Руководитель проекта – Абильмагжанов А.З., первый заеместитель генерального директора АО «ИТКЭ им. Д.В. Сокольского, к.х.н., в.н.с., +7 (727) 291-35-83, a.abilmagzhanov@ifce.kz
Актуальность: Актуальность проекта заключается в получении достоверных сведений о свойствах, морфологическом и химическом составе, энергетических и экологических показателях ТБО.
Цель: Всестороннее исследование твердых бытовых отходов крупных городов Казахстана с определением возможности создания на их основе твердого топлива для получения тепло- и электроэнергии.
Ожидаемые и достигнутые результаты:
– ожидаемые результаты за 2021 год:
1.1 Будут отобраны по 10 точечных проб на полигоне города Алматы с последующей их транспортировкой к месту проведения исследований. Будут составлены объединенные пробы из точечных проб.
1.2 Будет установлен морфологический состав образцов ТБО и исследованы первичные характеристики: влажность, зольность.
1.3 Будет определена высшая теплота сгорания и рассчитана низшая теплота сгорания образцов топлива из ТБО. Будет определен выход летучих веществ. Будет произведено определение макроэлементов.
1.4 Будет сдан промежуточный отчет за первый год исследований.
– достигнутые результаты за 2021 год
1.1 Отобраны 10 точечных проб с полигона ТБО в Илийском районе Алматинской области, составлена карта выемки проб. Отбор проб производился согласно «Санитарно-эпидемиологическим требованиям к сбору, использованию, применению, обезвреживанию, транспортировке, хранению и захоронению отходов производства и потребления» приказа Министра здравоохранения Республики Казахстан от 23 апреля 2018 года №187. Пробы отбирались в полиэтиленовые герметично закрывающиеся контейнеры объемом 40 литров и дополнительно упаковывались в полиэтиленовые пакеты для предотвращения потери влаги.
1.2 Определены объемно-массовые показатели проб, средняя плотность составила 134,3 кг/м3. Анализ проб с 7 по 10 показывает, что наибольший вклад в величину плотности вносят пищевые отходы. Морфологический состав объединенной пробы следующий: пищевые отходы 19,4%, бумага и картон 6,7%, полимеры 22,7%, стекло 10,2%, черные металлы 0,7%, цветные металлы 0,1%, текстиль 11,1%, дерево 0,3%, опасные отходы 0,1%, кожа, кости, резина 1,9%, остаток коммунальных отходов после удаления компонентов 26,8%. После сортировки была отобрана горючая фракция для каждой пробы в соответствии с содержанием каждого компонента, после чего пробы сокращались, усреднялись и измельчались согласно ГОСТам. Влажность горючей фракции проб варьируется от 1,9% до 27,4%. Средняя влажность 7%. По визуальному определению источником влаги в пробах являлись бумажные и текстильные материалы, а также частицы грунта, налипшие на материалы. Определена средняя зольность горючей фракции проб, ее величина колеблется от 5,9% до 18,9%, среднее значение 13%. Установлено, что зольность тем выше чем выше содержание в пробе бумаги и картона.
1.3 Определены величины высшей теплоты сгорания точечных проб, предел значений на сухое состояние попал в интервал 14,11-30,14 мДж/кг. Рассчитаны значения низшей теплоты сгорания со средним значением 23,68 мДж/кг.
Определено содержание макроэлементов в твердых остатках после разложения. В пробах обнаружены Na, Mg, Al, Si, S, K, Ca, Ti, Fe, Zn и P. Обнаружено высокое содержание Al и Ca 0,22% и 0,35% в пересчете на массу горючей фракции соответственно.
В результате проведенного микробиологического анализа установлено, что в образцах водных вытяжек 1 и 5 в основном представлена бактериальная микрофлора. Здесь же в значительном количестве выявлены бактерии группы кишечной палочки. В образце 3 помимо гетеротрофных бактерий также выявлена грибная микрофлора, представленная мицелиальными грибами и дрожжами.
1.4 Согласно постановлению Правительства РК от 22.10.2021 № 758 о внесении изменений в Правила базового и программно-целевого финансирования научной и (или) научно-технической деятельности, а также грантового финансирования научной и (или) научно-технической деятельности и коммерциализации результатов научной и (или) научно-технической деятельности подготовлены и сданы краткие сведения о реализации проекта в соответствии с календарным планом через информационную систему центра экспертизы.
Члены исследовательской группы:
- Абильмагжанов А.З. – Researcher ID AAR-4060-2020, Scopus ID 57197468109, ORCID 0000-0001-8355-8031.
- Иванов Н.С. Researcher ID AAR-4038-2020, Scopus ID 55830957400, ORCID 0000-0002-2153-2802.
- Адельбаев И.Е. Researcher ID ARR-4834-2020, Scopus ID 57218920899, ORCID 0000-0003-1435-8583.
- Нуртазина А.Е. Scopus ID 57193811608, ORCID 0000-0001-7202-5344.
Список публикаций и патентов:
Абильмагжанов А.З., Иванов Н.С., Адельбаев И.Е. Исследование энергетических характеристик вторичного сырья с Алматинского полигона. // Доклады НАН РК. -2021. – №5. –С. 73-81.
AP09058076 Исследование энергетического потенциала и экологической безопасности твердых бытовых отходов с казахстанских полигонов
Отбор проб производился на полигоне в Туркестанской области согласно «Санитарно-эпидемиологическим требованиям к сбору, использованию, применению, обезвреживанию, транспортировке, хранению и захоронению отходов производства и потребления». Пробы отбирались в полиэтиленовые герметично закрывающиеся бочки объемом 65 литров с применением штыковой и совковой лопат. Было отобрано 10 проб.
Определены объемно-массовые показатели проб, средняя плотность составила 145,4 кг/м3. Морфологический состав объединенной пробы следующий: пищевые отходы 11,07%, бумага и картон 6,67%, полимеры 30,23%, стекло 2,27%, черные металлы 6,42%, цветные металлы 2,52%, текстиль 17,01%, дерево 0,12%, опасные отходы 0,2%, кожа, кости, резина 8,8%, остаток коммунальных отходов после удаления компонентов 14,66%. Влажность горючей фракции проб варьируется от 0,3% до 2,3%. Средняя влажность 1,51%. Определена средняя зольность горючей фракции проб, ее величина колеблется от 5,9% до 33,3%, среднее значение 18,4%. Определен выход летучих веществ, среднее значение на сухое состояние 78,7%.
Определены величины высшей теплоты сгорания точечных проб, предел значений на сухое состояние попал в интервал 19,49-30,50 мДж/кг. Рассчитаны значения низшей теплоты сгорания со средним значением 24,15 мДж/кг. Определено содержание макроэлементов в твердых остатках после озоления. В пробах обнаружены O, Na, Mg, Al, Si, P, K, Ca, Mn, Fe. Обнаружено высокое содержание Si, Ca и Al – 3,6%, 2,0% и 1,2% в пересчете на массу горючей фракции соответственно. Для оценки биологической опасности был произведен микробиологический анализ водных вытяжек с точечных проб №2, 4 и 6. Исследовались следующие группы микроорганизмов: гетеротрофные бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы и бактерии группы кишечной палочки. Результаты проведенного микробиологического анализа водных вытяжек показали наличие гетеротрофных бактерий во всех исследуемых образцах в значительном количестве. Наибольшее их число выявлено в образцах 4 и 6 – сотни миллионов клеток в 1 мл. В образце 2 количество бактерий было на порядок ниже. Мицелиальные грибы выявлены во всех исследуемых образцах водных вытяжек. Их количество в образцах 2 и 6 составляло 6500 клеток в 1 мл, а в образце 4 – в 2 раза больше. Также была обнаружена дрожжевая микрофлора в образцах 4 и 6. При этом их численность превышала число микромицетов на порядок и составляла 805 тыс. и 48,5 тыс. КОЕ/мл соответственно. Бактерии группы кишечной палочки также были обнаружены во всех исследуемых образцах водных вытяжек. На среде Chromagar Orientation их численность составила десятки миллионов клеток в 1 мл. Наибольшее количество отмечено в образце 4. Определение бактерий группы кишечной палочки бродильным методом на лактозопептонной среде с последующим высевом на среду Эндо показало, что коли-индекс этих проб составляет более 1100, т.е. в 1 л воды насчитывается более 1100 клеток. Это свидетельствует о сильном фекальном загрязнении образцов.
В соответствии с существующей классификацией и результатами анализов, твердое топливо из горючей фракции бытовых отходов с алматинского полигона будет классифицироваться следующим образом: – 2; Cld – 1; Hgr – 1.