تعمل شركة ECO SPECTRUM على الحصول على نتائج ضمن أعمال البحث والتطوير (НИОКР):
تطوير حل تقني وتبرير اقتصادي لتدوير النفايات: حمأة محطات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي المنزلية والمختلطة بطريقة المعالجة الحرارية (إبطال المفعول الحراري).
حمأة محطات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي المنزلية والمختلطة — هي نفاية، الرمز وفق ФККО: 72220001394
المنشأ: جمع ومعالجة وتصريف مياه الصرف الصحي المنزلية والمختلطة. 3 عملية التكوّن: إزالة الحمأة المنشطة الزائدة من محطات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي المنزلية والمختلطة. 35 التركيب: كتلة حيوية للحمأة، ماء، تربة، رمل. قد يحتوي الراسب على مواد عضوية ذات منشأ طبيعي، مركبات مجموعة النيتروجين، مشتقات نفطية بكميات ضئيلة، فوسفات، كبريتات، ومعادن ثقيلة: رصاص، كادميوم، نيكل، كروم، زنك، نحاس، زئبق، زرنيخ في مركبات. 3 فئة الخطورة: IV
في إطار أعمال НИОКР تم إجراء حرق تجريبي لعينة اختبارية من النفاية.
ملاحظة:
تكمن إشكالية تدوير نفايات حمأة محطات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي المنزلية والمختلطة في وجود العديد من الطرق، على سبيل المثال:
- الإبطال الحراري (المعالجة الحرارية)؛
- استخدام الراسب في صناعة الأسمنت؛
- التحلل الحراري؛
- الأكسدة الميكروبيولوجية؛
- الاستخدام في إنتاج التربة؛
- إلخ.
ومن ثم فإن اختيار التقنية هو بحد ذاته جوهر الإشكالية.
مدير قسم المبيعات في ECO SPECTRUM
لقد تبيّنا طرق التدوير المذكورة أعلاه، وأجرينا تحليلات وأبحاثاً ومقارنات لفهم مكانة الإبطال الحراري ضمن هرم الطرق من الناحية الاقتصادية والبيئية. لقد وجّهنا طلبات إلى مؤسسات علمية، وهيئات الإسكان والخدمات المجتمعية، وشركات خاصة تتعامل مع هذا النوع من النفايات، وأجرينا تجارب وأعمال НИОКР، وبفضل ذلك يمكننا بثقة تولّي مسألة اختيار المعدّات والتقنيات.
حتى يومنا هذا، تعدّ معالجة رواسب الحمأة لمحطات التنقية مشكلة جدية لأي مدينة. ويعود ذلك إلى زيادة أحجامها سنوياً مع نمو عدد السكان، وبالتالي زيادة كمية مياه الصرف المستخدمة. إن الحل الصحيح الوحيد هو معالجتها لاستخدامها لاحقاً في مختلف قطاعات الصناعة.
نشكّك في الادعاءات التالية بشأن الطرق المطبقة:
1. استخدام الراسب في صناعة الأسمنت
«يُعد استخدام الراسب في صناعة الأسمنت طريقة جيدة، إذ يعمل كمُضاف إلى الخليط الخام. يجلب الراسب غير المعالج فائدة مزدوجة للإنتاج، إذ يمر أولاً بمرحلة إزالة جزئه العضوي بالحرق، وخلال ذلك تنطلق طاقة حرارية إضافية. هذا يتيح للمصنع استخدام الحرارة في احتياجاته، وبالتالي توفير الوقود الباهظ الثمن. بعد الحرق تنتقل جميع الأجزاء غير العضوية المتبقية في التركيب إلى كلنكر الأسمنت حيث تذوب في التركيب السليكاتي. هذا الاستخدام للراسب لا يؤثر بأي شكل على جودة المنتج النهائي.»
أولاً، هذا مجرد نظريّة؛ لا يوجد تطبيق عملي لها في روسيا. لقد عملنا مع مصانع الأسمنت ونعلم أن تركيب المنتج النهائي يتأثر بما يُغذّى مع المواد الخام. ثم يبرز السؤال: ما نسبة رطوبة النفاية التي يجب أن تدخل بها كي تحقق وفراً في الوقود؟ إذ لا يهم في أي مرحلة يتم تجفيف النفاية، المهم أنه يدخل ضمن تكلفة التخلص من النفاية. وكذلك ما مدى قيمة النفاية الحرارية كي تعطي من الحرارة ما يكفي لدعم عملية حرق الأسمنت. كما يبرز سؤال بيئي: إلى أي مدى ستكون عمليات إزالة ملوثات غازات المداخن مضمونة؟ فصناعة الأسمنت لا تتطلب عقد تنظيف إضافية سوى نزع الغبار، أما لإبطال مفعول الملوثات (تنقيتها) فهناك حاجة إلى مرشح إعصاري، وحقن كاشف قلوي جاف، ومرشح إعصاري، ومرشح كيسي، وممتص بالفحم، إلخ، أي أن على المؤسسة إعادة تأهيل المصنع، والدخول عملياً في تبعية لمورّد النفاية لتنفيذ المشروع مع تحقيق أرباح غير مقنعة تماماً. كما أن مستهلكي منتجات الأسمنت قد يطعنون في مدى صداقة المنتج للبيئة، خصوصاً أنه غالباً ما يُستخدم في البناء السكني.
2. التحلل الحراري
«يُعد التحلل الحراري أكثر الطرق تقدّماً لتدوير نفايات محطات المعالجة. ميزته الرئيسية هي الجدوى الاقتصادية الجيدة. تمثل تقنية التحلل الحراري عملية معالجة حرارية للمواد العضوية. تُستخدم لذلك حجرات خاصة خالية من الأكسجين تُحافَظ فيها على درجة حرارة تقارب 800 درجة مئوية، وهي الدرجة المثلى لإجراء التقطير الجاف للنفايات مع تكوّن البيروكربون والقطران السائل والغاز القابل للاحتراق لاحقاً. يُستخدم الغاز الناتج كوقود، إذ يتمتع بقيمة حرارية حتى 3500 кДж/м3.
البيروكربون – هو بقايا كربونية صلبة من عملية تحلل حراري مستمرة تُستحصل من نفايات غير قابلة للتسميد، وهو مادة خاملة غير مؤذية إطلاقاً.
يمكن استخدامه في صناعة البلاستيك ومنتجات المطاط والأصبغة وعمليات تصنيع المعادن السوداء.»
عند النظر في هذه الطريقة لا يُؤخذ بالحسبان أنه إن كان بالإمكان الحصول على وقود تحلل حراري عالي الجودة وكربون تقني من تحلل الإطارات الحراري ويُستخدم بنجاح في مجالات صناعية مختلفة، فإننا في نتيجة تحلل نفايات قطاع الإسكان والخدمات المجتمعية (ЖКХ) حرارياً نحصل على تأثير عكسي سلبي للغاية:
حيث تُستحصل من نفاية واحدة سائل تحلل حراري منخفض الجودة بخصائص تماثل نفايات سائلة سامة، وبقايا كربونية متعددة المكوّنات بلا مستهلك، أي إنها – نفاية لا يجوز طمرها في المكب نظراً لخصائصها السامة والمتنافرة.
هذا المشروع غير مجدٍ اقتصادياً وغير فعّال بيئياً. محصلته إنتاج نفايتين من نفاية واحدة، ولم تُؤخذ في وثائق المشروع التي اجتازت ГЭЭ عمليات تدويرهما وتكاليفهما بالحسبان.
كذلك فإن طرق التكسير التحفيزي والبلازما منخفضة الحرارة، التي تدّعي بحق العالمية، تعاني من غياب اختبارات صناعية كافية بسبب غلاء المعدات وارتفاع تكلفة المعالجة.
3. الاستخدام في إنتاج التربة
«لإنتاج تربة بيولوجية عالية الجودة، يجب إعداد المادة نفسها بشكل صحيح، وهي تحديداً الحمأة المنشطة الزائدة. تبدأ العملية بنزع الماء باستخدام أجهزة طرد مركزي ومرشحات تفريغ خاصة، ثم تمر بمرحلة التجفيف.
تمتاز هذه الطريقة بإمكانية تدوير الراسب وإنتاج تربة عالية الجودة لزراعة النباتات، وهو عامل مهم بلا شك لمدينة ملوّثة.»
الأكسدة الميكروبيولوجية
الطريقة قابلة للتطبيق فقط على الرواسب منخفضة السمية. تتم العملية بواسطة مستعمرات من البكتيريا المؤكسدة التي تتفاعل مع الحمأة المنشطة. بعد هذه العملية نحصل على كومبوست يحتوي على ميكروفلوراً مفيدة ومواد تزيد من خصوبة التربة.
من سلبيات الطريقة المذكورة أعلاه الحاجة إلى رقابة صارمة على المواد الخام لإنتاج الأتربة، إذ يمكن أن ينعكس ذلك سلباً على المنتج النهائي. وإذا كشفت الفحوص عن عدم مطابقة بوجود معادن ثقيلة أو بيض طفيليات، فيجب البحث عن مواد خام بديلة وتدوير المواد الحالية بطريقة أخرى. علاوة على ذلك، يبقى مدى ربحية هذه الطريقة غير محسوم، ومدى صداقتها للبيئة موضع شك.
أجرى مختصو شركة ECO SPECTRUM حسابات للتركيب العنصري للنفاية.
المعطيات الأولية
التركيب العنصري المحسوب للنفاية:
| اسم النفاية | C, % | H, % | O, % | N, % | S, % | Cl, % | W, % | A, % | Q، ككال/كغ | Cp، جول/(كغ´°С) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| حمأة منشّطة، رطوبة 20% | 29,154 | 3,665 | 21,383 | 0,353 | 0,088 | 0,040 | 20,000 | 25,357 | 2585 | 2400 |
حيث C, H, O, N, S, Cl, W, A – محتوى الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت والكلور في النفاية، ورطوبة النفاية ورماديتها؛
Q – القيمة الحرارية الدنيا لمزيج النفايات، كيلوكالوري/كغ
تم إشراك مختبر معتمد لإجراء قياسات الملوّثات ولتحديد التركيب وفئة خطورة الرماد.
الحالة التجميعية والشكل الفيزيائي: صلب.
الصورة رقم 1، 2. العينة قيد الاختبار قبل التغذية إلى الغرفة الرئيسية
المهام
كمية المادة: 439 كغ.
الجدول 1. العملية التشغيلية للحرق الاختباري
| رقم/ت | اسم مؤشرات عملية الحرق الاختباري | قيمة المؤشرات |
|---|---|---|
| 1 | وقت بدء التسخين، __س:__د | 08:30 |
| 2 | وقت بدء تغذية المادة، __س:__د | 12:25 |
| 3 | وقت انتهاء حرق المادة، __س:__د | 18:30 |
| 4 | إجمالي كمية المادة المغذاة، كغ | 439 |
| 5 | درجة حرارة المادة قبل التغذية إلى ГК، °С | +8 |
| 6 | درجة الحرارة في ГК و ВК، °С | الجدول 3 |
| 7 | وقت إطفاء المشاعل في ГК و ВК، __س:__د | تم إطفاء أجهزة الحرق في ГК بالكامل بعد الوصول إلى النمط التشغيلي. عمل جهاز الحرق في ВК بشكل متقطع للحفاظ على درجات الحرارة اللازمة لحرق الملوثات في غازات المداخن الخارجة |
| 8 | كمية وقود الديزل (ДТ) المستهلكة للإبطال الحراري، كغ | 109[1] - من وقود الديزل لتسخين المحطة؛ 72 – من وقود الديزل للإبطال الحراري للعينة التجريبية من النفاية |
| 9 | طريقة تغذية النفاية | لولب ناقل |
1 - بشرط التشغيل المتواصل للمحرقة يتم تسخين الغرفة الرئيسية والثانوية عند تشغيل المحطة;
خلال احتراق المادة لوحِظ ارتفاع درجة الحرارة في ГК من 500 °С إلى 900 °С، وفي ВК – من 763 °С إلى 913 °С.
عند مخرج أنبوب تصريف الغاز قبل نظام ГОУ، كانت غازات المداخن ضعيفة الظهور بصرياً. واستنتجنا نمط تغذية طبيعي للنفاية إلى الغرفة الرئيسية لوحدة HURIKAN 200 R بكمية 6 كغ كل 4 دقائق.
بلغت كتلة الرماد المتبقي من حرق العينة التجريبية 31 كغ. وبالتالي فإن رمادية النفاية: 7%. بصرياً يحتوي الرماد جزئياً على شوائب رمادية داكنة، ما قد يدل على حجم طفيف من العضويات المتبقية (الصورة 3).
الصورة رقم 3. الرماد المتبقي من حرق العينة التجريبية مقارنة بالنفاية الأصلية. النفاية الأصلية إلى اليمين.
استهلاك وقود الديزل خلال فترة الحرق في النمط التشغيلي
بلغ إجمالي استهلاك وقود الديزل لفترة الاختبارات 72 كغ. عند الوصول إلى النمط التشغيلي لتشغيل المعدات، انطفأت المشاعل في ГК بالكامل ولم تعمل حتى نهاية التجربة؛ بينما كان مشعل ВК يعمل بشكل متقطع للحفاظ على درجات الحرارة اللازمة لحرق الملوثات في غازات المداخن. في هذا النمط التشغيلي بلغ استهلاك وقود الديزل 9,2 كغ/ساعة أو 10,672 لتر/ساعة.
أجرى خبراء مختبر معتمد قياساً آلياً لجودة غازات المداخن قبل نظام ГОУ.
سيتم تسليم عينة من الرماد بعد انتهاء عملية الحرق إلى المختبر والعميل لتحديد فئة الخطورة.
يجدر التنويه بأن التجربة التالية ستكون حرق عينات النفايات بعد التمزيق بهدف زيادة الإنتاجية، وخفض استهلاك الوقود، وتحقيق عملية احتراق متجانسة.
محضر الاختبارات رقم 83-ПИ بتاريخ 11.12.2024
استناداً إلى محضر إجراء الحرق الاختباري بتاريخ 10.12.2024
بحسب نتائج الحرق الرقابي للعينة التجريبية من خليط النفايات: حمأة محطات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي المنزلية والمختلطة منزوع الماء بشكل أولي، مُحبَّبة، وعلى وحدة تجريبية من النوع الدوار، تم تحديد النظام الحراري التشغيلي الذي يضمن حرقاً نوعياً للمادة الأصلية: 6070С وما فوق في الغرفة الرئيسية.
خلال الحرق الاختباري للنفاية انطفأت أجهزة الحرق في الغرفة الرئيسية بالكامل ولم تعمل حتى نهاية التجربة؛ أما جهاز الحرق في الغرفة الثانوية فكان يعمل مع انطفاءات دورية للحفاظ على النظام الحراري المطلوب لحرق الملوثات في غازات المداخن الخارجة.
أظهرت التجربة أنه عند زيادة سرعة تغذية النفاية إلى حدود 12 كغ كل 4 دقائق، فإن حجم غازات المداخن المتكوِّنة تجاوز حجم غرفة الإحراق اللاحق.
بلغت كتلة الرماد المتبقي من حرق العينة التجريبية 31 كغ. وبالتالي فإن رمادية النفاية: 7%. بصرياً يحتوي الرماد جزئياً على شوائب رمادية داكنة، ما قد يدل على حجم طفيف من العضويات المتبقية.
أظهرت التجربة أن الإنتاجية الفعلية لوحدة HURIKAN على العينة التجريبية بلغت 95 كغ/ساعة عند العمل دون ГОУ، وهو ما يشكّل فرقاً مقارنة بالمحسوبة 130 كغ/ساعة.
يوصى مبدئياً بنظام تنقية غازات جاف لملاءمة مستوى الانبعاثات لمتطلبات НДТ ИТС 9-2020 / أمر РПН رقم 844 بتاريخ 12 نوفمبر 2021. التكوين الموصى به لنظام التنقية الجاف: مرشح إعصاري، حقن كاشف قلوي جاف، مرشح إعصاري، مرشح كيسي، ممتص بالفحم.
إذا كانت لديكم نفايات حمأة محطات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي المنزلية والمختلطة، ولا تعلمون ماذا تفعلون، أو أنكم بصدد اختيار حل تقني، فاتصلوا بنا، سنساعدكم بالتأكيد.
خلال التعمق في إشكالية تدوير رواسب الحمأة، وضعت ECO SPECTRUM هدفاً يتمثل في تحديد فترة استرداد الاستثمارات في التقنية. وبناءً على نتائج الاختبارات حصلنا على بيانات عملية: حول إنتاجية المعدات على نفاية محددة؛ حول استهلاك الطاقة؛ نوعية وكمية البقايا الرمادية؛ جودة الانبعاثات الصناعية وفعالية نظام ГОУ المختار. بغرض تحسين التكاليف المحسوبة للطريقة الحرارية في تدوير رواسب الحمأة، تم تطوير وحدة إضافية لسحب الحرارة وتوجيهها لتجفيف النفاية المغمورة بالماء. سمحت الكتل الإضافية لخط الإنتاج بزيادة إنتاجية المعدات، وكذلك خفض تكاليف التدوير إلى النصف. بلغت رمادية عينة النفاية المدروسة أقل من 1%. تنتمي النفاية الثانوية إلى فئة الخطورة V، وهي صالحة ليس فقط للترحيل إلى المكب، بل أيضاً للاستخدام في إنتاج المواد الخاملة. وهذا يتوافق تماماً مع مفهوم المؤسسة «صفر نفايات إلى المكب» ويسمح بحل المشكلة الرئيسية للتعامل مع نفايات قطاع الإسكان والخدمات المجتمعية. تم تحديد فترة استرداد المشروع – 4 سنوات.
