Проект: Разработка экологически безопасной высокоскоростной энергоэффективной технологии утилизации органической фракции бытовых отходов на основе процесса анаэробной микробной ферментации для уменьшения антропогенной нагрузки полигонов твердых бытовых отходов на окружающую среду городских и прилегающих к ним территорий Номер проекта: 14.607.21.0024 Мероприятие ФЦП: 1.3 Руководитель работ: Ножевникова Алла Николаевна Сроки выполнения: 2014-2016 гг. Общий объем бюджетного и привлеченного финансирования: 42,75 млн. руб. Цель проекта, назначение его результатов: Проект направлен на создание научно-технологических решений, обеспечивающих разработку экологически безопасной, высокоскоростной, энергоэффективной технологии переработки органической фракции твердых бытовых отходов (ТБО) и осадков сточных вод в метан на основе анаэробной микробной ферментации для уменьшения антропогенной нагрузки полигонов ТБО на окружающую среду. Результаты настоящего проекта найдут широкое применение в таких отраслях, как коммунальное хозяйство городов (очистные сооружения, сбор и утилизация ТБО), компании, занимающиеся утилизацией различных органических отходов, и также предприятия пищевой и перерабатывающей отрасли. В перспективе будет разработана и внедрена технология высокоскоростной анаэробной ко-ферментации органического вещества твердых бытовых отходов (ТБО) и осадков сточных вод (ОСВ) с получением метана и биоудобрений. Полученные результаты позволят: - вывести на рынок новую научно-техническую продукцию, разработать технологию мирового уровня, разработать более совершенную микробную технологию обработки ОФ-ТБО; - заместить импорт и обеспечить экспортный потенциал: импорто-замещение продукции зарубежных компаний, производящих реакторы и системы жидкофазной ферментации ОСВ, а также компаний, производящих системы микробиологической очистки жидкой фракции сброженной массы от азота с применением процесса анаммокс; - получить значимые научные результаты, позволяющие переходить к созданию новых видов научно-технической продукции; - создать технологический задел для широкомасштабного применения в России технологии коферментации ОФ-ТБО и ОСВ. Основные результаты, полученные на I этапе выполнения проекта (2014 год): В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии № 14.607.21.0024 от 5 июня 2014 г. Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе I в период с 5 июня 2014 г. по 31 декабря 2014 г. выполнены следующие основные работы: Выполнен детальный аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ, о принципах, способах и технологиях переработки органической фракции твердых бытовых отходов (ОФ-ТБО) и осадков сточных вод (ОСВ) в метан и удаления аммонийного азота из иловых вод биогазовых реакторов. Проведены патентные исследования по теме: «Анаэробная обработка органической фракции твердых бытовых отходов совместно с осадками сточных вод, включая очистку иловой воды с высокой концентрацией аммонийного азота с использованием процессов частичной нитрификации-анаммокс», которые показали, что патенты по использованию процесса анаммокс в обработке иловых вод многочисленны, а по совместной обработке ОФ-ТБО и ОСВ практически отсутствуют. Это свидетельствует о новизне предлагаемого подхода. Разработан и апробирован набор лабораторных аналитических, культуральных, цитологических, молекулярных методик анализа микробных процессов и ключевых групп микроорганизмов, важных для пуска и стабильной работы анаэробных реакторов и контроля процесса анаэробной обработки органических отходов. Проведено инженерно-техническое обследование на местах действующих полигонов ТБО и станций очистки сточных вод, расположенных в разных географических и климатических зонах России и Индии. Разработана эскизная конструкторская документация лабораторного биореактора для совместного сбраживания органической фракции бытовых отходов и осадков сточных вод. Основные результаты, полученные на II этапе выполнения проекта (январь – июнь 2015 года): на этапе II в период с 5 июня 2014 г. по 31 декабря 2014 г. выполнены следующие основные работы: Обоснован выбор типа математической модели для моделирования микробного процесса превращения органического вещества в биогаз. Создана базовая математическая динамическая модель превращения органического вещества в биогаз на основе данных научной и технической литературы. Сормулированы требования к микробным сообществам, микроорганизмам и микробиологическим процессам анаэробной метаногенной ко-ферментации органической фракции твердых бытовых отходов и ОСВ, частичной нитрификации и анаэробного окисления аммония нитритом (анаммокс). Разработаны Программа и методики экспериментальных исследований микробных процессов метаногенного анаэробного сбраживания ОФ-ТБО , частичной нитрификации и анаммокс на испытательных (лабораторных) стендах в соответствии с ГОСТ 24026-80. Разработаны эскизные конструкторские документации в соответствии с ГОСТ 2.701-84 на испытательные (лабораторные) стенды: анаэробный биогазовый реактор, систему механического и физико-химического сгущения осадка, реакторы частичной нитрификации и анаммокс для очистки иловой воды от азота. Основные результаты, полученные на I и II этапах выполнения проекта В ходе выполнения проекта по Соглашению от 5 июня 2014 г. № 14.607.21.0015, дополнительное соглашение от 18 мая 2015 г. №1 с Минобрнауки России в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2014-2020 годы» за период с 5 июня 2014 г по 30 июня 2015 г получены основные результаты: Выполнен аналитический обзор научных и информационных источников, затрагивающих научнотехническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ, указывающий на ее актуальность. Проведены патентные исследования, свидетельствующие о новизне предлагаемого подхода. Обоснован выбор исследований в области применения микроорганизмов для разработки технологических основ утилизации органических загрязнений. Разработаны лабораторные методики (молекулярные, физиологические и культуральные) анализа ключевых групп микроорганизмов, важных для утилизации органических загрязнений. Создана базовая математическая динамическая модель превращения органического вещества в биогаз на основе данных научной и технической литературы, которая позволяет с достаточно высокой точностью интерпретировать существующие или получаемые экспериментальные данные. Разработаны Программа и методики экспериментальных исследований для определения оптимальных значений параметров исследуемых ключевых процессов. Разработаны эскизные конструкторские документации на испытательные (лабораторные) стенды, которые позволяют перейти к изготовлению испытательных (лабораторных) стендов и проведению на них экспериментальных исследований. На средства индустриального партнера, ЗАО «Компания «ЭКОС», проведены предусмотренные проектом работы: Проведено инженерно-техническое обследование на местах действующих полигонов ТБО и станций очистки сточных вод. Обоснована целесообразность совместной анаэробной обработки органической фракции ТБО и ОСВ с получением метана. Разработана эскизная конструкторская документация на образец комплексной экспериментальной установки, включающей анаэробный биореактор, систему механического и физико-химического сгущения осадка, и реакторов частичной нитрификации и анаммокс. Проведено материально-техническое обеспечение работ. Принято участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов работы Обязательства получателя субсидии исполнены надлежащем образом и в полном объеме.