Разработка экологически безопасной высокоскоростной энергоэффективной технологии

Проект: Разработка экологически безопасной высокоскоростной энергоэффективной технологии
утилизации органической фракции бытовых отходов на основе процесса анаэробной
микробной ферментации для уменьшения антропогенной нагрузки полигонов твердых
бытовых отходов на окружающую среду городских и прилегающих к ним территорий
Номер проекта: 14.607.21.0024
Мероприятие ФЦП: 1.3
Руководитель работ: Ножевникова Алла Николаевна
Сроки выполнения: 2014-2016 гг.
Общий объем бюджетного и привлеченного финансирования: 42,75 млн. руб.
Цель проекта, назначение его результатов:
Проект направлен на создание научно-технологических решений, обеспечивающих разработку
экологически безопасной, высокоскоростной, энергоэффективной технологии переработки
органической фракции твердых бытовых отходов (ТБО) и осадков сточных вод в метан на основе
анаэробной микробной ферментации для уменьшения антропогенной нагрузки полигонов ТБО на
окружающую среду. Результаты настоящего проекта найдут широкое применение в таких
отраслях, как коммунальное хозяйство городов (очистные сооружения, сбор и утилизация ТБО),
компании, занимающиеся утилизацией различных органических отходов, и также предприятия
пищевой и перерабатывающей отрасли. В перспективе будет разработана и внедрена технология
высокоскоростной анаэробной ко-ферментации органического вещества твердых бытовых
отходов (ТБО) и осадков сточных вод (ОСВ) с получением метана и биоудобрений. Полученные
результаты позволят:
- вывести на рынок новую научно-техническую продукцию, разработать технологию мирового
уровня, разработать более совершенную микробную технологию обработки ОФ-ТБО;
- заместить импорт и обеспечить экспортный потенциал: импорто-замещение продукции
зарубежных компаний, производящих реакторы и системы жидкофазной ферментации ОСВ, а
также компаний, производящих системы микробиологической очистки жидкой фракции
сброженной массы от азота с применением процесса анаммокс;
- получить значимые научные результаты, позволяющие переходить к созданию новых видов
научно-технической продукции;
- создать технологический задел для широкомасштабного применения в России технологии коферментации ОФ-ТБО и ОСВ.
Основные результаты, полученные на I этапе выполнения проекта (2014 год):
В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии № 14.607.21.0024 от 5
июня 2014 г. Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и
разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России
на 2014-2020 годы» на этапе I в период с 5 июня 2014 г. по 31 декабря 2014 г. выполнены
следующие основные работы:
Выполнен детальный аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и
методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках
ПНИ, о принципах, способах и технологиях переработки органической фракции твердых бытовых
отходов (ОФ-ТБО) и осадков сточных вод (ОСВ) в метан и удаления аммонийного азота из иловых
вод биогазовых реакторов.
Проведены патентные исследования по теме: «Анаэробная обработка органической фракции
твердых бытовых отходов совместно с осадками сточных вод, включая очистку иловой воды с
высокой концентрацией аммонийного азота с использованием процессов частичной
нитрификации-анаммокс», которые показали, что патенты по использованию процесса анаммокс
в обработке иловых вод многочисленны, а по совместной обработке ОФ-ТБО и ОСВ практически
отсутствуют. Это свидетельствует о новизне предлагаемого подхода.
Разработан и апробирован набор лабораторных аналитических, культуральных, цитологических,
молекулярных методик анализа микробных процессов и ключевых групп микроорганизмов,
важных для пуска и стабильной работы анаэробных реакторов и контроля процесса анаэробной
обработки органических отходов.
Проведено инженерно-техническое обследование на местах действующих полигонов ТБО и
станций очистки сточных вод, расположенных в разных географических и климатических зонах
России и Индии.
Разработана эскизная
конструкторская
документация лабораторного биореактора для
совместного сбраживания органической фракции бытовых отходов и осадков сточных вод.
Основные результаты, полученные на II этапе выполнения проекта (январь – июнь 2015 года):
на этапе II в период с 5 июня 2014 г. по 31 декабря 2014 г. выполнены следующие основные
работы:
Обоснован выбор типа математической модели для моделирования микробного процесса
превращения органического вещества в биогаз.
Создана базовая математическая динамическая модель превращения органического вещества в
биогаз на основе данных научной и технической литературы.
Сормулированы
требования
к
микробным
сообществам,
микроорганизмам
и
микробиологическим процессам анаэробной метаногенной ко-ферментации органической
фракции твердых бытовых отходов и ОСВ, частичной нитрификации и анаэробного окисления
аммония нитритом (анаммокс).
Разработаны Программа и методики экспериментальных исследований микробных процессов
метаногенного анаэробного сбраживания ОФ-ТБО , частичной нитрификации и анаммокс на
испытательных (лабораторных) стендах в соответствии с ГОСТ 24026-80.
Разработаны эскизные конструкторские документации в соответствии с ГОСТ 2.701-84 на
испытательные (лабораторные) стенды: анаэробный биогазовый реактор, систему механического
и физико-химического сгущения осадка, реакторы частичной нитрификации и анаммокс для
очистки иловой воды от азота.
Основные результаты, полученные на I и II этапах выполнения проекта
В ходе выполнения проекта по Соглашению от 5 июня 2014 г. № 14.607.21.0015, дополнительное
соглашение от 18 мая 2015 г. №1 с Минобрнауки России в рамках Федеральной целевой
программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2014-2020 годы» за период с 5 июня 2014 г по 30 июня
2015 г получены основные результаты:
Выполнен аналитический обзор научных и информационных источников, затрагивающих научнотехническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ, указывающий на ее актуальность.
Проведены патентные исследования, свидетельствующие о новизне предлагаемого подхода.
Обоснован выбор исследований в области применения микроорганизмов для разработки
технологических основ утилизации органических загрязнений.
Разработаны лабораторные методики (молекулярные, физиологические и культуральные)
анализа ключевых групп микроорганизмов, важных для утилизации органических загрязнений.
Создана базовая математическая динамическая модель превращения органического вещества в
биогаз на основе данных научной и технической литературы, которая позволяет с достаточно
высокой точностью интерпретировать существующие или получаемые экспериментальные
данные.
Разработаны Программа и методики экспериментальных исследований для определения
оптимальных значений параметров исследуемых ключевых процессов.
Разработаны эскизные конструкторские документации на испытательные (лабораторные) стенды,
которые позволяют перейти к изготовлению испытательных (лабораторных) стендов и
проведению на них экспериментальных исследований.
На средства индустриального партнера, ЗАО «Компания «ЭКОС», проведены предусмотренные
проектом работы:
Проведено инженерно-техническое обследование на местах действующих полигонов ТБО и
станций очистки сточных вод.
Обоснована целесообразность совместной анаэробной обработки органической фракции ТБО и
ОСВ с получением метана.
Разработана
эскизная
конструкторская
документация
на
образец
комплексной
экспериментальной установки, включающей анаэробный биореактор, систему механического и
физико-химического сгущения осадка, и реакторов частичной нитрификации и анаммокс.
Проведено материально-техническое обеспечение работ.
Принято участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных
результатов работы
Обязательства получателя субсидии исполнены надлежащем образом и в полном объеме.