RU2815316C1 - Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов - Google Patents
Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815316C1 RU2815316C1 RU2022129078A RU2022129078A RU2815316C1 RU 2815316 C1 RU2815316 C1 RU 2815316C1 RU 2022129078 A RU2022129078 A RU 2022129078A RU 2022129078 A RU2022129078 A RU 2022129078A RU 2815316 C1 RU2815316 C1 RU 2815316C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- household waste
- low
- temperature processing
- electrode
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 10
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000010819 recyclable waste Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000009272 plasma gasification Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области утилизации бытовых отходов. Предложен способ низкотемпературной переработки бытовых отходов, который осуществляют в реакторе. При этом ограничивают поступление атмосферного воздуха в реактор, который выполнен в виде закрытой полости, внутренняя поверхность которой частично или полностью выполнена проводящей и заземлена, а на электрод, введенный в реактор и изолированный от этой заземленной поверхности, подают импульсы высокого напряжения, которые обеспечивают формирование стримеров коронного разряда в промежутке между электродом и проводящей поверхностью реактора. Изобретение обеспечивает деструкцию бытовых отходов при низких температурах, сравнимых с температурой окружающей среды. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам утилизации бытовых отходов, в частности, к способам утилизации отходов методом плазмохимической деструкции.
Известен способ переработки твердых органических отходов в устройстве по патенту РФ №2741004 (опубл. 22.01.2021), в котором с помощью высокотемпературного плазменного реактора, использующего в качестве плазмообразующего газа водяной пар, с температурой в зоне реакции порядка 1600-2000°С осуществляется переработка твердых органических отходов посредством их паровой плазменной газификации с получением синтез-газа.
Недостатком способа является необходимость значительного нагрева при реализации, а также неполная переработка твердых органических бытовых отходов, поскольку результатом переработки является синтез-газ, который также подлежит утилизации, и, кроме того, невозможность переработки неорганических веществ присутствующих в составе бытовых отходов.
Техническим результатом, на получение которого направлено изобретение является расширение арсенала технических средств за счет создания способа, обеспечивающего деструкцию бытовых отходов при низких температурах, сравнимых с температурой окружающей среды.
Технический результат достигается в способе деструкции, в котором через входное отверстие в реактор подают бытовые отходы, при этом ограничивают поступление атмосферного воздуха в реактор, который выполнен в виде закрытой полости, внутренняя поверхность которой частично или полностью выполнена проводящей и заземлена, а на электрод, введенный в реактор, и изолированный от этой заземленной поверхности, подают импульсы высокого напряжения, которые обеспечивают формирование стримеров коронного разряда в промежутке между электродом и проводящей поверхностью реактора.
При этом, как известно из источника [1], при каждом импульсе, вблизи острия электрода возникает большое число стримеров, которые начинают размножаться и распространяться к заземленной проводящей поверхности полости реактора, постепенно заполняя межэлектродный зазор и формируя коронный разряд. Плазма стримеров коронного разряда воздействует на воду, содержащуюся в поступивших отходах, вызывая образование свободных радикалов при разрушении молекулы воды H2O → OH⋅ + H⋅. Кроме того, в реакторе под воздействием коронного разряда образуются и другие активные вещества О3, О2(a1Δ), H2O2, ОН, O(3P), NO, HNO2 и HNO3. Коронный разряд является также источником ультрафиолетового (УФ) излучения. Указанные активные вещества и УФ излучение оказывают разрушающее воздействие на любые органические и неорганические вещества, содержащиеся в бытовых отходах, приводя к их полной деструкции с образованием безвредных газообразных продуктов реакции - воды и углекислого газа. Неорганические составляющие бытовых отходов разрушаются кислотами. Процесс окисления органических веществ в воде является цепной реакцией [2]. Инициирование цепной реакции с малой скоростью может осуществляться кислородом воздуха и озоном. С высокой скоростью цепная реакция инициируется радикалами ОН⋅. То есть в способе осуществляют плазмохимическую деструкцию как органических, так и неорганических веществ, присутствующих в отходах.
В одном из вариантов реализации способа проводящий участок внутренней поверхности полости реактора предварительно покрывают слоем водосодержащей жидкости, что способствует образованию активных частиц внутри реактора.
Предпочтительно задают зазор между электродом и, по крайней мере, одним из участков проводящей внутренней поверхности полости, или поверхностью водосодержащей жидкости, покрывающей этот участок, из диапазона 5 - 50 мм.
Предпочтительно бытовые отходы подают в реактор порциями.
Предпочтительно порции бытовых отходов подают в реактор в спрессованном виде, с ограничением прохождения атмосферного воздуха внутрь реактора.
Предпочтительно в способе понижают давление внутри реактора на 0,1 - 1 Па по сравнению с атмосферным.
В одном из вариантов осуществления способа с целью понижения давление внутри реактора создают разрежение на его выходе.
На фиг.1 изображено вертикальное поперечное сечение реактора, в котором осуществляется заявленный способ, где 1 - корпус реактора с внутренней полостью, 2 - входное отверстие, 3 - выходное отверстие, 4 - внутренняя поверхность полости реактора, 5 - проводящие участки внутренней поверхности полости реактора, 6 - заостренный электрод, 7 - изоляторы, 8 - источник высоковольтных импульсов, 9 - острие электрода, 10 - проводящее дно реактора, 11 - устройство дозированной подачи перерабатываемых отходов, 12 - электростатический фильтр с вытягивающим воздушным вентилятором, создающий разрежение на выходе реактора.
Способ реализуется при использовании реактора, который выполнен в виде замкнутого корпуса 1, дно которого 10 выполнено проводящим и заземлено, при этом в корпус 1 введен электрод 6 с острием 9, направленным в сторону проводящего дна 10 корпуса 1 и изолированным от этого дна 10. Через входное отверстие 2 корпуса 1 из устройства дозированной подачи перерабатываемых отходов 11 подают порцию спрессованных отходов, при этом ограничивают прохождение атмосферного воздуха внутрь корпуса 1. На электрод 6 подают импульсы высоковольтного напряжения от источника 8, при этом, как известно из источника [1], при каждом импульсе, вблизи острия 9 электрода 6 возникает большое число стримеров, которые начинают размножаться и распространяться к проводящему дну 10 корпуса 1, постепенно заполняя межэлектродный зазор и формируя стримерный коронный разряд. Плазма коронного разряда воздействует на воду, содержащуюся в поступивших отходах, вызывая образование свободных радикалов при разрушении молекулы воды H2O → OH⋅ + H⋅. Кроме того, в реакторе под воздействием коронного разряда образуются и другие активные вещества О3, О2(a1Δ), H2O2, ОН, O(3P), NO, HNO2 и HNO3. Коронный разряд является также источником ультрафиолетового (УФ) излучения. При этом практически вся энергия электронов плазмы расходуется на создание указанных активных частиц путем диссоциации, возбуждения электронных состояний, а также вращательных и колебательных уровней газа, находящегося в реакторе, в котором создается стримерный коронный разряд, и не вызывает сколько-нибудь значительного его нагрева. Указанные активные вещества и УФ излучение оказывают разрушающее воздействие на любые органические и неорганические вещества, содержащиеся в обрабатываемых отходах, приводя к их полной деструкции с образованием безвредных газообразных продуктов реакции - воды и углекислого газа. Неорганические составляющие отходов разрушаются кислотами. Процесс окисления органических веществ в воде является цепной реакцией [2]. Инициирование цепной реакции с малой скоростью может осуществляться кислородом воздуха и озоном. С высокой скоростью цепная реакция инициируется радикалами ОН⋅. То есть в устройстве осуществляется плазмохимическая деструкции как органических, так и неорганических веществ, присутствующих в отходах. При этом температура корпуса 1, и выходящих из выходного отверстия 3 газов, близка к температуре окружающей среды. Фактически, вся энергия электрических импульсов уходит на формирование активных частиц, которые существенно ускоряют естественные реакции окисления бытовых отходов. А в выходное отверстие реактора поступают газообразные продукты деструкции.
Таким образом, достигается заявленный технический результат в виде разработки способа плазмохимической деструкции как органических, так и неорганических веществ, присутствующих в составе бытовых отходов при температуре близкой к температуре окружающей среды.
[1]. Аристова Н.А., Пискарев И.М., Ивановский А.В., Селемир В.Д., Спиров Г.М., Шлепкин С.И. Инициирование химических реакций под действием электрического разряда в системе твердый диэлектрик - газ - жидкость. // Журнал физической химии. 2004. Т. 78. № 7. С. 1326-1331.
[2]. Пискарев И.М. Окислительно-восстановительные процессы в воде, инициированные электрическим разрядом над ее поверхностью. //Журнал общей химии. 2001. Т. 71. Вып. 10. С. 1622.
Claims (8)
1. Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов, характеризующийся тем, что через входное отверстие в реактор подают бытовые отходы, при этом ограничивают поступление атмосферного воздуха в реактор, который выполнен в виде закрытой полости, внутренняя поверхность которой частично или полностью выполнена проводящей и заземлена, а на электрод, введенный в реактор и изолированный от этой заземленной поверхности, подают импульсы высокого напряжения, которые обеспечивают формирование стримеров коронного разряда в промежутке между электродом и проводящей поверхностью реактора.
2. Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов по п.1, отличающийся тем, что проводящий участок внутренней поверхности полости реактора предварительно покрывают слоем водосодержащей жидкости.
3. Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов по п.1, отличающийся тем, что задают зазор между электродом и, по крайней мере, одним из участков проводящей внутренней поверхности полости из диапазона 5-50 мм.
4. Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов по п.2, отличающийся тем, что задают зазор между электродом и поверхностью водосодержащей жидкости, покрывающей проводящий участок внутренней поверхности полости, из диапазона 5-50 мм.
5. Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов по пп.1-4, отличающийся тем, что бытовые отходы подают в реактор порциями.
6. Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов по п.5, отличающийся тем, что порции бытовых отходов подают в реактор в спрессованном виде с ограничением прохождения атмосферного воздуха внутрь реактора.
7. Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов по пп.1-6, отличающийся тем, что давление внутри реактора понижают на 0,1-1 Па по сравнению с атмосферным.
8. Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов по п.7, отличающийся тем, что создают разрежение на выходе реактора.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815316C1 true RU2815316C1 (ru) | 2024-03-13 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU12220U1 (ru) * | 1999-05-26 | 1999-12-16 | Акционерное общество открытого типа "Научно-производственная фирма по внедрению научных и инженерно-технических инноваций" | Установка для переработки плавлением твердых промышленных и бытовых отходов |
| KZ24850A4 (ru) * | 2010-12-30 | 2011-11-15 | ||
| CN205288095U (zh) * | 2015-11-20 | 2016-06-08 | 杜长明 | 一种基于等离子体协同紫外光催化处理有机废气的装置 |
| RU2741004C1 (ru) * | 2020-04-24 | 2021-01-22 | Леонид Григорьевич Кузнецов | Комплекс для переработки твердых органических отходов |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU12220U1 (ru) * | 1999-05-26 | 1999-12-16 | Акционерное общество открытого типа "Научно-производственная фирма по внедрению научных и инженерно-технических инноваций" | Установка для переработки плавлением твердых промышленных и бытовых отходов |
| KZ24850A4 (ru) * | 2010-12-30 | 2011-11-15 | ||
| CN205288095U (zh) * | 2015-11-20 | 2016-06-08 | 杜长明 | 一种基于等离子体协同紫外光催化处理有机废气的装置 |
| RU2741004C1 (ru) * | 2020-04-24 | 2021-01-22 | Леонид Григорьевич Кузнецов | Комплекс для переработки твердых органических отходов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101553587B1 (ko) | 공기 정화 장치 및 방법 | |
| KR20070040795A (ko) | 폐기 가스 스트림 처리 장치 및 처리 방법 및 소개 장치 | |
| US20060193759A1 (en) | Nonthermal plasma processor utilizing additive-gas injection and/or gas extraction | |
| CN106390702A (zh) | 一种利用羟基自由基处理有机废气的装置和方法 | |
| RU2815316C1 (ru) | Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов | |
| CN205340517U (zh) | 一种高效低温等离子设备 | |
| CN206444423U (zh) | 一种uv光离子废气净化装置 | |
| US20230347395A1 (en) | Method of destruction of organic waste with low content of water | |
| RU2815317C1 (ru) | Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды | |
| EA046213B1 (ru) | Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов | |
| WO2023126707A1 (ru) | Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов | |
| EA046183B1 (ru) | Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды | |
| CN103127810A (zh) | 非均匀场强等离子体废气处理装置及处理系统 | |
| RU2786209C1 (ru) | Реактор для устройства переработки отходов | |
| EA046442B1 (ru) | Реактор для устройства переработки отходов | |
| RU2814515C1 (ru) | Мобильный крематорий | |
| CN209968113U (zh) | 一种催化协同去除不同溶解度VOCs的多相放电系统 | |
| TW201350191A (zh) | 氣體處理裝置及方法 | |
| CN106377962A (zh) | 一种用于工业有机废气的综合处理装置 | |
| KR20220049642A (ko) | 간접형 플라즈마 반응기를 이용한 유해가스 및 악취제거장치 | |
| EA046247B1 (ru) | Мобильный крематорий | |
| Nasonova et al. | Simultaneous removal of NO and SO 2 in a plasma reactor packed with TiO 2-coated glass beads | |
| Dong et al. | The influence of interface phenomenon on removal of NO and SO 2 in corona discharge reactor with water film | |
| Sun et al. | Effect of electrode configuration on NO removal in a coaxial dielectric Barrier discharge reactor | |
| JP2001058184A (ja) | 有害物処理方法および有害物処理装置 |