КОМПЛЕКС СИСТЕМ ДЛЯ МОБИЛЬНОЙ СТАНЦИИ ПЕРЕРАБОТКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СУДОВЫХ ОТХОДОВ С ЦЕЛЬЮ ИХ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ РЕКУПЕРАЦИИ

Полезная модель относится к областям экологии и энергетики, в частности, комплексной переработки судовых сточных вод и органического мусора посредством генерации биогаза и очистки нефтесодержащих вод с последующим сжиганием для использования полученной при сгорании теплоты в целях энергоснабжения.
Комплекс систем предназначен для переработки следующих видов отходов: сточные воды (фекальные и бытовые); пищевые отходы; сухой мусор; нефтесодержащие воды.
Комплекс состоит из двух функциональных блоков: перерабатывающего и энергетического.
Первый блок служит для предварительной подготовки судовых эксплуатационных отходов к обработке с последующей их переработкой.
В энергетический комплекс систем входят тепло- и электрогенерирующие устройства, в которых энергия получается за счет сжигания переработанных отходов в паровых котлоагрегатах.
Принципиальная схема комплекса систем переработки эксплуатационных отходов представлена на фигуре 1.
Известны устройства стационарных комплексов и станций переработки твердых бытовых отходов и сточных вод, описанные в источниках [1], [2], [3], [4], [8] и мобильных судовых [5], [6], [7].
Наиболее близко по технической сущности является изобретение «Способ и устройство для получения метана, электрической и тепловой энергии» RU 2004104324.
Общими недостатками данных объектов являются следующие:
- перерабатывают преимущественно один вид отходов, узко специализированы;
- не полон цикл переработки и генерации;
- статичность;
- неудовлетворительные массо-габаритные показатели комплексов;
- длительность процесса переработки, обусловленная последовательной обработкой различных видов отходов.
Задачей изобретения является повышение эффективности и комплексная переработка эксплуатационных судовых отходов в тепловую энергию посредством генерации и сжигания биогаза, продуктов очистки нефтесодержащих вод и сухого мусора для использования теплоты их сгорания.
Технический результат полезной модели состоится в разработке комплекса систем переработки судовых сточных вод и мусора с целью их последующей рекуперации в тепловую энергию посредством генерации и сжигания биогаза, продуктов очистки нефтесодержащих вод и сухого мусора для использования теплоты их сгорания для нужд энергоснабжения.
Число, назначение и работа функциональных единиц обеспечивают полное и комплексное решение поставленной задачи.
Оптимальное исполнение данного комплекса систем - в виде систем специального самоходного судна.
Также возможны следующие варианты: несамоходное судно, стационарная станция блок-контейнерного исполнения, мобильная станция на автотранспортных платформах.
Подобный комплекс может быть использован для переработки и очистки загрязняющих сточных вод и мусора, а также генерации тепло- и электроэнергии для отдельных предприятий, организаций, муниципальных образований, военных городков, удаленных баз отдыха, малых населенных пунктов сельских районов, малонаселенных северных территорий, в качестве дублирующих и вспомогательных, а также на время строительства мусороперерабатывающих заводов.
Предлагаемая полезная модель позволит обеспечить полную комплексную переработку эксплуатационных судовых отходов и их рекуперацию посредством генерации и сжигания биогаза, продуктов очистки нефтесодержащих вод и сухого мусора с последующем использованием полученной при сгорании теплоты в целях снабжения как тепловой, электрической, так и механической энергиями, а также улучшит экологическую и энергетическую обстановку.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1 представляет собой принципиальную схему комплекса систем переработки эксплуатационных отходов. Схема выполнена в виде прямоугольников в качестве графических обозначений элементов, связанных функционально линиями перемещения: поступающих отходов, продуктов переработки, очищенных продуктов и рабочих веществ.
Части схемы сгруппированы в три отдельных и последовательно связанных блока: принимаемые на переработку и собственные судовые отходы (поз.1), перерабатывающий комплекс (поз.10) и энергетический комплекс (поз.19).
Принимаемые на переработку и собственные судовые отходы включают: сточные воды (поз.2), подразделенные на фекальные (поз.3) и бытовые (поз.4); пищевые отходы (поз.5); сухой мусор (поз.6); нефтесодержащие воды (поз.7), имеющие в своем составе подсланевые воды (поз.8) и воды от мойки и зачистки грузовых танков нефтеналивных судов.
Перерабатывающий комплекс состоит из установок: подготовки сточных вод (поз.11), доочистки и обеззараживания сточных вод (поз.12), сортировки пищевых отходов (поз.13) и сухого мусора (поз.14), анаэробного сбраживания (поз.15), сепарационной (поз.16), доочистки и обеззараживания нефтесодержащих вод (поз.17) и обезвоживания (поз.18).
Энергетический комплекс имеет в своем составе: установку газоочистки (поз.20), автономный паровой котлоагрегат (поз.21) (либо группу главных (поз.22) и вспомогательных (поз.23). Рабочее тело - пар, подается от котлоагрегата к группам устройств и агрегатов и используется для различных нужд:
а) теплоснабжения (поз.24) групп внешних (поз.26) и внутренних (поз.27) потребителей в целях отопления и кондиционирования (поз.27 и 28), холодоснабжения (поз.29), а также на нужды перерабатывающего комплекса (поз.30);
б) электрогенерирующих устройств (поз.31) включающих паровые поршневые электрогенераторы (поз.32), паровые турбогенераторы (поз.33). Также в группу этих устройств входят автономные дизельные и газогенераторные агрегаты (поз.34). Электроэнергия поступает на главный распределительный щит (поз.35), откуда подается внешним (поз.36) и внутренним (поз.37) потребителям;
в) движительных устройств (поз.38), состоящих из главного парового двигателя (поз.39), вспомогательного электродвигателя (поз.40) и вспомогательных систем энергетической установки (поз.41). Механическая энергия к движителю передается от двигателей через главную передачу (поз.42).
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Результат достигается тем, что поступающие на переработку эксплуатационные отходы, проходят комплексную обработку в соответствии с принципиальной схемой станции комплексной переработки эксплуатационных отходов, представленной на фигуре 1, следующим образом.
Сточные воды (поз.2) поступают на установку подготовки сточных вод (поз.11) где происходит разделение твердой и жидкой фаз, а также отделение и подготовка органического субстрата необходимой влажности.
Далее субстрат направляется в установку анаэробного сбраживания (поз.15), где происходит генерация горючего биогаза и сопутствующих продуктов: обеззараженных шлама (органического удобрения, которое сдается потребителям либо после обезвоживания на установке поз.18 подвергается сжиганию в котлоагрегате) и жидкой фазы, которая смешивается с водой, отделенной на предыдущей стадии, и направляется в установку доочистки и обеззараживания сточных вод (поз.12).
Очищенная вода сливается в водоем или направляется потребителям технической воды, органические отходы установки доочистки направляются в цистерну фекальных вод (поз.3).
Пищевые отходы (поз.5) поступают на установку сортировки отходов (поз.13), где отделяется органический субстрат, направляемый на анаэробное сбраживание. Судовой мусор (поз.6) и несбраживаемые отходы сортируются на установке (поз.14): сухие отходы, которые можно без подготовки сжигать в твердотопливной топке котлоагрегата (поз.21); неперерабатываемый на данной установке сухой мусор, который прессуется, складируется и сдается на дальнейшую переработку на береговые предприятия.
Нефтесодержащие воды (поз.7) поступают на сепарационную установку (поз.16), где разделяются на обводненный нефтепродукт, далее сжигаемый в котлоагрегате, и малозагрязненную воду, которая впоследствии направляется через установку доочистки и обеззараживания нефтесодержащих вод (поз.17) в водоем или потребителям.
Биогаз, сухие сжигаемые отходы и обведенные нефтепродукты подвергаются высокотемпературному сжиганию в автономном паровом котлоагрегате (поз.21) на номинальном стабильном режиме с низким выбросом загрязняющих веществ. Дымовые газы перед выходом в атмосферу пропускаются через установку газоочистки (поз.20) с улавливанием твердой и нейтрализацией части газообразной фазы.
Вода из устройств очистки дымовых газов с рН=2...3 возвращается в цистерну фекальных вод (поз.3), где частично обеззараживает сточные воды.
Полученный энергоноситель - водяной пар высоких параметров непосредственно используется в целях теплоснабжения и для нужд электроэнергетических и движительных устройств.
Отработавший пар направляется в конденсационную установку (поз.43), что позволяет повысить к.п.д. паросиловой установки, где происходит утилизация его остаточной теплоты и вторичное использование конденсата для питания котлоагрегатов (поз.22 и 23).
В целях обеспечения надежности, автономности и энергонезависимости в состав станции включены дизельные и газогенераторные агрегаты (поз.32 и 33).
Таким образом, число, назначение и работа функциональных единиц систем обеспечивают полное и комплексное решение поставленной задачи.
Оптимальное исполнение данного комплекса - в виде систем специального самоходного судна.
Также возможны следующие варианты: несамоходное судно, стационарная станция блок-контейнерного исполнения, мобильная станция на автотранспортных платформах.
Подобный комплекс систем может быть использован для переработки и очистки загрязняющих сточных вод и мусора, а также генерации тепло- и электроэнергии для отдельных предприятий, организаций, муниципальных образований, военных городков, удаленных баз отдыха, малых населенных пунктов сельских районов, малонаселенных северных территорий, в качестве дублирующих и вспомогательных, а также на время строительства мусороперерабатывающих заводов.
Предлагаемое изобретение позволит обеспечить полную комплексную переработку эксплуатационных судовых отходов и их рекуперацию посредством генерации биогаза и очистки нефтесодержащих вод с последующем использованием полученной при сгорании теплоты в целях снабжения как тепловой, электрической, так и механической энергиями, а также улучшит экологическую и энергетическую обстановку.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Патент Российской Федерации RU 2284967. Биоэнергетическая установка Для производства биогаза.
2. Патент Российской Федерации RU 94000379. Очистные сооружения ФБС анаэробно-аэробной обработкой.
3. Патент Российской Федерации RU 2004104324. Способ и устройство для получения метана, электрической и тепловой энергии.
4. Бродач М.М., Шилкин. Н.В. Установка очистки сточных вод Living Machine // Сантехника. - 2002. - №6.
5. Конаков Г.А., Васильев В.В. Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация флота: Учебник для вузов водн. трансп. / Г.А.Конаков, В.В.Васильев. - М: Транспорт, 1980. - 424 с.: ил.
6. Правила технической эксплуатации речного транспорта. - Л: Транспорт, 1990. - 102 с.
7. Этин В.Л., Плотникова В.Н., Наумов B.C. Экологическая безопасность судов и промышленных предприятий водного транспорта: Курс лекций для студентов специальностей 14.01, 14.02, 24.02, 33.02. / В.Л.Этин, В.Н.Плотникова, В.С.Наумов. Н.Новгород: ВГАВТ,1997. - 208 с.: ил.
8. Йоханссон М., Леннартссон М. Устойчивые методы очистки сточных вод для домов на одну семью // Сайт «Зеленый мир», http://www.greenworld.org.ru/rus/publ/wtoi/contents.htm