Система и способ переработки осадка сточных вод



Система и способ переработки осадка сточных вод
Система и способ переработки осадка сточных вод
Система и способ переработки осадка сточных вод

 


Владельцы патента RU 2632444:

Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОС ИНВЕСТ" (RU)

Группа изобретений может быть использована для переработки осадков сточных вод с применением альтернативных независимых источников тепловой и электрической энергии. Система для переработки осадка содержит устройство для механической очистки (1) осадка, механический сгуститель (2), реактор (4) для термического разложения жидкого осадка, включающий трубчатый корпус, имеющий вход для подачи осадка под давлением не менее 25 МПа и выход для продуктов разложения, а также установленный вокруг корпуса нагреватель, выполненный с возможностью нагрева осадка до температуры не менее 450°С, устройство для разделения полученных продуктов разложения на горючий газ и осадок (5), устройство для обезвоживания (6) осадка, связанное с выходом разложенного осадка устройства разделения (5) осадка. Выход горючего газа устройства разделения (5) осадка связан с газогенераторной установкой (8) для выработки из горючего газа тепловой и/или электрической энергии. Газогенераторная установка (8) связана со сгустителем (2), реактором (4) и устройством обезвоживания (6) с возможностью подвода к ним выработанной энергии. В системе осуществляют способ переработки осадка сточных вод. Изобретения обеспечивают уменьшение осадков сточных вод примерно в три раза, уменьшение содержания зольных веществ, снижение образования накипи в реакторе, повышение выхода газовой составляющей и эффективности выработки электрической и тепловой энергии, а также обеспечение автономности процесса переработки осадка. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Группа изобретений относится к области очистки воды, а также области энергетики, в частности к переработке осадков сточных вод с применением альтернативных независимых источников тепловой и электрической энергии.

Уровень техники

Известен комплекс для переработки органических отходов (см. патент РФ RU 2408649, 29.12.2008), содержащий термохимический реактор, включающий рекуперативный теплообменник для предварительного нагрева пульпы и охлаждения продуктов пиролиза и дополнительный теплообменник для обеспечения в реакторе заданной температуры пиролитического процесса. Реактор также включает золоуловитель, газоотделитель легких газов, устройство для понижения давления и газоотделитель паров летучих жидкостей.

Наиболее близким аналогом является система и способ переработки осадка сточных вод, раскрытые в заявке Франции FR 1279568, 22.12.1961. Система включает сгуститель осадка, устройство для сушки осадка, смеситель для смешивания осадка с углеродными или карбидными компонентами, устройство для брикетирования смеси, устройство для газификации осадка с получением горючего газа и установку (турбину) для выработки из газа энергии, которая используется для работы устройств очистки сточных вод, а также устройства сушки.

К недостаткам известных устройств относятся:

- относительно большое количество переработанного осадка;

- невысокая экономичность;

- образование на выходе большого количества твердых веществ (золы);

- возможность засорения устройства для разложения осадка (реактора) твердыми веществами и образования накипи.

Раскрытие изобретения

Задачами заявленной группы изобретение является устранения недостатков аналогов и обеспечение полного обеззараживания осадка при автономной работе системы без потребления электрической и тепловой энергии из внешних источников.

Техническими результатами изобретения являются уменьшение массы переработанного осадка сточных вод (примерно в три раза), уменьшение зольных веществ, снижение образования накипи в реакторе, повышение выхода газовой составляющей и эффективности выработки электрической и тепловой энергии, и обеспечение автономности процесса переработки осадка.

Указанные технические результаты достигаются в системе переработки осадка сточных вод за счет того, что она содержит устройство для механической очистки осадка, механический сгуститель осадка, связанный с выходом устройства механической очистки, реактор для термического разложения жидкого осадка, связанный с выходом сгустителя и включающий трубчатый корпус, имеющий вход для подачи осадка под давлением не менее 25 МПа и выход для продуктов разложения, а также установленный вокруг корпуса нагреватель, выполненный с возможностью нагрева осадка до температуры не менее 450°С, устройство для разделения полученных продуктов разложения на горючий газ и разложенный осадок, связанное с выходом реактора, и устройство для обезвоживания осадка, связанное с выходом разложенного осадка устройства разделения осадка, при этом выход горючего газа устройства разделения осадка связан с газогенераторной установкой для выработки из горючего газа тепловой и/или электрической энергии, причем газогенераторная установка связана со сгустителем, реактором и устройством обезвоживания с возможностью подвода к ним выработанной энергии.

В частных вариантах реализации системы:

- система дополнительно содержит сушилку осадка, связанную с выходом устройства для обезвоживания, а также с газогенераторной установкой с возможностью подачи к сушилке энергии;

- реактор связан с выходом сгустителя через насос производительностью 0,1-20 м3/час, обеспечивающий подачу осадка в реактор, при этом указанный насос связан с газогенераторной установкой с возможностью подвода к насосу энергии;

- в качестве устройства для механической очистки использовано сито с размером ячеек 0,5-2 мм.

Указанные технические результаты достигаются в способе переработки осадка сточных вод за счет того, что он включает механическую очистку осадка, механическое сгущение осадка, термическое разложение жидкого осадка в реакторе при температуре не менее 450°С и давлении не менее 25 МПа, разделение полученных продуктов разложения на горючий газ и разложенный осадок, обезвоживание разложенного осадка, утилизацию полученного осадка, при этом осуществляют переработку горючего газа на генераторной установке с выработкой тепловой и/или электрической энергии и подвод полученной энергии на операции сгущения, термохимического разложения и обезвоживания.

В частных вариантах реализации способа:

- механическую очистку осадка проводят на устройстве механической очистки в виде сита с размером ячеек 0,5-2 мм;

- механическое сгущение осадка осуществляют до содержания сухого вещества 8-10 мас. %;

- после сгущения осадок подают в реактор посредством насоса, имеющего производительность 0,1-20 м3/час;

- обезвоживание разложенного осадка осуществляют до влажности 50-70%;

- после обезвоживания дополнительно осуществляют сушку осадка до влажности 5-20%;

- для сушки используют энергию, выработанную на генераторной установке;

- отделенную после сгущения осадка воду подают на канализационные очистные сооружения для очистки;

- на канализационных очистных сооружениях используют энергию, выработанную на генераторной установке.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 показана принципиальная схема заявленной системы,

- на фиг. 2 показана принципиальная конструкция реактора для термического разложения осада.

Осуществление изобретения

Система согласно предпочтительному варианту реализации изобретения включает последовательно установленные агрегаты: устройство для механической очистки (1) осадка, механический сгуститель (2) осадка, насос (3) для перекачки жидкого осадка, реактор (4) для термического разложения жидкого осадка, устройство разделения (5) продукта разложения на горючий газ и разложенный осадок, устройство обезвоживания (6) осадка и сушилку (7) осадка (устанавливается при необходимости). Также в конструкции системы предусмотрена газогенераторная установка (8), связанная с выходом горючего газа устройства разделения (5).

Устройство для механической очистки (1) осадка предназначено для удаления твердых веществ (золы) в виде частиц Ca, Mg и т.д. и повышения содержания органической части осадка. В частности, устройство (1) может представлять собой сито с размером ячеек 0,5-2 мм.

Механический сгуститель (2) предназначен для повышения содержания твердой фазы и уплотнения осадка. Сгуститель может иметь различные конструкции, которые хорошо известны специалистам в данной области техники. В качестве примера может быть использован сгуститель в виде шнекового дегидратора серии «ОШ» производства «ЭКОСПРОМ».

Насос (3) предназначен для перекачки осадка в реактор (4) и создания в нем давления более 25 МПа. В частности, может применяться насос с производительностью 0,1-20 м3/час.

Реактор (4) служит для термического разложения жидкого осадка с получением горючего газа. Реактор (4) (фиг. 2) представляет собой установку WPR («Waste Recycling Plant»), имеющую горизонтальный трубчатый корпус (9), с одного конца которого предусмотрен вход (10) для горизонтальной подачи осадка, а также выход (11) для вертикального отвода переработанного продукта. Вокруг другого конца корпуса реактора размещен нагреватель (12), обеспечивающий создание в нем температуры не менее 450°С. При этом корпус (9) и нагреватель (12) окружены теплоизолятором (13).

Устройство разделения (5) предназначено для отделения горючего газа от разложенного осадка. Устройство (5) может иметь различные конструкции, широко известные специалисту. В частности может быть применен циклон типа «НИОГАЗ».

Устройство обезвоживания (6) служит для повышения содержания твердой фазы в разложенном осадке. Устройство (6) может быть выполнено в виде шнекового дегидратора серии «ОШ» производства «ЭКОСПРОМ».

Сушилка (7) может применяться для дополнительного удаления влаги из осадка. В качестве примера, устройство может быть выполнено в виде лопастной сушилки типа «GPD» производства «ROYAL GMF Gouda».

Газогенераторная установка (8) предназначена для выработки из горючего газа электрической и тепловой энергии. Устройство может быть выполнено в виде когенерационной установки на базе газовых двигателей внутреннего сгорания.

Способ переработки осадка с применением описанной системы реализуется следующим образом.

После прохождения сточных вод стандартной очистки на канализационных очистных сооружениях (КОС) (14) (сами сооружения могут быть частью заявленной системы или представлять собой отдельные агрегаты) полученный жидкий осадок сточных вод с концентрацией твердой фазы 0,2-3 мас. % вместе с предварительно добавленным в него раствором флокулянта - активным илом, содержащим фосфор, подают на устройство механической очистки (1) (сито), в котором задерживаются крупные частицы размером более 2 мм. Полученные отбросы прессуют и утилизируют на полигоне твердых бытовых отходов (ТБО) (15).

Пропущенный через сито осадок поступает в сгуститель (2), где сгущается до концентрации сухого вещества около 8-10 мас. %. Отделенная жидкая фаза (вода) возвращается в КОС (14) для повторной очистки.

Полученный уплотненный осадок посредством насоса (3) перекачивается и под давлением не менее 25 МПа (около 30 МПа) подается в реактор (4).

В реакторе под воздействием высокой температуры не менее 450°С (около 500°С) и давления около 30 МПа происходит деструкция сложных органических веществ жидкого осадка в условиях сверхкритической воды (температура 374°С, давление 22,1 МПа). В указанных условиях процесс протекает в короткие сроки (несколько минут), при этом осадок не требует сушки. Указанный осадок разлагается до метана (СН4), углекислого газа (СО2) и золы (инертного углерода). Степень разложения беззольного вещества осадка составляет около 90%.

После реактора обработанный осадок поступает в устройство разделения (5), где разделяется на горючий газ (метан) и жидкую золу (разложенный осадок).

Жидкая зола влажностью 97-98% поступает в устройство обезвоживания (6). Устройство обезвоживания предназначено для удаления избыточной влаги из жидкой золы до 70-50% влажности, после чего может быть утилизирована на ТБО (15) или дополнительно высушена в устройстве сушки (7) до влажности 5-20%. Высушенный осадок выгружают транспортером и вывозят в места утилизации (ТБО 15) или повторного использования.

Горючий газ, полученный после разделения, подают в газогенераторную установку (8), где он перерабатывается в тепловую и электрическую энергию. Тепловая энергия направляется в устройство сушки (7), КОС (4) и реактор (14). Электрическая энергия вырабатывается в достаточном количестве для работы всего комплекса сооружений, включающего КОС (14), сгуститель (2), насос (3), устройство обезвоживания (6) и устройство сушки (7).

На выходе системы получают минимальное количество полностью обеззараженного осадка, что обеспечивает его безопасную утилизацию на полигонах ТБО, а также существенно снижает транспортные расходы на вывоз осадка.

Вырабатываемой тепловой и электрической энергии хватает для автономной работы очистных сооружений и системы переработки осадка. Излишек энергии может быть отведен в муниципальные сети.

При этом осуществляемый процесс газификации осадка при сверхкритических условиях воды является перспективным для эффективного преобразования жидкой биомассы в горючий газ, который может быть использован в качестве топлива взамен природного газа.

1. Система для переработки осадка сточных вод, содержащая:

- устройство для механической очистки (1) осадка;

- механический сгуститель (2) осадка, связанный с выходом устройства механической очистки (1);

- реактор (4) для термического разложения жидкого осадка, связанный с выходом сгустителя (2) и включающий трубчатый корпус (9), имеющий вход (10) для подачи осадка под давлением не менее 25 МПа и выход (11) для продуктов разложения, а также установленный вокруг корпуса нагреватель (12), выполненный с возможностью нагрева осадка до температуры не менее 450°C;

- устройство для разделения (5) полученных продуктов разложения на горючий газ и разложенный осадок, связанное с выходом реактора (4); и

- устройство для обезвоживания (6) осадка, связанное с выходом разложенного осадка устройства разделения (5) осадка;

при этом выход горючего газа устройства разделения (5) осадка связан с газогенераторной установкой (8) для выработки из горючего газа тепловой и/или электрической энергии, причем газогенераторная установка (8) связана со сгустителем (2), реактором (4) и устройством обезвоживания (6) с возможностью подвода к ним выработанной энергии.

2. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что дополнительно содержит сушилку (7) осадка, связанную с выходом устройства для обезвоживания (6), а также с газогенераторной установкой (8) с возможностью подачи к сушилке (7) энергии.

3. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что реактор (4) связан с выходом сгустителя (2) через насос (3) производительностью 0,1-20 м3/час, обеспечивающий подачу осадка в реактор (4), при этом указанный насос (4) связан с газогенераторной установкой (8) с возможностью подвода к насосу энергии.

4. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве устройства для механической очистки (1) использовано сито с размером ячеек 0,5-2 мм.

5. Способ переработки осадка сточных вод, включающий:

- механическую очистку осадка,

- механическое сгущение осадка,

- термическое разложение жидкого осадка в реакторе (4) при температуре не менее 450°C и давлении не менее 25 МПа,

- разделение полученных продуктов разложения на горючий газ и разложенный осадок,

- обезвоживание разложенного осадка,

- утилизацию полученного осадка,

при этом осуществляют переработку горючего газа на генераторной установке (8) с выработкой тепловой и/или электрической энергии и подвод полученной энергии на операции сгущения, термохимического разложения и обезвоживания.

6. Способ по п. 5, характеризующийся тем, что механическую очистку осадка проводят на устройстве механической очистки (1) в виде сита с размером ячеек 0,5-2 мм.

7. Способ по п. 5, характеризующийся тем, что механическое сгущение осадка осуществляют до содержания сухого вещества 8-10 мас. %.

8. Способ по п. 5, характеризующийся тем, что после сгущения осадок подают в реактор (4) посредством насоса (3), имеющего производительность 0,1-20 м3/час.

9. Способ по п. 5, характеризующийся тем, что обезвоживание разложенного осадка осуществляют до влажности 50-70%.

10. Способ по п. 9, характеризующийся тем, что после обезвоживания дополнительно осуществляют сушку осадка до влажности 5-20%.

11. Способ по п. 10, характеризующийся тем, что для сушки используют энергию, выработанную на генераторной установке.

12. Способ по п. 5, характеризующийся тем, что отделенную после сгущения осадка воду подают на канализационные очистные сооружения (14) для очистки.

13. Способ по п. 12, характеризующийся тем, что на канализационных очистных сооружениях (14) используют энергию, выработанную на генераторной установке (8).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу переработки нефтесодержащих отходов (шламов) и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и других отраслях народного хозяйства, на производственных объектах которых имеет место формирование, складирование и длительное хранение в земляных амбарах или бетонных шламонакопителях любых объемов нефтесодержащих отходов - опасного источника загрязнения окружающей среды.

Изобретение может быть использовано для устранения отходов и шламов, образующихся при очистке сточных вод. Для осуществления способа проводят кислотный окислительный гидролиз поступающих отходов при pH от 0,1 до 5,0 и при температуре от 35°C до 100°C путем введения в массу молекулярного кислорода и/или органического или неорганического пероксидного окисляющего агента (загрузки); проводят щелочной окислительный гидролиз полученной массы, выходящей из кислотного окислительного гидролиза, при pH от 8,0 до 12,0 и при температуре от 40°C до 100°C путем введения молекулярного кислорода и/или органического или неорганического пероксидного окисляющего агента; затем проводят химическое кондиционирование массы, выходящей из щелочного окислительного гидролиза, путем добавления кислотного реагента.

Изобретение относится к термохимической обработке осадка сточных вод (ОСВ) и может быть использовано на очистных сооружениях, на станциях биологической очистки бытовых и промышленных стоков.

Изобретения могут быть использованы в области очистки сточных вод. Способ очистки сточных вод анаэробной обработкой первичного осадка (PS) в емкости для отходов (5) и отдельной обработкой пастообразного избыточного шлама (ÜS).

Группа изобретений может быть использована для переработки осадков, образующихся при очистке городских и промышленных сточных вод, с получением негниющего осадка и электрической энергии.
Изобретение относится к области теплотехники и позволяет повысить экологическую эффективность процесса сжигания пастообразных осадков. Способ сжигания обезвоженных осадков сточных вод включает ввод осадков в закрученный вертикальных поток продуктов сгорания дополнительного жидкого или газообразного топлива.

Изобретение относится к способу и устройству для непрерывного термического гидролиза шлама, включающего биологический материал. Способ включает непрерывное осуществление стадий подачи биологического материала в зону подачи трубчатого реактора, чтобы повысить давление и обеспечить температуру в диапазоне 100-200°C без кипения биологического материала; подачи пара в реактор в зоне подачи пара, чтобы повысить температуру до температуры в диапазоне 100-200°C; поддерживания давления в реакторе в течение заданного периода времени, такого как 0-5 часов; подачи воды в реактор в зоне охлаждения, чтобы снизить температуру до температуры ниже 100°C, и введения биологического материала в зоне выпуска.

Изобретение относится к устройству для термического гидролиза органического материала, в котором предусмотрены по меньшей мере нагревательный элемент и охлаждающий элемент для нагревания или охлаждения органического материала.

Изобретение относится к способу обезвреживания отходов, содержащих углеводороды, включающему сжатие отходов и окислителя до давления Р>РкрН2О с последующей подачей в реактор.

Изобретение относится к системам утилизации углеродсодержащих отходов и может быть использовано на тепловых электрических станциях, на углеобогатительных фабриках, нефтеперерабатывающих заводах при утилизации гидрошламов и нефтешламов, а также на энерготехнологических комплексах при утилизации осадков сточных вод.

Изобретение может быть использовано для очистки подземных водосборников и промышленных сбросов от взвешенных тонкослойных частиц, нефтепродуктов, металлов. Комплекс включает корпус с емкостью (1), транспортно-обезвоживающее устройство (5), модульные устройства для очистки воды трех типов (2, 3, 4), устройства подачи (19) и сброса воды (10).

Изобретение может быть использовано в металлургической и горнорудной промышленности для очистки сточных вод с обезвоживанием осадка. Отстойник с вакуумным обезвоживанием осадка содержит корпус (1), устройство для подвода исходной воды (2) и отвода осветленной воды (3), дренажное устройство (5), вакуумный бак (6), соединенный с дренажным устройством (5) и оборудованный верхним патрубком (9) для соединения с устройством для создания вакуума (7) с затвором (10), нижним патрубком для отвода воды (11) с затвором (12) и датчиком верхнего уровня воды (13), который соединен электроавтоматикой с устройством для создания вакуума (7).

Данное изобретение касается шнекового пресс-сепаратора для отделения твердых компонентов из шлама, включающего твердые и жидкие компоненты. Шнековый пресс-сепаратор (1) содержит корпус (2), расположенную в корпусе раму (5), цилиндрическое сито (4), которое по меньшей мере частично расположено в раме (5), и установленный внутри сита (4) с возможностью вращения вокруг продольной оси (6) сита (4) шнек (3) для отжима шлама.

Изобретение относится к устройствам для обработки мокрых отходов в полевых условиях и может быть использовано для сбора, хранения и транспортировки материла, получаемого при расчистке поверхностных водных объектов преимущественно от растительной массы, а также от заиленного донного грунта.

Изобретение относится к способу и устройству для изменения структуры ила, в частности органического ила, образуемого в результате очистки сточных вод. Способ изменения структуры органического ила, подвергаемого сушке, включает этап, согласно которому органический ил в форме влажного твердого тела с процентным содержанием сухого вещества не менее 20% по весу от общего веса ила подвергают воздействию электрического поля, образуемого постоянным током, величиной между 30 В/0,01 м и 100 В/0,01 м.

Данное устройство для сушки/коксования состоит из множества труб, расположенных внутри сушильной камеры, с одного конца которых сформировано входное отверстие, а с другого конца - сформировано выходное отверстие, верхние и нижние концы труб соединены друг с другом для формирования единой цепи, внутри труб имеются вращаемые шнековые конвейеры, которые обеспечивают перемещение материала коксования в противоположном направлении по длине цепи в вертикальном направлении; горизонтальных труб, которые закреплены с соответствующим интервалом вдоль продольного направления множества труб со шнековыми конвейерами, которые являются горизонтальными газоотводными трубами, вертикальных труб, которые соединены с концами горизонтальных труб, и нижней накопительной трубы, которая расположена горизонтально в нижней части устройства, соединяет концы вертикальных труб и удаляет газ.

Изобретение относится к способу и системе для мониторинга в режиме реального времени свойств водного потока технологического процесса. Способ включает обеспечение исходного водного раствора, происходящего из указанного процесса, при этом водный поток содержит твердые вещества, имеющие первые характеристики осаждения; добавление модифицирующего агента в исходный водный раствор со скоростью добавления, достаточной для получения модифицированного водного потока, содержащего твердое вещество, имеющее вторые характеристики осаждения, отличные от первых характеристик осаждения; отбор образца исходного водного раствора или модифицированного водного потока, любой комбинации потоков, включающей модифицированный водный поток или любую часть модифицированного водного потока, периодически с места отбора проб в осадительную камеру, имеющую объем; и измерение характеристик осаждения твердого вещества в образце локально в осадительной емкости как функции времени.

Изобретение относится к способу и системе для обработки водного потока, имеющего первую скорость потока и содержащего твердое вещество, обладающее первыми характеристиками осаждения, при этом способ включает добавление в водный поток модифицирующего агента в количестве, достаточном для изменения первых характеристик осаждения водного потока, с получением модифицированного водного потока, содержащего твердое вещество, обладающее вторыми характеристиками осаждения, отличными от первых характеристик осаждения; отбор в периодическом режиме образцов модифицированного водного потока в осадительную емкость, имеющую объем; определение характеристики осаждения твердых веществ образцов в осадительной емкости; и подачу модифицированного водного потока в установку для разделения, на которой твердое вещество отделяют от модифицированного водного потока.

Изобретение относится к установке и способу сгущения суспензии, в частности содержащей минералы суспензии. Сгущение суспензии осуществляют в устройстве, которое содержит опорную конструкцию с модулями, которые включают: электрофоретическую ячейку с по меньшей мере одним электрически подключенным катодом и по меньшей мере одним электрически подключенным вращающимся анодным диском, смежные с каждой анодной поверхностью разделительные блоки для приема материала осадка, включающие приемник и поршень, при этом борта приемника выполнены такого размера, чтобы действовать как скребковые фланцы, предназначенные для снятия твердого материала или осадка с анодов, а поршень предназначен для выталкивания собранного материала или осадка из приемника, средства поворота анодов, циркуляции суспензии в электрофоретическую ячейку и из нее и подачи напряжения на электроды.

Изобретение относится к способу и устройству для обработки отработанного осадка, например, биологических томатов, овощей и т.д. или при повторном использовании осадка, появляющегося при сельскохозяйственных работах или при биологической очистной обработке воды, с последующей восстанавливающей химической, биологической и механической обработкой.

Изобретение относится к способу переработки нефтесодержащих отходов (шламов) и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и других отраслях народного хозяйства, на производственных объектах которых имеет место формирование, складирование и длительное хранение в земляных амбарах или бетонных шламонакопителях любых объемов нефтесодержащих отходов - опасного источника загрязнения окружающей среды.
Наверх