СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ
METHOD OF TREATING ORGANIC WASTES

Изобретение относится к области энергетики, в частности к альтернативным независимым источникам получения тепловой и электрической энергии, жидких и газообразных энергоносителей, а также полезных химических продуктов при пиролизной переработке органических отходов, в том числе осадка сточных вод.
Известен способ переработки органических отходов путем пиролиза (Авт св-во 2260615 C1 RU от 21.04.2004 г.). Он использует скоростной пиролиз в потоке предварительно подготовленного сырья (измельченного до размеров около долей мм и подсушенного) при температурах 450-800°С в зависимости от выбранной технологии получения итоговых продуктов. Тепловая энергия передается сырью контактным путем через его соприкосновения с предварительно нагретыми, имеющими высокую теплопроводность, катящимися рабочими телами-билами. Эффективная теплопередача при контакте от твердых нагретых билов высушенному измельченному сырью обеспечивает быстрый нагрев и газификацию всей массы перерабатываемого сырья. Продукты пиролиза используются непосредственно для выработки тепловой и электрической энергии и для переработки в жидкое, твердое и газообразное топливо с заданными свойствами.
Данная пиролизная технология требует предварительной сушки органических отходов. Пиролиз по ней таких отходов, как жидкие стоки животноводческих комплексов, свежий птичий помет, отходы пищевых производств, осадки сточных вод, черный щелок и др., имеющие влажность до 90-99%, оказывается слишком затратным, экологически и экономически нецелесообразным.
Известен способ переработки органических отходов (Патент RU 248649 C2 от 29.12.2008 г.). В этом способе переработки органических отходов, используя размельчение этих отходов, их газификацию в термохимическом реакторе путем пиролиза и подачу газообразных продуктов пиролиза в камеру сгорания энергетической установки либо на химическую переработку в синтетическое топливо, в размельченную массу органических отходов добавляют воду и перемешивают эту смесь так, чтобы концентрация воды в образовавшейся пульпе находилась в пределах 30-99%. Затем образовавшуюся пульпу подают насосом высокого давления или поршнем в термохимический реактор, обеспечивая давление пульпы выше давления насыщенных паров воды во всем диапазоне рабочих температур термохимического реактора. Нагревают пульпу в термохимическом реакторе до температур, при которых происходит пиролиз органических отходов с образованием низкомолекулярных соединений (CO, CO2, H2, CH4, метанол, диметиловый эфир и др.). Выделяют твердую фракцию продуктов пиролиза, воду с продуктами пиролиза охлаждают, понижают их давление, в том числе и путем совершения полезной работы, отделяют газовую фракцию, содержащую горючие газы и пары летучих жидкостей, от жидкой фазы. Газовую фракцию направляют в камеру сгорания или на химическую переработку в синтетическое топливо. Из жидкой фазы, состоящей в основном из воды, извлекают полезные продукты (например, уксусную кислоту, соли и др.) и затем возвращают ее в технологический цикл, добавляя в размельченные отходы.
Однако указанный способ переработки органических отходов имеет следующие недостатки. Органические отходы, используемые в нем, содержат большое количество концентрированных Ca, Mg, которые при больших температурах накипают в виде твердых отходов (накипи) на стенках труб и оборудовании, увеличивая его износ, уменьшая производительность и срок эксплуатации. Для удаления отложившегося осадка необходимо добавлять большое количество фосфатных реагентов (Na3PO4). Кроме того, выделившаяся после технологического цикла вода имеет большое количество вредных загрязнений, таких как органические загрязнения, ПДК, которых на выходе больше 10000 мг/л, при норме менее 1000 мг/л, а также азотных загрязнений, концентрация которых 1000 мг/л, при норме менее 100 мг/л. Такие показатели не позволяют сбрасывать получившуюся воду в канализацию без дополнительной очистки.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, повышение экономических и экологических показателей пиролизной технологии при переработке влажных и жидких органических отходов.
Поставленная задача решается за счет того, что в органические отходы после их просеивания добавляют активный ил в нужных пропорциях, особенностью которого является большое содержание фосфатов, что позволяет предотвратить накипание твердых отходов на стенках труб и оборудовании. Образовавшуюся после технологического цикла воду очищают с помощью технологии с применением процесса Анаммокс (Патент №94569 от 26.01.2010 г.).
На чертеже показана упрощенная технологическая схема термохимического реактора для переработки органических отходов и позициями обозначены:
1 - сито,
2 - WRP-устройство для рециркуляции и очистки,
3 - разделитель,
4 - очистная канализационная станция с применением процесса Анаммокс.
Предлагаемый способ переработки органических отходов осуществляют следующим образом. Предназначенную для переработки массу просеивают через сито 1 (чертеж) с размером ячеек 1-2 мм. Затем в полученный осадок добавляют активный ил в пропорции (1:9-9:1) по твердой фазе для доведения 90-92% его влажности. Активный ил содержит концентрацию фосфатов 0,5-2% от общей массы, что позволяет не вводить дополнительные реагенты для предотвращения накипи на стенках труб и оборудовании. Кроме того, активный ил содержит большое количество органических веществ, которые способствуют дополнительному выделению газа. Смешанный с илом влажный осадок органических отходов направляют в устройство WRP 2 для рециркуляции и очистки, затем полученную массу направляют в разделитель 3, где происходит пиролиз с выделением газа и получением жидкой золы, которая в дальнейшем после обработки разделяется на сухой осадок и воду. Образовавшуюся после разделения воду очищают в КОС 4 с применением процесса Анаммокс, которая эффективно позволяет очищать сточную воду от органических азотных загрязнений.
В результате использования предлагаемого способа переработки органических отходов повышаются экономические и экологические показатели пиролизной технологии.
Пример.
3
3
3
На установку WRP подается 10 м/сут. древесной суспензии, содержащей 50% воды и 50% древесных опилок. В 10 м древесной суспензии содержится 5 т опилок и 5 т воды. В 1 т сухого вещества опилок содержится 2% кальция (или 20 кг/т опилок) и 0,1% магния (или 1 кг/т опилок). Всего в 5 т опилок содержится 100 кг кальция и 5 кг магния. Для того, чтобы кальций и магний в качестве накипи не отлагался на стенках реактора (установки) WRP, добавляется ортофосфат натрия Na3PO4, который вступает в реакцию с кальцием и магнием. При этом образуются нерастворимые мелкодисперсные осадки, не отлагающиеся в виде накипи на стенках реактора, а в виде золы удаляющиеся из реактора (Ca3(PO4)2 и Mg3(PO4)2). Количество фосфора, необходимого для этого процесса: для 1 кг Са - 1,94 кг Р, для 1 кг Mg - 1,16 кг Р. Поэтому для удаления кальция и магния необходимо добавить фосфор в количестве 100×1,94+5×1,16=199,8(Р). Известно, что в активном иле на 1 т органической части содержится 10 кг фосфора (Р). Для обеспечения необходимого процесса фосфотизации древесной суспензии потребуется 199,8:10=20 т органического вещества активного ила. При зольности активного ила 20% и влажности 90% потребуется . При этом смешанная суспензия опилок и активного ила составит 10+250=260 м/сут. средней влажностью 88,5%. Количество ила в объеме составило 10: 250=1:25, по твердой фазе 5:25=1:5.