RU95567U1

RU95567U1 - BIOENERGY COMPLEX "BIOCHEK" FOR WASTE MANAGEMENT

Info

Publication number: RU95567U1
Application number: RU2010101403/22U
Authority: RU
Inventors: Вадим Авенирович Козлов; Рафаел Артаваздович Зурнаджян; Дарья Александрова Ионова; Константин Валентинович Новиков; Юрий Дмитриевич Карпенко; Валерий Аверкиевич Еленкин; Виктор Адольфович Гарфельдер; Ольга Григорьевна Дмитриева
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Черноморская Энергетическая Компания"
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2010-07-10

Abstract

1. Биоэнергетический комплекс для утилизации отходов, содержащий модуль подготовки отходов, измельчитель, смеситель отходов, систему газификации сырья (СГС) и последовательно соединенные с выходом СГС компрессор, газгольдер и энергоблок, отличающийся тем, что модуль подготовки отходов представляет собой модуль очистных сооружений (МОС) для гидроботанической переработки отходов, в том числе сточных вод и/или иловых отложений, водной растительностью, система газификации сырья СГС размещена в закрытом помещении с теплой кровлей и представляет собой модуль производства газообразного биотоплива-биогаза (МПГ), а энергоблок выполнен в виде газотурбинной теплоэлектростанции (ГТЭС), при этом модуль МОС содержит, по крайней мере, один отстойник и, по крайней мере, один биопруд, поверхность которого заселена свободно плавающими неукореняющимися высшими водными растениями - макрофитами (ВВР), например водным гиацинтом (Эйхорнией), а модуль МПГ содержит измельчитель биомассы ВВР, гомогенизатор и, по крайней мере, один метантенк для газификации сырья с получением биогаза-метана, причем вход отстойника является входом подачи отходов в биоэнергетический комплекс, первый выход отстойника посредством трубопровода соединен с первым входом гомогенизатора, второй выход отстойника связан с биопрудом, выход которого посредством трубопровода соединен через измельчитель биомассы ВВР с вторым входом гомогенизатора, выход которого соединен трубопроводом с входом метантенка, используемого для обогрева размещенной под теплой кровлей СГС, а выход метантенка через компрессор и газгольдер соединен газопроводом биогаза-метана � 1. Bioenergy complex for waste disposal, containing a waste treatment module, a shredder, a waste mixer, a gasification system for raw materials (GHS) and a compressor, gas tank and power unit connected in series with the GHS outlet, characterized in that the waste treatment module is a treatment plant module (MOS) ) for hydrobotanical processing of waste, including wastewater and / or sludge, by aquatic vegetation, the gasification system of the GHS raw materials is located in an enclosed room with a warm roof and is presented It is a module for the production of gaseous biofuel-biogas (PGM), and the power unit is made in the form of a gas turbine power plant (GTES), while the MOC module contains at least one settling tank and at least one biopond, the surface of which is populated by freely floating non-rooted higher aquatic plants - macrophytes (WWR), for example, water hyacinth (Eichornia), and the PGM module contains a WWR biomass grinder, a homogenizer and at least one digester for gasification of raw materials to produce biogas-methane, m the entrance of the sump is the input of the waste to the bioenergy complex, the first outlet of the sump is connected via a pipeline to the first input of the homogenizer, the second outlet of the sump is connected to a biopond, the output of which is connected through a BBM biomass grinder to the second input of the homogenizer, the outlet of which is connected by a pipe to the inlet of the digester used for heating the GHS placed under the warm roof, and the methane output through the compressor and gas holder is connected by a biogas-methane gas pipeline

Description

Техническое решение относится к области переработки отходов путем их биологической обработки и может быть использовано при проектировании и строительстве инженерных сооружений для промышленных или сельскохозяйственных целей специального назначения.The technical solution relates to the field of waste processing through their biological treatment and can be used in the design and construction of engineering structures for industrial or agricultural special purposes.

Известные традиционные технологии утилизации отходов путем термической переработки [17, с.314] и биологической очистки [17, с.49] в последнее время получают инновационное развитие, особенно в области биологической обработки промышленных и бытовых сточных вод [2-6].The well-known traditional technologies for waste disposal by thermal processing [17, p. 314] and biological treatment [17, p. 49] have recently received innovative development, especially in the field of biological treatment of industrial and domestic wastewater [2-6].

В последние годы запатентованы: полигоны [14, 15] по очистке стоков предприятий нефтеперерабатывающей промышленности, очистки нефтешламов и нефтезагрязненного грунта, метантенки [12, 13] с вентиляционными трубами, система [10] рекультивации нефтезагрязненных поверхностей, установка [4] биологической очистки сточных вод, технология [7] очистки почвы, система [6] очистки сточных вод, система [5] (очистное сооружение) очистки поверхностного стока, очистное сооружение [2], комплекс [1] для переработки твердых бытовых отходов. Перспективным считается [11] использование биологических прудов с использованием в качестве поглотителя загрязнений свежескошенной травы [16], особенно высших водных растений [2, 3, 5, 6].In recent years, there have been patented: landfills [14, 15] for wastewater treatment of oil refining industry enterprises, oil sludge and oil-contaminated soil treatment, digesters [12, 13] with ventilation pipes, oil-contaminated surface reclamation system [10], biological sewage treatment plant [4] , soil purification technology [7], wastewater treatment system [6], surface treatment system [5] (treatment plant), wastewater treatment plant [2], complex [1] for processing municipal solid waste. The use of biological ponds with the use of freshly cut grass pollution [16], especially higher aquatic plants [2, 3, 5, 6], is considered to be promising [11].

Так, в известной установке [4] биологической очистки сточных вод, содержащей отстойник (механическое разделение загрязненных вод) и аэротэнк, для повышения качества и производительности очистки использованы устройства рационального смешивания сточных вод с активным илом в аэротэнке. Достаточно высокую степень очистки сточных вод показывают системы очистки (см. например [3, 6]), включающие кроме отстойников биологические пруды, засаженные высшими водными растениями (ВВР).So, in the well-known installation [4] for biological wastewater treatment, containing a sump (mechanical separation of contaminated water) and aerotank, devices for rational mixing of wastewater with activated sludge in an aerotank were used to improve the quality and productivity of treatment. A fairly high degree of wastewater treatment is shown by treatment systems (see, for example, [3, 6]), which include biological ponds planted with higher aquatic plants (WWR) in addition to sedimentation tanks.

Наибольшую эффективность, подтвержденную обширной практикой применения [11], дают биологические сооружения [2, 5, 6], включающие совокупность водоемов засаженных ВВР, и мелководных биологических прудов, поверхность которых заселена свободно плавающими неукореняющимися ВВР (ряска, многокоренник, водный гиацинт - Эйхорния). Как правило, такие водоемы [2, 5, 6] с ВВР выполнены в виде открытых водных бассейнов, поэтому использование их ограничено при низких температурах, а создание отапливаемых теплиц на очистных сооружениях для их круглогодичной работы, в общем случае, считается высокозатратным.The greatest effectiveness, confirmed by extensive application practice [11], is given by biological structures [2, 5, 6], which include a combination of reservoirs of planted WWR and shallow biological ponds, the surface of which is populated by freely floating non-rooting WWR (duckweed, multi-root, water hyacinth - Eichhornia) . As a rule, such reservoirs [2, 5, 6] with VVR are made in the form of open water basins, therefore, their use is limited at low temperatures, and the creation of heated greenhouses at treatment plants for their year-round operation is generally considered to be costly.

Одним из последних известных запатентованных технических решений является очистное сооружение [2], содержащее группу сообщающихся водоемов и средства гидроботанической обработки воды водной растительностью, которые выполнены в виде обособленного водоема с ВВР Эйхорния в качестве водной растительности. При такой технологии [2] круглогодичная очистка загрязненных вод обеспечивается периодической (сезонной) сменой традиционных физико-механических средств обработки воды во вневегатационный период ВВР на средства биологической обработки воды посредством ВВР Эйхорния в вегетационный период с соответствующей перенастройкой циркуляции воды в очистном сооружении. Таким образом, в технологии [2] делается акцент на установленные [11] исключительные адсорбционные свойства и способности ВВР Эйхорния, являющееся одним из наиболее активных видов ВВР, по очищению воды (поглощению загрязнений), по переработке иловых отложений, по подавлению болезненных бактерий и микроорганизмов, по ускорению разложения нефтепродуктов, по накапливанию тяжелых металлов.One of the last known patented technical solutions is a sewage treatment plant [2], containing a group of interconnected reservoirs and means of hydrobotanical treatment of water with aquatic vegetation, which are made in the form of a separate reservoir with Eichornia WWR as aquatic vegetation. With this technology [2], the year-round treatment of contaminated water is ensured by a periodic (seasonal) change of traditional physico-mechanical means of water treatment during the non-vegetative period of WWR to biological water treatment means by Eichornia WWR during the growing season with a corresponding reconfiguration of the water circulation in the treatment plant. Thus, technology [2] focuses on the established [11] exceptional adsorption properties and abilities of Eichornia VVR, which is one of the most active types of VVR for water purification (absorption of pollution), sludge processing, and suppression of painful bacteria and microorganisms to accelerate the decomposition of petroleum products, the accumulation of heavy metals.

Технология [2] является специфической, но, учитывая свойства Эйхорнии как поглотителя, не использует, однако, ее уникальные возможности как производителя биогаза.The technology [2] is specific, but, taking into account the properties of Eichhornia as an absorber, it does not use, however, its unique capabilities as a producer of biogas.

Таким образом, основным препятствием для широкого круглогодичного применения тропического теплолюбивого растения Эйхорния в средних широтах является невозможность ее использования при понижении температуры в осенне-зимний период (ниже 16°С), поскольку создание теплых водоемов для эффективного функционирования ВВР является сложным и высокозатратным и может быть целесообразным только в особых условиях при удовлетворении оптимального комплексного критерия производства (процесса) «сложность-стоимость-эффективность» (получение максимальной эффективности при приемлемых сложности и стоимости).Thus, the main obstacle to the wide year-round use of the tropical heat-loving plant Eichornia in the middle latitudes is the impossibility of its use when the temperature drops in the autumn-winter period (below 16 ° C), since the creation of warm reservoirs for the effective functioning of VVR is complex and costly and can be expedient only in special conditions when satisfying the optimal complex criterion of production (process) "complexity-cost-efficiency" (obtaining maxim total efficiency with acceptable complexity and cost).

Задачу круглогодичного применения ВВР Эйхорния вне тропических зон (средние широты) с учетом этого комплексного критерия можно решить при использовании свойств Эйхорнии не только как очистителя вод и поглотителя загрязнений и ила (деструктора органических и неокисленных минеральных соединений), но и при реализации уникального свойства этого ВВР как высокоэффективного симбионта бактерий метанообразования, процесс которого сопровождается спонтанным саморазогревом смеси отходов и биомассы ВВР Эйхорния. С учетом известных технологий [2, 3 и др.], являющихся аналогами предлагаемого технического решения в части обработки отходов, и введением нового концептуального подхода к очистке отходов с одновременным получением биогаза-метана может быть создан самодостаточный автономный комплекс «очистное сооружение - энергоблок» без внешнего энергопотребления.Taking into account this complex criterion, the problem of year-round use of Eichornia’s WWR outside tropical zones (middle latitudes) can be solved using the properties of Eichhornia not only as a water purifier and absorber of pollution and silt (a destructor of organic and non-oxidized mineral compounds), but also when implementing a unique property of this WWR as a highly effective symbiont of methane-forming bacteria, the process of which is accompanied by spontaneous self-heating of a mixture of waste and biomass of WWR Eichornia. Taking into account the well-known technologies [2, 3, etc.], which are analogues of the proposed technical solution in terms of waste treatment, and the introduction of a new conceptual approach to waste treatment with the simultaneous production of biogas-methane, a self-sufficient autonomous complex “treatment plant - power unit” can be created without external power consumption.

В части общей структуры и функционирования предлагаемого комплекса одним из близких аналогов является комплекс [1] для переработки твердых бытовых отходов, который состоит из следующих основных узлов: модуль подготовки отходов, измельчитель, смеситель отходов, система газификации сырья (СГС) и последовательно соединенные с выходом СГС компрессор, газгольдер и энергоблок. Однако, комплекс является специфическим и предназначен для переработки только твердых отходов и их газификации.In terms of the general structure and functioning of the proposed complex, one of the closest analogues is the complex [1] for the processing of municipal solid waste, which consists of the following main units: a waste treatment module, a shredder, a waste mixer, a gasification system for raw materials (GHS) and connected in series with the outlet GHS compressor, gas tank and power unit. However, the complex is specific and designed for the processing of only solid waste and their gasification.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании комплекса (специальное название: Биоэнергетический комплекс «БиоЧЭК»), реализующего пионерную, не имеющую аналогов технологию круглогодичной вне зависимости от климатической зоны глубокой биологической переработки загрязнений сточных вод, ила и других отходов с самодостаточным для процесса автономной работы очистного сооружения производством электро- и тепловой энергии, которое обеспечивается биогазом-метаном, выработанным при взаимодействии биомассы ВВР Эйхорния со сточными водами и/или промышленными и бытовыми отходами.The essence of the proposed technical solution is to create a complex (special name: BioCHEK Bioenergy complex) that implements a pioneer, unparalleled technology year-round regardless of the climatic zone of deep biological processing of wastewater, sludge and other waste contaminants with self-sufficient treatment process for autonomous operation facilities with the production of electric and thermal energy, which is provided by biogas-methane generated by the interaction of Eichorney VVR biomass I have sewage and / or industrial and household waste.

Основной технический результат изобретения - синергетический эффект круглогодичной глубокой биологической переработки отходов при одновременном производстве электро- и тепловой энергии, достаточной для автономной работы комплекса и передачи ее внешнему потребителю. Замкнутое высокоэкологичное бесперебойное производство с использованием ВВР Эйхорния вне зависимости от климатической зоны и температуры окружающей среды ускоряет процесс устранения загрязнений и бактериального разложения нефтепродуктов, подавляет болезнетворные бактерии и микроорганизмы, обеспечивает наиболее полное извлечение тяжелых металлов и тем самым позволяет достигнуть оптимального критерия функционирования комплекса «сложность-стоимость-эффективность».The main technical result of the invention is the synergistic effect of year-round deep biological processing of waste while producing electric and thermal energy sufficient for the autonomous operation of the complex and transfer it to an external consumer. The closed highly ecological uninterrupted production using Eichornia VVR, regardless of the climatic zone and ambient temperature, accelerates the process of eliminating pollution and bacterial decomposition of oil products, suppresses pathogenic bacteria and microorganisms, ensures the most complete extraction of heavy metals, and thereby allows to achieve the optimal criterion for the functioning of the complex “complexity- cost-effectiveness. "

Технический результат в предложенном биоэнергетическом комплексе «БиоЧЭК» достигается следующим образом.The technical result in the proposed bioenergy complex "BioCHEC" is achieved as follows.

Биоэнергетический комплекс для утилизации отходов содержит модуль подготовки отходов, измельчитель, смеситель отходов, систему газификации сырья (СГС) и последовательно соединенные с выходом СГС компрессор, газгольдер и энергоблок.The bioenergy complex for waste disposal contains a waste preparation module, a shredder, a waste mixer, a gasification system for raw materials (GHS) and a compressor, gas tank and power unit connected in series with the GHS outlet.

Отличительной особенностью комплекса является то, что модуль подготовки отходов представляет собой модуль очистных сооружений (МОС) для гидроботанической переработки отходов, в том числе сточных вод и/или иловых отложений, водной растительностью, система газификации сырья СГС размещена в закрытом помещении с теплой кровлей и представляет собой модуль производства газообразного биотоплива-биогаза (МПГ), а энергоблок выполнен в виде газотурбинной теплоэлектростанции (ГТЭС). При этом модуль МОС содержит, по крайней мере, один отстойник и, по крайней мере, один биопруд, поверхность которого заселена свободно плавающими неукореняющимися высшими водными растениями - макрофитами (ВВР), например водным гиацинтом (Эйхорнией), а модуль МПГ содержит измельчитель биомассы ВВР, гомогенизатор и, по крайней мере, один метантенк для газификации сырья с получением биогаза-метана. Причем вход отстойника является входом подачи отходов в биоэнергетический комплекс, первый выход отстойника посредством трубопровода соединен с первым входом гомогенизатора, второй выход отстойника связан с биопрудом, выход которого посредством трубопровода соединен через измельчитель биомассы ВВР с вторым входом гомогенизатора, выход которого соединен трубопроводом с входом метантенка, используемого для обогрева размещенной под теплой кровлей СГС, а выход метантенка через компрессор и газгольдер соединен газопроводом биогаза-метана с входом ГТЭС, которая имеет выход электроэнергии, соединенный с входами аппаратуры электропотребления в СГС, и выход уходящих дымовых газов, соединенный с дополнительной установкой теплоснабжения СГС, в том числе подогрева биопруда.A distinctive feature of the complex is that the waste treatment module is a module of treatment facilities (MOS) for hydro-botanical processing of waste, including wastewater and / or sludge, aquatic vegetation, the gasification system of the GHS raw materials is located in an enclosed room with a warm roof and represents It is a module for the production of gaseous biofuel-biogas (PGM), and the power unit is made in the form of a gas turbine thermal power plant (GTES). In this case, the MOC module contains at least one sedimentation tank and at least one biological pond, the surface of which is populated by freely floating non-rooting higher aquatic plants - macrophytes (WWR), for example, water hyacinth (Eichornia), and the PGM module contains a WWR biomass grinder , homogenizer and at least one digester for gasification of raw materials to produce biogas-methane. Moreover, the entrance of the sump is the input of waste to the bioenergy complex, the first outlet of the sump through a pipeline is connected to the first input of the homogenizer, the second outlet of the sump is connected to the biopond, the output of which is connected through a pipeline through the WWR biomass grinder to the second input of the homogenizer, the output of which is connected by a pipe to the inlet of the digester used to heat the GHS placed under the warm roof, and the methane output through the compressor and gas tank is connected by a biogas-met gas pipeline An outlet with a GTES input, which has an electric power output connected to the inputs of the power consumption equipment in the GHS, and an exhaust flue gas outlet connected to an additional GHS heat supply unit, including biopond heating.

В конкретных случаях выполнения комплекса количество отстойников и биопрудов модуля МОС очистных сооружений, а также количество метантенков модуля МПГ производства биогаза-метана составляет два или более.In specific cases of the complex, the number of sedimentation tanks and biological ponds of the sewage treatment plant module, as well as the number of digesters of the PGM module of biogas-methane production is two or more.

Отличием комплекса является то, что гомогенизатор модуля МПГ выполнен с возможностью гомогенизации ила и других отходов с измельченной биомассой ВВР Эйхорния в массовом соотношении 1:1.The difference of the complex is that the homogenizer of the PGM module is made with the possibility of homogenizing sludge and other waste with crushed Eichornia WWR biomass in a mass ratio of 1: 1.

Кроме того, комплекс отличается тем, что метантенк модуля МПГ выполнен с возможностью обеспечения при переработке смеси ила и других отходов с измельченной биомассой ВВР Эйхорния высокотемпературного процесса метанообразования при температуре от 70 до 90°С.In addition, the complex is distinguished by the fact that the digester of the PGM module is made with the possibility of providing, during processing, a mixture of sludge and other wastes with crushed biomass EHORNIA high-temperature process of methane formation at a temperature of from 70 to 90 ° С.

При этом ГТЭС имеет дополнительные выходы электроэнергии и тепловой энергии на установки потребления, внешнего по отношению к СГС.At the same time, a gas turbine power plant has additional electricity and heat outputs for consumption plants external to the GHS.

Биоэнергетический комплекс также отличатся тем, что система газификации сырья СГС включает блок управления и контроля, информационные и управляющие входы-выходы которого соединены с соответствующими информационно-управляющими входами-выходами всех узлов СГС.The bioenergy complex is also distinguished by the fact that the GHS feed gasification system includes a control and monitoring unit, the information and control inputs and outputs of which are connected to the corresponding information and control inputs and outputs of all GHS nodes.

Вход отстойника может являться входом подачи в биоэнергетический комплекс биоотходов от птицефабрики, или коровника, или свинофермы, или другого животноводческого сельскохозяйственного предприятия, при этом дополнительные выходы для внешнего потребления электро- и тепловой энергии ГТЭС подключены к энергоустановкам этих сельскохозяйственных предприятий.The entrance of the sump can be the input to the bioenergy complex of biowaste from a poultry farm, or a barn, or a pig farm, or other livestock agricultural enterprise, while additional outputs for external consumption of electric and thermal energy from a GTES are connected to the power plants of these agricultural enterprises.

В другом случае вход отстойника является входом подачи в биоэнергетический комплекс отходов от стоков предприятий нефтеперерабатывающей промышленности или полигонов очистки нефтешламов и нефтезагрязненного грунта.In another case, the entrance of the sump is the input to the bioenergy complex of waste from the effluents of oil refining industry enterprises or oil sludge and oil-contaminated soil treatment landfills.

Кроме того, гомогенизатор может иметь дополнительный вход для подачи измельченной рисовой соломы для последующей ее утилизации.In addition, the homogenizer may have an additional input for feeding chopped rice straw for its subsequent disposal.

Сущность технического решения поясняется чертежом с изображением блок-схемы биоэлектрического комплекса «БиоЧЭК», где использованы следующие обозначения:The essence of the technical solution is illustrated by the drawing with the image of the block diagram of the bioelectric complex "BioCHEK", where the following notation is used:

1 - газотурбинная теплоэлектростанция (ГТЭС);1 - gas turbine power plant (GTES);

2 - система газификации сырья (СГС), размещенная в закрытом помещении под теплой кровлей;2 - a system of gasification of raw materials (GHS), placed indoors under a warm roof;

3 - модуль очистных сооружений (МОС) для гидроботанической переработки отходов;3 - module sewage treatment plants for hydro-botanical waste treatment;

4 - модуль производства газообразного биотоплива-биогаза (МПГ);4 - module for the production of gaseous biofuel-biogas (PGM);

5 - блок управления и контроля (БУК) СГС;5 - block control and monitoring (BUK) GHS;

6 - отстойники;6 - sedimentation tanks;

7 - биопруды, поверхность которых заселена ВВР Эйхорния;7 - biological ponds, the surface of which is populated by WWII Eichornia;

8 - измельчитель биомассы ВВР;8 - chopper biomass VVR;

9 - гомогенизатор;9 - homogenizer;

10 - метантенки для плучения биогаза-метана;10 - digesters for the production of biogas-methane;

11 - компрессор;11 - compressor;

12-газгольдер;12-gas holder;

13 - выход электроэнергии ГТЭС для аппаратуры электропотребления в СГС;13 - GTES electricity output for power consumption equipment in the GHS;

14 - выход уходящих дымовых газов для теплоснабжения СГС и подогрева биопруда 7;14 - exit flue gas for heat supply of the GHS and heating the biopond 7;

15, 16 - дополнительные выходы электро- и тепловой энергии ГТЭС на установки внешнего потребления;15, 16 - additional outputs of electric and thermal energy of GTES to external consumption units;

17 - дополнительный вход для рисовой соломы.17 is an additional input for rice straw.

Работа биоэнергетического комплекса «БиоЧЭК» заключается в следующем.The work of the bioenergy complex "BioCHEC" is as follows.

На входы отстойников 6 модуля МОС 3 поступают отходы в виде сточных вод и активного ила. Отстойники 6 комплекса могут являться вторичными по отношению к внешним (первичным) отстойникам очистных сооружений, полей орошения, дорожных стоков, иловых площадок, нефтеочистных полигонов и т.п. (см. [17, с.356]). В отстойниках 6 под действием силы тяжести происходит осаждение примесей (загрязнений) при малых скоростях потока. С выходов отстойников 6 стоки поступают в биопруды 7, поверхность которых заселена плавающими неукореняющимися ВВР Эйхорния, где происходит интенсивный процесс деструкции органических и неокисленных минеральных соединений, содержащихся в загрязненных водах. При этом ВВР Эйхорния, поглощая загрязнения, быстро наращивают свою биомассу [11], которая подается в измельчитель 8 и, далее, в гомогенизатор 9, куда также поступает активный ил из отстойников 6. После перемешивания в гомогенизаторе 9 ила и других отходов с измельченной биомассой ВВР Эйхорния, предпочтительно в массовом соотношении 1:1, смесь поступает в метантенки 10 модуля 4 производства биогаза-метана. В метантенках 10, благодаря уникальным свойствам ВВР Эйхорния как симбионта бактерий метанообразования происходит интенсивный процесс образования и накапливания метана (перерабатывается в метан до 60% биоила и биомассы ВВР Эйхорния), который сопровождается спонтанным саморазогревом смеси отходов и измельченной массы Эйхорнии до температуры от 70 до 90°С. Как показывают промышленные испытания, средняя температура саморазогрева метантенка 10 в процессе метанообразования составляет 78-80°°С, что вполне достаточно для отопления помещения, где размещены СГС 2, отстойники 6 и биопруды 7, и создания тепличных условий (псевдотропического климата) для интенсивного развития и роста массы ВВР Эйхорния. Блок 5 БУК служит для управления работой СГС 2 и контроля текущих параметров всех узлов СГС (температуры в биопрудах 7, степени заполнения гомогенизатора 9 и метантенков 10, температуры метантенков, объема накопленного метана и др.).Waste water and activated sludge are delivered to the entrances of the settling tanks 6 of the MOS 3 module. Sumps 6 of the complex can be secondary to external (primary) sumps of treatment facilities, irrigation fields, road drains, silt sites, oil treatment landfills, etc. (see [17, p. 356]). In sedimentation tanks 6, under the influence of gravity, sedimentation of impurities (contaminants) occurs at low flow rates. From the outflows of the settling tanks 6, the effluent enters the biological ponds 7, the surface of which is populated by floating non-rooting Eichornia WWR, where an intensive process of destruction of organic and non-oxidized mineral compounds contained in polluted waters takes place. In this case, Eichornia’s WWR, absorbing contaminants, quickly increase their biomass [11], which is fed to the grinder 8 and then to the homogenizer 9, which also receives activated sludge from settling tanks 6. After mixing in the homogenizer 9, sludge and other wastes with ground biomass Eichornia VVR, preferably in a mass ratio of 1: 1, the mixture enters the digesters 10 of module 4 for the production of biogas-methane. In the digesters 10, due to the unique properties of Eichornia VVR as a symbiont of methane formation bacteria, an intensive process of methane formation and accumulation takes place (up to 60% of Eichornia VVR bioil and biomass is converted into methane), which is accompanied by spontaneous self-heating of a mixture of waste and Eichornia ground mass to a temperature of 70 to 90 ° C. As industrial tests show, the average temperature of the self-heating of the digester 10 during methane formation is 78-80 ° С, which is quite enough for heating the room where the GHS 2, sedimentation tanks 6 and biological ponds 7 are located, and creating greenhouse conditions (pseudotropic climate) for intensive development and the mass growth of ECHORNIA WWR. Block 5 of the BUK serves to control the operation of the GHS 2 and to monitor the current parameters of all GHS nodes (temperature in biological ponds 7, degree of filling of the homogenizer 9 and digesters 10, temperatures of digesters, volume of accumulated methane, etc.).

Производимый в метантенках 10 метан посредством компрессора 11 перекачивается в газгольдер 12, где накапливается с последующим поступлением на вход газотурбинной теплоэлектростанции ГТЭС 1. При этом выработанная электроэнергия с выхода 13 ГТЭС 1 обеспечивает аппаратуру электропотребления СГС 2, в том числе измельчитель 8, гомогенизатор 9, систему освещения и вентиляции и др., а также используется для снабжения внешних электроустановок с выхода 15 (например, сельскохозяйственных ферм [9], установок по рекультивации болот [10], комплексов по производству риса [8], рисовая солома с которых может поступать на дополнительный вход 17 гомогенизатора 9, или других предприятий). Уходящие дымовые газы, являющиеся теплоносителем, с выхода 14 ГТЭС 1 могут обеспечивать дополнительное теплоснабжение СГС 2, либо с выхода 16 - теплоснабжение внешних потребителей. При этом метантенк 10 используется как основной источник тепла для создания тепличных условий в СГС 2, а теплоснабжение СГС 2 с выхода 14 ГТЭС 1 является резервным и может использоваться при значительном понижении температуры окружающей среды или в высоких широтах с суровым климатом.The methane produced in the digesters 10 is pumped through the compressor 11 to the gas tank 12, where it is accumulated with the subsequent input to the gas turbine power plant of GTES 1. At the same time, the generated electricity from the output of 13 GTES 1 provides the power consumption equipment of SGS 2, including grinder 8, homogenizer 9, system lighting and ventilation, etc., and is also used to supply external electrical installations from exit 15 (for example, agricultural farms [9], plants for the restoration of swamps [10], production complexes rice [8], rice straw from which can be supplied to the additional input 17 of homogenizer 9, or other enterprises). The exhaust flue gases, which are the heat carrier, from the outlet 14 of the GTPP 1 can provide additional heat supply to the GHS 2, or from the exit 16 - heat supply to external consumers. At the same time, digester 10 is used as the main heat source for creating greenhouse conditions in GHS 2, and the heat supply to GHS 2 from outlet 14 of GTPP 1 is reserve and can be used with a significant decrease in ambient temperature or in high latitudes with a harsh climate.

Предложенное техническое решение в отличие от известных технологий позволяет реализовать технический результат по оптимизации комплексного критерия «сложность-стоимость-эффективность», т.е. достигнуть высокой эффективности при приемлемой сложности и минимальной стоимости работ, за счет синергии круглогодичной глубокой биологической переработки отходов с одновременным производством электро- и тепловой энергии, достаточной для автономной работы комплекса «БиоЧЭК» и передачи ее внешнему потребителю.The proposed technical solution, in contrast to the known technologies, allows to realize the technical result of optimizing the complex criterion “complexity-cost-efficiency”, i.e. to achieve high efficiency with acceptable complexity and minimal cost of work, due to the synergy of year-round deep biological waste processing with simultaneous production of electric and thermal energy, sufficient for autonomous operation of the BioCHEK complex and its transfer to an external consumer.

ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

I. Прототип и аналоги:I. Prototype and analogues:

1. RU 61844 U1, 10.03.2007 (прототип).1. RU 61844 U1, 03/10/2007 (prototype).

2. RU 47349 U1, 27.08.2005 (аналог).2. RU 47349 U1, 08.27.2005 (analogue).

3. RU 2200802 С1, 20.03.2003 (аналог).3. RU 2200802 C1, 03.20.2003 (analogue).

4. RU 2114793 С1, 10.07.1998 (аналог).4. RU 2114793 C1, 07/10/1998 (analogue).

II. Дополнительные источники по уровню техники:II. Additional sources of prior art:

5. RU 2137884 С1, 20.09.1999.5. RU 2137884 C1, 09/20/1999.

6. RU 49526 U1, 27.11.2005.6. RU 49526 U1, 11.27.2005.

7. RU 2175580 С2, 10.11.2001.7. RU 2175580 C2, 11/10/2001.

8. RU 2320427 С2, 27.03.2008.8. RU 2320427 C2, 03/27/2008.

9. RU 70743 U1, 20.02.2008.9. RU 70743 U1, 02.20.2008.

10. RU 36273 U1, 10.03.2004.10. RU 36273 U1, 03/10/2004.

11. Информационный обзор способа очистки (доочистки) вод с применением Эйхорнии (водного гиацинта). Хронология: Эйхорния в центральной прессе, на центральном телевидении. © 1999-2009 webmaster: http://www.essentuki.com.11. Information review of the method of water purification (post-treatment) using Eichornia (water hyacinth). Timeline: Eichornia in the central press, on central television. © 1999-2009 webmaster: http://www.essentuki.com.

12. RU 44335 U1, 10.03.2005.12. RU 44335 U1, 03/10/2005.

13. RU 05414 U1, 16.11.1997.13. RU 05414 U1, 11.16.1997.

14. RU 51538 U1, 27.02.2006.14. RU 51538 U1, 02.27.2006.

15. RU 61162 U1, 27.02.2007.15. RU 61162 U1, 02.27.2007.

16. RU 2329200 С1, 20.07.2008.16. RU 2329200 C1, 07.20.2008.

17. Новый политехнический словарь / Под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Большая Российская энциклопедия. 2003. - 671 с.17. New Polytechnical Dictionary / Ed. A.Yu. Ishlinsky. - M .: Big Russian Encyclopedia. 2003 .-- 671 p.

Claims

1. Bioenergy complex for waste disposal, containing a waste treatment module, a shredder, a waste mixer, a gasification system for raw materials (GHS) and a compressor, gas tank and power unit connected in series with the GHS outlet, characterized in that the waste treatment module is a treatment plant module (MOS) ) for hydrobotanical processing of waste, including wastewater and / or sludge, by aquatic vegetation, the gasification system of the GHS raw materials is located in an enclosed room with a warm roof and is presented It is a module for the production of gaseous biofuel-biogas (PGM), and the power unit is made in the form of a gas turbine power plant (GTES), while the MOC module contains at least one settling tank and at least one biopond, the surface of which is populated by freely floating non-rooted higher aquatic plants - macrophytes (WWR), for example, water hyacinth (Eichornia), and the PGM module contains a WWR biomass grinder, a homogenizer and at least one digester for gasification of raw materials to produce biogas-methane, m the entrance of the sump is the input of the waste to the bioenergy complex, the first outlet of the sump is connected via a pipeline to the first input of the homogenizer, the second outlet of the sump is connected to a bio-pond, the output of which is connected via a BBM biomass grinder to the second input of the homogenizer, the outlet of which is connected by a pipe to the inlet of the digester used to heat the GHS placed under the warm roof, and the methane output through the compressor and gas holder is connected by a biogas-methane gas pipeline to GTES input, which has an electricity output connected to the inputs of the power consumption equipment in the GHS, and an exhaust flue gas output connected to an additional GHS heat supply unit, including biopond heating.

2. The bioenergy complex according to claim 1, characterized in that the number of sedimentation tanks and biological ponds of the sewage treatment plant module, as well as the number of digesters of the PGM module of biogas-methane production is two or more.

3. The bioenergy complex according to claim 1, characterized in that the homogenizer of the PGM module is configured to homogenize sludge and other wastes with crushed Eichornia VVR biomass in a weight ratio of 1: 1.

4. The bioenergy complex according to claim 1, characterized in that the digester of the PGM module is capable of providing a high-temperature methane formation process at a temperature of from 70 to 90 ° С during processing of a mixture of sludge and other waste with crushed Eichornia VVR biomass.

5. The bioenergy complex according to claim 1, characterized in that the gas turbine power plant has additional electricity and heat outputs to consumption plants external to the GHS.

6. The bioenergy complex according to claim 1, characterized in that the gasification system of the GHS feedstock includes a control and monitoring unit, the information and control inputs and outputs of which are connected to the corresponding information-control inputs and outputs of all GHS nodes.

7. The bioenergy complex according to claim 1, characterized in that the sump entrance is a feed inlet to the bioenergy complex of biowaste from a poultry farm, or a barn, or a pig farm, or other livestock agricultural enterprise, with additional outputs for external consumption of electric and thermal energy from a GTES connected to the power plants of these agricultural enterprises.

8. The bioenergy complex according to claim 1, characterized in that the inlet of the sump is the input to the bioenergy complex of waste from the effluents of oil refineries or landfills for the treatment of oil sludge and oil-contaminated soil.

9. The bioenergy complex according to claim 1, characterized in that the homogenizer has an additional input for feeding chopped rice straw for its subsequent disposal.