Композиция для детоксикации осадков очистных сооружений, способ ее получения и способ детоксикации осадков очистных сооружений

Изобретение относится к детоксикации осадков очистных сооружений. Предложена композиция для детоксикации осадков очистных сооружений, содержащая гидраты натриевых или калиевых солей смеси аминокислот и гидраты натриевых или калиевых солей низкомолекулярных пептидов, полученные путем проведения водно-термической обработки в присутствии щелочи отходов, содержащих животные белки воду и щелочь, при следующем соотношении компонентов, мас.%: гидраты натриевых или калиевых солей смеси аминокислот 8,2-9,2; гидраты натриевых или калиевых солей низкомолекулярных пептидов 3,6-4,2; щелочь 0,05-0,06; вода - остальное. Предложен способ получения композиции и способ детоксикации осадков очистных сооружений. 3 н.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к детоксикации осадков очистных сооружений, содержащих тяжелые металлы в количествах, превышающих допустимые нормы, а также детоксикации техногенно пораженных земель и может найти применение в системе жилищно-коммунального хозяйства городов.

Осадки сточных вод коммунальных и промышленных очистных сооружений, даже прошедшие биотермическую и биологическую очистку и складированные на иловых площадках очистных сооружений, являются отходами II и III класса токсичности, так как содержат в значительных количествах катионы тяжелых металлов.

Известна композиция для детоксикации осадков очистных сооружений, содержащая гидраты натриевых или калиевых солей смеси аминокислот, щелочь и воду (Фридман А.Я. и др. Органоминеральные композиции на основе осадка сточных вод канализационно-очистных сооружений. М.: Некоммерческое партнерство "Химико-технологический научный центр", 2000 г, с.75-87) [1].

Однако эффективность данной известной композиции недостаточно высока.

Известен способ получения композиции для детоксикации очистных сооружений путем проведения водно-термической обработки в присутствии щелочи отходов, содержащих животные белки [1].

Однако параметры процесса проведения водно-термической обработки в присутствии щелочи отходов, содержащих животные белки, в данном известном способе не описаны. При этом способ приводит к получению композиции, в состав которой не входят компоненты в виде гидратов натриевых или калиевых солей низкомолекулярных пептидов, повышающих эффективность процесса детоксикации осадков очистных сооружений.

Известен способ детоксикации осадков очистных сооружений путем извлечения тяжелых металлов из осадков катионообменными или комплексообразующими реагентами (Аграноник Р.Я. Проблемы обработки и утилизации осадков сточных вод. Водоснабжение и санитарная техника. 1995. №1. с.2-3) [2].

Однако данным известным способом предусмотрено применение дорогостоящих реагентов для детоксикации, высокая трудоемкость и большие расходы энергии.

Известен способ детоксикации осадков очистных сооружений путем их обработки детоксикантом [1]. В качестве детоксиканта в данном известном способе используют композицию, содержащую гидраты натриевых или калиевых солей смеси аминокислот, щелочь и воду.

Однако эффективность данного известного способа недостаточно высока.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение эффективности детоксикации осадков очистных сооружений.

Указанный технический результат достигается тем, что композиция для детоксикации осадков очистных сооружений содержит гидраты натриевых или калиевых солей смеси аминокислот и гидраты натриевых или калиевых солей низкомолекулярных пептидов, полученные путем проведения водно-термической обработки в присутствии щелочи отходов, содержащих животные белки, воду и щелочь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гидраты натриевых или калиевых солей смеси аминокислот	8,2-9.2
гидраты натриевых или калиевых солей низкомолекулярных
пептидов	3,6-4,2
щелочь	0,05-0,06
вода	остальное.

Достигается указанный технический результат также тем, что в способе получения композиции для детоксикации очистных сооружений путем водно-термической обработки в присутствии щелочи отходов, содержащих животные белки, отличительной особенностью является то, что обработке подвергают смесь упомянутых отходов с водой и щелочью, взятых в соотношении, равном 1:(1,8-2,0):(0,19-0,37), при температуре 120-180°С в течение 25-90 мин с получением целевого продукта в виде композиции по п.1.

Кроме того, указанный технический результат достигается в способе детоксикации осадков очистных сооружений путем их обработки детоксикантом за счет того, что в качестве детоксиканта используют композицию по п.1, причем предварительно определяют содержание ионов каждого из тяжелых металлов в очищаемом осадке, а расход детоксиканта рассчитывают исходя из математического выражения:

где V - расход 1 М раствора детоксиканта, л/м³;

m - содержание тяжелого металла в очищаемом осадке в пересчете на абсолютно сухое вещество осадка, г/кг,

а расходуют детоксикант с избытком 20-30% относительно рассчитанного количества.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.

Пример 1. В реактор емкостью 250 л загружают 108 л воды, порциями по 3 кг добавляют 11,5 кг гидрооксида натрия и затем 60 кг отходов, содержащих животные белки (волосяные очесы суконно-валяльного производства, отходы волоса вентиляционного сбора при первичной обработке шерсти, отходы выделки меха, производства валенных изделий), трамбуя их в случае необходимости. Соотношение отходы : вода : щелочь равно 1:1,8:0,19. Открывают кран подачи пара и нагревают реакционную массу до начала циркуляции по трубопроводу, подающему пар в расширительную емкость - холодильник, и по трубопроводу, возвращающему конденсат в реактор. Процесс ведут при температуре 120°С. При полной подаче пара выдерживают массу в состоянии циркуляции в течение 75 минут. Перекрывают подачу пара в реактор и выдерживают в течение 15 минут после прекращения циркуляции. Разбалчивают крышку реактора, добавляют воду до общего объема реакционной массы 200 л и перемешивают массу в течение 15 мин. Сливают реакционную массу через фильтр в декантатор. Получают 2 М водный раствор детоксиканта - композиции по п.1. со средней молекулярной массой 130, с содержанием (мас.%): гидраты натриевых солей смеси аминокислот (аланина, валина, глицина, лейцина, изолейцина, пролина, фенилаланана, оксопролина, серина, тирозина, треонина, аргинина, гистидина, лизина, оксилизина, цистеина, цистина, метионона, аспарагиновой кислоты и глютаминовой кислоты) - 9,2; гидраты натриевых солей низкомолекулярных пептидов - 3,6, гидроокись натрия - 0,05 (содержание свободной щелочи 0,08 моль/л); остальное - вода.

Пример 2. В реактор емкостью 250 л загружают 120 л воды, порциями по 2 кг добавляют 13,8 кг гидрооксида натрия и затем 60 кг отходов, содержащих животные белки (мездра кожевенного производства, некондиционное меховое и кожевенное сырье), трамбуя их в случае необходимости. Соотношение отходы : вода : щелочь равно 1:2,0:0,37. Открывают кран подачи пара, нагревают реакционную массу до начала циркуляции по трубопроводу, подающему пар в расширительную емкость - холодильник, и по трубопроводу, возвращающему конденсат в реактор. Процесс ведут при температуре 160°С. При полной подаче пара выдерживают массу в состоянии циркуляции в течение 25 минут. Перекрывают подачу пара в реактор и выдерживают в течение 15 минут после прекращения циркуляции. Разбалчивают крышку реактора, добавляют воду до общего объема реакционной массы 200 л и перемешивают массу в течение 15 мин. Сливают реакционную массу через фильтр в декантатор. Получают 2 М водный раствор детоксиканта - композиции по п.1 со средней молекулярной массой 136 с содержанием (мас.%): гидраты натриевых солей смеси аминокислот (аланина, валина, глицина, лейцина, изолейцина, пролина, фенилаланана, оксопролина, серина, тирозина, треонина, аргинина, гистидина, лизина, оксилизина, цистеина, цистина, метионона, аспарагиновой кислоты и глютаминовой кислоты) - 8,2; гидраты натриевых солей низкомолекулярных пептидов - 4,2, гидроокись натрия - 0,06 (содержание свободной щелочи 0,065 моль/л); остальное - вода.

Пример 3. В реактор емкостью 250 л загружают 114 л воды, порциями по 2 кг добавляют 12 кг гидрооксида калия и затем 60 кг отходов, содержащих животные белки (мездра кожевенного производства, некондиционное меховое и кожевенное сырье), трамбуя их в случае необходимости. Открывают кран подачи пара, нагревают реакционную массу до начала циркуляции по трубопроводу, подающему пар в расширительную емкость - холодильник, и по трубопроводу, возвращающему конденсат в реактор. Процесс ведут при температуре 180°С. Соотношение отходы : вода: щелочь равно 1:1,9:0,25. При полной подаче пара выдерживают массу в состоянии циркуляции в течение 15 минут. Перекрывают подачу пара в реактор и выдерживают в течение 10 минут после прекращения циркуляции. Разбалчивают крышку реактора, добавляют 85 л воды (до общего объема реакционной массы 200 л) и перемешивают массу в течение 15 мин. Сливают реакционную массу через фильтр в декантатор. Получают 2 М водный раствор детоксиканта - композиции по п.1 со средней молекулярной массой 135 с содержанием (мас.%): гидраты натриевых солей смеси аминокислот (аланина, валина, глицина, лейцина, изолейцина, пролина, фенилаланана, оксопролина, серина, тирозина, треонина, аргинина, гистидина, лизина, оксилизина, цистеина, цистина, метионона, аспарагиновой кислоты и глютаминовой кислоты) - 8,4; гидраты натриевых солей низкомолекулярных пептидов - 3,8, гидроокись натрия - 0,05 (содержание свободной щелочи 0,06 моль/л); остальное - вода.

Пример 4. Осадок городских очистных сооружений, размещенный на иловой карте с влажностью 61% в количестве 110 т (выделенная часть иловой карты), обработали орошением композицией по п.1, полученной по примеру 1. Композицию предварительно разбавили до концентрации 0,1 моль/л. Согласно данным химического анализа осадок содержал (мг/кг сухого вещества): Cu - 795, Zn - 1530, Ni - 275, Cr - 553, Pb - 120, Cd - 98, Co - 20. Необходимое количество композиции по п.1 рассчитали исходя из математического выражения:

где V - расход детоксиканта 1 М концентрации, л/м³,

m - содержание тяжелого металла, нуждающегося в детоксикации, в осадке в пересчете на абсолютно сухое вещество г/кг. Количество детоксиканта составило по расчету 110 л 0,1 молярного раствора. Орошение поверхности осадка проводили с помощью распределяющего устройства, перемещаемого по границам иловой площадки. На обработку израсходовано 132 л 0,1 молярного раствора реагента (1,2-кратный избыток) в течение 8 час. Обработанную часть иловой карты выдержали в течение 25 суток, периодически измеряя рН. На 15 сутки величина рН достигла значения 7,6 и далее не снижалась. Обработанный осадок имеет запах почвы. По данным биотестирования (согласно Приказу МПР РФ от 15 июня 2001 г. №511) полученная органоминеральная композиция нетоксична для живых организмов, является веществом 4 класса опасности. В соответствии с ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 она может применяться для восстановления продуктивности нарушенных земель с целью лесохозяйственного и рекреационного направления их рекультивации, а также в качестве сырья для подготовки органических удобрений компостированием и вермикомпостированием.

Таким образом, композиция согласно изобретению, полученная способом согласно изобретению, обеспечивает высокую эффективность детоксикации осадков очистных сооружений.

1. Композиция для детоксикации осадков очистных сооружений, содержащая гидраты натриевых или калиевых солей смеси аминокислот и гидраты натриевых или калиевых солей низкомолекулярных пептидов, полученные путем проведения водно-термической обработки в присутствии щелочи отходов, содержащих животные белки, воду и щелочь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидраты натриевых или калиевых солей смеси аминокислот	8,2-9,2
Гидраты натриевых или калиевых солей низкомолекулярных
пептидов	3,6-4,2
Щелочь	0,05-0,06
Вода	Остальное

2. Способ получения композиции для детоксикации осадков очистных сооружений путем проведения водно-термической обработки в присутствии щелочи отходов, содержащих животные белки, отличающийся тем, что обработке подвергают смесь упомянутых отходов с водой и с щелочью, взятых в соотношении 1:(1,8-2,0):(0,19-0,37), при температуре 120-180°С в течение 25-90 мин с получением целевого продукта в виде композиции по п.1.

3. Способ детоксикации осадков очистных сооружений путем их обработки детоксикантом, отличающийся тем, в качестве детоксиканта используют композицию по п.1, причем предварительно определяют содержание ионов каждого из тяжелых металлов в очищаемом осадке, расход детоксиканта рассчитывают, исходя из математического выражения:

где V - расход 1М раствора детоксиканта, л/м³,

m - содержание тяжелого металла в очищаемом осадке в пересчете на абсолютно сухое вещество, г/кг, а расходуют детоксикант с избытком 20-30% относительно рассчитанного количества.