способ термической переработки отходов

Формула изобретения

1. Способ термической переработки отходов, включающий загрузку в продуваемую кислородсодержащим газом расплавленную шлаковую ванну смеси твердых отходов и углеродсодержащего материала отдельно или в смеси с оксидами металлов и/или металлоломом, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используется смесь углеродсодержащего топлива и осушенных фекалий.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве осушенных фекалий используют шламы фекальной канализации и/или фекальные шламы животноводческих производств.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам термической переработки отходов и может быть использовано в коммунально-бытовом хозяйстве, химии, других областях промышленности, а также в сельском хозяйстве.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ термической переработки твердых отходов, включающий загрузку отходов в расплавленную шлаковую ванну, продуваемую кислородсодержащим газом, причем отходы загружаются совместно с углеродсодержащим топливом, а продувку ведут с интенсивностью 150-2200 нм³/чм². В загружаемой в шлаковую ванну шихте из отходов и топлива содержание углерода равно 2-25%. На каждый процент увеличения содержания углерода в шихте из отходов и топлива выше 10% в расплавленную шлаковую ванну вводят оксиды металлов и металлолом в количествах соответственно 0,25-5 и 0,5-15 от массы загружаемой шихты (aвторское свидетельство N 1315738 СССР, кл. F 23 G 5/00, 1987 г.).

Недостатком известного технического решения является то, что он не предусматривает переработки фекалий, являющихся углеродсодержащими отходами, а предусматривает использование углеродсодержащего топлива, являющегося ценным энергетическим ресурсом.

Задачей изобретения является экономия углеродсодержащего топлива за счет частичного отказа от его использования при термической переработке отходов, а также термическая переработка осушенных фекалий.

С целью решения поставленной задачи в известном способе термической переработки отходов, включающем загрузку продуваемую кислородсодержащим газом расплавленную шлаковую ванну смеси твердых отходов и углеродсодержащего материала отдельно или в смеси с оксидами металлов и/или металлоломом, в качестве углеродсодержащего материала используется смесь осушенных фекалий и углеродсодержащего топлива, причем в качестве осушенных фекалий используются шламы фекальной канализации и/или фекальные шламы животноводческих производств.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в предлагаемом способе термической переработки отходов в качестве углеродсодержащего материала используется смесь углеродсодержащего топлива и осушенных фекалий, а не только углеродсодержащее топливо. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна"

Сущность изобретения заключается в загрузке в расплавленную шлаковую ванну смеси твердых отходов, а также смеси углеродсодержащего топлива и осушенных фекалий. При этом смесь твердых отходов, углеродсодержащего топлива и фекалий может загружаться отдельно или в смеси с оксидами железа и/или металлоломом, а в качестве осушенных фекалий могут использоваться шламы фекальной канализации и/или фекальные шламы животноводческих производств.

Фекалии - продукты жизнедеятельности человека и животных - являются основным компонентом фекальных вод. Наиболее распространенными видами фекальных вод являются канализационные сточные воды и жидкие отходы животноводческих ферм. В состав фекальных вод входит до 7% сухих веществ. До настоящего времени фекальные воды подвергались осушению, при этом содержание H₂O в них снижалось до 10-20% (по массе). После этого они подвергались обеззараживанию путем хлорирования и использовались в качестве удобрений при выращивании технических культур (Большая советская энциклопедия, т. 27, с. 269). При этом не допускается их использование при выращивании плодовых, ягодных и других пищевых культур. В настоящее время в сельском хозяйстве используется только часть производимых фекальных вод, которые являются опасным источником загрязнения почвы, водоемов и грунтовых вод.

Продуктом осушения канализационных сточных вод являются шламы фекальной канализации, а жидких отходов животноводческих ферм - фекальные шламы животноводческих производств. В табл. 1 приведен их химический состав, а также состав бурого угля, являющегося углеродсодержащим топливом, применение которого предусматривается техническим решением, выбранным в качестве прототипа. Как видно из данных табл. 1, в осушенных фекалиях содержится углерода на 25-50% меньше, чем в буром угле. Соответственно на 25-50% меньше и их теплотворная способность. При этом энергетическая ценность фекальных шламов животноводческих производств в среднем в 1,5 раза ниже шламов фекальной канализации.

Таким образом, при частичной замене угля осушенными фекалиями их расход должен быть в 1,5-2 раза больше, чем количество заменяемого углеродсодержащего топлива.

Пример 1. В печи с расплавленной шлаковой ванной утилизируются совместно твердые городские отходы, содержащие не более 1% углерода и шламы фекальной канализации. При этом содержание углерода в смеси поддерживается в пределах от 2 до 15% (по массе). Показатели процесса приведены в табл. 2. В смеси сo шламами фекальной канализации загружается углеродсодержащее топливо (бурый уголь) в количестве, необходимом для осуществления процесса. Одновременно могут загружаться оксиды металлов (железорудные и другие материалы) и металлолом.

Таким образом, при содержании углерода в смеси от 2 до 15%, в печи с расплавленной шлаковой ванной можно одновременно перерабатывать 20,5-23,6 т/ч твердого городского мусора и 0,94-38,1 т/ч шламов фекальной канализации, при этом расход угля снижается на 0,50-19,5 т/ч.

Пример 2. В печи с расплавленной шлаковой ванной утилизируются совместно твердые городские отходы, содержащие не более 1% углерода и фекальные шламы животноводческих производств. При этом содержание углерода в смеси поддерживается в пределах от 2 до 15% (по массе). Показатели процесса приведены в табл. 3. В смеси с фекальными шламами загружается углеродсодержащее топливо (уголь). Одновременно могут загружаться оксиды металлов и металлолом.

Таким образом, при содержании углерода в смеси от 2 до 15% в печи с расплавленной шлаковой ванной можно одновременно перерабатывать 20,5-23,6 т/ч твердого городского мусора и 0,54-13,3 т/ч фекальных шламов животноводческих ферм, при этом расход угля снижается на 0,3-9,1 т/ч.

Пример 3. В печи с расплавленной шлаковой ванной утилизируются совместно твердые городские отходы, содержащие не более 1% углерода, отходы животноводческих ферм и шламы канализации при общем содержании углерода в смеси от 2 до 15% (по массе). В этом случае в печи можно перерабатывать 20,5-23,6 т/ч и 0,54-38,1 т/ч фекальных шламов канализации и фекальных животноводческих производств.

Применение предлагаемого способа позволяет сократить использование ценного углеродсодержащего топлива при утилизации отходов и утилизировать обезвоженные фекальные воды совместно с твердыми отходами в печи с расплавленной шлаковой ванной.