[go: up one dir, main page]

RU2147604C1 - Method for production of solid fuel based on municipal waste water sediments - Google Patents

Method for production of solid fuel based on municipal waste water sediments Download PDF

Info

Publication number
RU2147604C1
RU2147604C1 RU98121176A RU98121176A RU2147604C1 RU 2147604 C1 RU2147604 C1 RU 2147604C1 RU 98121176 A RU98121176 A RU 98121176A RU 98121176 A RU98121176 A RU 98121176A RU 2147604 C1 RU2147604 C1 RU 2147604C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cellulose
waste water
fuel
municipal waste
wws
Prior art date
Application number
RU98121176A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.В. Мартынов
С.Э. Межерицкий
В.В. Наместников
И.В. Кривенко
Е.В. Шаповалов
Original Assignee
Республиканский центр энергосберегающих технологий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Республиканский центр энергосберегающих технологий filed Critical Республиканский центр энергосберегающих технологий
Priority to RU98121176A priority Critical patent/RU2147604C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2147604C1 publication Critical patent/RU2147604C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

FIELD: waste water disposal. SUBSTANCE: invention, in particular, relates to solid fuels fabricated from municipal waste water sediments to which 10-75% (calculated for solid substances) cellulose- containing materials (vegetable, wood materials, and also woodworking and paper-and-pulp industry wastes, etc.) are added before mechanical dehydration of the former, after which resulting mixture is ground until homogeneous pulp is obtained wherein cellulose fibers of two types are formed: long (0.1-1.0 mm) and short (shorter than 0.05 mm) ones. Mixture is then mechanically dehydrated, dried at temperature not below 80 C, and compacted in the form of fuel briquettes or granulated product. EFFECT: reduced expenses, especially those on high expensive flocculants, and lessened municipal waste problem. 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству твердого топлива в виде целевых продуктов (брикетов, гранулятов) на основе использования осадков городских сточных вод и может быть использовано в качестве заменителя природного твердого топлива, например угля, в энергетике. The invention relates to the production of solid fuels in the form of target products (briquettes, granules) based on the use of municipal wastewater sludge and can be used as a substitute for natural solid fuels, such as coal, in the energy sector.

Известно техническое решение по использованию осадков сточных вод (ОСВ) в качестве удобрения [см., например, Гумен С.Г. Обработка и утилизация осадков городских сточных вод//Водоснабжение и санитарная техника.- 1995.- N 4.- С. 6-8; Нефедов Ю.И. Обработка осадка городских сточных вод в России//Водоснабжение и санитарная техника.- 1996.- N 1.- С. 9]. Однако такое техническое решение не может использоваться на большинстве очистных сооружений из-за смешения на них хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Поскольку в осадках таких сточных вод содержатся тяжелые металлы в количествах, в несколько раз превышающих ПДК для почвы, это делает невозможным использование ОСВ в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Поэтому в настоящее время ОСВ большинства очистных сооружений в основном складируются на свалках или вывозятся на полигоны захоронения. Вследствие этого, например, на территории Российской Федерации скопилось несколько десятков миллионов тонн ОСВ городских очистных сооружений, являющихся потенциальными источниками загрязнения биосферы. There is a technical solution for the use of sewage sludge (WWS) as a fertilizer [see, for example, S. Gumen. Treatment and disposal of urban wastewater sludge // Water supply and sanitary equipment .- 1995.- N 4.- S. 6-8; Nefedov Yu.I. Sewage treatment of urban wastewater in Russia // Water supply and sanitary equipment. - 1996.- N 1.- P. 9]. However, such a technical solution cannot be used at most treatment plants due to the mixing of domestic and industrial wastewater. Since the deposits of such wastewater contain heavy metals in quantities several times higher than the MPC for soil, this makes it impossible to use WWS as a fertilizer in agriculture. Therefore, at present, the WWS of most treatment facilities are mainly stored in landfills or transported to landfills. As a result of this, for example, several tens of millions of tons of WWS from urban wastewater treatment plants, which are potential sources of biosphere pollution, have accumulated on the territory of the Russian Federation.

Известно техническое решение по использованию ОСВ в качестве топлива. Такое техническое решение обусловлено содержанием в осадках сточных вод большого количества органических веществ (до 80-85%), что делает возможным использование ОСВ как компонента топливных составов. Рецептуры и способы использования ОСВ и качестве топливных материалов приведены, например, в патенте N 2248848 (Великобритания, кл. C 10 L 5/46) от 22.04.92 г. (Изобретения стран мира. - 1993, N 9.- С.19); патенте N 4111442 (Германия, кл. C 10 L 5/40, 9/00) от 02.07.92 г. (Изобретения стран мира.- 1993, N 10.- С. 3); патенте N 5125931 (США, кл. C 10 L 5/14, 5/46) от 30.06.92 г. (Изобретения стран мира. - 1994, N 1.- С.26). Перспективность выбранного направления утилизации осадков обусловлена тем, что при сжигании ОСВ в образующейся золе металлы находятся в виде невыщелачиваемых форм [см., например, Комплексная оценка технологий утилизации осадков сточных вод гальванических производств//С. С.Тимофеева, А.Н.Баранов, А.Э.Балаян, Л.Д.Зубарева.- Химия и технология воды. - 1991.- Т. 13, N 1.- С. 68-71], что полностью отвечает экологическим требованиям. A technical solution for using WWS as a fuel is known. This technical solution is due to the content of large amounts of organic substances in sewage sludge (up to 80-85%), which makes it possible to use WWS as a component of fuel compositions. Recipes and methods of using WWS and quality of fuel materials are given, for example, in patent N 2248848 (Great Britain, class C 10 L 5/46) dated 04.22.92 (Inventions of the world. - 1993, N 9.- P. 19 ); patent N 4111442 (Germany, class C 10 L 5/40, 9/00) dated 02.07.92 (Inventions of the world. - 1993, N 10.- C. 3); patent N 5125931 (USA, CL C 10 L 5/14, 5/46) from 06/30/92 (Inventions of the world. - 1994, N 1.- P. 26). The prospectivity of the chosen direction of sludge utilization is due to the fact that when WWS is burned in the resulting ash, the metals are in the form of non-leachable forms [see, for example, Comprehensive assessment of wastewater sludge utilization technologies for galvanic production // S. S. Timofeeva, A.N. Baranov, A.E. Balayan, L.D. Zubareva.- Chemistry and water technology. - 1991.- T. 13, N 1.- S. 68-71], which fully meets environmental requirements.

Прототипом предлагаемого изобретения является патент N 5125931 (США) от 30.06.92 г. , согласно которому для получения топливного брикета смешивают уголь с твердыми осадками городских сточных вод в соотношении 0,5-2 части угля на 1 часть твердого осадка сточных вод (в пересчете на сухую массу) и полученную массу прессуют в брикеты при влажности 8-13% под давлением 70-351,5 кг/см2.The prototype of the invention is patent No. 5125931 (USA) dated 06/30/92, according to which, to obtain a fuel briquette, coal is mixed with solid sewage sludge in a ratio of 0.5-2 parts of coal per 1 part of solid sewage sludge (in terms of dry mass) and the resulting mass is pressed into briquettes at a moisture content of 8-13% under a pressure of 70-351.5 kg / cm 2 .

Однако описанный способ имеет существенные недостатки и не нашел широкого применения, поскольку, во-первых, согласно патенту N 5125931 (США) при производстве топливных брикетов используется уголь, относящийся к невозобновляемым природным ресурсам. Во-вторых, использующийся уголь требует транспортировки и предварительной подготовки. В-третьих, для получения твердого осадка в процессе механического обезвоживания ОСВ используются дорогостоящие флокулянты. Все вышеперечисленное влечет за собой значительные финансовые затраты на производство топлив, приводит к росту себестоимости изготавливаемых топливных материалов и делает его неконкурентоспособным. However, the described method has significant drawbacks and has not found wide application, because, firstly, according to the patent N 5125931 (USA), coal related to non-renewable natural resources is used in the production of fuel briquettes. Secondly, the coal used requires transportation and preliminary preparation. Thirdly, expensive flocculants are used to obtain solid sludge during the mechanical dewatering of WWS. All of the above entails significant financial costs for the production of fuels, leads to an increase in the cost of manufactured fuel materials and makes it uncompetitive.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно создание эффективного твердого топлива с высокими энергетическими и потребительскими свойствами, не требующего для производства невозобновляемых природных ресурсов, а также дорогостоящих дефицитных материалов - флокулянтов. The aim of the invention is to eliminate these drawbacks, namely the creation of an effective solid fuel with high energy and consumer properties, not requiring the production of non-renewable natural resources, as well as expensive scarce materials - flocculants.

Поставленная цель достигается тем, что в ОСВ перед их обезвоживанием вводятся целлюлозосодержащие материалы в количестве 10-75% на сухую массу топлива, которые перетираются с ОСВ до гомогенной массы с образованием волокон целлюлозы двух видов: длинных - с размерами волокна 0,1-1,0 мм и коротких - с размерами волокна менее 0,05 мм, затем полученная смесь механически обезвоживается, сушится при температуре не ниже 80oC, прессуется в виде топливных брикетов или гранулятов под давлением.This goal is achieved by the fact that prior to their dewatering in WWS, cellulose-containing materials are introduced in an amount of 10-75% per dry mass of fuel, which are ground from WWS to a homogeneous mass with the formation of two types of cellulose fibers: long - with fiber sizes 0.1-1, 0 mm and short - with fiber sizes less than 0.05 mm, then the resulting mixture is mechanically dehydrated, dried at a temperature of at least 80 o C, pressed in the form of fuel briquettes or granules under pressure.

Положительный эффект предлагаемого способа получения твердого топлива на основе ОСВ достигается за счет использования измельченных до определенных размеров целлюлозосодержащих материалов (растительного, древесного происхождения и/или производственных отходов деревоперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности). The positive effect of the proposed method for producing solid fuels based on WWS is achieved through the use of pulp-containing materials crushed to a certain size (plant, wood origin and / or industrial waste from the wood processing, pulp and paper industry).

При совместном перетире целлюлозосодержащих материалов с ОСВ образуются целлюлозные волокна двух видов: длиной 0,1-1,0 мм и длиной менее 0,05 мм. Волокна длиной 0,1-1,0 мм выступают как вспомогательный фильтрующий материал, который улучшает структурно-механические показатели ОСВ, в частности повышает их пористость (т.е. соотношение объема пор и осадка), и увеличивает показатель сжимаемости осадка. With a joint grinding of cellulose-containing materials with WWS, two types of cellulose fibers are formed: 0.1-1.0 mm long and less than 0.05 mm long. Fibers with a length of 0.1-1.0 mm act as an auxiliary filtering material, which improves the structural and mechanical properties of the WWS, in particular, increases their porosity (i.e., the ratio of pore volume and sludge) and increases the compressibility of the sludge.

В результате на механическое обезвоживание поступает несжимаемый высокопористый осадок, который не заиливает поверхности фильтрующего материала. As a result, an incompressible highly porous sludge, which does not silt the surface of the filter material, enters mechanical dehydration.

В процессе получения целлюлозных волокон длиной менее 0,05 мм происходит механодеструкция целлюлозы, приводящая к формированию специфических поверхностных свойств волокон, что объясняется физико-химической теорией размола полимерных волокнистых материалов [см., например, Барамбойм Н.К. Механодеструкция высокомолекулярных соединений.- М.: Химия, 1978. - 84 с.]. В результате процесса механодеструкции осуществляется разрушение внутримолекулярных и межмолекулярных связей и образование на поверхности каждого волокна поверхностного слоя активных макрорадикалов, которые сорбируют на поверхности частицы осадка. In the process of obtaining cellulose fibers with a length of less than 0.05 mm, cellulose is mechanically degraded, which leads to the formation of specific surface properties of the fibers, which is explained by the physicochemical theory of the grinding of polymeric fibrous materials [see, for example, N. N. Baramboim Mechanodestruction of macromolecular compounds. - M.: Chemistry, 1978. - 84 p.]. As a result of the process of mechanical destruction, the destruction of intramolecular and intermolecular bonds and the formation on the surface of each fiber of the surface layer of active macroradicals that adsorb sediment particles on the surface.

Одновременно вследствие механического воздействия на целлюлозосодержащий материал происходит частичное растворение целлюлозы в дисперсионной среде осадка и взаимодействие растворенных макромолекул с поверхностью дисперсной фазы, приводящее к образованию крупных и прочных агрегатов. В результате агрегирования мелкодисперсных частиц удельная поверхность осадка уменьшается, соответственно снижается удельное сопротивление осадка фильтрации и улучшаются его фильтрационные характеристики. At the same time, due to mechanical action on the cellulose-containing material, partial dissolution of cellulose in the dispersion medium of the precipitate and the interaction of the dissolved macromolecules with the surface of the dispersed phase, leading to the formation of large and strong aggregates, occur. As a result of aggregation of fine particles, the specific surface of the precipitate decreases, respectively, the specific resistance of the filter cake decreases and its filtration characteristics improve.

Процесс перетира целлюлозосодержащих материалов с ОСВ позволяет заменить процесс предварительной обработки осадка дорогостоящими флокулянтами перед его механическим обезвоживанием. Одновременно введение целлюлозы в состав топливной смеси обеспечивает повышение технических характеристик топливных элементов. The process of mashing cellulose-containing materials with WWS allows replacing the pre-treatment of sludge with expensive flocculants before mechanical dehydration. At the same time, the introduction of cellulose into the composition of the fuel mixture provides an increase in the technical characteristics of fuel cells.

Топливная смесь после обезвоживания сушится в целях обеззараживания осадка при температуре не ниже 80oC до влажности 8-13%, а затем прессуется в виде топливных брикетов или гранулятов под давлением.After dehydration, the fuel mixture is dried to disinfect the sludge at a temperature of at least 80 o C to a moisture content of 8-13%, and then pressed in the form of fuel briquettes or granules under pressure.

Предлагаемый способ позволяет получать на основе осадков городских сточных вод твердые топлива, обладающие теплотехническими характеристиками представленными в таблице. Как видно из таблицы, топливные материалы имеют зольность, соизмеримую с зольностью торфяных брикетов, по теплоте сгорания превосходят торфяные брикеты, а по остальным теплотехническим характеристикам находятся на уровне торфяных брикетов. The proposed method allows to obtain solid fuels based on urban sewage sludge having the thermal characteristics presented in the table. As can be seen from the table, the fuel materials have an ash content commensurate with the ash content of peat briquettes, surpass peat briquettes in heat of combustion, and are at the level of peat briquettes in other heat engineering characteristics.

Из вышеперечисленного следует, что предлагаемый способ получения твердого топлива на основе ОСВ имеет практическую полезность, которая заключается в следующем:
- замена невозобновляемых угольных ресурсов на отходы целлюлозосодержащих материалов;
- совместная утилизация ОСВ и отходов целлюлозосодержащих материалов;
- снижение зольности производимых топливных материалов за счет использования целлюлозосодержащих материалов;
- отказ при обезвоживании ОСВ от использования дорогостоящих флокулянтов;
- совмещение процесса сушки и обеззараживания топливной смеси;
- снижение затрат на производство топливных материалов;
- уменьшение загрязнения окружающей среды, уменьшение площадей, отводимых под свалки и полигоны захоронения целлюлозосодержащих отходов и ОСВ городских очистных сооружений.
From the above it follows that the proposed method for producing solid fuel based on WWS has practical utility, which consists in the following:
- replacement of non-renewable coal resources with waste cellulose-containing materials;
- joint utilization of WWS and waste cellulose-containing materials;
- reduction of ash content of produced fuel materials through the use of cellulose-containing materials;
- refusal during dewatering of WWS from the use of expensive flocculants;
- combining the drying and disinfection of the fuel mixture;
- reduction of costs for the production of fuel materials;
- reduction of environmental pollution, reduction of the area allocated for landfills and landfills for the disposal of cellulose-containing wastes and WWS of urban wastewater treatment plants.

Таким образом, изобретение позволяет получить высококачественное твердое топливо с относительно малой зольностью и низкой себестоимостью изготовления, отказаться от использования дорогостоящих флокулянтов и одновременно решить важную и актуальную проблему утилизации осадков городских сточных вод и отходов целлюлозосодержащих материалов. Thus, the invention allows to obtain high-quality solid fuel with a relatively low ash content and low manufacturing cost, to abandon the use of expensive flocculants and at the same time solve the important and urgent problem of utilizing municipal wastewater sludge and cellulose-containing material waste.

Claims (1)

Способ получения твердого топлива на основе осадков городских сточных вод, отличающийся тем, что в осадки сточных вод перед их обезвоживанием вводятся целлюлозосодержащие материалы в количестве 10 - 75% на сухую массу топлива, полученная смесь перетирается до гомогенной массы с образованием волокон целлюлозы двух видов: длинных - с размерами волокна 0,1 - 1,0 мм и коротких - с размерами волокна менее 0,05 мм, а гомогенная масса механически обезвоживается, сушится при температуре не ниже 80oC и прессуется в виде топливных брикетов или гранулятов под давлением.A method of producing solid fuel based on urban wastewater sludge, characterized in that cellulose-containing materials are introduced into the sewage sludge before dewatering in an amount of 10 - 75% by dry weight of the fuel, the resulting mixture is ground to a homogeneous mass with the formation of two types of cellulose fibers: long - with fiber sizes of 0.1 - 1.0 mm and short - with fiber sizes of less than 0.05 mm, and the homogeneous mass is mechanically dehydrated, dried at a temperature of at least 80 o C and pressed in the form of fuel briquettes or granules under pressure.
RU98121176A 1998-11-24 1998-11-24 Method for production of solid fuel based on municipal waste water sediments RU2147604C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98121176A RU2147604C1 (en) 1998-11-24 1998-11-24 Method for production of solid fuel based on municipal waste water sediments

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98121176A RU2147604C1 (en) 1998-11-24 1998-11-24 Method for production of solid fuel based on municipal waste water sediments

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2147604C1 true RU2147604C1 (en) 2000-04-20

Family

ID=20212624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98121176A RU2147604C1 (en) 1998-11-24 1998-11-24 Method for production of solid fuel based on municipal waste water sediments

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2147604C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2230776C2 (en) * 2002-08-29 2004-06-20 Андриенко Владимир Георгиевич Installation for coal slime processing into fuels

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5125931A (en) * 1990-09-24 1992-06-30 Dynecology Incorporated Sewage sludge disposal process and apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5125931A (en) * 1990-09-24 1992-06-30 Dynecology Incorporated Sewage sludge disposal process and apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2230776C2 (en) * 2002-08-29 2004-06-20 Андриенко Владимир Георгиевич Installation for coal slime processing into fuels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. Synergistic effects of wheat straw powder and persulfate/Fe (II) on enhancing sludge dewaterability
CN101671588A (en) Method for processing sludge resources
EP1985590B1 (en) Sawdust based mixture comprising iron-containing waterworks sludge from drinking water treatment plants
CN106542718A (en) The method that deep dehydration is carried out to sludge
CA1186509A (en) Alternative fuel comprised or sewage sludge and a particulate solid fuel
CN103497791A (en) Novel sludge coal-water slurry and preparation method thereof
KR100918945B1 (en) Sludge Fueling Accelerator Composition and Manufacturing Method Thereof, and Sludge Solid Fuel Prepared Using the Same
DE4011400A1 (en) Treating liquids, slurries and pastes - by contact with comminuted organic fibres of high absorption capacity, to produce flowable or plastic material
RU2147604C1 (en) Method for production of solid fuel based on municipal waste water sediments
JP4288714B2 (en) Method of manufacturing fertilizer from organic sludge
CN110331019A (en) A kind of preparation method of dangerous waste granular fuel
JP2788858B2 (en) Method for producing coal-containing briquettes or pellets by comprehensive waste treatment
CN104961324A (en) Sludge conditioner before sludge incineration and application thereof
RU2160304C1 (en) Method of production of solid fuel
CN109097147B (en) A kind of sludge granular fuel and preparation method thereof
KR20090019168A (en) Pellet-type solid fuel and method of manufacturing the same
US4810257A (en) Mechanical dewatering process
RU2191067C1 (en) Method of preparing sorbent for cleaning solid surfaces from crude oil and petroleum products
RU2161641C1 (en) Solid fuel production process
CN116606047A (en) Oily sludge treatment method and product based on sludge solidification
DE3606704C2 (en) Process for the production of high-calorific cheap industrial fuels with simultaneous disposal of industrial and / or municipal sewage sludge and use of the resulting suspension
Jumasheva et al. World experience in the use of excess sewage sludge
CN101863610B (en) Secondary deep dehydration method for dehydrated sludge
RU2205205C1 (en) Fuel briquette and method of fabrication thereof
KR20000072160A (en) New Formed Fuels and preparation Method from Sewage Waste Sludge