Биоэнергетика на твердых промышленных отходах

В 2009 г. был завершен двухлетний проект TACIS «Нетрадиционные источники энергии и реконструкция малых ГЭС России», который был направлен на обеспечение экономических условий для широкомасштабного использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России. Как было обосновано в проекте TAC1S, «...возобновляемая энергетика в России при наличии правовой поддержки и экономического участия Российского государства может явиться в перспективе важнейшим энергетическим сектором страны с реальным вкладом в суммарное производство электроэнергии и тепла на уровне 30—35% уже к 2030 году, из которых до 10% может обеспечить биоэнергетика»[1]. Как известно, Россия обладает четвертой частью мировых запасов древесины, которая до сих пор традиционно используется для отопления домов, нагрева воды и приготовления пищи во многих регионах. Современные лесоперерабатывающие комплексы используют методы прямого сжигания древесной биомассы для обеспечения собственных потребностей в энергии. Под биомассой обычно понимают возобновляющееся органическое вещество, после сбора и переработки которого образуются отходы, являющиеся источником большого количества органического материала, пригодного для получения дополнительной энергии.

Биологическая переработка органических отходов в зависимости от агрегатного состояния

Вид

отходов

Агрегатное

состояние

Цель

переработки

Технологии

переработки

Используемые методы и устройства

Получаемые

продукты

Коммунально- бытовые стоки (ХПК =

= 200-500 мг/л)

Жидкое

Очистка сбрасываемой воды до установленных нормативов 181:

ХПК, ВПК, ВВ, СПАВ, тяжелые металлы, общий азот, нитраты, минерализация, общие колиформы, яйца гельминтов

  • • Механическая и искусственная биологическая очистка: аэробное окисление +
  • • отстаивание +
  • • осветление; естественная биологическая очистка
  • • Песколовки и нефтеловушки;
  • • аэротенки, отстойники-осветлители (коагуляция, флокуляция);
  • • биофильтры, биологические проточные пруды
  • • Вода для сброса;
  • • осадок (возможная утилизация в соответствии с установленными нормативами [8])

Стоки предприятий пищевой промышленности (ХПК =

= 300-5000 мг/л)

  • • Песколовки и нефтеловушки;
  • • аэротенки, отстой ники-осветлители (коагуляция, флокуляция);
  • • пруды-отстойники, пруды-накопители, биологические пруды, биоплато
  • • Вода для орошения или сброса;
  • • осадок (возможная утилизация в соответствии с установленными нормативами [8])

Навозные стоки, образующиеся при гидросмыве (ХПК =

= 1000-3000 мг/л)

Традиционная: механическая сепарации навоза с последующим хранением жидкой фракции в «лагунах» (навозохранилищах)

  • • Колодец-песколовка перед приемным резервуаром типа «лагуна»;
  • • аэробное сбраживание в навозохранилище типа «лагуна»

Инновационная: автоматизированный блок механической, физико-химической и биологической очистки

  • • Жироловки, механические решетки;
  • • напорная флотация с реагентной подготовкой воды;
  • • многоступенчатая биологическая очистка в аэротенках

Вид

отходов

Агрегатное

состояние

Цель

переработки

Технологии

переработки

Используемые методы и устройства

Получаемые

продукты

Осадки сточных вод (ХПК =

= 4000-6000 мг/л)

Полужидкое

  • • Обеззараживание общей массы;
  • • снижение выбросов пахнущих веществ (сероводорода, аммиака, меркаптанов) в атмосферный воздух;
  • • обезвоживание и утилизация осадка;
  • • подготовка остаточной воды к сбросу
  • • Механическое, термическое обезвоживание;
  • • биологическая

и термическая переработка;

• биологическое

и химическое обезвреживание

  • • ИК-облучение (камера дегельминтизации);
  • • температурная пастеризация;
  • • химическое обезвреживание известью, аммиачной водой и тиа- зоном;
  • • термофильное анаэробное сбраживание в метантенках или термосушка;
  • • аэробная стабилизация;
  • • компостирование с добавлением опилок, сухих листьев, соломы, торфа;
  • • выдерживание на иловых площадках с учетом климатических условий районов;
  • • вермикуляция
  • • Биогаз (метан), твердое топливо; жидкое топливо;
  • • тепловая и электрическая энергия;
  • • органическое удобрение для озеленения, выращивания технических культур, для рекультивации земель

11авоз при самотечной уборке (ХПК =

= 2000-7000 мг/л)

  • • Биогаз (метан), твердое топливо; жидкое топливо;
  • • тепловая и электрическая энергия;
  • • органическое удобрение для полей;
  • • биодобавки к кормам;
  • • подстилка для животных;
  • • сорбенты

Органическая часть ТБО

Т вердое

  • • Обеззараживание;
  • • снижение выбросов пахнущих веществ (сероводорода, аммиака, меркаптанов) в атмосферный воздух;
  • • обезвоживание и утилизация
  • • Анаэробное сбраживание;
  • • аэробная ферментация (компостирование);
  • • термическая обработка (сушка и сжигание)

Подстилочный

навоз

Примечание. ХПК и БПК — показатели потребления кислорода — химического и биохимического соответственно; ВВ — вредные вещества; СПАВ — синтетические поверхностно-активные вещества.

Помимо прямого сжигания, в России успешно развивается производство древесных и торфяных пеллет из отходов лесоперерабатывающего производства, ориентированное в основном на экспорт, хотя существуют отечественные предприятия, производящие автоматизированное отопительное оборудование на пеллетах — котлы малой мощности. Из древесных отходов получают биотопливо (генераторный газ, водород) с использованием процессов химического окисления и брожения, а также термической газогенерации, кроме того, существует необходимость увеличения объемов производства такого экологически чистого вида топлива, как этиловый и метиловый спирты и биодизель.

Другим важным направлением переработки органических отходов является получение биогаза из отходов животноводства и птицеводства. Еще в XVII в. было обнаружено, что биомасса в процессе разложения способна выделять воспламеняющиеся газы, а в XIX в. в биогазе был открыт метан. Биогазоэнергетические установки отечественного производства эксплуатировались в России и странах бывшего СССР еще в 1980— 1990-е гг. Научно-производственным центром «ЭкоРос», а также корпорацией «ГазЭнергоСтрой» разработаны и внедрены более 100 установок ИБГУ-1, рассчитанные на использование в малых фермерских хозяйствах (см. параграф 6.3.3). В настоящее время для получения биогаза используются как российские, так и зарубежные установки метанового сбраживания.

Основными методами выделения биоводорода из биомассы являются ацетоно-бутиловое или бутиловое брожение сахарозы или крахмала, получаемых из сахарной свеклы. На Грозненском и Ефремовском ацетоно-бутиловых заводах были введены в эксплуатацию дополнительные цеха по производству кормового витамина В12, получаемого методом термофильного метанового брожения жидких отходов этих производств - барды, при этом также образуется метан — до 30 тыс. м3 в сутки, который использовался для производства тепловой энергии для всего производственного цикла.

Во Всероссийском институте электрификации сельского хозяйства Рос- сельхозакадемии (Москва) была разработана высокоэффективная экспериментальная установка быстрого пиролиза биомассы, превращающая до 70% сухого вещества в жидкое и газообразное топливо. По данным, учтенным в проекте TACIS, в России 37 тепловых электростанций, использующих отходы деревообработки, целлюлозо-бумажной промышленности и дрова. В табл. 6.2 приведены расчетные данные, полученные в рамках проекта TACIS для субъектов РФ[2].

Рассмотрим некоторые технологические особенности переработки отходов, содержащих органику, в топливо для получения тепловой и электроэнергии.

Таблица 6.2

Валовой, технический и экономический потенциалы органических отходов агропромышленного комплекса и населенных пунктов,

млн т у.т/год

Параметр

Валовой

Технический

Экономический

Производственный

Отходы птицеводства

1,46

1,46

0,85

0,27

Отходы животноводства

17,67

17,67

7,9

2,51

Отходы растениеводства

55,40

55,40

29,35

9,35

Отходы переработки сельского хозяйства

7,35

7,35

6,88

2,19

Твердые бытовые отходы

11,14

9,58

8,18

2,61

Осадки сточных вод

0,98

0,71

0,71

0,226

Всего

94,00

92,17

53,87

17,16

  • [1] Перспективы развития возобновляемых источников энергии в России. Результаты проекта TACIS Europe Aid/116951/C/SV/RU / В. Г. Николаев [и др.]. М.: Атмограф, 2009.
  • [2] См.: Перспективы развития возобновляемых источников энергии в России. Результатыпроекта TACIS Europe Aid/116951/C/SV/RU
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >