Способ термической переработки механически обезвоженных осадков сточных вод

Авторы патента:

Чевычелов Дмитрий Дмитриевич (RU)

Тумановский Виктор Александрович (RU)

Бернадинер Михаил Наумович (RU)

Хорева Полина Викторовна (RU)

Николаев Дмитрий Анатольевич (RU)

Степанова Татьяна Александровна (RU)

Бернадинер Игорь Михайлович (RU)

F23G7/00 - Печи или другие устройства для уничтожения промышленных отходов, например химикатов (туалеты с печами для сжигания A47K 11/02, окисление отстоя сточных вод C02F 11/06; горелки вообще, их конструктивные элементы F23D; сжигание радиоактивных отходов G21F 9/00)

C02F11/12 - обезвоживанием, сушкой или сгущением

Владельцы патента RU 2504719:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (RU)

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к технике обезвреживания токсичных отходов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве для сжигания осадков сточных вод. Способ термической переработки механически обезвоженных осадков сточных вод включает сушку обезвоженных осадков парогазовой смесью, полученной из обезвоженных осадков и нагретой за счет теплоты сгорания высушенных осадков, сжигание высушенных осадков с получением и выпуском расплава минеральных веществ и прокалку сброса парогазовой смеси дымовыми газами. Перед прокалкой парогазовую смесь делят на два потока, причем первый поток в количестве 5-10% от всей массы сброса подают в зону сжигания термически высушенных осадков, а второй поток оставшейся массы вводят в газообразные продукты обезвреживания после выпуска расплава минеральных веществ. Изобретение позволяет повысить экологическую эффективность процесса сжигания высушенных осадков. 1 ил.

Известен способ термической переработки механически обезвоженных осадков (МОС), характеризующийся тем, что обезвоженные осадки подают на термическую сушку, где в качестве сушильного агента используют отходящие из печи сжигания осадков газы (АС СССР №361983, кл. F23G 7/00, 1973 г.). Высушенные до влажности 15-25% и измельченные сухие осадки (СОС) подают с помощью воздуха в печь, где они сгорают с образованием безвредных газообразных продуктов обезвреживания и жидкого расплава минеральных веществ - шлака.

Однако, так как отработавший в сушилке агент (парогазовая смесь) не может быть выброшен в атмосферу без дополнительного обезвреживания, то он подвергается прокалке - дожиганию в специальной дополнительной камере, что требует расхода дополнительного топлива на процесс дожита.

Наиболее близким по технической сущности является способ переработки обезвоженных осадков, включающий их сушку парогазовой смесью, полученной из обезвоженных осадков и нагретой за счет теплоты высушенных осадков, сжигания высушенных осадков с получением расплава минеральных веществ (жидкого шлака) и прокалку парогазовой смеси продуктами сжигания высушенных осадков.

Перспективные технологические схемы и оборудование сжигания осадков сточных вод. Бернадинер М.Н., Воронов А.В., Кацнельсон Л.О. Обз. инф. Сер. "Энерготехнологические процессы в химической промышленности". - М.: НИИТЭХИМ, 1981 (см. рис.4).

Технологическая схема термической переработки осадков по данному способу характеризуется высокой экономической эффективностью, так как позволяет осуществить разгонку исходных обезвоженных осадков на отдельные составляющие - сухой осадок и водяные пары с примесями летучих органических веществ с отсутствием прямого контакта паров с продуктами сгорания отходящими из печи, т.е. позволяет извлекать на стадии сушки высококалорийное твердое топливо, обеспечить надежность и безопасность процесса (сушка водяным паром) и полностью исключить затраты дополнительного топлива.

Недостатком известного способа является повышенный выход оксидов азота на стадии сжигания высушенного осадка, обусловленный высоким уровнем температур в головной зоне печи - зоне воспламенения и сжигания высушенного осадка сточных вод.

Техническим результатом является повышение экологической эффективности процесса сжигания высушенных осадков.

Техническая задача заключается в повышении экологической эффективности процесса сжигания высушенных осадков и достигается тем, что в способе переработки обезвоженных осадков сточных вод, включающем их сушку парогазовой смесью, нагретой за счет теплоты сгорания высушенных осадков, сжигание высушенных осадков с получением и выпуском расплава минеральных веществ, прокалку сброса парогазовой смеси, парогазовую смесь перед прокалкой делят на два потока, причем первый поток в количестве 5-10% подают в зону сжигания термически высушенных осадков, а второй поток вводят в газообразные продукты обезвреживания после выпуска расплава минеральных веществ.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная технологическая схема процесса сжигания осадков, реализующая способ термической переработки механически обезвоженных осадков сточных вод.

Схема процесса сжигания осадков включает сушилку 1, теплообменник 2, циклонная печь 3, камеру дожигания 4 и фильтр 5.

В головную зону печи подают СОС и воздух для его горения и меньшую часть сброса из контура рецикла парогазовой смеси. На выходе из печи осуществляют выпуск расплава минеральных веществ (шлака). Далее газообразные продукты обезвреживания поступают в камеру дожигания (прокалки), где осуществляется окисление большей части сброса парогазовой смеси. Далее отходящие газы осуществляют косвенный нагрев парогазовой смеси и после их очистки от золоуноса сбрасываются в атмосферу.

Схема работает следующим образом: в сушилку 1 подают обезвоженный осадок и парогазовую смесь с температурой 450-550°С. В результате образуются высушенный осадок влажностью 15-25% с температурой 100-120°С и отработанная парогазовая смесь с температурой 150-170°С, поступающая в теплообменник 2.

Высушенный осадок подают совместно с окислителем (воздухом) в циклонную печь (головную зону) куда вводят также 5-10% парогазовой смеси с температурой 450-550°С, отобранной из контура рецикла. В циклонной печи осуществляется полное выгорание частиц осадков при умеренных температурах, предотвращающих образование избыточных концентраций NO. На выходе из циклонной печи 3 осуществляют выпуск расплава минеральных веществ с температурой 1300-1400°С. Далее продукты обезвреживания поступают в камеру прокалки (дожигания) 4 и смешиваются с основным потоком парогазовой смеси (90-95%). Из камеры дожигания 4 дымовые газы (смесь продуктов обезвреживания с парогазовой смесью) с температурой 1000-1100°С направляют в теплообменник 2 и далее после очистки в фильтре 5 от золоуноса в дымовую трубу с температурой 180-220°С. Дымовые газы имеют следующий состав: СO₂ - 7,49%, N₂ - 38,72%, Н₂O - 52,94%, O₂ - 0.85%, пыль - 1,59 г/нм³.

Разделение отобранной из контура рецикла парогазовой смеси на два потока и ввод первого потока парогазовой смеси (меньшей части) в головную зону циклонной печи позволяет минимизировать выход NO.

Уменьшение доли первичного потока менее 5% приводит к возрастанию выхода NO в циклонной печи.

Увеличение доли первичного потока парогазовой смеси более 10% приводит к уменьшению температуры отходящих газов и к возможному затруднению удаления жидкого расплава.

Использование изобретения позволяет обеспечить полное сжигание в закрученном потоке высушенных осадков с получением и выпуском расплава минеральных веществ и прокалку сброса парогазовой смеси продуктами сжигания осадков, что повышает экологическую и экономическую эффективность процесса.

Способ термической переработки механически обезвоженных осадков сточных вод, включающий сушку обезвоженных осадков парогазовой смесью, полученной из обезвоженных осадков и нагретой за счет теплоты сгорания высушенных осадков, сжигание высушенных осадков с получением и выпуском расплава минеральных веществ и прокалку сброса парогазовой смеси дымовыми газами, отличающийся тем, что перед прокалкой парогазовую смесь делят на два потока, причем первый поток в количестве 5-10% от всей массы сброса подают в зону сжигания термически высушенных осадков, а второй поток оставшейся массы вводят в газообразные продукты обезвреживания после выпуска расплава минеральных веществ.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке промышленных хлорсодержащих отходов на основе полихлорированных бифенилов, и может быть использовано для утилизации этих отходов в печи шахтного типа.

Способ экологически чистого горения углеводородных флюидов и устройство для его реализации // 2499191

Изобретение относится к подготовке скважинных флюидов к их утилизации, а именно к устройству и способу экологически чистого горения с нагнетанием воздуха газотурбинным двигателем для сжигания скважинных флюидов с целью их утилизации.

Установка для термического обезвреживания ядохимикатов // 2479793

Изобретение относится к области обезвреживания твердых опасных нерадиоактивных отходов, а именно к конструкциям для обезвреживания непригодных к использованию ядохимикатов и подобных им химических веществ.

Оросительная установка открытого типа для охлаждения и локализации продуктов сгорания при испытании или ликвидации сжиганием заряда ракетного двигателя на твердом топливе // 2470226

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к оросительной установке открытого типа, устанавливаемой на пути движения продуктов сгорания, для их охлаждения и локализации при горизонтальном расположении ракетного двигателя на твердом топливе, и может быть использовано как при испытании, так и при ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе.

Устройство и способы сжигания осадков сточных вод в топочной печи // 2469241

Изобретение относится к системам с ПКС, тепловым сушилкам, автоматическим контроллерам и способам, в соответствии с которыми основные рабочие параметры сжигания, предпочтительно температуры кипящего слоя и шахты печи и соответствующая T, используются для регулирования массового расхода и качества подаваемых осадков в топочную печь и сушилку посредством контроля процессов обезвоживания выше по потоку процесса и/или операций смешивания твердых осадков сточных вод.

Способ извлечения энергетических ресурсов из утилизируемых ракетных двигателей твердого топлива // 2464496

Изобретение относится к области утилизации военной техники, а именно к утилизации ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) путем экологически безопасного сжигания и полезного использования тепла струи продуктов сгорания твердого ракетного топлива (ТРТ).

Устройство для термокаталитической очистки газовых выбросов в химических процессах // 2460016

Изобретение относится к области дожигания промышленных газообразных выбросов, в частности к устройствам для термокаталитической очистки газообразных выбросов в химических процессах.

Мобильная установка для сжигания фрагментов ракетных двигателей твердого топлива // 2457398

Изобретение относится к области утилизации военной техники и боеприпасов, а именно к утилизации ракетных двигателей твердого топлива путем экологически безопасного сжигания.

Агрегат термического обезвреживания отходов производства капролактама // 2456508

Изобретение относится к агрегатам для сжигания промышленных отходов, а именно к агрегатам для термического обезвреживания отходов - адипатов натрия - производства капролактама - крупнотоннажного промежуточного продукта при получении полиамидных пластмасс.

Плазмохимический способ обезвреживания хлорорганических веществ // 2455568

Изобретение относится к способам безопасного обезвреживания хлорорганических веществ, в том числе полихлорбифенилов, которые являются стойкими органическими загрязнителями 1 и 2 класса опасности, а также являются источниками токсичных веществ, таких как диоксины и дибензофураны.

Шнек-сепаратор для обезвоживания волокнистого материала // 2503164

Шнек-сепаратор состоит из вала, установленного в подвижных относительно корпуса подпружиненных опорах с подшипниками, обеспечивающих плотное беззазорное соприкосновение внешней поверхности витков шнека с перфорированным днищем корпуса или с перфорированной съемной сменной вставкой в сплошной корпус.

Способ переработки органических субстратов в удобрения и газообразный энергоноситель // 2500628

Предлагаемый способ относится к области утилизации концентрированных органических субстратов, таких как бесподстилочный навоз, помет, осадки и илы сооружений механо-биологической очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод.

Способ обезвоживания осадков // 2493112

Изобретение относится к обезвоживанию водосодержащего материала, в частности осадков сточных вод. Способ обезвоживания осадков включает отжим осадка вакуумированием подслоевого пространства в импульсном режиме с использованием ресивера и быстродействующего клапана до вскипания влаги в глубинных слоях и миграции ее на поверхность при одновременном нагреве отжимаемого осадка прососом нагретого воздуха или инертного газа через слой осадка и последующее его двухстороннее вакуумирование.

Способ обработки осадков сточных вод // 2486140

Изобретение относится к способам обработки осадков сточных вод, в том числе содержащих высококонцентрированные, эмульгированные нефтепродукты, и может быть использовано в промышленных предприятиях перед концентрированием осадков фильтрованием.

Способ переработки депонированного илового осадка сточных вод, установка для его осуществления и активатор // 2477710

Устройство и способ сушки водосодержащего материала // 2465220

Изобретение относится к устройству и способу сушки водосодержащего материала, такого как навоз. .

Способ и установка для кондиционирования осадков перед сушкой // 2449955

Изобретение относится к способу для кондиционирования жидких осадков, образующихся при обработке сточных вод. .

Устройство для обезвоживания материалов // 2447946

Изобретение относится к оборудованию для обезвоживания сыпучих материалов и может быть использовано в угольной, горнорудной и других отраслях промышленности, где вода используется для гидротранспорта материалов, куски которых разновеликие.

Способ и установка для аэробной биологической очистки сточных вод и комплексное органоминеральное удобрение, полученное на их основе // 2433962

Изобретение относится к аэробной биологической очистке сточных вод и может быть использовано в очистных сооружениях населенных пунктов, сельскохозяйственных и промышленных предприятий.

Устройство для осушения и уплотнения твердой фазы сточных вод, подлежащих удалению (варианты) // 2431611

Изобретение относится к устройству для осушения и уплотнения твердой фазы сточных вод, подлежащих удалению. .

Способ переработки органических субстратов в газообразные энергоносители и удобрения // 2518592

Изобретение относится к области утилизации органических субстратов, не представляющих ценности в качестве исходного сырья для приготовления товарной продукции, в первую очередь органических удобрений. Для осуществления способа исходный субстрат подвергают последовательно анаэробной обработке с получением биогаза, аэробной обработке с получением легкоосаждающегося биошлама и кислородосодержащего газа, разделению на фракции с получением жидкой и твердой фракций с последующей термической утилизацией твердой фракции с получением зольного остатка и газообразных продуктов. Тепловую энергию биошлама используют для регулирования температурного режима анаэробной обработки после его контакта с газообразными продуктами термической утилизации. Термическую утилизацию проводят в режиме газификации с использованием кислородосодержащего газа и с получением газообразных продуктов в виде генераторного газа. Температурный режим анаэробной обработки и влажности твердой фракции регулируют тепловой энергией жидкой фракции биошлама. Жидкую фракцию биошлама затем последовательно подвергают дополнительной анаэробной обработке и стриппингу. Полученную аммиачную воду используют для приготовления органических удобрений. Способ обеспечивает повышение энергетической эффективности процесса утилизации, снижение стоимости и улучшение эксплуатационных показателей основного анаэробного процесса. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.