probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2022-24-6-153-164probener-2448Research ArticleТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬTECHNOSPHERE SAFETYБиококс из илового осадка сточных вод – эффективный субстрат для обеззараживания полигонов ТКО и восстановления качества почвBiocoke from wastewater sludge is an effective substrate for disinfecting Msw polygons and restore soil qualityМакоевС. О.MakoevS. O.

Султан Олегович Макоев – директор дирекции международного образования

г. Москва

Sultan O. Makoev – Director of International Education Department

Moscow

MakoevSO@mpei.ruАхметоваИ. Г.AkhmetovaI. G.

Ирина Гареевна Ахметова – др. техн. наук, доцент, проректор по развитию и инновациям

г. Москва

Irina G. Akmetova – Vice-Rector for Development and Innovation

Moscow

Национальный исследовательский университет «МЭИ»РоссияNational Research University «Moscow Power Engineering Institute»Russian FederationКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation202211012023246153164Copyright © Макоев С.О., Ахметова И.Г., 20232023Макоев С.О., Ахметова И.Г.Makoev S.O., Akhmetova I.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/2448

Очистка сточных вод и утилизации отходов сорбентов, полученных из остаточной биомассы. Получение биококса из илового осадка. Обеспечение максимальной теплоты сгорания сырья.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. Рентгенофазовый анализ золы после сжигания отработанных сорбентов. Термогравиметрический анализ биококса в окислительной среде. Оценка элементного анализа исходного сырья и продуктов термической конверсии ТКО. Экспериментальный анализ морфологического состава ТКО для муниципального округа.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведены экспериментальные исследования по анализу илового осадка сточных вод и проведена оценка по энергетическим и экологическим показателям. Выполнено обоснование возможности частичного замещения ископаемого топлива посредством использования ТКО при производстве тепловой энергии. Приведена схема очистки сточных вод и использования отработанных сорбентов в качестве топлива. Для уточнения теплоты сгорания были проведены эксперименты в калориметрической бомбе, которые показали, что биококс имеет низшую теплоту сгорания равную 11,5 МДж/кг. Получена теплота сгорания биококса по данным термоанализатора, которая составляет 8–12 МДж/кг и зависит как от типа исходного осадка сточных вод, так и от режима подготовки биококса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные результаты позволяют оценить эффективность применения биококса, полученного из осадочных сточных вод, для последующего применения для обеззараживания полигонов ТКО и влияние для восстановления качества почв.

THE PURPOSE

THE PURPOSE. Wastewater treatment and waste disposal of sorbents obtained from residual biomass. Obtaining biocoke from sludge. Ensuring maximum calorific value of raw materials.

METHODS

METHODS. X-ray phase analysis of ash after burning spent sorbents. Thermogravimetric analysis of biocoke in an oxidizing environment. Elemental analysis evaluation of raw materials and products of municipal solid waste thermal conversion. Experimental analysis of municipal solid waste morphological composition for the municipal district.

RESULTS

RESULTS. Completed experimental studies on the analysis of sewage sludge and an assessment on energy and environmental indicators. The substation of partial replacement of fossil fuels by using municipal solid waste in thermal energy generation. Scheme of wastewatertreatment and application of used sorbents as fuel. In order to clarify the calorific value, experiments were made in a calorimetric bomb which showed that biocoke has a lower calorific value of 11.5 MJ/kg. The calorific value of biocoke was obtained according to the data of a thermal analyzer, which is 8–12 MJ/kg and depends both on the type of initial sewage sludge and on the mode of biocoke preparation.

CONCLUSION

CONCLUSION. The obtained results make possible to evaluate the effectiveness of biocoke usage obtained by conversion of sewage sludge for the disinfection of MSW landfills and the impact on restoring soil quality.

биококсобеззараживание полигоновпереработка илового осадкасточные водыутилизация ТКОbiocokelandfill decontaminationsludge processingwastewatersolid waste disposalReferencesБутусов М.М., Комаров А.Ю., Писаренко С.С., Кудерна М., Поллак М. Безотходная переработка илового осадка канализационных очистных сооружений – производство биококса // Водоснабжение и санитарная техника. 2017. № 8. С. 47–51.Butusov MM, Komarov AYu, Pisarenko SS, et al. Waste–free processing of sludge sludge from sewage treatment plants - production of biocox. Water supply and sanitary equipment. 2017;8:47-51.Novotny E.H., Maia C.M., Carvalho M.T., Madari B.E. Biochar: Pyrogenic carbon for agricultural use – a critical review // R. Bras. Ci. Solo, 39:321-344, 2015.Novotny EH, Maia CM, Carvalho MT, et al. Pyrogenic carbon for agricultural use – a critical review. R. Bras. Ci. Solo, 39:321-344, 2015.Jing Q., Fernandes de Souza M., Robles-Aguilar A., Ghysels S., Sik Ok Y., Ronsse F., Meers E. Improving biochar properties by co-pyrolysis of pig manure with bio-invasive weed for use as the soil amendment, Chemosphere, Volume 312, Part 1, 2023, 137229.Jing Q, Fernandes de Souza M, Robles-Aguilar A. Improving biochar properties by co-pyrolysis of pig manure with bio-invasive weed for use as the soil amendment, Chemosphere. V. 312, Part 1, 2023, 137229.Zhang R.-H., Xie Y., Zhou G., Li Z., Ye A., Huang X., Xie Y., Shi L., Cao X., Zhang J., Lin C. The effects of short-term, long-term, and reapplication of biochar on the remediation of heavy metal-contaminated soil, Ecotoxicology and Environmental Safety, Volume 248, 2022, 114316.Zhang R.-H, Xie Y, Zhou G, et al. The effects of short-term, long-term, and reapplication of biochar on the remediation of heavy metal-contaminated soil, Ecotoxicology and Environmental Safety. 202;248:114316.Тимербаев Н.Ф., Тунцев Д.В., Хайруллина М.Р., Китаев С.В. Технология и оборудования для электроэнергетического использования древесных отходов. известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2017;19(1-2):102-107.Timerbaev NF, Tuntsev DV, Khairullina MR, et al. Technologies and equipment for the production of electricity from wood waste. Power engineering: research, equipment, technology. 2017;19(1-2):102-107.Politaeva N., Smyatskaya Y., Fedyukhin A. Fiber and carbon materials for wastewater purification from petroleum products. Desalination and Water Treatment, 174 (2020) P. 116-122.Politaeva N, Smyatskaya Y, Fedyukhin A. Fiber and carbon materials for wastewater purification from petroleum products. Desalination and Water Treatment, 174 (2020) P. 116-122.Афанасьева О.В., Мингалеева Г.Р., Добронравов А.Д., Шамсутдинов Э.В. Комплексное использованиеи золошлаковых отходов. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2015;(7-8):26-36.Afanaseva OV, Mingaleeva GR, Dobronravov AD, et al. Complex use of ash and slag waste. Power engineering: research, equipment, technology. 2015;(7-8):26-36.Савина М.В., Тимофеева С.С. Разработка схемы использования генераторного газа из низкосортного угля в ПГУ // Вестник КГЭУ, 2021, том 13, № 2 (50).Savina MV, Timofeeva SS. Development of a scheme for using generator gas from low-grade coal in PSU. Vestnik KGEU, 2021:13(2 (50).Анализ возможности использования биоугля в металлургическом производстве / А. В. Карпов, А. О. Диментьев, Д. С. Шмарин, Т. В. Цымбал // Вестник Липецкого государственного технического университета. – 2022. – № 1(47). – С. 69-76.Karpov AV, Dimentiev AO, Shmarin DS. Analysis of the possibility of using biocoal in metallurgical production. Tsymbal. Bulletin of the Lipetsk State Technical University. 2022;1(47):69-76.Таймаров М.А., Чикляев Е.Г. Разработка прямоточной пиролизной установки для пирогенетического разложения древесины. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020;22(6):68-78.Taimarov MA, Chiklyaev EG. Development of a direct flow pyrolysis plant for pyrogenetic decomposition of wood. Power engineering: research, equipment, technology. 2020;22(6):68-78.Рижия, Е. Я. Влияние биоугля на содержание минеральных форм азота в дерново-подзолистой супесчаной почве с разной степенью окультуренности / Е. Я. Рижия, Н. П. Бучкина, Е. В. Балашов // Агрохимия. – 2020. – № 8. – С. 22-29.Rizhiya EYa, Buchkina NP, Balashov EV. The influence of bio-coal on the content of mineral forms of nitrogen in sod-podzolic sandy loam soil with different degrees of cultivation. Agrochemistry. 2020;8:22-29.Крылова, А. Ю. Получение биоугля пиролизом биомассы / А. Ю. Крылова, Е. Г. Горлов, А. В. Шумовский // Химия твердого топлива. – 2019. – № 6. – С. 55–64.Krylova AYu, Gorlov EG, Shumovsky AV. Obtaining bio-coal by pyrolysis of biomass. Chemistry of solid fuels. 2019;6:55-64.Lehmann, J., Gaunt, J. and Rondon, M. (2006) Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems – a review, Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. V. 11, PP. 403–427.Lehmann J, Gaunt J. and Rondon, M. (2006) Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems – a review. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. 2006;11:403–427.He Li-li, Zhong Zhe-ke, Yang Hui-min Effects on soil quality of biochar and straw amendment in conjunction with chemical fertilizers // Journal of Integrative Agriculture 2017, 16(3): 704–712.He Li-li, Zhong Zhe-ke, Yang Hui-min Effects on soil quality of biochar and straw amendment in conjunction with chemical fertilizers. Journal of Integrative Agriculture 2017;16(3):704–712.Muhammad Arif, Muhammad Ilyas, Muhammad Riaz, Kawsar Ali, Kamran Shah, Izhar Ul Haq, Shah Fahad Biochar improves phosphorus use efficiency of organic-inorganic fertilizers, maize-wheat productivity and soil quality in a low fertility alkaline soil // Field Crops Research 214 (2017) 25–37.Muhammad Arif, Muhammad Ilyas, Muhammad Riaz, Kawsar Ali, Kamran Shah, Izhar Ul Haq, Shah Fahad Biochar improves phosphorus use efficiency of organic-inorganic fertilizers, maize-wheat productivity and soil quality in a low fertility alkaline soil. Field Crops Research. 214 (2017) 25–37.P. Randolph, R.R. Bansode, O.A. Hassan, Dj. Rehrah, R. Ravella, M.R. Reddy, D.W. Watts, J.M. Novak, M. Ahmedna Effect of biochars produced from solid organic municipal waste on soil quality parameters // Journal of Environmental Management 192 (2017) 271–280.P. Randolph, R.R. Bansode, O.A. Hassan, et al. Effect of biochars produced from solid organic municipal waste on soil quality parameters. Journal of Environmental Management. 192(2017) 271-280.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.