Экологическая оценка термического метода утилизации осадка

КГЭУ
Кафедра «Инженерная экология и рациональное
природопользование» Казанского государственного
энергетического университета
Экологическая оценка термического метода утилизации сточных
вод методом теплового баланса
Заведующая кафедрой, проф., д.б.н. Дыганова Р.Я.
Аспирант Шипков В.П.
Цели и задачи исследования
Актуальность:
• В настоящий момент актуальной проблемой при очистке сточных вод
на крупных водоканалах является утилизация осадков сточных вод
биологической очистки с последующем решением проблемы
захоронения либо вторичного использования в энергетических целях.
Цель работы:
• Исследование возможности утилизации осадка сточных вод
термическим методом в печи с пвсевдоожиженным слоем, с
последующим получением тепловой энергии на типовом водоканале
в Республике Татарстан.
Задачи:
• Подбор перспективной технологии с выработкой энергии
применительно к объемам сточных вод и образующегося осадка.
• Проведение теплового расчета получения энергии для осадка
сточных вод разной степени влажности.
• Дать экологическую ценку предлагаемого метода утилизации ОСВ.
Возможности использования осадка очистных сооружений водоканалов
для получения энергии в РТ
№
Название предприятия
Производительность
биологических очистных
сооружений, тыс. м3/сут
Объем сырого осадка
сточных вод
(фактический за 2011
год)
проектная
фактичес
кая
за 2011 г.
тыс.
м3/сут
тыс.
м3/год
1.
МУП «Водоканал» г.Казани
650
369,7
0,85
310,25
2.
ЗАО «Челныводоканал»
380
218,1
0,436
159,14
3.
ОАО «Альметьевск-водоканал»
56,2
46,4
0,09
32,85
4.
«Зеленодольск-Водоканал»
филиал ОАО «Водоканалсервис»
52
26,4
0,04
14,6
5.
« Чистополь-Водоканал» филиал
ОАО «Водоканалсервис»
25
8,5
0,017
6,2
6.
ЗАО «Вода Прикамья/ОАО
Елабужская ПТС»
37
15
0,03
10,95
7.
ООО «Бугульма-водоканал»
22,8
26,4
0,05
18,25
8.
ООО «Бавлыводоканал»
6,5
8,5
0,013
4,74
9.
ООО «Заинск-водоканал»
15,7
6,1
0,013
4,74
10.
ОАО «Буинск - Водоканал»
4,3
1
0,002
0,73
11.
ОАО «Алексеевскводоканал»
1,2
0,8
0,0016
0,58
12.
ООО «Водоканал» г. Лениногорск
17
8,2
0,017
6,2
13.
ОАО «Уруссу-Водоканал»
4,2
2,0
0,004
1,46
14.
ЗАО «Татгазэнерго»
«Менделеевский»
11,4
5,8
0,011
4
15.
ООО «Нурлат – Водоканал»
10,7
5,0
0,01
3,65
Набережные Челны, Республика
Татарстан
На
ЗАО
«Челныводоканал»
возложены функции по подготовке воды
и очистке
сточных
вод
города
Набережные
Челны.
В
состав
предприятия входят: водозаборные
сооружения мощностью 1,2 млн. м3
воды в сутки..
Производственные
мощности
предприятия позволяют ежесуточно
подавать потребителям 850 тыс. м3
питьевой,
производственной
и
технической воды.
Производство районных очистных
сооружений
(ПРОС)
обеспечивает
полную биологическую очистку бытовых
и промышленных стоков. Проектная
производительность районных очистных
сооружений составляет 380 т. м³/сут.,
фактическая – 166 тыс.м³/сут
Челныводоканал
Использование осадка сточных вод в биоэнергетических
установках
Проведена оценка объемов осадка сточных вод,
образующихся на коммунальных очистных сооружениях
Республики Татарстан
Проанализирован
опыт
эксплуатации
биоэнергетической установки на районных очистных
сооружениях ЗАО «Челныводоканал» РТ, г. Набережные
Челны
В настоящее время 50 % потребностей в тепловой
энергии районных очистных сооружений покрывается за
счет биоэнергетического оборудования. В среднем с 1
тонны субстрата образуется 10-12 м3 биогаза, с
содержанием метана 60-70 %.
Первичный
отстойник
Аэротенк
Метантенк
Газголдеры
Схема образования осадка
Схема очистки сточных вод МУП Водоканал
• 30% осадка
поступает на
биогазовые
установки.
• 70%
образовавшегося
осадка сточных
вод складируется
на иловых картах
и полигонах ТБО.
• По мнению
авторов возможно
внедрение нового
перспективного
метода, сжигание
осадка в печи типа
“Pyrofluid”
Зарубежный опыт
Австрия, г.
Гросвильферсдорфе
Германия,
г. Гендорфе
Производительность
16,000 т/год
10,000 т/год
Высота реактора
15 м
9м
t кипящего слоя
820 °C
850 °C
Уд. расход топлива
2 т/час
1,5 т/час
Теплопроизвводительность
2,4 МВт
3 МВт
Рекуперация тепла
Термомасляный котел
Паровой котел
Золоудаление
Непрерывно
е удаление
золы и
примесей
Выпускное
устройство с
охладителем
Установка сжигания отходов в
кипящем слое, Австрия
Российский опыт, Санкт-Петербург
• Центральная станция аэрации
города
Санкт-Петербурга,
объем
очищаемых
стоков
3
составляет до 2.6 млн м /сутки,
что соответствует половине всех
промышленных, бытовых и
поверхностных сточных вод
города.
• Для
утилизации
осадка
используется четыре печи типа
«Пирофлюид».
• В ходе сжигания ежесуточно
образуется зола, в количестве
50-70
тонн,
которая
транспортируется
и
захоранивается на полигонах
ТБО.
Печь с пвсевдоожиженным слоем
типа “Pyrofluid”
•
•
•
•
•
Осушенный осадок поступает в
нагретый до 800 °C «кипящий»
слой песка, который приводится в
движение за счет восходящего
потока горячего воздуха,
предварительно нагретого до 650
°C.
Осадок измельчается и сгорает.
Уходящие дымовые газы проходят
сложную систему доочистки от
соединений тяжелых металлов,
диоксинов и фуранов.
Уходящие дымовые газы
используются как для нагрева
воздуха псевдоожижения, так и
для собственных технологических
нужд предприятия.
По различным данным, влажность
осадка может быть от 35% до 76%.
Уравнения теплового баланса
•
•
•
•
•
•
Уравнения теплового баланса для • При влажности осадка 76% был выявлен
утилизации
ОСВ
в
печи
с
недостаток приходящего тепла, который
пвсевдоожеженным слоем.
необходимо
компенсировать
Q∑п=Qв+Qо+Qно
дополнительным топливом.
Qв – кол-во тепла выносимое с
• При влажности осадка 35% была выявлена
воздухом,
избыточная приходящая тепловая энергия,
Qo – кол-во тепла от сжигания осадка,
которая может быть использована для
Qно – кол-во тепла выносимое с
собственных нужд предприятия.
осадком.
Q ∑р=Qн+Qз+Qдг+Qn
Экономическая оценка:
Qн – расход тепла на испарение влаги,
Qз – кол-во тпела уходящее с золой,
• В соответствии с экономическими расчетами
Qдг – кол-во тепла дымовых газов,
объем
капиталовложений
в
данную
Qn – потери тепла через стенки.
технологию переработки осадков сточных
вод составит около 15 млн. рублей с учетом
Авторами
выявлена
зависимость
стоимости и монтажа оборудования по
количества
образуемой
тепловой
очистке дымовых газов.
энергии как от количества осадка (от
10,000 т/год до 25,500 т/год) так и от его
влажности (от 35% до 76%).
Выводы
• Использование термического метода утилизации осадков
сточных вод следует рассматривать в качестве одного из
основных альтернативных и управляемых способов обращения
с отходами производства в городах-мегаполисах.
• Перспективной технологией, обеспечивающей решение
экологической проблемы по складированию осадка сточных
вод водоканалов, является метод термической переработки
ОСВ в печах типа “Pyrofluid”.
• Данные расчеты свидетельствуют о том, что
при
предварительном обезвоживании осадка до 35% появляется
возможность получения более 3 МВт избыточной тепловой
энергии для собственных и производственных нужд
предприятия.
• При вводе в действие цеха по сжиганию осадка ожидаются
сокращение выбросов в атмосферу, уменьшение опасности
загрязнения подземных вод, исключается изъятие ценных в
аграрном и рекреационном отношении пригородных земель.
КГЭУ
Кафедра «Инженерная экология и рациональное
природопользование» Казанского государственного
энергетического университета
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
Заведующая кафедрой, проф., д.б.н. Дыганова Р.Я.
Аспирант Шипков В.П.