10708

Дзиминскайте О.Ч.

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (Нижний Новгород)

НИТРИФИКАЦИЯ И ДЕНИТРИФИКАЦИЯ В ПРОЦЕССЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Внастоящее время в области очистки сточных вод населённых пунктов вновь принимаемые нормативы постоянно ужесточают требования к очистным сооружениям по содержанию азота и фосфора в очищенных стоках, направляемых в окружающую среду. Все более востребованными становятся простые и экономически эффективные способы очистки сточных вод.

Биологическое удаление азота и фосфора при правильной эксплуатации является самым экономичным методом очистки и потому становится все более популярным. Если рассматривать этот процесс с технологической точки зрения, то все комбинированные системы биологической очистки подразделяются на следующие участки:

1. Анаэробная зона, свободная от растворенного кислорода и нитратов. 2. Аноксидная (бескислородная) зона, содержащая нитраты.

3. Аэробная зона, насыщенная растворенным кислородом до необходимого уровня. После первичных отстойников сточная вода, как правило, сначала поступает в ана-

эробную зону, где условия способствуют респирации (дыханию) фосфат-аккумулирующих организмов (ФАО). В анаэробных условиях ФАО поглощают органические соединения, расходуя для этого внутриклеточные полифосфаты, которые разлагаются до обычных ортофосфатов и переходят в воду.

Следующая зона - обычно аноксидная, в начало которой по рециклу поступают нитраты, генерируемые в последующей аэробной зоне. В данной бескислородной зоне отдельные гетеротрофные бактерии преобразуют нитрат в нитрит и, в итоге, в газообразный азот, который высвобождается в атмосферу за счет перемешивания в аэрационном бассейне.

Всистеме биологического удаления азота и фосфора аэробная зона служит двум целям: преобразованию аммония в нитрат и поглощению ранее высвобожденных фосфатов в клеточный материал ФАО. Нитрат возвращается в аноксидную зону, где он превращается в газообразный азот, а фосфаты удаляются вместе с утилизируемым по обычной схеме активным илом.

Процесс удаления азота и фосфора можно рассматривать также и с позиции протекающих биохимических процессов.

Целью данного исследования было изучение влияния реконструкции сооружений аэротенков на процесс нитрификации и денитрификации сточных вод.

Объектом исследования являлись очистные сооружения Нижегородской станции аэрации.

1.Органические вещества в исходных сточных водах

Исходные сточные воды характеризуются низкими концентрациями органических веществ (БПК5 порядка 50 мг/л). Учитывая тот факт, что достаточное количество окисляемых органических веществ является неотъемлемым условием успешного протекания денитрификации и удаления фосфора, выбор схем реализации процессов нитри-денитрификации и удаления фосфора ограничен. Поэтому схема должна обеспечивать возможность подачи сточных вод исключительно в аноксидные зоны для обеспечения процессов частичной денитрификации.

141

2.Целесообразность удаления фосфора

Для удаления единицы фосфора необходимо в 4 раза более легкоокисляемых органических веществ, чем для удаления единицы азота. Таким образом, биологическое удаление фосфора является эффективным методом только при наличии достаточного количества органических веществ (БПК5 более 120 мг/л). Таким образом, при существующих низких концентрациях органических веществ на входе в аэротенки необходимо выбрать одно из двух направлений оптимизации процессов удаления биогенных веществ:

-удаление азота (реализуется в рамках предложенной проектом схемы).

-удаление фосфора (не реализуется в рамках предложенной проектом схемы).

Реализация схем, предусматривающих совместное удаление азота и фосфора при существующем составе исходных сточных вод - нецелесообразна.

Другим аргументом в пользу отказа от удаления фосфора является практическая невозможность обустройства анаэробной зоной с малой концентрацией нитратов. При использовании всего объема органических веществ для процессов денитрификации удаляется не более 6 мг нитратного азота. Учитывая вышеприведенные рассуждения по поводу фактически наблюдаемых концентраций нитратного азота, концентрация нитратного азота в возвратном иле может превышать 15 мг/л. Поэтому бескислородная зона в начале первого коридора, наиболее подходящая для селекции фосфор-аккумулирующих организмов, будет содержать высокие концентрации нитратов (более 8 мг/л), что приведет к развитию процессов денитрификации за счет угнетения процессов запасания полифосфатов.

3.Целесообразность внутреннего рецикла

На рис.1 представлена схема, предусмотренная проектом (вверху), а также схема, реализующая самую простую схему нитри-денитрификации с внутренним рециклом. Рецикл сточных вод из конца четвертого коридора в начало первого позволяет снабжать зону

Рис.1. Схемы реализации процессов нитри-дентиртификации

142

денитрификации нитратным азотом. В то же время исходные сточные воды поставляют органическое вещество. В целом, системы с внутренним рециклом позволяют достичь более 90% удаления соединений фосфора. Тем не менее, рецикл и его величина (100-500%) предоставляет лишь «возможность», поставляя необходимое количество нитратов в бескислородную зону в начало первого коридора. Однако при отсутствии достаточного количества окисляемых органических веществ, нитраты будут переведены в газообразный азот не полностью. Учитывая низкое содержание органических веществ в исходных сточных водах, расчетная эффективность удаления азота не превышает 35%. При такой невысокой общей эффективности процесса «возможность», предоставляемая внутренним рециклом не будет реализована. Учитывая значительные капитальные и эксплуатационные затраты, связанные с использованием насосного оборудования, подтверждаем целесообразность применения схемы с чередующимися аноксидными и аэробными зонами при подаче сточных вод в аноксидные зоны.

4. Кислородный режим на границах зон и место подачи сточных вод Предлагаемая проектом схема предполагает обустройство трех бескислородных зон,

оборудованных погружными мешалками. На границах зон происходит смешение насыщенных кислородом сточных вод аэробной зоны и сточных вод аноксидной зоны. На рис 1. указаны профили изменения концентрации по длине аноксидной зоны. Таким образом, образуется переходная зона, где удельная скорость денитрификации достаточно низка вследствие потребления гетеротрофными организмами растворенного кислорода, как более энергетически выгодного субстрата по сравнению с кислородом нитратов (рис.2). Исходя из профилей концентрации кислорода на рис.1, зона влияния аэробной зоны распространяется на 12-17 м от границы двух зон. Поэтому считаем нецелесообразным подавать сточные воды на первых 25% длины зоны (15 м). Это позволит более экономно использовать находящиеся в недостатке органические вещества исходных сточных вод и избежать их расхода в переходной зоне, где скорость денитрификации достаточно низка. Таким образом, из 180 м аноксидных зон (три зоны по 60 м) непосредственно для процессов денитрификации используется (180-3x15)

= 135 м.

Рис.2. Зависимость скорости денитрификации от концентрации растворенного кислорода

143

Процесс денитрификации наиболее интенсивно протекает при избытке органических веществ в аэротенке. При отсутствии или малом количестве органического питания протекает так называемая эндогенная денитрификация. Источником легкоокисляемых органических веществ, выступающих в качестве исходного субстрата для синтеза клеток и доноров электронов, является процесс отмирания и разложения частиц микроорганизмов эндо- и экзоферментами. В результате разложения и окисления компонентов из структур клетки высвобождается значительная часть низкомолекулярных органических соединений, используемых как субстрат с живой биомассой.

Скорость эндогенной денитрификации не превышает 20-25% скорости денитрификации с внешним субстратом при сходных внешних условиях. В целом считается нецелесообразным чрезмерно увеличивать размер аноксидных зон из расчета значительного снижения концентрации нитратов с помощью эндогенной денитрификации. Учитывая малую концентрацию органических веществ и достаточно высокую концентрацию гетеротрофной биомассы (особенно в первых двух коридорах) расчетное время, за которое потребляется основной объем внешних органических веществ, лежит в диапазоне 25-35 минут. За это время сточные воды в аэротенке проходят расстояние порядка 25-30 м. Таким образом, каждая из трех бескислородных зон может быть, в свою очередь, разделена на три части (по ходу движения сточных вод):

-Переходная зона (12-15 м). Характеризуется смешанным кислородным режимом, количество органических веществ минимально, преобладает эндогенная денитрификация, в условиях повышенного содержания растворенного кислорода в воде эффективность эндогенной денитрификации низка. Подача сточных вод в эту часть зоны не рекомендуется.

-Зона интенсивной денитрификации (25-30 м). Характеризуется минимальными концентрациями кислорода. При подаче сточных вод в эту часть бескислородной зоны наблюдается высокоэффективное восстановление нитратов до газообразного азота.

-Зона эндогенной денитрификации (15-30 м). Характеризуется малыми концентрациями кислорода и органических веществ; преобладает эндогенная денитрификация.

Для минимизации влияния аэробных зон на кислородный режим аноксидных зон предлагаем рассмотреть возможность установки полупогружных щитов на границах между зонами.

5. Способы повышения эффективности процессов нитри-денитрификации:

При механической очистке на решетках, в песколовках и первичных отстойниках удаляется до 50% органических веществ, которые могли бы использоваться в качестве питательной среды в зонах денитрификации аэротенков. Основным направлением интенсификации процессов нитриденитрификации в аэротенках считаем модификацию сооружений механической очистки по следующим пунктам:

-Отжим отбросов с решеток с подачей фильтрата в общий канал после решеток. Это позволит несколько повысить БПК сточных вод, поступающих на механическую и далее на биологическую очистку.

-Изменение режима удаления осадка из первичных отстойников. Одним из методов повышения содержания легкоокисляемых органических веществ в сточных водах, поступающих на биологическую очистку, является изменение режима удаления и накопления осадка в первичных отстойниках. Цель - всячески способствовать процессам ферментации и умеренного гниения осадка с тем, чтобы основная часть захваченных в процессе осаждения органических веществ перешла в растворимую форму в виде легкоокисляемых соединений. Этот процесс имеет микробиологическую природу.

144

6. Особенности реализации процессов нитри-денитрификации в одной четырехкоридорной секции аэротенков.

Обращаем Ваше внимание на тот факт, что при принятии решения о реализации схемы нитри-денитрификации только в одной из секций, активный ил этой секции должен быть полностью отделен от активного ила остальных одиннадцати секций. Для этого :

1.Иловая смесь из конца четвертого коридора аэротенка должна поступать во вторичный отстойник минуя общий распределительный лоток перед вторичными отстойниками;

2.Иловая смесь из аэротенка должна поступать в отдельный вторичный отстойник. В этот отстойник не должен подаваться активный ил из остальных одиннадцати секций.

3.Возвратный ил из вторичного отстойника перед поступлением в начало первого коридора секции аэротенка не должен смешиваться с возвратным илом других секций (напр., в распределительном канале перед аэротенками).

Реализация схем нитри-денитрификации позволяет достичь удаления около 6 мг/л азота нитратов. При этом эффективность удаления фосфора определяется уровнем его потребления биомассой активного ила для синтеза клеточной массы и составит не более 0,6 мг/л. В целом, с учетом рассуждений и рекомендаций, приведенных выше, схема ступенчатой подачи сточных вод в аноксидные зоны без внутреннего рецикла является одной из оптимальных с точки зрения капитальных и эксплуатационных затрат, а также эффективности очистки при существующем составе исходных сточных вод.

Донцов Д.П., Кочева М.А.

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (Нижний Новгород)

ПИРОЛИЗНЫЕ КОТЛЫ

При выборе загородного дома или земли под застройку, потенциальные покупатели обращают особое внимание на газоснабжение участка. Но, ни для кого не секрет, что в нашей стране более половины сел и малых городов еще не газифицированы, и выбор между соляркой и твердым топливом (электричество как массовый источник тепла вообще не рассматривается) население делает в пользу последнего - дешевого, либо вообще бесплатного. К тому же древесина является воспроизводимым видом топлива и имеет так называемый нейтральный баланс СО2 - при сжигании выделяется такое же количество СО2, какое поглощает растущее дерево в процессе фотосинтеза.

Традиционно выбираются обычные твердотопливные котлы, обладающие небольшой теплотворной способностью топлива. Так, для отопления дома площадью около 250 кв.м. только дровами потребуется около 27 куб.м., а углем - до 7 т. за сезон. Такое топливо приходится довольно часто загружать в топку: уголь - обычно каждые 6-8 ч., дрова - через 2- 3 ч. Горят они неравномерно, с переменной интенсивностью. Сгорают не полностью, выделяя сажу. Образуется много золы, и ее приходится периодически удалять. Для более высокой теплопроизводительности твердотопливного котла необходимо оптимизировать процесс горения дров. Необходимую оптимизацию этого процесса способны обеспечить современные пиролизные котлы.

Твердотопливные котлы с пиролизным сжиганием древесины - газогенераторные - появились относительно недавно. В отличие от традиционных, в них горят не только сами дрова, но и древесный газ, выделяющийся под действием высокой температуры. Причем топливо не разгорается пламенем, а тлеет. Данный процесс осуществляется следующим образом: в слой тлеющих углей, находящихся в бункере для топлива, вентилятором подается воз-

145

дух (первичный). Под действием высокой температуры дерево разлагается на углерод, водяной пар, смолы и масла. Дальнейшая реакция между кислородом и углеродом обеспечивает температуру, достаточную для образования окиси углерода (СО) - главного горючего компонента вырабатываемого газа. Смолы и масла также разлагаются на газы, содержащие водород. Возникающий в результате генераторный газ обладает высокой теплотворной способностью. Далее он проходит через форсунку (как правило, керамическую), где смешивается с дополнительным (вторичным) воздухом. Газовоздушная смесь воспламеняется в камере сгорания, при этом не только выделяется тепло, но и сгорают тяжелые соединения и частицы сажи. Вентилятор пиролизного котла дает возможность управлять процессом сжигания, а значит, мощностью котла.

Растапливаются котлы традиционно или с помощью системы электрического розжига. В качестве топлива для них рекомендуют сухие поленья (влажность до 20%). Решающее влияние на мощность и КПД котла, а также на интервал закладки топлива имеет порода древесины. У каждого вида древесины своя энергетическая ценность. Теплота сгорания напрямую зависит от влажности. Содержащаяся в древесине влага при сжигании испаряется и требует для этого большего количества энергии, поэтому сухие дрова горят гораздо лучше.

Если топливо, а также расход первичного и вторичного воздуха подобраны правильно, генераторный газ горит практически белым пламенем. Главным преимуществом является объём топочной камеры в которой происходит медленное тление большой порции дров, оно позволяет газогенераторным котлам работать до 10-12 часов на одной загрузке топлива.

Ерофеев А.Г.

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (Нижний Новгород)

ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КРИОГЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ВСИСТЕМАХ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДОВ

СНАСЕЛЕНИЕМ БОЛЕЕ 100 ТЫСЯЧ ЧЕЛОВЕК НА ПРИМЕРЕ ЧИТЫ

Внастоящее время все больше исследований направлены на возможность производства и использования сжиженного природного газа (далее СПГ) в промышленных масштабах. Этот вопрос стал актуальным в последнее время в России благодаря тому, что имея большой опыт в области криогенных заправочных систем для ракетно-космической техники, «Конструкторское бюро общего машиностроения им. В.П. Бармина» (КБОМ) сочло полезным использовать его при создании средств получения и внедрения СПГ в разные отрасли промышленности, показав техническую и экономическую целесообразность применения этого энергоносителя и одновременно выявив его достоинства и недостатки.

Одной из наиболее актуальных сфер применения СПГ является использование его в системах газораспределения городов и деревень. По данным НТЦ «Компас», в настоящее время в РФ природным (сетевым) газом обеспечивается только 15-20 % сел и деревень при общем объеме газификации в основном за счет дефицитного нефтяного газа, 77%. При этом отопление домов практически полностью осуществляется за счет твердого и нефтяного топлива. В целом по России не охвачено газификацией свыше 2 млн. сельских домов.

Обеспечение потребителей газовым топливом за счет СПГ получило распространение

вмировой практике, например во Франции. На средиземноморском побережье Турции привозной СПГ используется для снабжения газом крупных отелей, круглогодично принимающих туристов. Также использование СПГ распространено в южных провинциях Китая. Туда его завозят из Австралии с помощью танкеров с изотермическими резервуарами.

146

Расчеты показали, что при достаточно масштабном производстве СПГ его доставка от установок сжижения и последующая газификация эффективнее трубопроводной доставки газа при протяженности газопровода более 50 км (расчет был выполнен при производительности системы доставки 0,8…2,8 млн. нм3/г при диаметрах трубопровода 108…219 мм без учета сложности рельефа местности.)

Несмотря на эффективность использования СПГ в системах газоснабжения городов, значительно удаленных от магистральных газопроводов, данные технологии не применяются

вкрупных городах. Тем не менее, в России существуют города с населением 100 тыс. человек и более, удаленные от источников топлива. В такие города топливо приходится завозить

восновном по средствам железнодорожного транспорта.

Ярким примером является город Чита, в котором существующая система газораспределения охватывает 30 % жителей, а источником ее является сеть газгольдеров с привозным дефицитным сжиженным углеводородным газом (СУГ) пропан-бутаном.

Выбор этого топлива не совсем удачно для данного региона страны, так как в период суровых зим в СУГ конденсирует в трубопроводах газораспределения Читы, тем самым, вызывая по 20-30 аварий в день. Ввиду этого Читаоблгаз перед началом зимы объявляет своим абонентам, что не гарантирует бесперебойную поставку газа.

Исходя из вышесказанного, можно предложить два принципиально разных способа газификации этого города. Первый способ это сооружение магистрального газопровода , соединяющего потребителя и ближайшее месторождение газа, а второй – поставки газа в виде СПГ с последующей регазификацией на месте.

В качестве источника газа было выбрано Ковыктинское газоконденсатное месторождение, которое расположено недалеко от Иркутска. Это месторождение содержит 2 трлн. м3 метана, 115 мтлн. м3 газового конденсата и 2,3 млрд. м3 гелия.

Чтобы осуществить второй способ газификации Читы, необходимо реализовать следующую технологическую линию:

1. Сооружение криогенного завода на Ковыктинском газоконденсатном месторожде-

нии.

2.Транспортировка СПГ.

3.Хранение и регазификация.

4.Система газораспределения.

Система газоснабжения города будет представлять из себя кольцевую трехступенча-

тую систему газораспределения, которая для удобства разделена на 8 районов, в семи из которых система является двухступенчатой, где будет осуществляться переход с высокого давления (1,2 МПа) на низкое (0,005 МПа), а в шестом районе предусмотрено кольцо среднего давления (0,6 МПа), где через 6 ГРП газ поступает в сеть низкого давления.

Места расположения резервуаров СПГ – на северо-западе города (выше о.Кенон) и на юго-востоке. Особенности их расположения заключаются в следующем:

-непосредственная близость к существующей железной дороге, что упрощает выгрузку СПГ в хранилища и освобождает от необходимости сооружения дополнительных технологических железнодорожных путей.

- непосредственная близость к ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, что обусловливает большую эффективность использования СПГ, в качестве топлива для ТЭЦ.

Проведя сравнительный анализ двух способов газификации, сделаем следующие вы-

воды:

1. Ковыктинское газоконденсатное месторождение, помимо 2 трлн. м3 метана, 115 млн. м3 газового конденсата также содержит 2,3 млрд. м3 гелия. Гелий является стратегически важным сырьем и его добыча является технологически сложной и дорогой задачей, требующей сооружение криогенного завода.

147

Если рассматривать ковыктинский проект, то в нем не говорится об использовании гелия месторождения и скорее всего очень много гелия просто сбросится в атмосферу, пока не примут какие-нибудь технические меры по его извлечению.

Если же принять проект по производству СПГ на ковыктинском месторождении, то технологически возможно совместить процесс производства СПГ и получения гелия за счет того, что его температура конденсации значительно ниже, чем с метана, поэтому, находясь в газовой смеси с метаном, гелий при температуре ниже конденсации метана будет еще в газообразном агрегатном состоянии, в то время, как метан и более тяжелые фракции обратятся в жидкость.

2.Транспортировка газа согласно ковыктинскому проекту планировалась по магистральным трубопроводам, которые будут проходить через скалистую местность. Естественно, что прокладка газопровода по таком рельефу обойдется значительно дороже, чем по равнинной местности, что значительно увеличит капиталовложения. Также необходимо сооружать компрессорные станции через каждые 100-150 км, в то время, как СПГ можно транспортировать по уже существующей железной дороге Иркутск – Чита, достроив небольшую технологическую ветку протяженностью в несколько сотен километров.

3.Строительство магистрали требует значительно большего срока строительства, техники и начального капитала, чем сооружение криогенного завода.

4.Основная направленность ковыктинского проекта – экспорт газа в Китай и Корею. Согласно соглашению объем поставок должен быть на уровне 30 млрд. м3 в год. Учитывая это, а также использование газа на нужды российского потребителя нетрудно подсчитать, что месторождения хватит при таком интенсивном использовании лишь на 25 лет. Это значит, что через 25 лет всю магистраль придется демонтировать, так как альтернативного источника газа поблизости нет и других вариантов использования магистрали не предвидится. Также лишатся топлива Читинская область и Бурятия.

5.Возможность комплексного использования не только химических, но и физических свойств СПГ в смежных технологических процессах.

Принимая во внимание вышесказанное, можно сделать вывод, что для данного случая предложенный способ газоснабжения более эффективен, чем альтернативные, кроме того, принимая во внимание значительные расходы СПГ можно говорить о технологиях комплексного использования холода при регазификации СПГ. Этот вопрос является следующим крупным вопросом, который необходимо решить, чтобы добиться высокой эффективности использования природных ресурсов. Ниже приведем варианты комплексного использования холода СПГ:

Ввиду того, что СПГ поставляется к месту потребления в жидком состоянии, то его необходимо газифицировать. Известно, что при переходе из жидкого агрегатного состояния

вгазообразное, метан поглощает 914,63 кДж/кг теплоты, то есть выделяет большое количество холода.

Известно, что единица холода стоит в 20 раз дороже, чем единица тепла, поэтому, холод, образующийся при газификации СПГ необходимо грамотно и эффективно использовать

всмежных технологических процессах. Ввиду того, что нигде еще в таком количестве СПГ не использовался, возникают различные способы комплексного использования холода СПГ:

1.В рассмотренной системе газоснабжения Читы на территории города расположены ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2. При этом, перед подачей в топку котельного агрегата необходимо будет его подготовить (газифицировать, одорировать, редуцировать).

В данной ситуации вместо водопроводной воды в качестве охлаждающего реагента можно использовать СПГ, который в свою очередь нагревается, проходит через испаритель, одоризатор и таким образом подготавливается для сжигания.

148

2.В Чите существует завод по производству котельного оборудования, в котором установлены промышленные печи. Аналогично охлаждению непрерывной продувки в ТЭЦ также можно охлаждать продукты сгорания либо непосредственно СПГ, либо предварительно нагревая воду, во избежание большого температурного перепада. Эта технология также снизит тепловое загрязнение от печей и затраты на более дорогие экологические меры.

3.Возможно использовать холод СПГ при газификации на ТЭЦ для понижения сопротивления в обмотках трансформаторов и других проводников генерируемого тока для уменьшения потерь энергии.

4.Железнодорожное сообщение Иркутск – Чита не электрифицировано и на этой железной дороге используются тепловозы. При сооружении источника СПГ можно будет внедрять в эксплуатацию тепловозы на сжиженном природном газе, использование которых обходится намного дешевле, и сами они более экологически чистые.

5.Использование холода СПГ на заводе по производству аммиака.

6.Использование холода СПГ для хранения пищевых продуктов.

7.Возможно создание энергетической установки, в которой выработка электроэнергии производится с помощью замкнутого холодильного цикла, использующей холод при га-

зификации СПГ (фирмы SNAM Progetti (Италия) и Brown Boveri and Gie (Швейцария)). На этом принципе разрабатываются и более мощные установки, обеспечивающие получение до 150 МВт электроэнергии.

Вышесказанное дает большое пространство для дальнейших научных изысканий в области использования криогенных технологий в газораспределительных системах крупных городов. А сделанные выводы говорят о том, что этот вопрос весьма актуален для северных районов, значительно удаленных от источника топлива, не только в России, но и за рубежом.

Идальнейшее более детальное изучение этих технологий поможет выйти на качественно новый уровень эффективности использования природных ресурсов.

Житцова Д. А.

Нижегородский государственный архитектурно – строительный университет (Нижний Новгород)

О СОЗДАНИИ МИНИ-ТЭЦ НА ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДАХ

Современные тенденции энергопотребления характеризуются увеличением объемов использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в том числе биомассы, большую долю которой составляют неутилизируемые древесные отходы.

В2000 г. доля энергии от ВИЭ составила 6%; из них от сжигания биотоплива – 63%. Доля древесных отходов в биотопливе может составлять до 85%. По прогнозам ВИЭ они способны обеспечить около 20% общего энергопотребления. Директивой Еврокомиссии намечено к 2011 г. увеличить долю ВИЭ до 10–12%.

Технологии использования ВИЭ и, в частности, древесных отходов, решают острейшие проблемы утилизации с сохранением экологической обстановки. При этом не только экономится ископаемое топливо (уголь, нефть, природный газ), но и снижаются вредные выбросы в атмосферу. Согласно Киотскому протоколу в случае сжигания древесных отходов выбросы двуокиси углерода не учитываются. Для стимулирования использования ВИЭ, и, прежде всего биомассы, государствами Евросоюза приняты директивы, согласно которым энергия, получаемая из биомассы, налогом не облагается.

ВРоссии на фоне низких цен (относительно мировых) на энергоресурсы (особенно на природный газ) применение древесного топлива пока актуально только для лесопромышлен-

149

ных и деревообрабатывающих предприятий, располагающих древесным топливом в виде отходов переработки.

Вкачестве причин, определяющих перспективность использования древесных отходов, можно указать:

–возможность организации тепло - и электроснабжения фактически на бесплатном топливе;

–возможность увеличения мощности и расширения производства деревообрабатывающих предприятий за счет использования собственных энергоресурсов;

–доступность для отдаленных населенных пунктов, которые, как правило, характеризуются наличием большого количества отходов, низким энергопотреблением при наличии печного отопления, высокой стоимостью привозного топлива (мазута и угля) и, как следствие, низким экономическим и социальным уровнем жизни.

Всоответствии с «Энергетической стратегией России до 2020 года» основная задача специалистов в области энергетики – повышение технологической и экологической эффективности энергетических систем, а также эффективное использование различных, в том числе местных, видов топлива.

Экономический кризис в настоящее время коснулся всех отраслей промышленности. Среди причин, обусловливающих падение производства и ликвидацию некоторых предприятий, основной является проблема рентабельности производства.

Известны расчетные оценки эффективности строительства различных вариантов ми-

ни– ТЭЦ, сделанные специалистами ВТИ [1] и свидетельствующие о том, что при цене отходов порядка 200 руб./м3 и 6000 часах использования оборудования мини– ТЭЦ электрической мощностью 0,6–6 МВт являются экономически эффективными. Особенно привлекательны проекты при тарифах на электроэнергию и тепло, соответственно, более 0,8 руб/кВт.ч и 210 руб/Гкал. При низкой стоимости топлива срок окупаемости мини– ТЭЦ указанных мощностей составляет около 3 лет, а при нулевой стоимости отходов – на 0,5–0,7 года меньше [1].

Использование древесных отходов на деревообрабатывающих предприятиях в качестве топлива позволяет:

–увеличить или организовать реализацию избыточного тепла и/или электроэнергии;

–уменьшить или исключить вовсе закупку тепловой и/или электрической энергии или энергоресурсов;

–утилизировать отходы, сократить расходы на их транспортировку и содержание отвалов;

–увеличить надежность энергопотребления (обеспечить собственную энергобезопасность, независимость энергопотребления от поставщиков) при постоянной, фактически нулевой, стоимости отходов;

–организовать производство более энергоемкой дорогостоящей продукции.

Сучетом этого сроки окупаемости мини– ТЭЦ в составе таких предприятий могут значительно сократиться, по сравнению с самостоятельными станциями, и составить около

1,5-2 лет.

Спроблемой энергоэффективности в свое время столкнулись многие европейские страны (Швеция, Австрия, Финляндия, Германия), которые сейчас лидируют в использовании биомассы. Дефицит дровяной древесины привел к тому, что использовать ее стали более эффективно, а объемы биотоплива увеличились в основном за счет освоения отходов лесозаготовки. Их количество оценивается в 15-20 процентов от объема заготавливаемой древесины. В маленькой Швеции 17% от общего энергоснабжения поступает от сжигания древесных

отходов (биотоплива). Это 100 ТВт/ч, что дает возможность сократить выброс СО2 на 50% [2].

Однако в России этот ресурс пока задействован недостаточно.

150