RU2815317C1 - Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды - Google Patents
Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815317C1 RU2815317C1 RU2022129080A RU2022129080A RU2815317C1 RU 2815317 C1 RU2815317 C1 RU 2815317C1 RU 2022129080 A RU2022129080 A RU 2022129080A RU 2022129080 A RU2022129080 A RU 2022129080A RU 2815317 C1 RU2815317 C1 RU 2815317C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- waste
- water content
- destruction
- low water
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 230000006378 damage Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 claims abstract description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 14
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid 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
- 230000001066 destructive effect 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
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 239000010796 biological waste Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid 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 деструкции органических отходов с малым содержанием воды, который осуществляется в реакторе. В реактор дополнительно подают отходы биологического происхождения. Реактор 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 органических отходов с малым содержанием воды. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам утилизации бытовых отходов, в частности, к способам утилизации отходов с малым содержанием воды методом плазмохимической деструкции.
Известен способ переработки твердых органических отходов в устройстве по патенту РФ №2741004 (опубликован 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 зоны реакции, а также неполная переработка твердых органических бытовых отходов, поскольку результатом переработки является синтез-газ, который также подлежит утилизации.
Известно из источника [1 и 2], что плазма разрядов атмосферного давления воздействует на воду, вызывая образование свободных радикалов при разрушении молекулы воды H2O →OH• + H•. Инициирование цепной реакции процесса окисления органических веществ, которая возникает согласно данным источника [2] в присутствии воды, может осуществляться кислородом воздуха и озоном, но с малой скоростью, а с высокой скоростью цепная реакция инициируется радикалами ОН•. В случае недостаточного количества воды концентрация свободных радикалов становится незначительной и не позволяет инициировать цепную реакцию окисления органических веществ в воде.
Техническим результатом, на получение которого направлено изобретение является расширение арсенала технических средств за счет создания способа, обеспечивающего деструкцию органических отходов с малым содержанием воды.
Технический результат достигается в способе деструкции, в котором через входное отверстие в реактор подают органические отходы с малым содержанием воды, а также дополнительно подают отходы биологического происхождения, при этом реактор 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, с помощью которых обеспечивают формирование стримеров коронного разряда в промежутке между электродом и проводящей поверхностью реактора.
Известно, что отходы биологического происхождения содержат вплоть до 98% воды («водоросли» в Таблице 2, в статье «Вода», Большая советская энциклопедия). При этом плазма стримеров коронного разряда, инициируемого в реакторе, воздействует на воду, содержащуюся в отходах биологического происхождения, вызывая образование свободных радикалов при разрушении содержащихся в них молекул воды H2O →OH• + H•. Кроме того, в реакторе под воздействием стримеров 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, в том числе, на органические отходы с малым содержанием воды, приводя к их полной деструкции с образованием безвредных газообразных продуктов реакции - воды и углекислого газа. Неорганические составляющие отходов также разрушаются кислотами.
То есть, в способе осуществляют плазмохимическую деструкцию как органических, так и неорганических веществ, присутствующих в отходах, в том числе, органических отходов с малым содержанием воды.
Предпочтительно задают зазор между электродом и, по крайней мере, одним из участков проводящей внутренней поверхности полости, из диапазона 5 - 50 мм.
Предпочтительно при реализации способа ограничивают поступление атмосферного воздуха в реактор.
Предпочтительно отходы подают в реактор порциями.
Предпочтительно порции отходов подают в реактор в спрессованном виде, с ограничением прохождения атмосферного воздуха внутрь реактора.
Предпочтительно при реализации способа бытовые отходы с малым содержанием воды и отходы биологического происхождения подают в реактор одновременно или последовательно.
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 органических отходов с малым содержанием воды, и, в след за этим подают порцию спрессованных отходов биологического происхождения, а при подаче ограничивают прохождение атмосферного воздуха внутрь корпуса 1. На электрод 6 подают импульсы высоковольтного напряжения от источника 8, причем параметры импульсов соответствуют параметрам, известным из литературы [1, 2], и 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 отходах биологического происхождения, поданных в реактор, вызывая образование свободных радикалов при разрушении молекулы воды H2O →OH• + H•, которые после возникновения воздействуют и на органические отходы с малым содержанием воды. 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 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 [3]. Инициирование цепной реакции с малой скоростью может осуществляться кислородом воздуха и озоном, однако с высокой скоростью цепная реакция инициируется только радикалами ОН•, возникновение которых в реакторе обусловлено воздействием плазмы коронного разряда на воду, содержащуюся в отходах биологического происхождения. То есть, в устройстве осуществляется плазмохимическая деструкции как органических, так и неорганических веществ, присутствующих в отходах, в том числе, в органических отходах с малым содержанием воды. 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 отходах, в том числе, в органических отходах с малым содержанием воды.
Источники информации
[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]. Акишев Ю.С. Низкотемпературная плазма при атмосферном давлении и ее возможности для приложений, Известия вузов. Химия и химическая технология. 2019, т.62, вып.8, с.26-60.
[3]. 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 деструкции органических отходов с малым содержанием воды, характеризующийся тем, что через входное отверстие в реактор подают органические отходы с малым содержанием воды, а также дополнительно подают отходы биологического происхождения, при этом реактор 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, которые воздействуют на воду, содержащуюся в отходах биологического происхождения, вызывая образование свободных радикалов при разрушении содержащихся в них молекул воды H2O→OH•+H•, что приводит к полной деструкции органических отходов с образованием безвредных газообразных продуктов реакции – воды и углекислого газа, которые выводят из реактора через выходное отверстие.
2. Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды 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.
3. Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды по п.1, отличающийся тем, что ограничивают поступление атмосферного воздуха в реактор при подаче отходов.
4. Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды по пп.1-3, отличающийся тем, что отходы подают в реактор порциями.
5. Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды по п.4, отличающийся тем, что порции отходов подают в реактор в спрессованном виде.
6. Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды по пп.1-5, отличающийся тем, что бытовые отходы с малым содержанием воды и отходы биологического происхождения подают в реактор одновременно или последовательно.
7. Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды по п.1, отличающийся тем, что давление внутри реактора понижают на 0,1-1 Па по сравнению с атмосферным.
8. Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды по п.7, отличающийся тем, что создают разрежение на выходе реактора.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815317C1 true RU2815317C1 (ru) | 2024-03-13 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
|---|---|---|
| CN109200970B (zh) | 低温等离子双电场辅助气相反应合成化合物的装置和应用 | |
| KR101553587B1 (ko) | 공기 정화 장치 및 방법 | |
| US11148116B2 (en) | Methods and apparatus for synthesizing compounds by a low temperature plasma dual-electric field aided gas phase reaction | |
| US20060193759A1 (en) | Nonthermal plasma processor utilizing additive-gas injection and/or gas extraction | |
| KR20070040795A (ko) | 폐기 가스 스트림 처리 장치 및 처리 방법 및 소개 장치 | |
| PT1481112E (pt) | Processo de limpeza por plasma da superficie de um material revestido de uma substancia organica, e instalacao de implementacao | |
| US20230347395A1 (en) | Method of destruction of organic waste with low content of water | |
| US20050133927A1 (en) | Field-enhanced electrodes for additive-injecton non-thermal plasma (NTP) processor | |
| RU2815317C1 (ru) | Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды | |
| JP2003080058A (ja) | 反応性ガスの発生方法およびその発生装置 | |
| RU2815316C1 (ru) | Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов | |
| EA046183B1 (ru) | Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды | |
| WO2023126706A1 (ru) | Способ деструкции органических отходов с малым содержанием воды | |
| EA046213B1 (ru) | Способ низкотемпературной переработки бытовых отходов | |
| He et al. | Dielectric barrier discharge for hydrogen sulphide waste gas decomposition | |
| RU2786209C1 (ru) | Реактор для устройства переработки отходов | |
| Held et al. | Analytic calculations of ozone concentration in an oxygen-fed wire-to-cylinder ozonizer and comparison with the Vasil'ev relation | |
| Sun et al. | Effect of electrode configuration on NO removal in a coaxial dielectric Barrier discharge reactor | |
| EA046442B1 (ru) | Реактор для устройства переработки отходов | |
| RU2814515C1 (ru) | Мобильный крематорий | |
| Budiman et al. | Improved Single Barrier Ozone Chamber | |
| JPH06100301A (ja) | オゾン発生装置 | |
| Dong et al. | The influence of interface phenomenon on removal of NO and SO 2 in corona discharge reactor with water film | |
| Kudryashov et al. | Elimination of hydrogen sulfide in the presence of carbon dioxide from methane in dielectric barrier discharge | |
| EA046247B1 (ru) | Мобильный крематорий |