Завод по очистке сточных вод от илистого осадка с производством топлива.

Очистка технической воды

СОСТАВ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ УСТАНОВКИ carboren

трансформация в техническиЕ угЛИ и платформу химикАТОВ

Посредством технологии гидротермической углефикации (ГТУ) органическое сырье может быть трансформировано в высоко-ценные технические угли и платформу химикатов

ПРИМЕР ОБАГАЩЕНИЯ:

• – Жидкое   сырье   с   очень   высоким   содержанием растворенного углерода, когда нет другого способа его выделения (напр., при испарении), с сохранением химических качеств.

• – В  процессе  ГТУ  растворенный  углерод  конденсируется и, как продукт, эффективно выделяется из воды через спрессовывание с последующим высушиванием до получения твердого материала с высоким содержанием углерода.

• – Этот  ценный  материал  используется  при  накоплении энергии в качестве
  суперконденсатора.

Производство технических углей / химикатов из биологического сырья требует более сложную установку для достижения запланированного качества

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАВОДА

• - Загрузка должна быть более 70 т. сухого вещества / день (или >140 т / день сырого вещества с содерж. влаги 50%)
• - Сырье должно быть измельчено до размера <100 мм и просеяно для выявления загрязнений; выбор стандартного оборудования зависит от наличия сырья
• - Котел ГТУ функционирует в режиме неприрывной подачи / выхода и имеет встроенную систему рециркуляции пара (технологическая собственность CarboREN); обновленный пар подается под давлением около 30 бар.
• - Механическая дегидратация может быть проведена через мембранный фильтр или непрерывный ленточный грохот, что зависит от условий проекта и имеет закрытую структуру, котролирующую сброс загрязнений
• - Термическое высушивание выполняется путем непрямой подачи тепла (напр., связка труб или горячая основа для создания кипящего слоя)
• - Тип спрессовывания (напр, гранулы, брикеты) зависит от комплектации проекта

КОМПЛЕКТАЦИЯ ЗАВОДА

• – Комплектация заводов обычно включает гидро-термическую углефикацию, получение углерода и /или экстракцию / очистку химических элементов
• – Другими сегментами могут быть первичная обработка биомассы, высушивание, уплотнение ихранение углерода
• – Технология био-обогащения CarboREN может бытьинтегрирована в структуру существующего завода попроизводству биоэтанола, сахара, крахмала и т.д.
• – Наличие высокого дохода даже в случае небольшихотдельно работающих установок или при интеграциис существующим заводом
• – Проект обычно включает мониторинговые тесты влаборатории, производство образцов на опытнойустановке, проектно-инженерные работы и лицензи-рование технологии

Как это работает?

• 

  Загрузка сырья
  (илистый осадок, био-шлам)

  • Содержание воды 70-80%
  • Калорийность:
    не устанавливается
  • Запах: существенный
• 

  ГТУ (гидротермическая углефикация) + прессование

  • Сухое вещество уменьш. на 20 %
  • Структура разрушена
  • Содержание воды в шламе снижено до 40 % (вода выделена для повтор. циркуляции на водоочистные
• 

  Выход / Биотопливо

  • Содержание воды: 40%
  • Калорийность: 4,9 ГДж/т
  • Запах: отсутствует

Гидротермическая углефикация

Это термическая обработка при температуре 150 - 300°C, способствующая разрушению внутренней структуры сырья, выводу влаги и полимеризации

CarboREN в существующую линию по обработке илистого осадка является сравнительно простой. На первом этапе осадок водоочистных станций должен быть предварительно обезвожен до уровня влаги около 80%. Можно применять существующие технологии или установить новую центрифугу. На следующем этапе, предварительно обезвоженный осадок подвергается нагреванию и непрерывно подается насосом в печь гидротермального коксования. Шлам "варится" при температуре ~200°C и ~20 бар. На этом этапе содержание органического сухого материала сни- жается на 20 %, так как структура материала частично разрушается, формируя CO2 и H2O в качестве побочных продуктов. Получаемая смесь гидротермального коксования ГТК непрерывно охлаждается и расслабляется до атмосферного давления. При последующем интенсивном механическом удалении воды содержание сухого вещества поднимается до уровня 60 %. Для работы можно адаптировать существующую центрифугу, ленточный или мембранный фильтровочный пресс, или установить новый. Конечным продуктом будет твердый отфильтрованный осадок (кек), который легко переработать и который полностью готов стать топливным компонентом. Отделившаяся вода может быть направлена на водоочистную станцию.

Интегрирование технологии сепарации CarboREN в существующую линию по переработке илистых осадков

Упрощенная система: при получении низкокачественного продукта, после ГТУ процесса шлам подвергается только спрессованию в кек, который можно использовать как топливную добавку при сжигании в печах.

В сравнении с частичным или полным высушиванием, технология CarboREN обеспечивает существенное преимущество относительно затрат. Принимая во внимание, что существующая линия по переработке отстойника создает 50.000 т / г. илистого остатка, который удаляется по цене 35 Euro / т., общая стоимость составит около 1.75 млн. Euro / г. Этот шлам имеет содержание воды 80%, зольность 40% и представляет проблему в связи с наличием запаха и постоянно растущих расходов на его утилизацию. Оператор может установить термальную сушильную установку, которая снизит массу и повысит качество высушенного материала.
В качестве альтернативы предлагается инсталлировать технологическую линию по сепарации CarboREN.

В данном примере 50,000 т. / г. илистого осадка (био шлама), состоящего из 10,000 т. / г. сухого вещества и 40,000 т. / г. воды, проходит через сепарацию технологической установки CarboREN. В процессе обработки 1,600 т. / г. органического вещества расщепляется, формируя CO2 и H2O. Оставшиеся 8,400 т. / г. сухого вещества переходят в гидрофобный углеподобный материал, который подвергается механическому обезвоживанию до содержания сухого вещества 60 %, с получением общего выхода твердой массы 14,000 т. / г. Объем воды, сепарирующейся на этапе обезвоживаия составляет 34,400 т. / г., который направляют на водоочистную установку. Рабочий режим ГТК печи и пресса потребляет 8,440 МВт-ч / г. термальной энергии и 570 МВт-ч / г. электроэнергии.

Для подобного снижения массы при использовании термальной сушильной установки, шлам должен быть высушен до содержания влаги 29 %. Для достижения цели требуется 35,920 МВт-ч / г. термальной энергии и 290 МВт-ч / г. электроэнергии. Из-за летучих органических веществ, на водоочистной станции конденсируется и рециркулирует 36,000 т / г. водяного пара.

Материально-энергетический баланс технологии сепарации CarboREN в сравнении с термальной сушкой

Сферы применения технологии

Индустриальные процессы часто являются причиной органических отстойников, которые очень сложно и дорого ликвидировать. Для многих отраслей затраты, связанные с разме- щением шламов (илистых био-осадков) повышаются в связи с ростом цен на электроэнергию, требованиями общественности и законодательными стандартами по окружающей среде. Мы разработали CarboREN® технологию сепарации, снижающую количество отходов до 70 % при использовании всего 25 % энергии по сравнению с термальным высушиванием. Экономически выгодным представляется переработака шлама, концентрирующегося на станциях водоочистных сооружений. Утановки по очистке промышленных стоков целлюлозно-бумажной промышленности считаются крупнейшими производителями грязевых отстойников в мире. Сегодня эти отходы ликвидируют методом центрифугирования, с помощью ленточного или мембранного фильтровочного пресса, при последующем сжигании в угольных котлах или, в некотрых случаях, захоронении. Однако, сжигание не будет эффективным из-за высокого содержания влаги в обезвоженном осадке, что обычно составляет между 70 % и 80 %, и имеет низкую или отрицательную калорийность. Захоронение или компостирование, запрещенные во всех индустриализированных странах, представляются еще менее привлекательными по причине возможного заражения грунтовых вод и нанесения вреда местным жителям в течение длительного периода.

Чтобы снизить затраты на размещение механически обезвоженного осадка, термальное высушивание рассматривается как жизнеспособное решение. В зависимости от типа и размера сушильной установки, для выпаривания требуется до 1МВт / ч на 1 т. воды. Высушенный остаток имеет низкую теплотворную способность до 10 ГДж / т., который обычно сжигают как дополнительное сырье на электростанциях в угольных котлах или в цементной промышленности. Основным недостатком термального высушивания является количество затрачиваемой энергии, превышающей калорийность высушенного вещества. Кроме этого, сухой осадок не имеет качеств горючего, как уголь или древесина из-за высокого содержания золы и загрязняющих веществ. Следовательно, утилизация высушенного остатка экономически не выгодна. Последний аргумент, в процесс высушивания и переработки требует соблюдать строгие меры по предупреждениию взрывоопасной ситуации.

Инновационная технология CARBOREN^®

Технология основана на принципах гидротермической углефикации, что позволяет перерабатывать органическое сырье в экологически чистый углеродный материал для дальнейшего получения биотоплива и биогенного углеродсодержащего сырья в качестве расходного материала или для обезвоживания органических шламов. Побочными продуктами являются инертные материалы, которые могут быть переработаны в структурную часть компоста. На основании запатентованного и экономически рентабельного процесса, техническая вода подвергается внутренней рециркуляции.

Технология сепарации CarboREN обрабатывает органический остаток перед механической
дегидратацией, уменьшая содержание влаги перед следующим механическим процессом до    40 %. Это приводит к снижению массы до 70 %. По сравнению с термальным высушиванием, для этой обработки требуется только 25 % термальной энергии. Кроме этого, получаемая теплотворная способность в пределах 5 ГДж/т является достаточной для использования полученного вещества в качестве дополнительного топлива. Обработанный осадок не имеет запаха и обеззаражен. Технология сепарации CarboREN основана на гидротермальном коксо- вании (ГТК), процессе спеканий при температуре около 200°C и давлении около 20 бар, при которых структура осадка разрушается, формируя гидрофобный углеподобный твердый материал, который очень легко высушить. После механической дегидратации на фильтре остается твердый осадок с содержанием сухого вещества 60 %. Материал не взрывоопасен и имеет улучшенные качества по применению и транспортировке.