Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции "Оптимизация обращения с отходами производства и потребления"-2000
(Ярославль, 6 – 7 декабря 2000 г.):

Способы утилизации активного ила промышленных и городских очистных сооружений

В.П. Грудинин — директор ООО "Импульс-Плюс" (Архангельск)

Биологическая обработка является на сегодня одной из основных технологических операций в системе очистки коммунально-бытовых и промышленных стоков. Образование значительных количеств избыточного активного ила, является неизбежным, хотя и нежелательным результатом такой обработки.

В виде примера, на водоочистных сооружениях города с населением один миллион жителей обрабатывается приблизительно 500000 мЗ/сутки стоков. Образуется 60 тонн сухого вещества, которое необходимо удалять.

Сущетвует целый ряд способов решения этой проблемы. Однако эти способы не могут решить в полной мере проблему его избыточного накопления. Поэтому нами разработан и запатентован способ получения бессернистого органического топлива из избыточного активного биоила станций биологической очистки городских и промышленных стоков и его экологически безопасное сжигание в содорегенерационном котлоагрегате (СРК). Этот способ позволяет решить и ещё одну задачу: уничтожение опасных отходов. Сжигание жидких и сыпучих отходов (ДДТ, полихлорированные бифенилы, устаревшие пестициды и пр.), позволяет проводить их уничтожение, не опасаясь выбросов диоксинов. Это обеспечивается жёсткими химическими и тепловыми воздействиями внутри СРК.

Институт Органической Химии РАН им. Н.Д. Зелинского провел исследование химических процессов, а НПО "Импульс" (г. Архангельск) — технические расчеты для обоснования нового экологически чистого и экономичного метода уничтожения опасных отходов любого типа. Предлагаемый метод соединяет в одном реакторе одновременно химическую деструкцию любых органических соединений дешевым щелочным реагентом и высокотемпературное дожигание.

Для полного разрушения уничтожаемых веществ, исключения образования диоксинов и других поллютантов, процесс ведут при температуре от 1100 до 1400°С. Время пребывания вещества в зоне горения может меняться от 3 до 30 секунд. В качестве химического реагента используется расплавленная и распыленная в реакторе щелочь. Эти условия возможны в промышленных содорегенерационных котлах (СРК).

Для подавления образования диоксинов необходимо убрать хлор и пыль, которая катализирует этот процесс. Именно эти условия достигаются в СРК из-за огромного количества щелочей в рабочей зоне. Уничтожаемое вещество проходит зону восстановления, а затем зону окисления в присутствии аэрозоля расплавленной, частично испарившейся и частично диссоциированной щелочи. Эти условия не дают реализоваться процессу Дикона, что приводит к подавлению любых реакций хлорирования. Одним из подтверждений такого хода процессов в рабочей зоне СРК является отсутствие значительных выбросов диоксинов, несмотря на наличие большого количества неорганических хлоридов (десятки килограмм в час). Институт Органической Химии РАН им. Н.Д. Зелинского совместно с ИПЭЭ РАН провели измерение выбросов диоксинов из СРК в Новодвинске (Архангельский ЦБК) и в Архангельске (Соломбальский ЦБК). Одновременно было измерено загрязнение воздуха в г. Новодвинске.

Выбросы диоксинов, измеренные в дымовой трубе после фильтров, не превышали 1–5 пкг/нм3 в токсических эквивалентах, что существенно ниже допустимых по европейским стандартам выбросов.

Эти данные в целом подтверждаются и измерениями выбросов СРК в США, где, измеренный на трех СРК, эмиссионный фактор был равен всего около 0,0001 мкг/кг. Соответственно, для всей страны выбросы от всех 104 работающих СРК не превышали нескольких грамм в год.

Таким образом, в силу химических и физических условий в рабочей зоне СРК, образование диоксинов подавляется, что отражается в весьма низких уровнях их выбросов. Такое состояние должно сохраняться независимо от типа органического вещества попадающего в эти условия.

Принцип сжигания в СРК характеризуется 4 важными параметрами:

1. высокая температура (1100–1500°С), что соответствует европейским правилам;
2. длительность контакта на 20–25 сек. превышает европейские правила;
3. окислительная среда с 11%-ным избытком кислорода в дымовых газах, что соответствует европейским правилам;
4. в качестве химического реагента используется расплавленная и распылённая в топке СРК щелочь, что приводит к блокированию любых реакций хлорирования. Все эти параметры ведения процесса обеспечивают выбросы диоксинов для СРК по европейским нормам (не более 100 пкг 1-ТЕО/нмЗ в атмосферном воздухе не более 0,024 пкг 1-ТЕО/нмЗ).

Результатом наших совместных разработок с институтом органической химии РАН им. Н.Д. Зелинского стали выполненные предпроектные материалы по технологии и установке: "Установка экологически чистого сжигания иловых осадков в составе ТЭО расширения очистных сооружений канализации города Челябинска". На этом основании "Институт МосводоканалНИИпроект" выполнил ТЭО реконструкции очистных сооружений канализации г. Челябинске. В ТЭО расчитывались и рассматривались два варианта:

1. Использование технологии высокотемпературного сжигания в печах в шлаковом расплаве. Разработан НПО "АЛГОН" и Московским институтом сталей и сплавов (МИСИС).
2. Получение жидкого органического топлива из осадков сточных вод и его экологически безопасного сжигания в СРК (технологии НПО "Импульс", Архангельск).

Институтом "МосводоканалНИИпроект" для дальнейшей проектной разработки и строительства принят второй вариант.