракции от биогенных элементов, в первую очередь от азота, осуществляется в установке глубокой биологической очистки 14 с использованием потоков с повышенным содержанием нитратов и легкоразлагаемого органического вещества.After mechanical thickening in the
Устройство для реализации способа состоит из следующих основных элементов. Гидропульпатор 2 (фигура 2), предназначенный для получения основных подлежащих последующей биохимической и термохимической переработке органических компонентов: уплотненного осадка, концентрированной надосадочной жидкости и бионеразлагаемой части отходов, связан линией подачи отходов со станцией первичной сортировки 1 (в состав устройства не входит). Конструктивная схема гидропульпатора 2 представлена на фигуре 3.A device for implementing the method consists of the following basic elements. The hydraulic pulper 2 (figure 2), designed to obtain the main organic components to be subjected to subsequent biochemical and thermochemical processing: compacted sediment, concentrated supernatant and biodegradable part of the waste, is connected by the waste feed line to the primary sorting station 1 (not included in the device). The structural diagram of the
Приемный бункер 15 предназначен для ввода предварительно отсепарированных отходов вовнутрь аппарата. Дисперсионная среда внутри герметичного корпуса 16 формируется избыточным активным илом, подаваемым посредством илопровода со станции механобиологической очистки сточных вод 3. Влажность уплотненного на станции очистки ила составляет примерно 97%, что позволяет использовать его для растворения и гидролиза биоразлагаемой части ТБО. Внутри герметичного корпуса 16 аппарата размещен наклонный полый цилиндр 17, обечайка которого перфорирована. Внутри полого цилиндра 17 размещен шнек 18, приводимый во вращение мотор-редуктором 19. Вход полого цилиндра 17 связан с выходом приемного бункера 15. Перфорация обечайки позволяет формировать выходной поток по биоразлагаемому веществу из подвергаемой прессованию в цилиндре 17 массы отходов в зону осаждения. Избыточный ил, помимо приемного бункера 15, может подаваться непосредственно вовнутрь полого цилиндра 17. Разгрузочный бункер 20 служит для вывода обогащенной бионеразлагаемой составляющей части ТБО из аппарата в газогенератор 4. Осадочная часть 21 зоны осаждения служит для накопления и уплотнения осаждаемой части дисперсионной среды (смеси взвешенных веществ ила и ТБО). Патрубок 22 предназначен для выгрузки уплотненного осадка в аэробный биореактор 7. Патрубок 23 предназначен для выпуска надосадочной жидкости в анаэробный биореактор 6. Патрубок 24 предназначен для удаления газов из рабочего пространства герметичного корпуса 16.The receiving
Гидропульпатор 2 связан посредством разгрузочного бункера 20 и конвективной сушилки 25 с газогенератором 4. Конвективная сушилка - известной конструкции, например, шахтного типа, см. кн. «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника». Под общ. ред. Григорьева В.А. и Зорина В.М. М.: Энергоатомиздат,1983. Теплоноситель - продукты сгорания генераторного газа, подводимые из когенерационной установки. Газогенератор 4 предпочтительно слоевого типа, двухзонный, с переработкой отходов в две стадии. Первая зона 26, выполненная в виде вертикальной трубы с движением отходов сверху вниз и обогреваемая генераторным газом, работает в режиме сухой перегонки, в температурном диапазоне 500-650°С. Патрубок 27 служит для отведения газов сухой перегонки (калорийность до 18 МДж/м3) в конденсатор 28, в котором конденсируются летучие компоненты. Вторая зона 29 представляет собой восстановительную зону, в которой формируется целевой энергоноситель - генераторный газ, состоящий преимущественно из оксида углерода и водорода с энергосодержанием порядка 5 МДж/м3. Источником углерода являются несгоревшие в зоне окисления 30 отходы, а также поступающий из этой же зоны диоксид углерода. Водород восстанавливается из паров воды, поступающей из зоны горения. Дополнительными источниками водяных паров и диоксида углерода являются кислородсодержащие биологические газы, подводимые от анаэробных биореакторов 7, 10, и газ из гидропульпатора 2. Патрубок 31 служит для отведения генераторного газа в теплообменник 32, в котором подогреваются дутьевые газы. Охлажденный генераторный газ утилизируется в газопоршневом двигателе 33 когенерационной установки 5 совместно с очищенными и охлажденными газами сухой перегонки. Водоводяной теплообменник-утилизатор 34 газопоршневого двигателя 33 предназначен для нагрева теплоносителя, подаваемого в теплообменник 35 метантенка 8. Зольный остаток выводится из-под колосника сухим или гидравлическим способом. В качестве газогенератора может использоваться устройство с малым смолообразованием по патенту WO №2010028203, в котором двухстадийная обработка дополняется повышением давления в рабочей зоне до 1 МПа.The
В основу системы «гидропульпатор-газогенератор» может быть положена принципиальная технологическая схема согласно патенту РФ №2505491 «Способ переработки твердых органических субстратов»,The system “hydraulic pulsator-gas generator” can be based on a flow diagram according to the patent of the Russian Federation No. 2505491 “Method for processing solid organic substrates”,
Патрубок для выпуска надосадочной жидкости 23 из гидропульпатора 2 связан с входом двухступенчатого анаэробного биореактора 6 с иммобилизированной микрофлорой через трубчатое пространство конденсатора 28, чем обеспечиваются:The pipe for the release of the supernatant 23 from the hydro-
- нагрев надосадочной жидкости до рабочего диапазона температур;- heating the supernatant to a working temperature range;
- экономия или полное исключение охлаждающего агента, расходуемого на конденсацию паров.- saving or the complete elimination of the cooling agent spent on vapor condensation.
Рабочее пространство конденсатора 28 посредством конденсатопровода связано с входом биореактора 6.The working space of the
Конструктивная схема двухступенчатого анаэробного биореактора 6 с иммобилизированной микрофлорой представлена на фигуре 4.A structural diagram of a two-stage
Двухступенчатый анаэробный биореактор 6 с иммобилизированной микрофлорой состоит из герметичного корпуса 36, снабженного загрузочным патрубком 37, патрубком выпуска эффлюента 38, илопроводом 39 и патрубком отведения биогаза 40. Внутри герметичного корпуса 36 коаксиально размещены две рабочие зоны. Рабочая зона с нисходящим потоком 41 снабжена сборкой стержней 42 с покрытием для иммобилизации анаэробной метаногенной микрофлоры, адаптированной для работы в условиях высоких органических нагрузок (свыше 15 кг ХПК/м3⋅сут) и концентрацией твердой фазы до 20 г/л. Удельная поверхность загрузки не превышает 50-100 м2/м3. Сборка 42 может быть выполнена вращающейся. Вращение загрузки с линейной скоростью не более 0,5 м/с в таком варианте обеспечивается электромеханическим приводом 43. В нижней части рабочей зоны с нисходящим потоком 41 предусмотрен гравитационный сгуститель 44, выход которого по сгущенному осадку илопроводом 39 связан с входом метантенка 8. Сухое вещество осадка формируется в основном из осаждаемой твердой фазы исходного потока и избыточной биопленки. Над гравитационным сгустителем 44 размещена зона взвешенной анаэробной микрофлоры 45, снабженная перегородками 46. Над зоной взвешенной анаэробной микрофлоры 45 предусмотрена фильтрующая загрузка 47 с иммобилизированной анаэробной микрофлорой, адаптированной для работы с растворенным органическим веществом при сравнительно малых нагрузках по органическому веществу (не более 15 кг ХПК/м3⋅сут). Удельная поверхность загрузки превышает 100 м2/м3, концентрация биомассы до 12 кг/м3 (по органическому веществу), при этом не менее 50% анаэробной биомассы находится в прикрепленном состоянии. Концентрация твердой фазы в эффлюенте, выводимом через патрубок 38 в установку глубокой биологической очистки 14, не более 300 мг/л. Биогаз через патрубок отводится в газохранилище 9. Зона 45 в совокупности с фильтрующаей загрузкой 47 образуют зону анаэробной биофильтрации.The two-stage
Аэробный биореактор 7 предназначен для глубокого гидролиза осадка, поступающего из гидропульпатора 2. Дополнительно в нем осуществляются гомогенизация относительно неоднородной по своему морфологическому составу исходной массы, улучшение ее реологических характеристик. Возможен также автотермический нагрев до рабочих температур в метантенке 8. Конструктивно аэробный биореактор 7 выполняется в виде герметичного аппарата, входной патрубок которого по осадку связан илопроводом с патрубком 22 гидропульпатора 2. Выходной патрубок готового субстрата 48 трубопроводом связан с загрузочным патрубком 49 метантенка 8. Аэрационно-перемешивающее устройство 50 - механического типа, например, конструкции ЛенНИИХИММАШ. Биологический влажный кислородсодержащий газ из аэробного биореактора 7 отводится в газогенератор 4. Продолжительность обработки - до 1 суток.The
Метантенк 8 - любой известной конструкции, обеспечивающей анаэробную переработку субстрата и оснащенный типовыми средствами перемешивания, стабилизации температуры (в основном путем компенсации теплопотерь), загрузки-выгрузки и другими узлами, обеспечивающими его функционирование. Возможно использование метантенка коммунального типа по типовому проекту 902-2-227 (228, 229, 230) диаметром от 10 м. Хорошо зарекомендовавшее себя в известных конструкциях барботажное перемешивающее устройство 51 работает в режиме газлифта внутри центральной трубы 52, выполняющее также функции теплообменника. Теплообменная полость центральной трубы 52 связана с водоводяным теплообменником утилизатором 34 газопоршневого двигателя 33. Форсунка барботажного перемешивающего устройства 51 газопроводом связана с компрессором 53, связанным, в свою очередь, с газохранилищем 9, куда подводится биогаз из метантенка и двухступенчатого анаэробного биореактора 6. Разгрузочный патрубок 54 метантенка 8 связан с входом дополнительного аэробного биореактора 10. Продолжительность обработки - до 10 суток.Methantenk 8 - any known design that provides anaerobic processing of the substrate and is equipped with typical means of mixing, temperature stabilization (mainly by compensating for heat loss), loading and unloading and other nodes that ensure its functioning. It is possible to use a communal type digester according to the standard project 902-2-227 (228, 229, 230) with a diameter of 10 m or more. The well-proven
Дополнительный аэробный биореактор 10 предназначен для окончательной стабилизации и обеззараживания биошлама, а также улучшения его водоотдающих свойств. Продолжительность обработки - 1-2 суток. Конструктивно дополнительный аэробный биореактор 10 оформлен аналогично аэробному биореактору 7. Биологический газ (насыщенный парами воды и содержащий до 5-15% кислорода из аэробного биореактора 10 отводится в газогенератор 4.An additional
Выход дополнительного аэробного биореактора 10 по стабилизированному биошламу связан с входом рекуперативного теплообменника 11, в котором нагревается сырой осадок перед подачей в метантенк 8. Тип теплообменника 11 - спиральный или «труба в трубе».The output of the additional
Механический сгуститель 12 предназначен для получения пригодной для дальнейшей утилизации компактной биомассы - кека. Механический сгуститель 12 любого известного типа, предпочтительно центробежного или фильтрующего (центрифуга, фильтр-пресс, шнековый пресс). Вход механического сгустителя 12 связан с выходом теплообменника 11 по охлажденному биошламу, выход по твердой фракции - с входом смесителя 13. Выход по жидкой фракции (фильтрату, фугату) связан с установкой глубокой биологической очистки 14.
В смесителе 13 осуществляется приготовление высококачественных удобрений посредством смешения твердой фракции биошлама с наполнителями и корректирующими добавками в зависимости от целевого назначения удобрений.In the
Распределитель 55 предназначен для распределения потоков между установкой глубокой биологической очистки 14 и анаэробным биореактором 6, в том числе с повышенным содержанием нитратов и легкоразлагаемого органического вещества.The
Устройство работает следующим образом. Исходные отходы - органические компоненты ТБО со станции первичной сортировки 1 и избыточный активный ил со станции механобиологической очистки сточных вод 3 - в подготовленном виде подводятся через приемный бункер 15 в гидропульпатор 2. Под действием комплекса факторов, в основном механических гидродинамических, часть биоразлагаемого вещества гидролизуется и переходит в дисперсную среду аппарата, при этом часть биоразлагаемого вещества осаждается и накапливается в осадочной части 21. Дисперсионной средой является избыточный активный ил. Обогащенные бионеразлагаемой составляющей органические компоненты ТБО через разгрузочный бункер 20 и конвективную сушилку 25 вводятся в зону сухой перегонки 26 газогенератора 4. Процесс осуществляется при температуре 500-650°С. Углеродистый остаток газифицируется в окислительно-восстановительных зонах 30 и 29 при температуре не менее 900°С. Горючие газы после очистки направляются на утилизацию в когенерационную установку 5. Зола из зоны 30 направляется на депонирование или утилизацию. Конденсаты, образующиеся при очистке, очищаются совместно с надосадочной жидкостью из гидропульпатора 2 в анаэробном биореакторе 6. В окислительно-восстановительных зонах 30 и 29 газогенератора 4 обезвреживаются кислородсодержащие биологические газы, подводимые от анаэробных биореакторов 7, 10, и газ из гидропульпатора 2.The device operates as follows. The initial waste — the organic components of solid waste from the
Осадок из осадочной части 21 гидропульпатора 2 отводится в аэробный биореактор 7, в котором за счет комплексного воздействия биохимического (ферментативный гидролиз), механического (интенсивное диспергирование) и других факторов осуществляются гидролиз органического вещества, гомогенизация и улучшение реологических характеристик отходов, а также автотермический нагрев массы до требуемых температур (предпочтительно термофильного диапазона). Подготовка дозы (1 сут) для загрузки в метантенк 8 (обработка 10 сут) также осуществляется в аэробном биореакторе 7. В метантенке 8 осуществляется основной цикл стабилизации и обеззараживания осадка, сопровождающийся выделением горючего биогаза (от 1 м3/м3 сут). Биогаз накапливается в газохранилище 9, часть его возвращается под давлением в метантенк 8 для перемешивания. Биогаз может использоваться непосредственно в предлагаемом устройстве (когенерация) или направляться по газопроводу (не показан) внешним потребителям. Продукт биоконверсии - биошлам - подвергается аэробной постобработке в дополнительном аэробном биореакторе 10 с целью улучшения водоотдающих характеристик (снижения удельного сопротивления фильтрации), окончательной стабилизации и обеззараживания. Остаточное тепло утилизируется в теплообменнике 11 (подогрев сырого осадка). Твердая фракция биошлама из механического сгустителя 12 направляется в смеситель 13 для приготовления удобрений, жидкая - в установку глубокой очистки 14. Очищенная до требуемых нормативов вода может быть использована в технических целях (рецикл, повторное использование). Параметры очистки могут быть взаимоувязаны с технологическими параметрами функционирования станции механобиологической очистки сточных вод 3 - источника отходов.The precipitate from the
Надосадочная жидкость из гидропульпатора 2 подается в двухступенчатый анаэробный биореактор 6. В первой по ходу рабочей зоне с нисходящим потоком 41 осуществляются удаление основной массы загрязнений (по ХПК и взвесям). Режим обработки - анаэробный с динамическим воздействием на вязкую среду. Осадок уплотняется в гравитационном сгустителе 44 и выводится в метантенк 8. Доочистка осуществляется в гибридном анаэробном биофильтре (зоны 45 и 47). Биогаз накапливается в газохранилище 9. Предочищенная жидкость (эффлюент) направляется в установку глубокой очистки 14 для достижения требуемых параметров очистки анаэробным биореактором 6. Часть промежуточного потока направляется через распределитель 55 непосредственно в установку глубокой очистки 14, минуя анаэробный биореактор 6.The supernatant from the hydro-
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016120674A RU2646621C2 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | Method for processing organic components of solid residential waste and waste of mechanobiological cleaning of residential waste water and a device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016120674A RU2646621C2 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | Method for processing organic components of solid residential waste and waste of mechanobiological cleaning of residential waste water and a device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016120674A RU2016120674A (en) | 2017-11-30 |
| RU2646621C2 true RU2646621C2 (en) | 2018-03-06 |
Family
ID=60580702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016120674A RU2646621C2 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | Method for processing organic components of solid residential waste and waste of mechanobiological cleaning of residential waste water and a device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2646621C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2718563C1 (en) * | 2019-09-26 | 2020-04-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН) | Method for thermal disinfection and utilization of infected organo-containing wastes in different aggregate states |
| RU2744728C1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "АГРОРЕЦИКЛИНГ-ГРУПП" (ООО "АГРОРЕЦИКЛИНГ-ГРУПП") | Method for anaerobic processing of spent brewer's yeast in a digester |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108220144A (en) * | 2018-01-29 | 2018-06-29 | 世本（天津）环境技术有限公司 | A kind of energy-efficient kitchen garbage diphasic anaerobic-aerobic coupled treatment process and system |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7811456B2 (en) * | 2007-10-11 | 2010-10-12 | Recology Inc. | Systems and methods for combining and converting solid and liquid organic waste materials into useful products |
| RU106246U1 (en) * | 2010-12-22 | 2011-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Регионэнергоресурс" | ORGANIC RAW MATERIAL PROCESSING PLANT |
| RU2552259C2 (en) * | 2013-06-10 | 2015-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные транспортные системы" | Method of processing of domestic and industrial wastes to furnace fuel and hydrocarbon substance and device to this end |
-
2016
- 2016-05-26 RU RU2016120674A patent/RU2646621C2/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7811456B2 (en) * | 2007-10-11 | 2010-10-12 | Recology Inc. | Systems and methods for combining and converting solid and liquid organic waste materials into useful products |
| RU106246U1 (en) * | 2010-12-22 | 2011-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Регионэнергоресурс" | ORGANIC RAW MATERIAL PROCESSING PLANT |
| RU2552259C2 (en) * | 2013-06-10 | 2015-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные транспортные системы" | Method of processing of domestic and industrial wastes to furnace fuel and hydrocarbon substance and device to this end |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2718563C1 (en) * | 2019-09-26 | 2020-04-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН) | Method for thermal disinfection and utilization of infected organo-containing wastes in different aggregate states |
| RU2744728C1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "АГРОРЕЦИКЛИНГ-ГРУПП" (ООО "АГРОРЕЦИКЛИНГ-ГРУПП") | Method for anaerobic processing of spent brewer's yeast in a digester |
| WO2021215967A1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-10-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Агрорециклинг Групп" | Method for anaerobic processing of spent brewer's yeast in a digestion tank |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016120674A (en) | 2017-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lee et al. | Treatment technologies of palm oil mill effluent (POME) and olive mill wastewater (OMW): A brief review | |
| CN101337838B (en) | Combined anaerobic fermentation process for organic solid wastes | |
| CN1099386C (en) | Method for treating sewage | |
| CN102167486B (en) | Urban sludge, excrement and kitchen garbage combined treatment process | |
| Chozhavendhan et al. | Current and prognostic overview on the strategic exploitation of anaerobic digestion and digestate: A review | |
| Shi et al. | Strategies of valorization of sludge from wastewater treatment | |
| US7468132B2 (en) | Method for treatment of animal waste | |
| KR20220078722A (en) | Systems and Methods for Reducing Sludges produced by Wastewater Treatment Facilities | |
| WO2015003273A1 (en) | Anaerobic digestion and pyrolysis system | |
| CN102268310A (en) | Method for preparing biomass fuel by utilizing food wastes | |
| CN105542808A (en) | All-closed zero-emission household refuse energy regeneration and comprehensive utilization production process | |
| Shukla et al. | A review on generation, characterization, containment, transport and treatment of fecal sludge and septage with resource recovery-oriented sanitation | |
| JP4510782B2 (en) | Sludge recycling method and apparatus. | |
| CN102190409A (en) | Garbage leachate treatment system | |
| CN110695053A (en) | Treatment system and method for various solid wastes in circulating industrial park | |
| Buekens | Energy recovery from residual waste by means of anaerobic digestion technologies | |
| RU2646621C2 (en) | Method for processing organic components of solid residential waste and waste of mechanobiological cleaning of residential waste water and a device for its implementation | |
| PL217056B1 (en) | Method for waste disposal and an installation for waste disposal | |
| CN211247719U (en) | Processing system for various solid wastes in circulating industrial park | |
| De Baere | The Dranco Technology: A unique digestion technology for solid organic waste | |
| CN202089863U (en) | Rubbish leachate treatment system | |
| CN105621806A (en) | Biological coagulation oxidation process for rapidly treating kitchen waste wastewater | |
| KR20040072385A (en) | Concentrative Liquid containing Oranic Acid and Using Method Thereof | |
| CN212504438U (en) | Regional organic waste and domestic sewage full-recycling comprehensive treatment system | |
| CN112474711A (en) | Kitchen waste treatment system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200917 Effective date: 20200917 |