Разработка технологии экологически чистой утилизации иловых

СОГЛАШЕНИЕ № 14.577.21.0058 от 5 июня 2014 г.
Разработка технологии экологически чистой утилизации
иловых осадков коммунальных очистных сооружений
путем сжигания в кипящем слое катализатора
Получатель субсидии: Институт катализа им. Г.К,
Борескова СО РАН (г. Новосибирск)
Индустриальный партнер: ООО НПО «Мостовик» (г.
Омск)
Объем средств проекта:
2014 год
Субсидия
15 млн. руб.
Внебюджетные 15 млн. руб.
средства
2015 год
15 млн. руб.
15 млн. руб.
2016 год
15 млн. руб.
15 млн. руб.
Ответственный исполнитель: Яковлев Вадим Анатольевич,
д.х.н., зав. лабораторией КППВС ИК СО РАН
и разработки по приоритетным направлениям развития
1ФЦП «Исследования
научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы»
www.catalysis.ru
СОГЛАШЕНИЕ № 14.577.21.0058 от 5 июня 2014 г.
Цели проекта:
- Снижение
экологической
нагрузки
на
природу
внедрением
энергосберегающей
экологически
безопасной
технологии
автотермического сжигания иловых осадков с высокой влажностью в
кипящем слое катализатора
- Создание опытной установки по утилизации иловых осадков
коммунальных очистных сооружений производительностью 1500 кг/ч по
сухому веществу (за счете средств Индустриального партнера)
Рынок
Ежегодно в России образуется
- более 7 млн. т осадков очистных сооружений коммунального хозяйства
(в расчете на сухое вещество – 30-40% минеральные соединения + 6070% органические соединения). В России эксплуатируются около 120
очистных сооружений коммунального хозяйства.
2
www.catalysis.ru
Способы утилизации осадков
1. Хранение на полигонах. Платежи для среднего по величине города
превышают 170 млн. рублей в год (2000 т/сут*356сут*248,4 руб/т)
2. Термическая обработка.
2.1. Пиролиз – подсушивание до 35% влажности, дополнительное
топливо, вредные выбросы
2.2. Газификация - подсушивание, дополнительное топливо, вредные
выбросы
2.3. Сжигание – печи разных конструкций - вращающихся барабанных,
многоподовых, слоевых, кипящего слоя. Температура – 1300оС,
подсушивание, дополнительное топливо, вредные выбросы, высокая
материалоемкость
2.3.1. Каталитическое сжигание
в кипящем слое (цель проекта)
Цех по сжиганию иловых осадков в кипящем слое
инертного материала на о. Белый г. Санкт-Петербург
3
www.catalysis.ru
Планируемые результаты проекта
1. На лабораторном уровне проведены исследования
термокаталитического окисления иловых осадков на
экспериментальном стенде кипящего слоя и определены оптимальные
параметры сжигания без образования значительных количеств
вредных выбросов;
2. Разработаны новые типы катализаторов глубокого окисления для
кипящего слоя стабильные к парам воды при температурах 600-800 оС
3. Проведены исследовательские испытания новых катализаторов на
стабильность в условиях автотермического сжигания иловых осадков с
влажностью до 75%
4. Разработаны исходные данные на проектирование укрупненной
установки сжигания влажных иловых осадков производительностью
1500 кг/час по сухому веществу
5. Создана и испытана установка сжигания влажных иловых осадков
производительностью 1500 кг/час по сухому веществу
4
www.catalysis.ru
Полученные результаты проекта за отчетный период
1. Разработана эскизная конструкторская документация на
экспериментальные установки по сжиганию сухих и мокрых иловых
осадков коммунальных очистных сооружений производительностью по
исходному сырью 0,05 и 2 кг/ч.
Экспериментальная установка
на 2 кг/ч.
1 – реактор кипящего слоя,2 –
шнековый
питатель,
3
–
теплообменник,
4 – воздухоподогреватель, 5 –
ротаметр, 6 – электропривод
шнекового питателя,
7 – бункер влажного ОСВ, 8 –
ворошитель, 9 – электропривод
ворошителя,
10 – циклон с бункером, 11 –
аналитический блок
5
www.catalysis.ru
Полученные результаты проекта за отчетный период
2. На основе методики синтеза катализаторов глубокого окисления
наработаны лабораторные партии катализаторов. Определены основные
закономерности глубокого окисления для кипящего слоя и их составом и
способом приготовления. Наибольшую активность проявляют образцы
алюмомагниймеднохромовых оксидных катализаторов КГО-S20 и КГО-S20.
H 2O
CH nm
HO2
CN
CO
NO X
CO2
CHnm
SO X
NOX
N2
N2
CO
CO
CO 2
ToC
2
O2
ToC
O2
O2
A
B
,
Схема горения твердых топлив и отходов слое
катализатора (А) и в слое инертного материала (В).
6
Зависимость степени выгорания влажного ила
от температуры.
www.catalysis.ru
Температура 50% конверсии CO, оC
Скрининг катализаторов для сжигания илов
Изменение концентрации оксида углерода
от температуры сжигания активного ила в
псевдоожиженном слое катализатора и
инертного материала. 1 - кварц; 2 - ИК-1274; 3 - ИК-12-70; 4 - ИК-12-73
7
380
360
340
320
FeOX/γ-Al2O3(S)
FeOX/γ-Al2O3
FeNO/γ-Al2O3(S)
FeNO/γ-Al2O3
300
280
0
2
4
6
8 10 12 14 16
содержание Fe в катализаторе, % (по массе)
Зависимость активности катализаторов от
содержания железа
www.catalysis.ru
РАБОТЫ, ВЫПОЛНЕННЫЕ ЗА СЧЕТ ВНЕБЮДЖЕТНЫХ СРЕДСТВ
В августе-ноябре 2014 года проведено 4 раунда общественных слушаний по тематике,
строительства цеха термокаталитического окисления осадков сточных вод на очистных
сооружениях канализации г. Омска, инициированные и организованные при поддержке
администрации г. Омска и ОАО «Омскводоканал».
2. Проведены мероприятия по подготовке строительной площадки и собственных производственных
мощностей НПО «Мостовик».
2.1. Изготовлена и смонтирована в специальном помещении вытяжная вентиляция для проведения
сварочных работ
2.2. Начаты строительные работы по возведению цеха утилизации илового осадка
1.
2.1. Помещение для проведения сварочных
работ
8
Подбетонные основания под фундаменты
здания
www.catalysis.ru
РАБОТЫ, ВЫПОЛНЕННЫЕ ЗА СЧЕТ ВНЕБЮДЖЕТНЫХ СРЕДСТВ
3. Проработка технических решений конструкторским отделом НПО «Мостовик» по проектированию
нестандартного оборудования.
4. Первые изделия нестандартного оборудования для оснащения экспериментальной установки по
утилизации илового осадка производительностью 1500 кг/час по сухому веществу произведены в
ремонтно-механическом цехе НПО «Мостовик»
5. Закупка материалов для изготовления нестандартного оборудования.
4. Бункер кека с ворошителем
9
Закрытые шнековые конвейеры для
подачи кека в реактор
www.catalysis.ru
Индикаторы этапа (2014 г.)
Публикации - 1 статья принята печать в журнал «Катализ в
промышленности»
Патенты – подана патентная заявка
Доля исследователей до 39 лет – 33,2 %
Объем внебюджетных средств – 15 млн. рублей
Показатели
Средний возраст исследователей – 47 лет
Мероприятие по поляризации – участие в Международной выставке
оборудования и технологий для городской коммунально-инженерной
инфраструктуры «IDES Si eri» (г, Новосибирск, ВК «Новосибирск
Экспоцентр»).
Диссертации - 0
Использование уникальных установок – 1 (аналитический блок
«Хемосорб» для тестирования катализаторов глубокого окисления.
Использование ЦКП - Станция EXAFS спектроскопии «Сибирского
Центра Синхротронного и Терагерцового Излучения»
Использование зарубежной инфраструктуры - 0
10
www.catalysis.ru