М инистерство образования Республики Беларусь
УО «Белорусский национальный технический университет»
Контрольная работа по дисциплине
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
ТЕМА: « Способы получения энергии из отходов»
Выполнил
Алехно О.Н.
Проверил
Лащук Е.Г.
М инск 2008
Введение…………………………………………………………………………...3
1. Топливное использование твердых бытовых отходов (ТБО)………………4
2. Биогазовая технология переработки отходов животноводства……..……..9
3. Энергетическое использование отходов водоочистки в соединении с ископаемым топливом…………………………………………………………..16
Заключение………………………………………………………………….……19
Список литературы………………………………………………………….......20
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время в разных странах активно ведется поиск источников энергии, альтернативных ископаемому топливу. Для Беларуси эта проблема не стоит остро, однако стоит заметить, что и в странах с высокоразвитой энергетикой, имеющих собственные ресурсы, специалисты проводят такие изыскания. Среди эффективных способов получения энергии может стать получение энергии из отходов.
В целом, надо отметить многоаспектность данной проблемы, ведь отходов насчитывается огромное множество и все они различны. Именно поэтому в одной работе нельзя охватить всё. С целью раскрытия темы способов получения энергии из отходов я попытаюсь охватить только некоторые из них:
Во-первых, возможности использования в качестве топлива твёрдых бытовых отходов;
Во-вторых, возможности биогазовой технологии переработки отходов животноводства;
В-третьих, энергетическое использование отходов водоочистки в соединении с ископаемым топливом.
1. Топливное использование твердых бытовых отходов (ТБО).
Одним из эффективных способов получения энергии в будущем может стать использование в качестве топлива твердых бытовых отходов (ТБО). Преимущество бытовых отходов заключается в том, что их не надо искать, не надо добывать, однако в любом случае они должны быть уничтожены – что требует больших денежных средств. Поэтому рациональный подход здесь позволяет не только получить дешевую энергию, но и избежать лишних затрат.
Целенаправленное промышленное использование твердых бытовых отходов как топлива началось со строительством первого «мусоросжигательного заведения» близ Лондона в 1870 году. Однако активное применение ТБО как энергетического сырья началось только в середине 1970‑х годов в связи с углублением энергетического кризиса. Было подсчитано, что при сжигании одной тонны отходов можно получить 1300‑1700 кВт/ч тепловой энергии или 300‑550 кВт/ч электроэнергии.
Именно в этот период началось строительство крупных мусоросжигательных заводов в Мадриде, Берлине, Лондоне, а также в странах с относительно малой площадью и высокой плотностью населения. К 1992 году в мире действовало около 400 заводов, на которых применялось сжигание ТБО с производством пара и выработкой электроэнергии. К 1996 году их количество достигло 2400.
В нашей стране термическая переработка ТБО началась с 1972 года, когда в восьми городах СССР было установлено 10 мусоросжигательных заводов первого поколения. Эти заводы были практически без газоочистки и почти не использовали вырабатываемое тепло. В настоящее время они морально устарели и не отвечают современным требованиям по экологическим показателям. В связи с этим большая часть этих заводов закрыта, а остальные подлежат реконструкции.
В Москве было построено три таких предприятия. Мусоросжигательный завод № 2 (МСЗ-2) был построен в 1974 году для сжигания несортированных твердых бытовых отходов в объеме 73 тыс. тонн в год. Он имел две технологические линии, включающие в себя котлы французской фирмы «КНИМ» и электрофильтры.
Решением правительства Москвы о реконструкции МСЗ-2 предписывалось увеличение мощности завода до 130 тыс. тонн отходов в год с одновременным уменьшением количества вредных выбросов в окружающую среду и, тем самым, улучшением экологической обстановки в районе предприятия. Для выполнения указанной задачи была опять привлечена французская фирма «КНИМ», которая должна была разработать и поставить три модернизированные технологические линии производительностью по сжигаемым ТБО в 8,33 т/ч каждая.
Кроме того, предусматривалось использование тепла, получаемого при сжигании твердых бытовых отходов, для выработки электроэнергии .
По результатам эксплуатации реконструированной первой очереди завода, состоящей из двух технологических линий, можно констатировать, что все указанные выше требования выполнены, а именно:
1. Производительность МСЗ увеличена до 80 тыс. тонн ТБО в год, а с пуском в эксплуатацию третьей технологической линии – до 130 тыс. тонн в год.
2. Снижены до европейских нормативов (0,1 нг/нм3) выбросы диоксинов и фуранов: во‑первых, за счет оптимизации горения отходов на колосниковой решетке «Мартин»; во‑вторых, за счет увеличения высоты топки котла, что обеспечивает необходимое двухсекундное пребывание дымовых газов при температуре выше 850°C для разложения диоксинов на фураны, образующиеся при горении; и в‑третьих, за счет ввода в дымовые газы активированного угля, абсорбирующего вторично образованные диоксины.
3. Обеспечены европейские нормативы по очистке дымовых газов от S02, НСl, НF благодаря установке в технологической схеме сжигания ТБО «полусухого» реактора и ввода в него через распылительную турбину известкового молока, приготовленного из пушонки высокого качества.
4. Достигнута за счет установки рукавного фильтра высокая степень очистки дымовых газов от летучей золы и продуктов газоочистки: концентрация пыли составляет менее 10 мг/нм3.
5. Благодаря применению технологии по подавлению оксидов азота (NOx), разработанной Государственной академией нефти и газа им. И. М. Губкина, полученные показатели по их выбросам находятся на уровне лучших зарубежных образцов (менее 80 мг/нм3).
6. При выполнении реконструкции завода произведена установка трех турбогенераторов мощностью по 1,2 МВт каждый, что обеспечило его функционирование без внешнего электроснабжения, с передачей излишков энергии в городскую сеть.
7. Управление технологическим процессом мусоросжигания осуществляется оператором с автоматизированного рабочего места. АСУ ТП представляет собой единую систему контроля и управления как основным, так и вспомогательным оборудованием завода.
Принципиально новый для России мусоросжигательный завод производительностью 300 тыс. тонн ТБО в год был построен в Москве в начале 2000‑х. Завод состоит из отделений подготовки и сортировки отходов, сжигания неутилизируемой части ТБО, очистки дымовых газов от вредных примесей, переработки золы и шлака, энергоблока и других вспомогательных отделений. Технологическая схема завода по переработке неутилизируемой части отходов включает в себя три технологические линии с печами кипящего слоя, котлами производительностью 22‑25 т/ч, газоочистным оборудованием и двумя турбинами по 6 МВт каждая.
На заводе внедрены ручная и механическая сортировка ТБО и их дробление. Технология позволяет, во‑первых, отобрать ценное сырье для его вторичной переработки, во‑вторых, отобрать пищевую фракцию отходов для последующего компостирования; в‑третьих, отобрать сырье, представляющее экологическую опасность при сжигании; и наконец, повысить теплотехнические и экологические показатели сырья, предназначенного для сжигания. Благодаря такой подготовке низшая теплота сгорания ТБО достигает 9 МДж/кг, а по содержанию золы, влаги, серы и азота характеристики практически соответствуют характеристикам подмосковных бурых углей.
Однако следует отметить, что низкие параметры пара, применяемые на отечественных мусоросжигательных заводах, существенно снижают удельные показатели по выработке электроэнергии по сравнению с паросиловыми электростанциями. Применение аналогичных мощностей и параметров пара на мусоросжигательных заводах ограничено свойствами сырья: кусковым топливом, низкой температурой плавления золы и коррозионными свойствами дымовых газов, получаемых при сжигании.
Существенного повышения эффективности применения ТБО как топлива для выработки электроэнергии и достижения удельных показателей, близких к серийно применяемым ТЭС, по всей видимости, можно достигнуть за счет частичного замещения энергетического топлива бытовыми отходами.
В этом случае при сжигании на ТЭС бурого угля целесообразно использование предтопок для сжигания твердых бытовых отходов с направлением дымовых газов, получаемых в предтопке, в топочное пространство существующего котельного агрегата. При сжигании на ТЭС природного газа целесообразно использовать установку для газификации ТБО с последующей очисткой полученного продукта – газа и сжиганием его в топках котлов, работающих на природном газе. Годами отработанная паросиловая установка, применяемая на ТЭС, сохраняется при этом в первозданном виде.
То есть предлагается разработка совмещенной (интегральной) компоновки ТЭС для сжигания природного топлива и твердых бытовых отходов. Доля ТБО по количеству тепла может составлять примерно 10% от тепловой мощности котла. В этом случае только за счет повышенных параметров пара и увеличенной мощности котлов и турбин эффективность использования бытовых отходов повысится в 2‑3 раза.
Существенный экономический эффект может быть получен за счет снижения капитальных вложений благодаря использованию существующей на ТЭС инфраструктуры и сокращению расходов на газоочистное оборудование .
Немаловажным экономическим фактором является и то, что энергетическое топливо, в том числе и бурый уголь, имеющий практически равноценные энергетические показатели с твердыми бытовыми отходами, надо покупать, а ТБО, напротив, принимается с денежной доплатой.
Какой будет наша страна, город, планета через несколько десятков лет. Станет ли это все облагороженным участком земли или постоянно увеличивающаяся свалка доберется до наших домов и подъездов? В развитых странах переработка бытового мусора используется уже более 40 лет, а для России это все еще новинка.
О самых современных технологиях переработки мусора нам практически ничего не известно. На вопросы отвечает Лопатухин Андрей, консультант компании ALECON, занимающейся внедрением систем гидросепарации Твердых Бытовых Отходов (ТБО) в СНГ.
Что представляет собой технология гидросепарации ТБО?
Процесс гидросепарации осуществляется следующим образом: несортированный мусор подается на движущуюся ленту транспортера. Лента движется под очень сильным магнитом, к которому прилипают металлические отходы, после этого мусор оказывается в барабане с отверстиями различного диаметра, и отходы сортируются по размерам. Мелкие и крупные фракции направляются по разным лентам, которые опускаются в резервуар, заполненный водой. Затем более легкий мусор поднимается на поверхность, и при помощи вентилятора пакеты сортируются в одну емкость, а бутылки в другую. Затем эта часть мусора подготавливается к вторичному этапу переработки, а из мусора, который опустился на дно – органических остатков – вырабатывают биогаз в биореакторе.
Полученная при помощи сжигания биогаза энергия, удовлетворяет нужды завода, 60-70% энергии идет на продажу. 80-85% от всего объема мусора перерабатывается. Завод имеет модулярную конструкцию от 300 т мусора в сутки, можно увеличивать производительность до 2000 т в сутки и выше. Из отходов – получаем доходы! Из органических отходов вырабатывается биогаз и зеленое электричество!
Каков энергетический ежегодный потенциал ТБО в России, где он сконцентрирован? Может ли переработка ТБО решить энергетические задачи?
Не учитывая множества стихийных свалок, лишь в ЦФО потенциал накопленных ТБО ежегодно приравнивается к 250000 т. Наиболее крупные полигоны для сегодняшних технологических проектов по извлечению метана являются первоочередными. Они сконцентрированы в Центральном Федеральном Округе – 4 свалки, в Туле – 1, в Московской области – 3, в Южном Федеральном Округе – 1, в Северо-Западном – 2, в Уральском Федеральном Округе – 2, в Приволжском – 6 свалок, в Дальневосточном – 1 и в Сибирском Федеральном Округе – 3 свалки.
Может ли переработка ТБО способствовать решению энергетических задач?
Безусловно! Как показали расчеты, на уличных свалках вырабатывается метан в объеме 858 млн. т в год, биогаз – 1715 млн. т.
Какова величина органической части в отходах? Что происходит с неорганической частью в предлагаемой гидросепаративной технологии?
В отходах есть как неорганические, так и органические вещества, которые обладают разной степенью разложения. Содержание органической массы в отходах равняется 35-60% по весу от всего количества мусора. В ходе переработки неорганические ресурсы получают вторую жизнь. Например, цветные и черные металлы переплавляются, стекло используется в строительстве, а из пластика производится много полезных предметов для использования в хозяйстве.
Каковы преимущества метода гидросепарации ТБО перед другими способами плазменного пиролиза и перекрытий полигонов ТБО с получением энергии на основе свалочного газа? Какова его рыночная ниша?
Главным преимуществом технологии гидросепарации ТБО в сравнении с иными методами плазменного пиролиза является большая экономичность и скорая окупаемость предприятия, замкнутый цикл технологии и экологичность. Для обустройства завода нужна площадь в 2 га и сравнительно небольшие инвестиционные вложения, которые окупятся за пять лет.
Из биогаза получают электрическую энергию , часть которой идет на собственные нужды, а часть – на продажу. Органическая масса, преобразуясь после переработки в биореакторе в компост, является отличным экологически чистым удобрением для выращивания в теплицах зелени, овощей.
Так как при использовании плазменного пиролиза нужно много электроэнергии, то по затратам она приравнивается к методу сжигания ТБО. Все заводы, функционирующие по пиролизной технологии, не обеспечивают необходимого решения проблем ТБО по следующим причинам:
Большой процент вторичных отходов, засоряющих окружающую среду;
Низкая производительность. Во всем мире очень мало заводов, мощность которых более 300 т в сутки;
Невысокая энергетическая отдача отходов;
Дороговизна строительства заводов и текущих расходов при переработке.
Для обеспечения экологической чистоты технологического цикла, нужна установка дорогих газовых фильтров и уловителей дыма.
Технология производства свалочного газа с перекрытием полигонов ТБО характеризуется множеством показателей по загрязнению окружающей среды. Токсичная жидкость «фильтрат», скапливаясь в недрах, оказывается в грунтовых водах и водоемах, отравляя их. Кроме того, на подобных полигонах замедляется процесс разложения отходов по причине отсутствия воздуха, и никто не знает, сколько еще десятков лет понадобится, чтобы это все полностью разложилось.
Кроме того, эта технология требует существенных земельных площадей и эксплуатационных затрат.
Технология гидросепарации ТБО на рынке предложений по утилизации мусора занимает достойную нишу в качестве наиболее обоснованной экономически и безопасной экологически технологии.
Какой продукт на рынок предлагают компании по переработке ТБО: тепло, электроэнергию, газ? Кто является покупателем данных ресурсов?
Наряду с теми продуктами, которые идут на вторичную переработку (стекло, металл, пластик, картон и бумага) предприятия, перерабатывающие ТБО, полностью удовлетворяют собственные потребности в электроэнергии и поставляют свою продукцию на рынки тепла, электроэнергии и газа. Из биоотходов выпускается качественный компост для сельскохозяйственных нужд.
Возможен вариант общего комплекса по переработке ТБО с выращиванием в теплицах зелени, овощей или цветов.
Есть ли в России опыт организации предприятий по переработке ТБО, предоставляющих ресурсы для получения энергии? С какими проблемами они столкнулись?
Потенциал ТБО в России – около 60 млн. т в го. В одном только Московском регионе захоранивается на полигонах ежегодно около 6 млн. т ТБО. После разложения органической части отходов на полигонах производится биогаз. Ключевыми составляющими биогаза являются парниковые газы: углекислый газ (30-45%) и метан (40-70%).
По подсчетам специалистов, на полигоне, площадь которого около 12 га, с объемом захоронения 2 млн. м 3 ТБО можно получить примерно 150-250 млн. м 3 биогаза в год и получить примерно 150-300 тыс. МВт электрической энергии. Этот полигон можно использовать в течение нескольких лет, не меняя оборудование и не вкладывая дополнительных финансовых средств. К сожалению, осуществленные проекты по данной технологии в РФ нам не известны.
Одной из причин, почему в России нет до сих пор инновационных технологий по переработке ТБО – это неиспользование Киотского протокола. В Израиле, например, за сбор парниковых газов на полигоне объемом 2 млн. м 3 можно привлечь по механизму Киото 5-10 млн. евро в год. Мы почти не используем имеющиеся свалки и полигоны, а отсортировываем мусор после его сбора. Перерабатываем органические отходы для получения боигаза и компоста сразу после мусорных баков. Так нам удается предотвратить ненужное захоронение.
Потребность в решении проблемы утилизации твердых бытовых отходов и очистке жидких стоков городов и сел назрела давно, однако, технологий, решающих ее в комплексе до сих пор не было. Все, что предлагалось человечеству, являлось дорогостоящим или малоэффективным.
Предлагаемая технология, на наш взгляд, лишена этих критических недостатков и имеет одно главное и принципиальное достоинство.
Технология Эмакс (имеется патентная заявка) представляет комплекс взаимосвязанных технологических участков, обеспечивающих переработку твердых и жидких бытовых, сельскохозяйственных и производственных отходов различными методами:
1. Участок переработки ТБО
Система сбора мусора (возможно с предварительной грубой сортировкой)
2. Участок переработки жидких стоков состоит из
Бассейнов для накопления стоков и фильтрации печных газов;
Системы пластиковых боксов-ванн с системами поддержки интенсивного роста спецрастений;
3. Участок сбора и переработки зеленой массы:
Емкости-накопители;
Аппарат по измельчению биомассы;
3. Энергоучасток:
Биогазовый ректор непрерывной подачи;
Газгольдеры;
Каждый из модулей, из которых состоит система, достаточно широко известен в производстве, однако в таком сочетании они не используются.
Кроме этого, есть принципиально новые разработки, реализация которых и позволяет объединить эти четыре участка в единый цикл на входе которого мусор и канализационные стоки, а на выходе:
Ценнаязеленая масса, которую можно использовать для производства кормов, бумаги, мебели, а также для наполнения биогазовых реакторов.
Электро- и теплоэнергия
Кислород.
Экономическая рентабельность обеспечивается практически на каждом участке техногологии - сборами за утилизацию ТБО, за прием канализационных стоков, продажей излишков биогаза, электро- и тепловой энергии, продажей излишков биомассы.
Варианты применения технологии Эмакс.
Действующее тепличное хозяйство.
Устанавливается биомодуль Эмакс стандартной комплектации, размер рассчитывается в зависимости от потребности в электро и теплоэнергии. Заключаются договоры с компаниями, осуществляющими сбор и вывоз мусора и компаниями, занимающимися очисткой септиков. Биогумус и жидкие биоудобрения идут на нужды теплицы. Затраты на возведение могут быть относительно незначительными, особенно если частично использовать уже имеющиеся здания. Прибыль поступает от утилизации отходов и экономии на энергообеспечении объекта.
Действующий животноводческий комплекс
Биомодуль Эмакс стандартной комплектации, размер рассчитывается исходя от объема отходов. В данном случае необходимо разбавлять излишне концентрированный питательный раствор (навоз). В связи с чем очищенная вода возвращается в бассейны накопления и используется в процессе ухода за животными. Выход биогаза по сравнению со стандартным биогазовым реактором, использующим отходы фермы напрямую больше 10 раз. В данном случае извне можно завозить только ТБО, но их объем вследствие повышенной концентрации раствора увеличивается. Производство электроэнергии будет избыточным, необходим рынок сбыта. Решить можно за счет частичного использования биомассы на корм скоту. На наш взгляд наиболее выгодный экономически вариант использования технологии.
Городские очистные сооружения
Имеет смысл делать биомодуль Эмакс с вертикальным расположением здания. Высотность и в целомразмер рассчитывается исходя от объема жидких отходов. Необходима дополнительно система сбора и хранения СО2, так как в ночное время газ не подаётся в бокс-ванны. ТБО завозится городскими предприятиями, необходимо строительство значительной по объему печи с турбиной. Фактически комплекс будет представлять из себя городскую теплоэнергоцентраль с системой очистки выбросов и ТБО в качестве теплоносителя. В системе производится большое количество тепло- и электроэнергии. Необходим объемный рынок сбыта. Возникает вопрос сброса чистой воды, биогумуса. Становится значительными объемы печных шламов. Затраты на проектирование, строительство, эксплуатацию значительные. Но и прибыль очень высока.
Городской квартал или небольшой населенный пункт
В случае использования Эмакс в качестве источника энергоснабжения отдельно возводимого населенного пункта или жилого квартала расположение биомодуль Эмакс может быть как вертикальным, так и горизонтальным, в зависимости от многих факторов – стоимости земли, доступности денежных средств, эстетических предпочтений застройщика. Необходимо во вновь возводимых жилых домах проводить дополнительную линию водоснабжения, в которую будут подключены санузлы квартир, батареи, пункты полива газонов и тд. Возможно, возникнет нехватка мощностей системы в зимний период. Решить ее можно за счет накопления биогаза летом или завоза дополнительных объёмов топлива зимой. Компания, обслуживающая населенный пункт может получать существенную прибыль вследствие реализации электро и теплоэнергии не по оптовым, а по розничным ценам или снизить тарифы на комуслуги и сделать жилье более доступным для граждан.
Частное домостроение
Для дома площадью 120-150 м2 необходимы стоки и ТБО минимум четырех человек. Система обеспечивает достаточное производство либо электроэнергии и частично тепла, либо тепла и частично электроэнергии. Здесь также целесообразно очищенную воду отправлять в санузлы дома и систему отопления. В случае наличия в усадьбе домашних сельхозживотных возможно полное энергосамообеспечение.
Отдельно стоящий городской коммерческий объект
Целесообразно строительство биомодуля Эмакс только в том случае, если имеется большое количество людей, посещающих строение. В этом случае возможно частичное обеспечение строения тем или другим видом энергии за счет собственных отходов. Однако, возможно несколько снизить затраты на комуслуги за счет прекращения вывоза мусора и использования в туалетах воды после рециклинга.
Обеспечение кормами животноводческих комплексов в условиях геоклиматической катастрофы
Биомодуль Эмакс являются производителями не зависящих от солнечной активности высокопитательных кормов, выращивание которых не требует дополнительных затрат на обогрев и подсветку. Экономические показатели не являются значимым фактором.
Автотранспорт (в качестве безумия)
В композитный бак загружается перемолотая биомасса и двигатель работает на биогазе, который образуется непосредственно во время движения автомобиля.
Возможные производства, связанные с технологией
Изготовление метантенков Дианова;
Изготовление бокс-ванн и мобильных линий по формовке бокс-ванн;
Изготовление линий Эмакс для индивидуальных домостроений;
Изготовление котлов для ТБО;
Изготовление газовых электрогенераторов;
Примерный расчет производстванекоторых продуктов на стоки населенного пункта в 1000 человек, в сутки.
В случае успеха имеется вероятность создания экосистем, обеспечивающих функционирование любых населенных пунктов, от минимальных – хуторов, поселений, до крупнейших городских агломератов типа Москвы и Нью-Йорка, которые будет «питаться» всем, что эти города вырабатывают, а взамен выдавать энергию, чистую воду и кислород.
Город, обеспеченный такими вписанными в его структуру экосистемами с замкнутым циклом сам собой представляет живущую экосистему, обеспечивая горожан энергией, чистой водой, чистым воздухом и забирая все виды загрязнений. Подобные экосистемы начинают разрабатываться в мире, но производительность существующих вариантов пока ничтожна, так как не имеет той уникальной скорости роста биомассы, а значит, и переработки отходов, а значит и выработки прибыли на единицу затрат, как предлагаемый комплекс.
Биогаз – это источник плодородия огорода. Из нитритов и нитратов, содержащихся в навозе и отравляющих ваш урожай, получается чистый азот, который так необходим растениям. При переработке навоза в установке погибают семена сорняков, и при удобрении огорода метановым флюентом (переработанным в установке навозом и органическими отходами) у вас будет уходить гораздо меньше времени на прополку.
Биогаз – доходы из отходов. Пищевые отходы и навоз, которые скапливаются в хозяйстве, являются бесплатным сырьем для биогазовой установки. После переработки мусора вы получаете горючий газ, а также высококачественные удобрения (гуминовые кислоты), являющиеся основными составляющими чернозема.
Биогаз – это независимость. Вы не будете зависеть от поставщиков угля и газа. А еще экономите деньги на этих видах топлива.
Биогаз – это возобновляемый источник энергии. Метан можно использовать для нужд крестьянских и фермерских хозяйств: для приготовления пищи; для подогрева воды; для отопления жилищ (при достаточных количествах исходного сырья – биоотходов) .
Сколько же можно получить газа из одного килограмма навоза? Исходя из того, что на кипячение одного литра воды расходуется 26 литров газа:
С помощью одного килограмма навоза крупного рогатого скота можно вскипятить 7,5-15 литров воды;
С помощью одного килограмма навоза свиней – 19 литров воды;
С помощью одного килограмма птичьего помета – 11,5-23 литра воды;
С помощью одного килограмма соломы зернобобовых можно вскипятить 11,5 литров воды;
С помощью одного килограмма картофельной ботвы – 17 литров воды;
С помощью одного килограмма ботвы томатов – 27 литров воды.
Неоспоримое преимущество биогаза – в децентрализованном производстве электроэнергии и тепла.
Процесс биоконверсии кроме энергетической позволяет решить еще две задачи. Во-первых, сброженный навоз по сравнению с обычным применением, повышает на 10-20% урожайность сельскохозяйственных культур. Объясняется это тем, что при анаэробной переработке происходит минерализация и связывание азота. При традиционных же способах приготовления органических удобрений (компостированием) потери азота составляют до 30-40%. Анаэробная переработка навоза в четыре раза - по сравнению с несброженным навозом - увеличивает содержание аммонийного азота (20-40% азота переходит в аммонийную форму). Содержание усвояемого фосфора удваивается и составляет 50% общего фосфора.
Кроме того, во время сбраживания полностью гибнут семена сорняков, которые всегда содержатся в навозе, уничтожаются микробные ассоциации, яйца гельминтов, нейтрализуется неприятный запах, т.е. достигается актуальный на сегодня экологический эффект.
3. Энергетическое использование отходов водоочистки в соединении с ископаемым топливом.
В странах Западной Европы более 20 лет активно занимаются практическим решением проблемы утилизации отходов водоочистных сооружений.
Одной из распространенных технологий утилизации ОСВ является их использование в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Ее доля в общем количестве ОСВ колеблется от 10% в Греции до 58% во Франции, составляя в среднем 36,5%. Несмотря на популяризацию этого вида утилизации отходов (например, в рамках постановления ЕС 86/278/ЕС), он теряет привлекательность, поскольку фермеры опасаются накопления на полях вредных веществ. В настоящее время в ряде стран использование отходов в сельском хозяйстве запрещено, например, в Голландии с 1995 г.
Сжигание отходов водоочистки занимает третье место по объемам утилизации ОСВ (10,8%). В соответствии с прогнозом в перспективе его доля будет возрастать до 40%, несмотря на относительную дороговизну этого способа. Сжигание осадка в котлах позволит решить экологическую проблему, связанную с его хранением, получить дополнительную энергию при его сжигании, а, следовательно, снизить потребность в топливно-энергетических ресурсах и инвестициях. Полужидкие отходы целесообразно использовать для получения энергии на ТЭЦ в качестве добавки к ископаемому топливу, например, углю.
Выделяют две наиболее распространенные западные технологии сжигания отходов водоочистки:
Раздельное сжигание (сжигание в жидком кипящем слое (ЖКС) и многоступенчатые топки);
Совместное сжигание (на существующих ТЭЦ, использующих уголь, или на цементных и асфальтовых заводах) .
Среди способов раздельного сжигания популярным является использование технологии жидкого слоя, наиболее успешно эксплуатируются топки с ЖКС. Такие технологии позволяют обеспечить устойчивое горение топлива с большим содержанием минеральных составляющих, а также снизить содержание окислов серы в уходящих газах за счет связывания их в процессе горения известняком или щелочноземельными металлами, содержащимися в золе топлива.
Нами изучено семь альтернативных вариантов утилизации осадка сточных вод, основанных как на новых нетрадиционных технологиях, разработанных на базе российского или европейского опыта и не имеющих практического использования, так и на законченных “под ключ” технологиях:
1. Сжигание в циклонной топке на основе имеющихся, но не используемых барабанных сушильных печей очистных сооружений (российская технология - «Техэнергохимпромом», г. Бердск);
2. Сжигание в циклонной топке на основе имеющихся, но не используемых барабанных котлов очистных сооружений (российская технология - «Сибтехэнерго», Новосибирск и «Бийскэнергомаш», Барнаул);
3. Раздельное сжигание в многоступенчатой топке нового типа (западная технология - «NESA», Бельгия);
4. Раздельное сжигание в топке с кипящим слоем нового типа (западная технология - «Segher» (Бельгия);
5. Раздельное сжигание в новой циклонной топке (западная технология - фирмы «Steinmuller» (Германия);
6. Совместное сжигание на имеющейся ТЭЦ, работающей на угле; хранение высушенных отходов в хранилище .
В варианте 7 предполагается, что, после сушки до 10% содержания влаги и термической обработки, отходы водоочистки в размере 130 тыс. т в год биологически безопасны и будут храниться на площадях рядом с очистными сооружениями. Здесь учитывалось создание на водоочистных сооружениях замкнутой системы обработки воды с возможностью ее расширения при увеличении объемов обрабатываемых отходов, а также необходимость построения системы подачи отходов. Затраты по этому варианту сопоставимы с вариантами сжигания отходов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Одной из главных задач развитых стран является рациональное и экономное использование энергии. Особенно это касается нашего государства, где сложилась тяжелая ситуация с топливно-энергетическими ресурсами. В связи с высокими ценами и ограниченными запасами нефти, газа и угля возникает проблема поиска дополнительных энергетических ресурсов.
Одним из эффективных способов получения энергии в будущем может стать использование в качестве топлива твердых бытовых отходов. Использование тепла, получаемого при сжигании твердых бытовых отходов, предусматривается для выработки электроэнергии.
Среди возобновляемых источников энергии на основе сельскохозяйственных отходов биомасса является одним из перспективных и экологически чистых заменителей минерального топлива при производстве энергии. Полученный в результате анаэробной переработки навоза и отходов в биогазовых установках биогаз, может идти на отопление животноводческих помещений, жилых домов, теплиц, на получение энергии для приготовления пищи, сушку сельскохозяйственных продуктов горячим воздухом, подогрев воды, выработку электроэнергии с помощью газовых генераторов. Общий энергетический потенциал использования отходов животноводства на основе производства биогаза очень велик и позволяет удовлетворить годовую потребность сельского хозяйства в тепловой энергии.
Полужидкие отходы водоочистки целесообразно использовать для получения энергии на ТЭЦ в качестве добавки к ископаемому топливу, например, углю.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бобович Б.Б., Рывкин М.Д. Биогазовая технология переработки отходов животноводства / Вестник Московского государственного индустриального университета. № 1, 1999.
2. Шен М. Компогаз - метод брожения биоотходов / “Метроном”, № 1-2, 1994, с.41.
3. Оценка энергетического потенциала использования отходов в Новосибирской области: Институт энергоэффективности. - http://www.rdiee.msk.ru.
4. Федоров Л., Маякин А. Теплоэлектростанция на бытовых отходах / «Новые технологии», № 6 (70), июнь 2006 г.
Для решения проблемы ограниченности ископаемых видов топлива исследователи во всем мире работают над созданием и внедрением в эксплуатацию альтернативных источников энергии. И речь идет не только о всем известных ветряках и солнечных батареях. На смену газу и нефти может прийти энергия от водорослей, вулканов и человеческих шагов. Recycle выбрал десять самых интересных и экологически чистых энерго-источников будущего.
Джоули из турникетов
Тысячи людей каждый день проходят через турникеты при входе на железнодорожные станции. Сразу в нескольких исследовательских центрах мира появилась идея использовать поток людей в качестве инновационного генератора энергии. Японская компания East Japan Railway Company решила оснастить каждый турникет на железнодорожных станциях генераторами. Установка работает на вокзале в токийском районе Сибуя: в пол под турникетами встроены пьезоэлементы, которые производят электричество от давления и вибрации, которую они получают, когда люди наступают на них.
Другая технология «энерго-турникетов» уже используется в Китае и в Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать не эффект нажатия на пьезоэлементы, а эффект толкания ручек турникета или дверей-турникетов. Концепция голландской компании Boon Edam предполагает замену стандартных дверец при входе в торговые центры (которые обычно работают по системе фотоэлемента и сами начинают крутиться) на двери, которые посетитель должен толкать и таким образом производить электроэнергию.
В голландском центре Natuurcafe La Port такие двери-генераторы уже появились. Каждая из них производит около 4600 киловатт-час энергии в год, что на первый взгляд может показаться незначительным, но служит неплохим примером альтернативной технологии по выработке электричества.
