Способ комплексной переработки эксплуатационных судовых отходов с использованием рекуперации
Владельцы патента RU 2381185:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФГОУ ВПО ВГАВТ) (RU)
Изобретение относится к комплексной переработке судовых сточных вод и органического мусора и может использоваться для отдельных предприятий, организаций, муниципальных образований, военных городков, баз отдыха, малых населенных пунктов и северных территорий. Бытовые отходы и сухой мусор разделяют на органический субстрат, который подают в установку анаэробного сбраживания с генерацией горючего биогаза и сопутствующих продуктов: обеззараженного шлама и жидкой фазы. Сухие отходы можно без подготовки сжигать в твердотопливной топке котлоагрегата. Неперерабатываемый сухой мусор прессуют, складируют и сдают на дальнейшую переработку. Нефтесодержащие воды разделяют на обводненный нефтепродукт, который сжигают в котлоагрегате, и малозагрязненную воду, которую после доочистки и обеззараживания подают в водоем или потребителям. Сухие сжигаемые отходы и обводненные нефтепродукты сжигают в котлоагрегате, дымовые газы очищают, а водяной пар высоких параметров используют для теплоснабжения в электроэнергетических и движительных устройствах. Станция выполняется в виде самоходного или несамоходного судна, автотранспортного средства или в блок-контейнерном исполнении в виде легко транспортируемых отдельных функциональных модулей. Технический результат состоит в полной переработке отходов с получением тепловой, электрической и механической энергии. 1 ил.
Изобретение 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.
Способ предназначен для переработки следующих видов отходов: сточные воды (фекальные и бытовые); бытовые отходы; сухой мусор; нефтесодержащие воды.
Способ реализуется на станции, состоящей из двух функциональных комплексов: перерабатывающего и энергетического.
Первый комплекс служит для предварительной подготовки эксплуатационных отходов к обработке с последующей их переработкой.
В энергетический комплекс входят тепло- и электрогенерирующие устройства, в которых энергия получается за счет сжигания переработанных отходов в паровых котлоагрегатах.
Принципиальная схема станции комплексной переработки эксплуатационных отходов представлена на чертеже.
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 близким 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;
- неполон цикл переработки и генерации;
- статичность;
- неудовлетворительные массогабаритные показатели комплексов;
- длительность процесса переработки, обусловленная последовательной переработкой различных видов отходов.
Задачей изобретения являются 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 изобретения состоит в разработке способа комплексной переработки судовых сточных воды 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 станции обеспечивают полное и комплексное решение поставленной задачи.
Оптимальное исполнение данной станции - в виде самоходного судна.
Также возможны следующие варианты: несамоходное судно, стационарная станция блок-контейнерного исполнения, мобильная станция на автотранспортных платформах.
Подобная станция может быть использована для комплексной 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 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
Чертеж представляет собой принципиальную схему станции комплексной 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 отходы станции (поз.1), перерабатывающий комплекс (поз.10) и энергетический комплекс (поз.18).
Принимаемые на переработку и собственные отходы станции включают: сточные воды (поз.2), подразделенные на фекальные (поз.3) и бытовые (поз.4); бытовые 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 отходов (поз.13), анаэробного сбраживания (поз.14), сепарационной (поз.15), доочистки и обеззараживания нефтесодержащих вод (поз.16) и обезвоживания (поз.17).
Энергетический комплекс имеет в своем составе: установку газоочистки (поз.19), автономный паровой котлоагрегат (поз.20) (либо группу главных (поз.21) и вспомогательных (поз.22)). Рабочее тело - пар подается от котлоагрегата к группам устройств и агрегатов и используется для различных нужд:
а) теплоснабжения (поз.23) групп внешних (поз.25) и внутренних (поз.26) потребителей в целях отопления и кондиционирования (поз.26 и 27), холодоснабжения (поз.28), а также на нужды перерабатывающего комплекса (поз.29);
б) электрогенерирующих устройств (поз.30), включающих паровые поршневые электрогенераторы (поз.31), паровые турбогенераторы (поз.32). Также в группу этих устройств входят автономные дизельные и газогенераторные агрегаты (поз.33). Электроэнергия поступает на главный распределительный щит (поз.34), откуда подается внешним (поз.35) и внутренним (поз.36) потребителям;
в) движительных устройств (поз.37), состоящих из главного парового двигателя (поз.38), вспомогательного электродвигателя (поз.39) и вспомогательных систем энергетической установки (поз.40). Механическая энергия к движителю передается от двигателей через главную передачу (поз.41).
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Результат достигается тем, что поступающие на переработку эксплуатационные отходы проходят комплексную обработку в соответствии с принципиальной схемой станции комплексной переработки эксплуатационных отходов, представленной на чертеже 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.14), где происходит генерация горючего биогаза и сопутствующих продуктов: обеззараженных шлама (органического удобрения, которое сдается потребителям либо после обезвоживания на установке поз.17 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).
Бытовые отходы (поз.5) и сухой мусор (поз.6) поступают на установку сортировки отходов (поз.13): органический субстрат, направляемый на анаэробное сбраживание; сухие отходы, которые можно без подготовки сжигать в твердотопливной топке котлоагрегата (поз.20); неперерабатываемый на данной установке сухой мусор, который прессуется, складируется и сдается на дальнейшую переработку.
Нефтесодержащие воды (поз.7) поступают на сепарационную установку (поз.15), где разделяются на обводненный нефтепродукт, далее сжигаемый в котлоагрегате и малозагрязненную воду, которая впоследствии направляется через установку доочистки и обеззараживания нефтесодержащих вод (поз.16) в водоем или потребителям.
Биогаз, сухие сжигаемые отходы и обводненные нефтепродукты подвергаются высокотемпературному сжиганию в автономном паровом котлоагрегате (поз.20) на номинальном стабильном режиме с низким выбросом загрязняющих веществ. Дымовые газы перед выходом в атмосферу пропускаются через установку газоочистки (поз.19) с улавливанием твердой и связыванием 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 для нужд электроэнергетических и движительных устройств.
Отработавший пар направляется в конденсационную установку (поз.42), что позволяет повысить к.п.д. паросиловой установки, где происходят утилизация его остаточной теплоты и вторичное использование конденсата для питания котлоагрегатов (поз.21 и 22).
В целях обеспечения надежности, автономности и энергонезависимости в состав станции включены дизельные и газогенераторные агрегаты (поз.31).
Таким образом, число, назначение и работа функциональных единиц станции обеспечивают полное и комплексное решение поставленной задачи.
Оптимальное исполнение данной станции - в виде самоходного судна.
Также возможны следующие варианты: несамоходное судно, стационарная станция блок-контейнерного исполнения, мобильная станция на автотранспортных платформах.
Подобная станция может быть использована для комплексной 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.
Литература
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.rn/rus/publ/wtoi/contents.htm.
Способ комплексной переработки эксплуатационных судовых отходов, содержащий подачу сточных вод на установку подготовки сточных вод, где происходит разделение твердой и жидкой фаз, а также отделение и подготовка органического субстрата необходимой влажности, подачу субстрата в установку анаэробного сбраживания, где происходит генерация горючего биогаза и сопутствующих продуктов: обеззараженного шлама, направляемого к потребителям в виде органического удобрения либо после обезвоживания подвергаемого сжиганию в котлоагрегате, и жидкой фазы, которую смешивают с водой, отделенной на предыдущей стадии, и направляют в установку доочистки и обеззараживания сточных вод, органические отходы после установки доочистки направляют в цистерну фекальных вод, бытовые отходы и сухой мусор поступают на установку сортировки отходов и разделяют на органический субстрат, направляемый на анаэробное сбраживание, сухие отходы, которые можно без подготовки сжигать в твердотопливной топке котлоагрегата, и неперерабатываемый сухой мусор, который прессуют, складируют и сдают на дальнейшую переработку, нефтесодержащие воды подают на сепарационную установку, где разделяют на обводненный нефтепродукт, далее сжигаемый в котлоагрегате, и малозагрязненную воду, которую направляют через установку доочистки и обеззараживания нефтесодержащих вод в водоем или потребителям, при этом биогаз, сухие сжигаемые отходы и обводненные нефтепродукты подвергают высокотемпературному сжиганию в автономном паровом котлоагрегате, дымовые газы перед выходом в атмосферу пропускают через установку газоочистки с улавливанием твердой и связыванием части газообразной фазы, воду из устройств газоочистки возвращают в цистерну фекальных вод, полученный энергоноситель - водяной пар высоких параметров непосредственно используют для теплоснабжения в электроэнергетических и движительных устройствах, отработавший пар направляют в конденсационную установку, где происходит утилизация его остаточной теплоты и вторичное использование конденсата для питания котлоагрегатов.
