Биококс из илового осадка сточных вод – эффективный субстрат для обеззараживания полигонов ТКО и восстановления качества почв

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

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. 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. 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.

1. Бутусов 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Савина М.В., Тимофеева С.С. Разработка схемы использования генераторного газа из низкосортного угля в ПГУ // Вестник КГЭУ, 2021, том 13, № 2 (50).

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Крылова, А. Ю. Получение биоугля пиролизом биомассы / А. Ю. Крылова, Е. Г. Горлов, А. В. Шумовский // Химия твердого топлива. – 2019. – № 6. – С. 55–64.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.