Энергосовет - энергосбережение и энергоэффективность
Главная >> Архив номеров >> Новые технологии >> >> Архив номеров

Анонсы

05.12.18 Церемония награждения победителей конкурса «Энергия молодости» состоится 7 декабря. Трое молодых ученых из Москвы получат по 1 миллиону рублей подробнее >>>

29.11.18 Светотехническая Премия «Золотой Фотон» открывает прием заявок на второй сезон подробнее >>>

13.11.18 Бесплатный вебинар о ТИМ в теплоснабжении, которую планируют сделать обязательной для объектов с госфинансированием подробнее >>>

Все анонсы портала

Новое на портале

21.11.18 Горизонты атома. Энергетика ветра // ВИДЕО подробнее >>>

07.11.18 Вышел новый номер журнала "ЭНЕРГОСОВЕТ" подробнее >>>

26.10.18 История создания и развития ветроэнергетики в Советском Союзе // СТАТЬЯ подробнее >>>

25.10.18 Опубликованы материалы конференции «Теплоснабжение-2018: Методы повышения эффективности бизнеса» подробнее >>>

Все новости портала

Эта статья опубликована в журнале Энергосовет № 1 (26) за 2013 г

Скачать номер в формате pdf (5008 kБ)

Опыт использования метантенков, генерации энергии и повышения энергоэффективности МГУП «Мосводоканал»



Рубрика: Новые технологии
Автор: М.В. Кевбрина
Технология: Использование биотоплива (биогаза)
Эффект от внедрения:
- для объекта снижение зависимости от традиционных видов топлива, уменьшение затрат на топливо;
- для муниципального образования снижение зависимости от традиционных видов топлива, уменьшение тарифов для потребителей.
Объекты внедрения: Котельные, РТС, КТС, ТЭЦ.

Стенограмма доклада канд. биол. наук М.В. Кевбриной, начальника КО ИТЦ МГУП «Мосводоканал» на научно-практическом семинаре «Мониторинг и сокращение углеродного следа российских водоканалов» 13 ноября 2012 г., экологический центр РХТУ им. Д.И. Менделеева. Печатается с сокращениями.

Развитие любых технологий позволяющих использовать вторичные ресурсы приводит к уменьшению использования энергоресурсов и соответственно выбросов парниковых газов.

На московских очистных сооружениях для обработки осадка сточных вод используется технология анаэробного сбраживания с образованием биогаза и дальнейшей генерации энергии. Данная технология позволяет сократить расходование энергоресурсов и таким образом снизить выброс парниковых газов.

Если мы с вами посмотрим на технологическую цепочку очистки сочных вод (рис. 1), то мы увидим, что в основном это энергозатратное мероприятие и только в узле обработки осадка с применением обработки метанового сбраживания мы с вами можем получить хоть какую-то энергию.

На Московских очистных сооружениях для обработки осадков сточных вод применяется высокоинтенсивное термофильное сбраживание с временем пребывания 6-8 сут. и при температуре 53-55 °С. На Курьяновских очистных сооружениях (КОС) ежесуточно образуется 16 тыс. м3 осадка, который направляется на сбраживание в 24 метантенка, сгруппированных по 4 штуки в 6 групп. Ежесуточно образуется 128 тыс. м3 биогаза.

На Люберецких очистных сооружениях (ЛОС) ежесуточно образуется 17 тыс. м3 осадка, который направляется на сбраживание в 20 метантенков, сгруппированных по 4 штуки в 5 групп. Ежесуточно образуется 145 тыс. м3 биогаза.

 Схема очистки воды и обработки осадков сточных вод Курьяновских очистных сооружений

 

В 2009 г. на Курьяновских очистных сооружениях была запущена в эксплуатацию мини-ТЭС, которая работает на биогазе, образующимся в метантенках КОС. Эта мини-ТЭС обладает электрической мощностью 10 МВт и тепловой мощностью 6,9 Гкал, она обеспечивает на 50% энергопотребление станции и работает параллельно с сетью ОАО «МОЭСК».

За период эксплуатации мини-ТЭС уже было несколько случаев отключения внешнего источника энергоснабжения, при этом мини-ТЭС выручала и позволила работать основному оборудованию очистных сооружений без остановки.

Мне хотелось бы остановиться на методах и приемах, которые могли бы повысить эффективность работы метантенков и соответственно повысить выход биогаза, для того, чтобы еще дальше получать электроэнергию и снизить использование природного газа.

Основными методами интенсификации работы метантенков является:

 

Повышение эффективности  перемешивания осадка

При проектировании метантенков Люберецкой и Курьяновской станций аэрации в их конструкцию были заложены вертикальные мешалки типа импеллер в трубе. Однако, конструкционные особенности мешалок не обеспечивали достаточно эффективного перемешивания и приводили к быстрому выходу из строя установленных мешалок. Поэтому была проведена работа по поиску других перемешивающих устройств, проведены промышленные испытания подобранного образца и были заменены импеллерные мешалки на лопастные. Такая модернизация метантенков привела к увеличению выхода биогаза на 10% и дала экономический эффект в 1,2 млн руб. в год.

 

Повышение концентрации загружаемого осадка и биомассы микроорганизмов за счет ее рециркуляции 

В Мосводоканале разработана технология метанового сбраживания с рециклом активной биомассы (рис. 2). Здесь вы видите схему, по которой часть осадка, выходимого после сбраживания, сгущается на центрифугах и направляется обратно на метантенк.

Такая технология без высоких капитальных затрат и без существенной реорганизации производственного процесса позволяет интенсифицировать процесс метанового сбраживания:

Когда уменьшается количество осадка, то естественно это стразу приводит к другим экономическим эффектам, связанным с депонированием (вывозом) осадка, это тоже экономически выгодные эффекты.

 

Сгущение осадка сточных вод перед подачей в метантенки для увеличения времени пребывания и глубины сбраживания

 

Сгущение осадка сточных вод перед подачей в метантенки позволяет увеличить время пребывания осадка в метантенке и глубину сбраживания.

Сбраживание более концентрированного осадка в метантенках московских очистных сооружений приведет к увеличению глубины распада беззольного вещества с 44 до 48-52% за счет увеличения времени пребывания осадка и увеличит выход биогаза на 10%. 

Схема технологии метанового сбраживания с рециклом активной биомассы

 

Уменьшение объема загрузки в метантенки позволит получить экономию тепла на предварительный нагрев загружаемого осадка.

Уменьшение массы сухого вещества сброженного осадка позволит значительно сократить расходы на флоккулянт при механическом обезвоживании и на вывоз осадка. Оба эти процесса составляют основные затратные статьи в обработке осадка.

 

Подготовка осадка к сбраживанию  (предобработка) 

Применение различных методов предобработки осадков позволяет:

Методы предобработки осадков сточных вод можно подразделить на несколько типов:

Поэтому среди всех методов предобработки для практиков в разных странах наибольший интерес представляет термообработка, когда происходит предобработка осадка сточных вод при температуре 130-180 °С при высоком давлении. За счет этого происходит увеличение выхода биогаза на 33-68%, однако эта технология подразумевает высокие капитальные затраты на строительство узла термогидролиза.

Термощелочная обработка дает высокую степень разрушения активного ила, однако она еще более затратна, потому что нужно опять таки построить сооружения, работающие при высокой температуре плюс реагенты.

 

Таблица. Зависимость увеличения ХПК жидкой фазы осадка, увеличения выхода биогаза и распада БВ от разных методов обработки активного ила Курьяновских очистных сооружений,
полученные в лабораторных экспериментах

Вид обработки активного ила

Солюбилизация ХПК
при обработке, %

Прирост ХПК при обработке, кратность

Увеличение выхода биогаза на грамм загружен-ного БВ при сбраживании, относ. %

Увеличение глубины распада БВ
при сбраживании, относ. %

Механическая обработка

3,3

1,5

1,0

2,2

0,1 M HCl, 10 мин

5,4

2,4

2,0

5,7

0,25 М NaOH 30 мин

9,1

5,2

8,0

8,7

Термообработка, 100 °С 30 мин

10,5

8,5

9,5

10,2

0,25 М NaOH 30 мин, 100 °С

12,3

12,5

12,0

13,3

Ультразвук, 100 Вт-ч/л

22,7

22,7

17,0

20,0

Термообработка, 160 °С 30 мин

25,7

24,9

20,0

23,0

 


Ультразвуковая обработка дает увеличение выхода биогаза от 9 до 42% в зависимости от условий обработки, характеризуется простым встраиванием в существующие технологические схемы, простым обслуживанием, однако очень энергоемка.

В лабораторных экспериментах, которые были проведены в Мосводоканале мы сравнивали между собой различные методы предобработки для московских осадков (см. табл.). Получилось, что самыми эффективными это была термообработка при 160 °С и ультразвуковая обработка (см. табл.).

 

Метод термогидролиза

При термической обработке осадка при 160 °С происходит увеличение распада беззольного вещества и выхода биогаза на 20-23%. Эксплуатационные затраты могут быть существенно снижены благодаря использованию методов рекуперации тепла и совершенствованию схем обогрева метантенков. Однако для этого метода высоки капитальные затраты, сложность эксплуатации сооружений с высоким давлением и температурой, что требует высокой культуры персонала.

Существует опыт промышленного применения термогидролиза осадков в Австрии, Японии, Дании, Польше, Бельгии, Великобритании, Ирландии, Норвегии.

 

Метод ультразвуковой обработки

Данный метод повышает выход биогаза на 17-20%, что сопоставимо с термогидролизом. Метод энергозатратный, для определения его экономической эффективности для применения обработки активного ила на отечественных очистных сооружениях требуется дальнейшее изучение с использованием специализированных ультразвуковых волноводов в промышленных условиях.

Метод привлекает низкими капитальными затратами, легкостью встраивания в существующие сооружения и простотой эксплуатации. Существует опыт промышленного применения ультразвуковой обработки осадков в Швеции, Германии, Новой Зеландии, Испании, Венгрии, Австралии и Сингапуре.

В заключение хотела бы сказать, что в данный момент в Мосводоканале производится закупка пилотной ультразвуковой установки, оснащенной промышленными волноводами, планируется испытание их на КОС, в результате которых мы хотели бы получить данные, которые позволят нам провести технико-экономические расчеты для применения данной технологии на московских очистных сооружениях, провести базовый инжиниринг и рекомендации для проектирования на внедрение.

 

Выводы

1. На московских очистных сооружениях для обработки осадков сточных вод используется технология анаэробного сбраживания с образованием биогаза. Данная технология позволяет сократить расходование энергоресурсов и таким образом снизить выброс парниковых газов.

2. Полученный в метантенках биогаз направляется на генерацию энергии в мини-ТЭС.

3. Проведены мероприятия по интенсификации процесса сбраживания в метантенках и повышения выхода биогаза на московских очистных сооружениях:


Все статьи рубрики Новые технологии

Посмотреть данную технологию более подробно,
Вы можете в Каталоге энергосберегающих технологий

Архив номеров

Выпуски за 2009 год: №1 (1), №2 (2), №3 (3), №4 (4), №5 (5),

Выпуски за 2010 год: №1 (6), №2 (7), №3 (8), №4 (9), №5 (10), №6 (11), №7 (12), №8 (13),

Выпуски за 2011 год: №1 (14), №2 (15), №3 (16), №4 (17), №5 (18), №6 (19),

Выпуски за 2012 год: №1 (20), №2 (21), №3 (22), №4 (23), №5 (24), №6 (25),

Выпуски за 2013 год: №1 (26) , №2 (27), №3 (28), №4 (29), №5 (30), №6 (31),

Выпуски за 2014 год: №1 (32), №2 (33), №3 (34), №4 (35), №5 (36), №6 (37),

Выпуски за 2015 год: №1 (38), №2 (39), №3 (40), №4 (41), №5 (42),

Выпуски за 2016 год: №1 (43), №2 (44), №3 (45), №4 (46),

Выпуски за 2017 год: №1 (47), №2 (48), №3 (49), №4 (50),

Выпуски за 2018 год: №1 (51), №2 (52), №3 (53).

Статьи по темам

Энергетика (18) ,
Энергоэффективное строительство (17) ,
Возобновляемые источники энергии (21) ,
Региональный опыт (3) ,
О работе НП "Энергоэффективный город" (8) ,
Энергоменеджмент (5) ,
Энергоэффективные здания (2) ,
Информация о работе Координационного совета (124) ,
Экономика и управление (135) ,
Теплоснабжение (95) ,
Энергоэффективное освещение (53) ,
Учет энергоресурсов (16) ,
Энергосервис и ЭСКО (47) ,
Электроснабжение (13) ,
Когенерация (4) ,
Мировой опыт энергосбережения (44) ,
Новые технологии (46) ,
Энергетические обследования и энергоаудит (30) ,
Обзор СМИ (5) ,


Rambler's Top100

Авторские права на размещенные материалы принадлежат авторам
Тел.(495) 360-66-26 E-mail:
© Портал ЭнергоСовет.ru - энергосбережение, энергоэффективность, энергосберегающие технологии 2006-2018
Возрастная категория Интернет-сайта 18 +
реклама | карта сайта | о проекте | контакты | правила использования статей

Бесплатный вебинар «Монтаж арматуры приварного соединения. Частые ошибки на объектах» подробнее