RU2381185C2 - Method for complex processing of operational shipboard wastes with application of recuperation - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes. ^ SUBSTANCE: invention is related to complex processing of shipboard waste waters and organic garbage and may be used for certain enterprises, organisations, municipal entities, military camps, recreation centers, small towns and northern territories. Domestic waste and dry garbage is separated into organic substrate, which is supplied into installation of anaerobic fermentation with generation of fuel biogas and assist products: disinfected sludge and liquid phase. Dry waste may be burned without preparation in solid-fueled furnace of steam generating unit. Unreclaimable dry waste is pressed, stored and forwarded for further processing. Oil-containing waters are separated into watered oil product, which is burned in steam generating unit, and slightly contaminated water, which after polishing treatment and disinfection is supplied into reservoir or to consumers. Dry burnable waste and watered oil products are burned in steam generating unit, smoke gases are purified, and water vapour of high parametres is used for heat supply, in power and propulsion devices. Station is arranged in the form of self-propelled or non-self-propelled vessel, motor transport facility or in block-container version in the form of easily transportable separate functional modules. ^ EFFECT: complete processing of waste with production of thermal, electric and mechanical energy. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к областям экологии и энергетики, в частности комплексной переработки судовых сточных вод и органического мусора посредством генерации биогаза и очистки нефтесодержащих вод с последующим сжиганием для использования полученной при сгорании теплоты в целях энергоснабжения.The invention relates to the fields of ecology and energy, in particular the integrated processing of marine wastewater and organic waste through the generation of biogas and purification of oil-containing water, followed by combustion for use of the heat obtained during combustion for energy supply.

Способ предназначен для переработки следующих видов отходов: сточные воды (фекальные и бытовые); бытовые отходы; сухой мусор; нефтесодержащие воды.The method is intended for the processing of the following types of waste: wastewater (fecal and domestic); household waste; dry garbage; oily water.

Способ реализуется на станции, состоящей из двух функциональных комплексов: перерабатывающего и энергетического.The method is implemented at the station, which consists of two functional complexes: processing and energy.

Первый комплекс служит для предварительной подготовки эксплуатационных отходов к обработке с последующей их переработкой.The first complex serves for preliminary preparation of operational wastes for processing with their subsequent processing.

В энергетический комплекс входят тепло- и электрогенерирующие устройства, в которых энергия получается за счет сжигания переработанных отходов в паровых котлоагрегатах.The energy complex includes heat and power generating devices, in which energy is obtained by burning recycled waste in steam boilers.

Принципиальная схема станции комплексной переработки эксплуатационных отходов представлена на чертеже.Schematic diagram of the station for the integrated processing of operational waste is presented in the drawing.

Известны устройства стационарных комплексов и станций переработки твердых бытовых отходов и сточных вод, описанные в источниках [1], [2], [3], [4], [8] и мобильных судовых [5], [6], [7].Known devices of stationary complexes and stations for processing municipal solid waste and wastewater described in sources [1], [2], [3], [4], [8] and mobile ship [5], [6], [7] .

Наиболее близким по технической сущности является изобретение «Способ и устройство для получения метана, электрической и тепловой энергии» RU 2004104324.The closest in technical essence is the invention "Method and device for producing methane, electric and thermal energy" RU 2004104324.

Общими недостатками данных объектов являются следующие:Common disadvantages of these objects are the following:

- перерабатывают преимущественно один вид отходов, узко специализированы;- recycle mainly one type of waste, highly specialized;

- неполон цикл переработки и генерации;- incomplete cycle of processing and generation;

- статичность;- static;

- неудовлетворительные массогабаритные показатели комплексов;- unsatisfactory weight and size indicators of the complexes;

- длительность процесса переработки, обусловленная последовательной переработкой различных видов отходов.- the duration of the processing process, due to the sequential processing of various types of waste.

Задачей изобретения являются повышение эффективности и комплексная переработка эксплуатационных судовых отходов в тепловую энергию посредством генерации и сжигания биогаза, продуктов очистки нефтесодержащих вод и сухого мусора для использования теплоты их сгорания.The objective of the invention is to increase the efficiency and integrated processing of operational ship-generated waste into thermal energy through the generation and combustion of biogas, oil-containing water treatment products and dry garbage to use their heat of combustion.

Технический результат изобретения состоит в разработке способа комплексной переработки судовых сточных воды и мусора с целью их последующей рекуперации в тепловую энергию посредством генерации и сжигания биогаза, продуктов очистки нефтесодержащих вод и сухого мусора для использования теплоты их сгорания для нужд энергоснабжения.The technical result of the invention consists in developing a method for the integrated processing of shipboard wastewater and garbage with a view to their subsequent recovery into thermal energy through the generation and burning of biogas, oil-containing water treatment products and dry garbage to use their heat of combustion for energy supply needs.

Число, назначение и работа функциональных единиц станции обеспечивают полное и комплексное решение поставленной задачи.The number, purpose and operation of the functional units of the station provide a complete and comprehensive solution to the task.

Оптимальное исполнение данной станции - в виде самоходного судна.The optimal design of this station is in the form of a self-propelled vessel.

Также возможны следующие варианты: несамоходное судно, стационарная станция блок-контейнерного исполнения, мобильная станция на автотранспортных платформах.The following options are also possible: non-self-propelled vessel, stationary station of block-container execution, mobile station on truck platforms.

Подобная станция может быть использована для комплексной переработки и очистки загрязняющих сточных вод и мусора, а также генерации тепло- и электроэнергии для отдельных предприятий, организаций, муниципальных образований, военных городков, удаленных баз отдыха, малых населенных пунктов сельских районов, малонаселенных северных территорий, в качестве дублирующих и вспомогательных, а также на время строительства мусороперерабатывающих заводов.Such a station can be used for complex processing and purification of polluting wastewater and garbage, as well as for the generation of heat and electricity for individual enterprises, organizations, municipalities, military towns, remote recreation centers, small rural settlements, sparsely populated northern territories, quality of duplicate and auxiliary, as well as during the construction of garbage processing plants.

Предлагаемое изобретение позволит обеспечить полную комплексную переработку эксплуатационных судовых отходов и их рекуперацию посредством генерации и сжигания биогаза, продуктов очистки нефтесодержащих вод и сухого мусора с последующем использованием полученной при сгорании теплоты в целях снабжения как тепловой, электрической, так и механической энергиями, а также улучшит экологическую и энергетическую обстановку.The present invention will allow for the complete complex processing of operational ship-generated waste and its recovery through the generation and burning of biogas, oil-containing water purification products and dry garbage with the subsequent use of the heat obtained during combustion in order to supply both thermal, electrical and mechanical energies, and will also improve environmental and energy setting.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Чертеж представляет собой принципиальную схему станции комплексной переработки эксплуатационных отходов. Схема выполнена в виде прямоугольников в качестве графических обозначений элементов, связанных функционально линиями перемещения: поступающих отходов, продуктов переработки, очищенных продуктов и рабочих веществ.The drawing is a schematic diagram of a station for the integrated processing of operational waste. The scheme is made in the form of rectangles as graphic designations of elements that are functionally connected by lines of movement: incoming waste, processed products, purified products and working substances.

Части схемы сгруппированы в три отдельных и последовательно связанных блока: принимаемые на переработку и собственные отходы станции (поз.1), перерабатывающий комплекс (поз.10) и энергетический комплекс (поз.18).Parts of the scheme are grouped into three separate and sequentially connected blocks: the station accepted for processing and its own waste (item 1), the processing complex (item 10) and the energy complex (item 18).

Принимаемые на переработку и собственные отходы станции включают: сточные воды (поз.2), подразделенные на фекальные (поз.3) и бытовые (поз.4); бытовые отходы (поз.5); сухой мусор (поз.6); нефтесодержащие воды (поз.7), имеющие в своем составе подсланевые воды (поз.8) и воды от мойки и зачистки грузовых танков нефтеналивных судов.The stations accepted for processing and own waste include: wastewater (item 2), divided into fecal (item 3) and domestic (item 4); household waste (item 5); dry garbage (item 6); oil-containing water (pos. 7), containing under-shale water (pos. 8) and water from washing and cleaning cargo tanks of oil vessels.

Перерабатывающий комплекс состоит из установок: подготовки сточных вод (поз.11), доочистки и обеззараживания сточных вод (поз.12), сортировки отходов (поз.13), анаэробного сбраживания (поз.14), сепарационной (поз.15), доочистки и обеззараживания нефтесодержащих вод (поз.16) и обезвоживания (поз.17).The processing complex consists of the following installations: wastewater treatment (pos. 11), post-treatment and disinfection of wastewater (pos. 12), waste sorting (pos. 13), anaerobic digestion (pos. 14), separation (pos. 15), post-treatment and decontamination of oily waters (key 16) and dehydration (key 17).

Энергетический комплекс имеет в своем составе: установку газоочистки (поз.19), автономный паровой котлоагрегат (поз.20) (либо группу главных (поз.21) и вспомогательных (поз.22)). Рабочее тело - пар подается от котлоагрегата к группам устройств и агрегатов и используется для различных нужд:The energy complex includes: a gas purification unit (item 19), an autonomous steam boiler (item 20) (or a group of main (item 21) and auxiliary (item 22)). Working fluid - steam is supplied from the boiler to groups of devices and units and is used for various needs:

а) теплоснабжения (поз.23) групп внешних (поз.25) и внутренних (поз.26) потребителей в целях отопления и кондиционирования (поз.26 и 27), холодоснабжения (поз.28), а также на нужды перерабатывающего комплекса (поз.29);a) heat supply (pos. 23) of groups of external (pos. 25) and internal (pos. 26) consumers for heating and air conditioning (pos. 26 and 27), cooling (pos. 28), as well as for the needs of the processing complex ( Pos. 29);

б) электрогенерирующих устройств (поз.30), включающих паровые поршневые электрогенераторы (поз.31), паровые турбогенераторы (поз.32). Также в группу этих устройств входят автономные дизельные и газогенераторные агрегаты (поз.33). Электроэнергия поступает на главный распределительный щит (поз.34), откуда подается внешним (поз.35) и внутренним (поз.36) потребителям;b) power generating devices (pos. 30), including steam piston power generators (pos. 31), steam turbogenerators (pos. 32). The group of these devices also includes autonomous diesel and gas generating units (pos. 33). Electricity is supplied to the main switchboard (pos. 34), from where it is supplied to external (pos. 35) and internal (pos. 36) consumers;

в) движительных устройств (поз.37), состоящих из главного парового двигателя (поз.38), вспомогательного электродвигателя (поз.39) и вспомогательных систем энергетической установки (поз.40). Механическая энергия к движителю передается от двигателей через главную передачу (поз.41).c) propulsion devices (pos. 37), consisting of the main steam engine (pos. 38), auxiliary electric motor (pos. 39) and auxiliary systems of the power plant (pos. 40). Mechanical energy is transmitted to the propulsion device from the engines through the final drive (key 41).

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Результат достигается тем, что поступающие на переработку эксплуатационные отходы проходят комплексную обработку в соответствии с принципиальной схемой станции комплексной переработки эксплуатационных отходов, представленной на чертеже следующим образом:The result is achieved by the fact that the operational waste arriving for processing is subjected to complex processing in accordance with the schematic diagram of the complex processing of operational waste, presented in the drawing as follows:

Сточные воды (поз.2) поступают на установку подготовки сточных вод (поз.11), где происходит разделение твердой и жидкой фаз, а также отделение и подготовка органического субстрата необходимой влажности.Wastewater (pos. 2) goes to the wastewater treatment plant (pos. 11), where solid and liquid phases are separated, as well as separation and preparation of the organic substrate of the required humidity.

Далее субстрат направляется в установку анаэробного сбраживания (поз.14), где происходит генерация горючего биогаза и сопутствующих продуктов: обеззараженных шлама (органического удобрения, которое сдается потребителям либо после обезвоживания на установке поз.17 подвергается сжиганию в котлоагрегате) и жидкой фазы, которая смешивается с водой, отделенной на предыдущей стадии, и направляется в установку доочистки и обеззараживания сточных вод (поз.12).Next, the substrate is sent to the anaerobic digestion plant (item 14), where combustible biogas and related products are generated: decontaminated sludge (organic fertilizer that is delivered to consumers or after dehydration at the plant pos. 17 is burned in the boiler) and the liquid phase, which is mixed with water separated at the previous stage, and is sent to the installation of tertiary treatment and disinfection of wastewater (item 12).

Очищенная вода сливается в водоем или направляется потребителям технической воды, органические отходы установки доочистки направляются в цистерну фекальных вод (поз.3).The purified water is discharged into a body of water or sent to consumers of industrial water, the organic waste of the aftertreatment unit is sent to a fecal water tank (item 3).

Бытовые отходы (поз.5) и сухой мусор (поз.6) поступают на установку сортировки отходов (поз.13): органический субстрат, направляемый на анаэробное сбраживание; сухие отходы, которые можно без подготовки сжигать в твердотопливной топке котлоагрегата (поз.20); неперерабатываемый на данной установке сухой мусор, который прессуется, складируется и сдается на дальнейшую переработку.Household waste (pos. 5) and dry garbage (pos. 6) go to the waste sorting plant (pos. 13): an organic substrate sent for anaerobic digestion; dry waste that can be burned without preparation in a solid fuel furnace of a boiler unit (pos. 20); dry garbage that is not recyclable at this installation, which is pressed, stored and disposed of for further processing.

Нефтесодержащие воды (поз.7) поступают на сепарационную установку (поз.15), где разделяются на обводненный нефтепродукт, далее сжигаемый в котлоагрегате и малозагрязненную воду, которая впоследствии направляется через установку доочистки и обеззараживания нефтесодержащих вод (поз.16) в водоем или потребителям.Oily-containing water (pos. 7) is delivered to a separation unit (pos. 15), where it is separated into an irrigated oil product, then combusted in a boiler unit and low-contaminated water, which is then sent through an after-treatment and disinfection unit for oily water (pos. 16) to a reservoir or consumers .

Биогаз, сухие сжигаемые отходы и обводненные нефтепродукты подвергаются высокотемпературному сжиганию в автономном паровом котлоагрегате (поз.20) на номинальном стабильном режиме с низким выбросом загрязняющих веществ. Дымовые газы перед выходом в атмосферу пропускаются через установку газоочистки (поз.19) с улавливанием твердой и связыванием части газообразной фазы.Biogas, dry combustible waste, and waterlogged petroleum products are subjected to high-temperature combustion in an autonomous steam boiler (item 20) at a nominal stable mode with a low emission of pollutants. Flue gases before entering the atmosphere are passed through a gas treatment unit (key 19) with the capture of solid and the binding of part of the gaseous phase.

Вода из устройств очистки дымовых газов с рН=2…3 возвращается в цистерну фекальных вод (поз.3), где частично обеззараживает сточные воды.Water from flue gas cleaning devices with pH = 2 ... 3 is returned to the fecal water tank (item 3), where it partially disinfects the wastewater.

Полученный энергоноситель - водяной пар высоких параметров непосредственно используется в целях теплоснабжения для нужд электроэнергетических и движительных устройств.The resulting energy source - water vapor of high parameters is directly used for heat supply for the needs of electric power and propulsion devices.

Отработавший пар направляется в конденсационную установку (поз.42), что позволяет повысить к.п.д. паросиловой установки, где происходят утилизация его остаточной теплоты и вторичное использование конденсата для питания котлоагрегатов (поз.21 и 22).The exhaust steam is sent to a condensing unit (pos. 42), which allows to increase the efficiency steam power plant, where its residual heat is recycled and condensate is reused to power boiler units (items 21 and 22).

В целях обеспечения надежности, автономности и энергонезависимости в состав станции включены дизельные и газогенераторные агрегаты (поз.31).In order to ensure reliability, autonomy and non-volatility, the station includes diesel and gas generating units (item 31).

Таким образом, число, назначение и работа функциональных единиц станции обеспечивают полное и комплексное решение поставленной задачи.Thus, the number, purpose and operation of the functional units of the station provide a complete and comprehensive solution to the task.

Оптимальное исполнение данной станции - в виде самоходного судна.The optimal design of this station is in the form of a self-propelled vessel.

Также возможны следующие варианты: несамоходное судно, стационарная станция блок-контейнерного исполнения, мобильная станция на автотранспортных платформах.The following options are also possible: non-self-propelled vessel, stationary station of block-container execution, mobile station on truck platforms.

Подобная станция может быть использована для комплексной переработки и очистки загрязняющих сточных вод и мусора, а также генерации тепло- и электроэнергии для отдельных предприятий, организаций, муниципальных образований, военных городков, удаленных баз отдыха, малых населенных пунктов сельских районов, малонаселенных северных территорий, в качестве дублирующих и вспомогательных, а также на время строительства мусороперерабатывающих заводов.Such a station can be used for complex processing and purification of polluting wastewater and garbage, as well as for the generation of heat and electricity for individual enterprises, organizations, municipalities, military towns, remote recreation centers, small rural settlements, sparsely populated northern territories, quality of duplicate and auxiliary, as well as during the construction of garbage processing plants.

Предлагаемое изобретение позволит обеспечить полную комплексную переработку эксплуатационных судовых отходов и их рекуперацию посредством генерации биогаза и очистки нефтесодержащих вод с последующем использованием полученной при сгорании теплоты в целях снабжения как тепловой, электрической, так и механической энергиями, а также улучшит экологическую и энергетическую обстановку.The present invention will allow for the complete integrated processing of operational ship-generated waste and its recovery through the generation of biogas and purification of oil-containing water with the subsequent use of the heat obtained during combustion in order to supply both thermal, electric and mechanical energies, and will also improve the environmental and energy situation.

ЛитератураLiterature

1. Патент Российской Федерации RU 2284967. Биоэнергетическая установка для производства биогаза.1. Patent of the Russian Federation RU 2284967. Bioenergy plant for the production of biogas.

2. Патент Российской Федерации RU 94000379. Очистные сооружения ФБС анаэробно-аэробной обработкой.2. Patent of the Russian Federation RU 94000379. Wastewater treatment plant FBS anaerobic-aerobic treatment.

3. Патент Российской Федерации RU 2004104324. Способ и устройство для получения метана, электрической и тепловой энергии.3. Patent of the Russian Federation RU 2004104324. Method and device for producing methane, electric and thermal energy.

4. Бродач М.М., Шилкин. Н.В. Установка очистки сточных вод Living Machine // Сантехника. - 2002. - №6.4. Brodach M.M., Shilkin. N.V. Installation of wastewater treatment Living Machine // Plumbing. - 2002. - No. 6.

5. Конаков Г.А., Васильев В.В. Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация флота: Учебник для вузов водн. трансп./ Г.А.Конаков, В.В.Васильев. - М.: Транспорт, 1980. - 424 с.: ил.5. Konakov G.A., Vasiliev V.V. Ship power plants and the technical operation of the fleet: A textbook for high schools. transp. / G.A. Konakov, V.V. Vasiliev. - M .: Transport, 1980 .-- 424 p .: ill.

6. Правила технической эксплуатации речного транспорта. - Л.: Транспорт, 1990. - 102 с.6. Rules for the technical operation of river transport. - L.: Transport, 1990 .-- 102 p.

7. Этин В.Л., Плотникова В.Н., Наумов B.C. Экологическая безопасность судов и промышленных предприятий водного транспорта: Курс лекций для студентов специальностей 14.01, 14.02, 24.02, 33.02. / В.Л.Этин, В.Н.Плотникова, В.С.Наумов. - Н.Новгород: ВГАВТ,1997. - 208 с.: ил.7. Etin V.L., Plotnikova V.N., Naumov B.C. Environmental safety of ships and industrial enterprises of water transport: A course of lectures for students of specialties 14.01, 14.02, 24.02, 33.02. / V.L.Etin, V.N.Plotnikova, V.S. Naumov. - N. Novgorod: VGAVT, 1997. - 208 p.: Ill.

8. Йоханссон М., Леннартссон М. Устойчивые методы очистки сточных вод для домов на одну семью // Сайт «Зеленый мир», http://www.greenworld.org.rn/rus/publ/wtoi/contents.htm.8. Johansson M., Lennartsson M. Sustainable wastewater treatment methods for single-family homes // Green World website, http://www.greenworld.org.rn/eng/publ/wtoi/contents.htm.

Claims (1)

Способ комплексной переработки эксплуатационных судовых отходов, содержащий подачу сточных вод на установку подготовки сточных вод, где происходит разделение твердой и жидкой фаз, а также отделение и подготовка органического субстрата необходимой влажности, подачу субстрата в установку анаэробного сбраживания, где происходит генерация горючего биогаза и сопутствующих продуктов: обеззараженного шлама, направляемого к потребителям в виде органического удобрения либо после обезвоживания подвергаемого сжиганию в котлоагрегате, и жидкой фазы, которую смешивают с водой, отделенной на предыдущей стадии, и направляют в установку доочистки и обеззараживания сточных вод, органические отходы после установки доочистки направляют в цистерну фекальных вод, бытовые отходы и сухой мусор поступают на установку сортировки отходов и разделяют на органический субстрат, направляемый на анаэробное сбраживание, сухие отходы, которые можно без подготовки сжигать в твердотопливной топке котлоагрегата, и неперерабатываемый сухой мусор, который прессуют, складируют и сдают на дальнейшую переработку, нефтесодержащие воды подают на сепарационную установку, где разделяют на обводненный нефтепродукт, далее сжигаемый в котлоагрегате, и малозагрязненную воду, которую направляют через установку доочистки и обеззараживания нефтесодержащих вод в водоем или потребителям, при этом биогаз, сухие сжигаемые отходы и обводненные нефтепродукты подвергают высокотемпературному сжиганию в автономном паровом котлоагрегате, дымовые газы перед выходом в атмосферу пропускают через установку газоочистки с улавливанием твердой и связыванием части газообразной фазы, воду из устройств газоочистки возвращают в цистерну фекальных вод, полученный энергоноситель - водяной пар высоких параметров непосредственно используют для теплоснабжения в электроэнергетических и движительных устройствах, отработавший пар направляют в конденсационную установку, где происходит утилизация его остаточной теплоты и вторичное использование конденсата для питания котлоагрегатов. A method for the integrated processing of operational shipboard waste containing wastewater to a wastewater treatment plant, where solid and liquid phases are separated, as well as separation and preparation of an organic substrate of the required moisture content, supply of a substrate to an anaerobic digestion plant, where combustible biogas and associated products are generated : disinfected sludge sent to consumers in the form of organic fertilizer or after dehydration subjected to incineration in a boiler unit, and liquid phase, which is mixed with water separated in the previous stage, and sent to the wastewater treatment and disinfection unit, the organic waste after the aftertreatment plant is sent to the fecal water tank, household waste and dry waste are transferred to the waste sorting unit and separated into an organic substrate, directed to anaerobic digestion, dry waste that can be burned without preparation in the solid fuel furnace of the boiler, and non-recyclable dry waste that is pressed, stored and disposed of for further After processing, oil-containing water is fed to a separation unit, where it is separated into an irrigated oil product, then burned in a boiler unit, and low-pollution water, which is sent through an after-treatment and disinfection unit of oil-containing water to a reservoir or consumers, while biogas, dry combustible waste and irrigated oil products are subjected high-temperature combustion in an autonomous steam boiler, flue gases are passed through the gas purification unit before entering the atmosphere to capture solid and part of the gaseous phase, the water from the gas purification devices is returned to the fecal water tank, the energy carrier obtained - high-quality steam is directly used for heat supply in electric power and propulsion devices, the exhaust steam is sent to a condensation unit, where its residual heat is recycled and the condensate is reused for power supply of boiler units.

Images