Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка способа глубокой очистки биогазов полигонов твердых коммунальных отходов и получение экологически чистого энергоносителя

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Внебюджетные средства
1,5 млн

необходимо провести научно-исследовательские и экспериментальные работы по разработке эффективных способов очистки городских и производственных сточных вод, направленных на обеспечение населения доброкачественной питьевой водой в условиях сильного антропогенного загрязнения водоисточников и биогаза, получаемого при газоотведении от полигонов твердых коммунальных отходов, с получением экологически чистого энергоносителя

Соисполнители

Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе

Этапы проекта

1
26.04.2007 - 31.07.2007
Целью первого этапа работы является выбор направления общей методики исследований.
Полигоны твердых коммунальных отходов генерируют значительное количество биогаза, основным компонентом которого является метан – ценное энергетическое сырье и сильный парниковый газ. Ежегодная эмиссия метана со свалок мира сопоставима с его естественными источниками. Сегодня остро стоит вопрос снижения антропогенной эмиссии парниковых газов. Кроме того, свалочный метан все чаще рассматривается в качестве местного дешевого возобновляемого энергоресурса. Во многих странах мира реализованы проекты энергетической утилизации свалочного метана, в которых он преимущественно используется в качестве топлива в различных теплоэнергетических установках (газовых турбинах, паровых котлах, двигателях внутреннего сгорания, внешнего подвода тепла и т.д. Общим недостатком технологии сжигания биогаза является образование токсичных и парниковых отходящих газов. Поэтому важной задачей охраны окружающей среды является снижение выбросов вредных веществ при утилизации биогаза. Одним из перспективных способов решения данной задачи является глубокая очистка биогаза, получение биометана, биоводорода и электроэнергии в водородных топливных элементах, характеризуемых высоким К.П.Д. и практическим отсутствием вредных выбросов.
Получение водорода из свалочного биогаза, пригодного для топливных элементов, представляет сложную научно-техническую задачу, так как биогаз содержит большое количество (свыше 100) примесей, требующих дорогостоящих систем очистки. В связи с этим была поставлена задача разработать относительно недорогой способ глубокой очистки биогаза с последующим получением биоводорода для использования его в топливном элементе. В выполненных исследованиях обосновывается технология использования биоресурсов свалочных отходов, уменьшающая эмиссию загрязняющих веществ в окружающую природную среду при получении энергии с использованием мембран очистки, обеспечивающая питание топливного элемента.
Развернуть
2
01.08.2007 - 31.12.2007
- Выявлена необходимость проведения экспериментов для подтверждения отдельных положений теоретических исследований для получения конкретных значений параметров (коэффициентов, необходимых для проведения расчетов);
- Разработаны и построены математические модели объектов исследований (полигонов ТКО);
- Проведены расчеты системы глубокой очистки биогаза;
- Разработана методика экспериментальных исследований, созданы элементы оборудования лабораторной установки по получению биогаза, его очистке от Н2S и СО2;
- Разработана методика обоснования параметров процессов глубокой очистки биогаза с получением метана, водорода и электроэнергии в топливных элементах;
- Создана лабораторная установка в соответствии с ГОСТ 2.102-68 и техническая документация на лабораторную установку глубокой очистки биогаза.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
- создана лабораторная установка по глубокой очистке биогаза, не имеющая аналогов в России и за рубежом, проведены её испытания;
- выполнены исследования по оптимизации системы получения биогаза из модельных образцов с учётом динамики состава композиционных смесей отходов и выделения метана, его конверсии в водород с последующим использованием в топливных элементах;
В процессе выполнения работы были изготовлены и приобретены основные элементы лабораторной установки глубокой очистки биогаза, проведено их испытание. Проведена корректировка математических моделей и технической документации по результатам эксперимента, а также оптимизация режимов работы системы глубокой очистки биогаза.
Привлечены к научным исследованиям и экспериментальным работам студенты старших курсов (4 чел.), аспиранты (2 чел.) и молодые специалисты (3 чел.).
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Оформлены две заявки на патент РФ, что означает наличие мировой новизны по сравнению с современным научно-техническим уровнем. Были разработаны 4 принципиально новых решения, на которые получены 2 патента РФ и оформлены 2 заявки на патент РФ. На этапе ОКР будут оформлены 2 заявки на патент РФ и одна на международный патент. Составлено ТЗ на ОКР по разработке мобильной установки переработки отходов и получения электро-энергии с использованием мембран на основе мезопористого кремния, обес-печивающих питание водородных топливных элементов мощностью до 3 кВт. Проведена проверка и составлен акт эксплуатационных параметров устройства получения биогаза и электроэнергии из свалочных отходов. Разработана методика обоснования параметров установки глубокой очистки биогаза с получением метана и водорода для топливных элементов. Разра-ботаны технологические регламенты проектирования и э ксплуатации уста-новки глубокой очистки биогаза.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.5 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области рационального природопользования
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Организация
ОАО "НИИ ВОДГЕО"
профинансировано
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Организация
ФГБНУ ВНИИСХМ
профинансировано
Тема
Разработка способов глубокой очистки природных и сточных вод, содержащих канцерогенные и биорезистентные загрязнения, и биогазов полигонов твердых коммунальных отходов
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
10
Тема
Исследование процесса и устройств для производства энергии из твёрдых коммунальных отходов экологически безопасными и энергоэффективными сателлитными агрегатами в городских котельных.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
1
Тема
Изыскание новых способов утилизации биологически разлагаемой части твердых коммунальных отходов
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Количество заявок
12
Тема
Разработка комплексной технологии химической очистки и обезвреживания фильтрата полигонов захоронения твердых бытовых отходов (ТБО)
Продолжительность работ
2008 - 2009, 17 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
7
Тема
Разработка технологии и оборудования для очистки высокотоксичных жидких отходов в условиях мониторинга их полигонного хранения.
Продолжительность работ
2011 - 2013, 26 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
3