Оборудване за третиране на отпадъци от ХВП

11.09.2018, брой 6/2018 / Технически статии / Отпадъци

  • Оборудване за третиране на отпадъци от ХВП
  • Оборудване за третиране на отпадъци от ХВП
  • Оборудване за третиране на отпадъци от ХВП
  • Оборудване за третиране на отпадъци от ХВП

Технически статии

 

Все по-интензивното земеделие и производство на храни в световен мащаб водят до генерирането на огромни количества странични продукти и отпадъци. По принцип от хранително-вкусовата промишленост (ХВП) се отделят значителни количества биоразградими отпадъци, включително големи обеми отпадъчни води и остатъци с високи стойности на биохимична и химична потребност на кислород. Неконтролираното им разграждане води до отделяне на метан и други вредни за околната среда съединения. Само в Европа годишно се обезвреждат над 220 млн. тона хранителни отпадъци.

Вследствие на постоянно завишаващите се екологични изисквания производителите на хранителни продукти са изправени пред все по-голям натиск за редуциране на отпадъците. Това предизвикателство допринася за увеличаване на разходите за обезвреждане и депониране. Поради това методите за предотвратяване на генерирането на отпадъците и за оползотворяването им придобиват все по-голямо значение за хранително-вкусовата индустрия.

Най-големи количества отпадъци и странични продукти се отделят при обработката на плодове и зеленчуци, месо и риба, както и при производството на сирене и захар. Ценните съединения от тези материали могат да бъдат възстановени чрез хидролиза, дестилация, различни форми на екстракция, адсорбция, йонообмен, изпарение, кристализация, изсушаване и ензимно третиране.

През последните няколко десетилетия биомасата представлява съществен интерес за производството на чиста енергия и в тази връзка се полагат сериозни усилия за оползотворяване на енергийното съдържание на органичните отпадъци. Биоотпадъците от ХВП сектора могат да бъдат трансформирани в енергиен ресурс чрез термохимични, биохимични, механични, химични или електрохимични методи. От изброените технологии термохимичните и биохимичните са подходящи за най-широка гама отпадъци, докато за прилагането на останалите методи е необходимо суровината да отговаря на по-строги изисквания. Термохимичните процеси протичат при високи температури и в среда с различна концентрация на кислород. Някои от технологиите, попадащи в тази категория, са горене, пиролиза и газификация. Тези методи са приложими за относително сухи отпадъци с растителен произход. При биохимичните технологии, като анаеробно разграждане и алкохолна ферментация, микроорганизми превръщат отпадъците в биогорива. Прилагането на тези методи е по-рентабилно и ефективно за хранителни отпадъци с високо влагосъдържание.


› Реклама



Компостиране
Компостирането е аеробен процес, при който органичните отпадъци от ХВП се разлагат до богат на хранителни вещества почвен подобрител. Най-подходящо за третиране на хранителни отпадъци е компостирането в силози, бетонни камери или други подобни структури, в които се поддържат определени стойности на температурата, влажността и концентрацията на кислород.

В първия етап на процеса отпадъците се шредират до равномерно разпределение на размера на частиците, след което се зареждат в камерата за компостиране. След този етап, който може да продължи между 1 и 3 седмици, отпадъчните материали преминават във втора камера, където също престояват между 1 и 3 седмици. Двустъпалният процес гарантира, че във всички части на компостиращата се маса се достига изискваната температура и протича биологично разграждане. След това полученият компост се оставя да зрее на открито или в закрито помещение за около 10-14 седмици за постигане на пълна стабилизация.

Компостираният материал се пресява за елиминиране на примесите и производство на продуктови класове, предназначени за различни приложения. Обикновено най-голямата фракция от пресяването се връща отново в системата за компостиране.

Ферментация
При ферментационния процес съдържащите захар отпадъци от ХВП се превръщат в алкохол (етанол) с помощта на определен вид микроорганизми. Процесът обикновено е анаеробен, но провеждането му в аеробни условия също е възможно. Използваните за метода реактори могат да работят прекъснато, със серийно захранване или непрекъснато. Технологията е подходяща за растителни отпадъци от ХВП с високо съдържание на захар или нишесте (напр. захарно цвекло, царевица, картофи и др.).

Процесът включва няколко етапа – хидролиза, ферментация, сепарация и пречистване. В случай че се използват лигноцелулозни отпадъчни материали, е необходимо предварително третиране чрез смилане и киселинна или ензимна хидролиза. Условията на процеса на ферментация като температура и влагосъдържание трябва да са оптимални за растежа и действието на микроорганизмите. Липсата на хранителни вещества може да доведе до понижен добив на етанол. Микроорганизмите се нуждаят от няколко хранителни елемента и такива с микроконцентрация – въглерод, водород, фосфор, сяра, витамини, калий и калций. Подходящата стойност на pH също е от жизненоважно значение за ферментационните микроорганизми, като тя може да се контролира например чрез добавянето на амоняк. Като инхибитори могат да действат пепел, ароматни и неорганични съединения. Обикновено е необходимо разбъркване за подобряване на масо- и топлопреноса в биоректорите, особено при тези с непрекъснат режим на експлоатация. Полученият алкохол се отстранява от реактора при концентрация около 6%, тъй като 15% етанолна концентрация вече е токсична за микроорганизмите. Следва обогатяване до 99% биоетанол, който може да се използва директно като гориво или като добавка към други горива.




Анаеробно разграждане
Биохимичният процес, при който от органичните материали се получава биогаз, е подходящ за хранителни отпадъци, генерирани от производителя или консуматора, както и за отпадъчни води от ХВП и биологични странични продукти от индустрията или селското стопанство. Анаеробното разграждане протича в биорекатор, който може да работи в сухи или мокри условия. Сухите реактори обикновено се използват за хранителни и растителни отпадъци, докато мокрите намират приложение за третиране предимно на отпадъци с животински произход и различни утайки. В зависимост от работната температура реакторите се класифицират като мезофилни (35°C) и термофилни (55°C). Предимството на термофилните реактори е в по-краткото време на престой на отпадъците, но, от друга страна, поддържането на по-висока температура в тях изисква консумация на повече електроенергия.

Преди третиране на отпадъчни води от ХВП чрез анаеробно разграждане може да е необходимо концентрирането им с цел увеличаване на добива на биогаз и повишаване на процента на съдържащия се в него метан. Също така нискорисковите отпадъци от хранителния сектор, които подлежат на анаеробно разграждане, се стерилизират при температура от 70°C за период от 60 минути с цел елиминиране на потенциалните патогенни микроорганизми. Полученият в резултат на третирането продукт се обработва допълнително до достигане на нормативно изискваните параметри за приложението му като почвен подобрител. За отпадъците с по-висок риск, например потенциално заразени животински странични продукти, е подходяща комбинацията от термофилно анаеробно разграждане (където температурата е 50°C и времето на престой е поне 20 дни) и компостиране.

Процесът на анаеробно разграждане включва 4 основни етапа – хидролиза, ацидогенеза, ацетогенеза и метаногенеза. При хидролизата неразтворимата органична материя в реактора преминава в разтворима форма. При ацидогенезата се получават ацетат, летливи мастни киселини, въглероден диоксид и водород. След това летливите киселини се разграждат до ацетат и водород при ацетогенезата. В последния етап от ацетата и водорода се получават метан и въглероден диоксид.

Както е известно, крайният продукт (биогаз) намира приложение за когенерация на топлинна и електрическа енергия. Освен това той може да бъде пречистен и да се използва като гориво за превозни средства.


 

Пиролиза
При пиролизата отпадъците от ХВП се нагряват при висока температура в отсъствието на кислород, в резултат на което се получават газове, масло и въглен. В рамките на процеса големите въглеводородни молекули (целулоза, хемицелулоза и част от лигнина) се разграждат до по-малки и по-леки молекули.

Пиролизата може да бъде класифицирана като бавна и бърза. При бавната пиролиза хранителните отпадъци се нагряват в реактора до температура между 400 и 800°C, като времето на престой е по-дълго. Характерно за този процес е, че се отделят по-големи количества масло и въглен и по-малко газове. Целта на бързата пиролиза е максимално увеличаване на отделящите се течни и газообразни продукти. При нея отпадъците се загряват бързо до подходящата температура (над 650°C) и престояват само няколко секунди или по-малко от секунда. Най-често прилаганите пиролизни реактори са с неподвижен, подвижен, флуидизиран или циркулиращ слой.

Сред изискванията за подлаганите на пиролиза отпадъци е да не съдържат калий в големи количества, както и други алкални метали и хлор поради корозивното им действие върху реактора. Тези компоненти могат да причинят корозия на стените на реактора, котлите и другото процесно оборудване, което е свързано с възникване на неизправности, течове и структурни проблеми. В допълнение, прекалено високото влагосъдържание (до 30%) може да инхибира процеса и да доведе до повишена консумация на топлинна енергия. Специфичното съотношение водород-въглерод на отпадъците също влияе върху добива на продукти.

Газификация
Газификацията включва частично окисление на отпадъците от ХВП при високи температури до газообразна смес, известна като синтез газ. Най-подходящи за процеса са лигноцелулозните материали, както и някои отпадъци от селското стопанство.

Конвенционалният процес на газификация се състои от сушене на отпадъците, пиролиза, окисление и редукционни етапи. В пиролизната камера, в среда с определена концентрация на кислород, големите въглеводородни молекули на хранителните отпадъци се разграждат до по-малки. Температурата в реактора варира между 400 и 650°C. При температури между 900 и 1200°C в окислителната камера протичат ендотермични реакции на пиролиза и газификация. В резултат на протичането на няколко реакции в редукционната камера се образува синтез газ.

Газификаторите са основно два вида – с възходящ или низходящ поток. Те могат да бъдат разделени и на такива с подвижен, флуидизиран или летящ слой.

Процесът на газификация силно зависи от редица фактори като размер на частиците на отпадъците, влагосъдържание, налягане, скорост на загряване, температура и време на престой.

 

ОЩЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМАТА

Управление на отпадъци от целулозно-хартиената промишленостТехнически статии

Управление на отпадъци от целулозно-хартиената промишленост

Всяка година от целулозно-хартиеното производство в ЕС се генерират близо 11 млн. т отпадъци, включващи дървесни остатъци, различни видове утайки и пепели. Кои са най-подходящите методи за оползотворяването и обезвреждането им, четете в статията.

Управление на зелени и хранителни отпадъциТехнически статии

Управление на зелени и хранителни отпадъци

Подходящото управление на биоотпадъците осигурява възможност за получаването на компост с добро качество, който може да бъде използван като почвен подобрител, или на биогаз. Какви процеси се прилагат за това и какви са необходимите условия за провеждането им, вижте в статията.

Технологии за третиране на отпадъци от пластмасаТехнически статии

Технологии за третиране на отпадъци от пластмаса

Методите за превръщане на отпадъчната пластмаса в гориво се определят от вида на материала и свойствата на другите отпадъци, които могат да бъдат използвани в процеса, а ефективната преработка се обуславя от подходяща технология, отговаряща на местните условия.

118 общини могат да кандидатстват за финансиране за компостиращи инсталацииБизнес

118 общини могат да кандидатстват за финансиране за компостиращи инсталации

Допустими за финансиране са инсталации за предварително третиране, които осигуряват отделяне на възможно най-голямо количество отпадъци от потока смесено събрани битови отпадъци, които впоследствие ще бъдат подложени на рециклиране и оползотворяване, както и на стабилизиране на биологичната фракция.

ЕП прие проектозакон за увеличаване процента на рециклирани отпадъциБизнес

ЕП прие проектозакон за увеличаване процента на рециклирани отпадъци

Според документа, до 2030 г. 70% от битовите отпадъци трябва да бъдат рециклирани или подготвени за повторна употреба, докато ЕК предложи процентът да е 65. За материалите за опаковки, като хартия и картон, пластмаса, стъкло, метал и дървесина, евродепутатите предлагат цел от 80% до 2030 г. с междинни цели за всеки материал за 2025 г.

Технологии за термично оползотворяване на утайки от ПСОВТехнически статии

Технологии за термично оползотворяване на утайки от ПСОВ

Характерно за почти всички методи за пречистване на отпадъчни води е формирането на твърд остатък от процесите на обезводняване във филтърпреси и утаяване. По този начин замърсителят се сепарира от течната фаза и се получават утайки с високо съдържание на замърсители.

Методи за третиране и оползотворяване на твърди битови отпадъциТехнически статии

Методи за третиране и оползотворяване на твърди битови отпадъци

Tретирането на твърдите битови отпадъци се свързва с прилагането на интегрирана система за тяхното ефективно управление и оползотворяване на енергийния им потенциал. Тя включва събиране, транспортиране, сортиране, обезвреждане, преработване и оползотворяване на отпадъците чрез рециклиране, депониране, биологично третиране, термично третиране и др.

Еко Макс Био: Иновативна система за пречистване, обезводняване и компостиране на сепарирани утайки от Еко Макс БиоФирмени статии

Еко Макс Био: Иновативна система за пречистване, обезводняване и компостиране на сепарирани утайки от Еко Макс Био

Еко Макс Био ЕООД е сред водещите български фирми в областта на екоиновациите. Репутацията си дължи на цялостните си иновативни решения и продукти за пречистване на индустриални и битови отпадни води с помощта на модерните био- и нанотехнологии.


 

Уеб дизайн от Ей Ем Дизайн. Списание Екология & Инфраструктура. TLL Media © 2018 Всички права запазени. Карта на сайта.

Top