Перспективы внедрения технологии анаэробной стабилизации осадков сточных вод на очистных станциях

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Перспективы внедрения технологии анаэробной стабилизации осадков сточных вод на очистных станциях

В.Ю. Конюхов

М.Ю. Толстой

С.В. Чарушина

Россия, г. Иркутск

Аннотация

Рассмотрена одна из наиболее перспективных технологий обработки и утилизации осадков сточных вод на очистных сооружениях - технология анаэробного сбраживания осадков, с последующим использованием образующегося биогаза в качестве энергетического топлива. Отмечено, что оптимизация обработки и утилизации осадка позволит решить ряд важных задач как экологического, так и энергетического характера, а также значительно повысить экономическую эффективность управления водными ресурсами в целом.

Ключевые слова: сточные воды; анаэробное сбраживание; биогаз; энергоэффективные технологии.

V. Konyukhov, M. Tolstoy, S. Charushina. Prospects of introduction of technology anaerobic stabilization of sludge at sewage disposal plants

The article considers one of the most promising technologies for processing and sewage sludge recycling at wastewater treatment plants - the technology of anaerobic digestion with ensuing usage of the resulting biogas as an energy fuel. The authors note that the optimization of processing and disposal of sludge will provide the solution of a number of important problems both of environmental and energy characters, as well as significantly enhance the economic efficiency of water resources management in general.

Keywords: waste water; anaerobic digestion; biogas; energy-efficient technologies.

Очистка сточных вод является одной из актуальных проблем современного этапа развития человечества. В связи с ужесточением экологических требований к утилизации осадков и ростом цен на энергоносители все более актуальной задачей является совершенствование существующих и поиск новых энергосберегающих решений, направленных на снижение потребления ресурсов и минимизацию негативного воздействия на окружающую среду.

На прошедшем в южноамериканском Дурбане 12 декабря 2011 г. Климатическом саммите приняли «дорожную карту» для разработки нового глобального договора о защите климата, который впервые будет юридически обязывающим для всех государств. Новый глобальный договор будет разработан к 2015 году, и после его ратификации вступит в силу в момент окончания Киотского протокола. Киотский протокол было решено продлить до 2020 года. Это позволит дать зеленый свет природоохранным и энергосберегающим проектам в странах, которые развиваются. К таким проектам относится и утилизация осадков сточных вод биологических очистных сооружений. Реализация такого проекта позволит значительно снизить вредные выбросы в атмосферу парниковых газов на очистных сооружениях, обеспечить предприятие дешевой и качественной электрической и тепловой энергией. Такие проекты входят в национальные энергетические программы большинства индустриально развитых стран и стран, которые развиваются [4].

Несмотря на достаточно большое количество различных методов утилизации осадков, и наличия научно-технических достижений в этой области уровень их использования в России составляет лишь 1-1,5%.

При эффективной очистке городских сточных вод образуется большое количество осадка. Городские очистные сооружения представляют собой комплекс сооружений для приема и очистки бытовых сточных вод от различных объектов. Они обеспечивают необходимую степень очистки сточных вод, распространяемых по общегородским канализационным сетям, с целью соответствия их требованиям норм и стандартов.

Стандартная технологическая схема очистки сточных вод включает в себя четыре основных этапа:

- этап механической очистки - для удаления крупных отбросов и песка;

- этап полной биологической очистки - для удаления основной части органических загрязнений и соединений азота;

- этап глубокой доочистки и обеззараживания;

- этап обработки осадков.

Обработка осадков является одним из сложных и энергоемких процессов в комплексе очистки сточных вод. Стоимость обработки осадков составляет в среднем 30-40% общих затрат на очистку сточных вод. Уменьшение объема осадка с целью снижения эксплуатационных затрат на его утилизацию - важнейшая задача. Оптимизация обработки и утилизации осадка позволит значительно повысить экономическую эффективность управления водными ресурсами в целом.

С экономической точки зрения одной из наиболее перспективных технологий обработки осадков на очистных сооружениях является технология анаэробного сбраживания. Речь идет о микробиологической технологии обработки осадков в биогазовых установках, основой которых является герметизированный реактор-смеситель (метантенк). Метантенки являются единственными сооружениями с положительным энергетическим балансом, в которых в результате анаэробного сбраживания осадков, полученных при очистке сточных вод, образуется биогаз.

Установка предназначена для использования в очистных сооружениях и решает задачу ускорения биохимических процессов и снижения эксплуатационных и капитальных затрат.

Анаэробное сбраживание - один из старейших и до сих пор наиболее часто используемых методов стабилизации осадка. Впервые анаэробное сбраживание в метантенках стало применяться более ста лет назад в США. Содержащиеся в осадке концентрированные органические и неорганические вещества при дефиците кислорода разлагаются, превращаясь в метан и конечные неорганические продукты. Вред от выбросов метана в окружающую среду велик, регулирование объемов выброса этого парникового газа не только благоприятно скажется на сглаживании климатических условий, но и даст возможность получения нового источника энергии. экологический энергетический биогаз сточный очистной

Основными преимуществами сбраживания являются стабилизация осадка сточных вод, уменьшение его объема и производство биогаза.

Биогаз является высококачественным и полноценным носителем энергии и может многосторонне использоваться для производства электроэнергии, отопления жилых и производственных помещений.

Рост цен на энергоносители, а также льготные тарифы на поставку в сеть и прочие механизмы поддержки возобновляемых источников энергии стимулируют применение анаэробного сбраживания и производства биогаза на очистных сооружениях. Предприятия водопроводно-канализационного хозяйства могут передавать осадок на утилизацию подрядным организациям, которые занимаются окультуриванием почв или производством удобрений, а биогаз продавать предприятиям энергосетей.

Внедрение на очистных станциях энергоэффективных технологий анаэробного сбраживание осадков сточных вод с последующим использованием образующегося биогаза в качестве энергетического топлива, позволит решить ряд важных задач как экологического, так и энергетического характера:

1. Использовать биогаз для выработки электрической и тепловой энергии.

2. Стабилизировать и минимизировать количество отходов. Снизить загрязнение атмосферы метаном и ликвидировать неприятные запахи, выделяющиеся при перегнивании осадков, т.е. предотвратить загрязнение атмосферы газами брожения.

3. Достичь положительного энергетического эффекта - и стать, таким образом, энергетически независимым предприятием. Вырабатываемая энергия позволит заменить от 50 до 100% потребляемой энергии канализационными очистными сооружениями.

Интенсивное развитие данной технологии в странах ЕС, США и др. обусловлено гарантированным достижением положительного энергетического баланса за счет утилизации биогаза, полученного в процессе анаэробной стабилизации осадков.

В России данная технология внедрена и эффективно используется на канализационных очистных сооружениях МГУП «Мосводоканала», где выработка биогаза достигает 250 000 м³/сутки. Биогаз на Курьяновских очистных сооружениях используется в качестве топлива для теплоэлектростанции когенерационного типа - комбинированная выработка электрической и тепловой энергии. Теплоэлектростанция и вспомогательные инженерные системы компактно размещены на площади 0,16 га, специально выделенной под эти цели на промышленной площадке. Здание теплоэлектростанции занимает площадку 20Ч70 м². Выработка электрической энергии теплоэлектростанцией составляет свыше 10 МВтч, что обеспечивает 50-70% собственной потребности Курьяновской станции аэрации, тепловая энергия в количестве 8,6 Гкал обеспечивает 30-50% собственных нужд [1].

В качестве развития альтернативной энергетики в Иркутской области, можно рассматривать проект создания биогазового энергетического комплекса для переработки сточных вод на базе иркутских очистных сооружений, находящихся в ведении городского Водоканала, реализация которого позволила бы использовать для выработки электрической энергии биогаз. Создание данного комплекса позволит получить ряд положительных эффектов:

- возможность рекультивации освобожденных земель (иловые площадки);

- возможность использования освободившейся территории, находящейся в черте города, для застройки недвижимостью. При этом район, считавшийся абсолютно непригодным для проживания в связи с определённым качеством воздуха, таковым быть перестаёт;

- потенциальная экономия бюджетных расходов, так как на фоне увеличивающейся массы отходов исчезает необходимость в строительстве технических сооружений для переноса части иловых отложений;

- получение в процессе сжигания биогаза фосфатных удобрений, которые можно использовать в сельском хозяйстве;

- перспектива обеспечения элетро- и теплоэнергией жилых районов, расположенных в непосредственной близости от очистных сооружений. С другой стороны, данная перспектива является достаточно призрачной, в связи со вполне обоснованным нежеланием основной энергопоставляющей компании региона;

- уменьшение выброса парниковых газов в окружающую среду (метан, углекислый газ), что является весьма привлекательным фактором для иностранных инвесторов и различных международных экологических организаций, интересы которых направлены на снижение «парникового эффекта»;

- ожидаемое улучшение экологической обстановки позволит снизить уровень социальной напряженности, повысит доверие к местной власти.

Управление осадком сточных вод является неотъемлемой частью работы любых современных очистных сооружений водоотведения: важно не терять содержащиеся в осадке биогенные элементы, использовать его в качестве материала и источника энергии и распоряжаться им эффективно.

Библиографический список

1. Храменков С.В., Пахомов А.Н., Хренов К.Е., Стрельцов С.А., Хамидов М.Г., Белов Н.А. Утилизация биогаза и создание автономных источников энергоснабжения на очистных сооружениях // Водоснабжение и сантехника. - 2010. - №10.

2. Данилович Д.А. Энергосбережение и альтернативная энергетика на очистных сооружениях канализации // Водоснабжение и сантехника. - 2011. - № 1 .

3. Толстой М.Ю., Конюхов В.Ю., Соболев А.С. Перспективы коммерческого использования альтернативных источников энергии // Вестник ИрГТУ. - 2013 - №5.

4. Березовская Ю. Колонка редактора // CleanTech. - 2011. - №9 (4).

Размещено на allbest.ru