Способ подготовки сточных вод свиноводческих комплексов и ферм для сельскохозяйственного использования
Владельцы патента RU 2312819:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)
Изобретение относится к утилизации сточных вод, образующихся на свиноводческих комплексах и фермах. Способ может быть использован в сельском хозяйстве для подготовки жидких отходов свиноводческих комплексов и ферм для удобрения и орошения сельскохозяйственных угодий. Для осуществления способа сначала вводят щелочной коагулянт - суспензию шлама карбида кальция до рН 10-11,5, затем подкисляющий реагент до рН 6,5-8,5 с последующим выделением осадка. В качестве подкисляющего реагента используют отход производства фосфорной кислоты - суспензию дигидрата сульфата кальция. Дозы реагентов составляют в г/дм3: суспензия дигидрата сульфата кальция в пересчете на P2O5 8.0-20.0; суспензия шлама карбида кальция в пересчете на СаО 1.0-3.0. Способ позволяет упростить процесс приготовления реагентов, снизить стоимость реагентной подготовки сточных вод к сельскохозяйственному использованию. Кроме того, повышается агромелиоративная ценность получаемых фракций при сокращении времени отстаивания. Реализация способа позволяет решить не только проблему утилизации отходов производств фосфорной кислоты и ацетилена, но и получить удобрение, более ценное по своему химическому составу, чем в ранее предлагаемых способах. 1 табл.
Изобретение относится к утилизации сточных вод свиноводческих комплексов и может быть использовано в сельском хозяйстве для подготовки жидких отходов свиноводческих комплексов и ферм для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий.
Известен способ [пат. США №5562829, С02F 1/52] очистки сточных вод молочной фермы, включающий обработку суспензией Са(ОН)2 при дозе 0,2-1,0 г/дм3 при рН 9,3-11,8.
Недостатком способа является дороговизна товарной извести, кроме того, полученные после обработки жидкая и твердая фазы имеют значения рН 11-12, что значительно уменьшает область их применения в сельском хозяйстве.
Известен способ [1231004, C02F 1/58, C05F 7/00, 15.05.86. Бюл. №18] подготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования, включающий введение щелочного коагулянта - 10%-ного известкового молока до рН 9-11, а затем подкисление 10%-ной суспензией простого суперфосфата до рН 6,0-8,5. После двухчасового отстаивания смесь разделяется на прозрачную жидкую фракцию и осадок, содержащий не растворившиеся частицы извести и суперфосфата, являющийся органоминеральным удобрением.
Недостатками этого способа являются: дороговизна товарной извести, используемой для приготовления известкового молока; применяемые дозы известкового молока определяют высокую стоимость реагентной обработки; трудоемкость подготовки к использованию известкового молока, обусловленная низким качеством товарного продукта; длительность процесса отстаивания смеси; отсутствие эффекта дезодорации и, следовательно, загрязнение атмосферы. Перечисленные недостатки ограничивают широкое использование жидкой фракции и осадка на земледельческих полях орошения.
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является способ [2242444, C05F 3/00, C02F 1/58] подготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования, включающий введение щелочного коагулянта (10%-ная суспензия шлама карбида кальция СаО) до рН 10-12, а затем подкисление 10%-ной суспензией простого суперфосфата до рН 6,5-8,5. После полуторачасового отстаивания смесь разделяется на прозрачную жидкую фракцию и осадок, содержащий нерастворимые частицы шлама карбита кальция и суперфосфата, являющийся органическим удобрением.
Недостатком этого способа является дороговизна минерального удобрения суперфосфата; применяемые дозы простого суперфосфата определяют высокую стоимость реагентной обработки; низкое содержание в простом суперфосфате действующего вещества и повышенное содержания ионов тяжелых металлов.
Задачей является техническое решение возможной утилизации отходов свиноводческих комплексов и ферм для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий, снижение стоимости реагентной обработки жидкого навоза, ускорение процесса отстаивания смеси, уменьшение количества стадий подготовки кислого реагента, достижение эффекта дезодорации, который позволит снизить загрязнения атмосферы H2S, NO, NO2, NH3, CO, метилмеркаптаном, уменьшить размеры санитарно-защитных зон полей орошения и, следовательно, расширить область применения сточных вод.
Поставленная задача достигается тем, что в способе подготовки сточных вод свиноводческих комплексов и ферм для сельскохозяйственного использования, включающем введение щелочного коагулянта рН 10-11,5, а затем подкисляющего реагента до рН 6,5-8,5, в качестве которого используют отход производства фосфорной кислоты, с последующим выделением образующегося осадка, при следующих дозах реагентов, г/дм3: суспензия шлама карбида кальция в пересчете на СаО - 1.0-3.0, суспензия дигидрата сульфата кальция в пересчете на Р2O5 - 8.0-20.0. Способ позволяет упростить процесс приготовления реагентов, снизить стоимость реагентной подготовки сточных вод к сельскохозяйственному использованию, повысить агромелиоративную ценность получаемых фракций при сокращении времени отстаивания.
Для приготовления суспензии дигидрата сульфата кальция используют дигидрат сульфата кальция, который представляет собой пластичный осадок влажностью 30-40%, являющийся отходом производства фосфорной кислоты, в частности в Южном Федеральном округе Белореченский и Лермонтовский заводы минеральных удобрений, необходимо меньшее число операций чем при работе с суперфосфатом (исключается операция помола гранул).
Технология подготовки сточных вод свиноводческих комплексов и ферм для сельскохозяйственного использования заключается в следующем: жидкий навоз обрабатываем суспензией шлама карбида кальция, которую готовят, разбавляя при перемешивании 100 г отхода в 1 дм3 воды, до рН 10-11,5, затем для нейтрализации смеси вводят суспензию дигидрата сульфата кальция с концентрацией 80-200 г/дм3, непрерывно перемешивая, тем самым снижая рН 6,5-8,5. После отстаивания в течение часа смесь разделяется на прозрачную жидкую фракцию и осадок - органоминеральное удобрение.
Использование в качестве кислого реагента суспензии дигидрата кальция, являющегося бесплатным сырьем для приготовления кислого реагента, позволяет во много раз снизить стоимость реагентной обработки, время отстаивания сократить на 20%, уменьшив объем отстойников и, следовательно, капитальные вложения.
Пример. Реагентная подготовка жидкого навоза объемом 300 м3, полученного после получасового отстаивания.
По известному способу жидкий навоз обрабатывают 10%-ной суспензией шлама карбида кальция. Для достижения эффективного значения рН, равного 11, в 1 м3 сточной жидкости ввели 100 дм3 суспензии шлама карбида кальция. А для снижения рН до 7.5 вводили в смесь 100 дм3 суспензии простого суперфосфата. Затраты на приобретение необходимого количества минерального удобрения - суперфосфата жидкого навоза составляет 50 тыс.руб.
По предложенному способу жидкий навоз обрабатывается 10% суспензией шлама карбида кальция, в количестве на 1 м3 сточной жидкости 100 дм3, достигая тем самым рН 11. Для снижения рН до 7.5 вводили в смесь 10% суспензию дигитрата сульфата кальция с дозой по активному оксиду фосфора, равной 12 г/дм3. В этом случае экономия на приобретение кислого реагента составляет 50 тыс. руб. При этом достигается дополнительный эффект от утилизации отхода производства фосфорной кислоты. Наиболее быстрое отстаивание (до 70% осадка) происходит в первые 30-40 мин.
Предложенный же способ подготовки вод свиноводческих комплексов и ферм позволил достичь более высоких показателей по содержанию в осадке таких важных биогенных элементов, как фосфор, калий, азот, чем при обработке отходов известным способом. Результаты исследований изменения рН, влажности, значений концентраций азота: общего, аммонийного, нитратов, нитритов, общего фосфора, общего калия приведены в таблице.
| Таблица | ||||
| Результаты исследований физико-химических показателей и содержания биогенных элементов в исходных продуктах гидросмыва и после их реагентной обработки | ||||
| Показатели | Жидкая фаза | Твердая фаза | ||
| до обработки | после обработки | до обработки | после обработки | |
| рН | 6,8 | 7,5 | 6,9 | 7,8 |
| Влажность, % | 99,5 | 100,00 | 98,5 | 90,1 |
| Азот, мг/дм3 | ||||
| общий | 600 | 240 | 200 | 300 |
| NH4 | 560 | 200 | 100 | 200 |
| NO2 | 0 | 0 | 0 | 20 |
| NO3 | 20 | 10 | 48 | 65 |
| P2O5, мг/дм3 | 700 | 200 | 300 | 900 |
| K2O, мг/дм3 | 300 | 40 | 300 | 560 |
Реализация предложенного способа подготовки сточных свиноводческих комплексов и ферм для сельскохозяйственного использования с применением суспензии дигидрата сульфата кальция позволила решить задачи изобретения.
Способ подготовки сточных вод свиноводческих комплексов и ферм для сельскохозяйственного использования, включающий последовательное введение щелочного коагулянта до рН 10-11,5, 10%-ной суспензии шлама карбида кальция в количестве по оксиду кальция 1,0-3,0 г/дм3, и подкисляющего реагента до рН 6,5-8,5 с выделением образующегося осадка, отличающийся тем, что в качестве подкисляющего реагента используют отход производства фосфорной кислоты - суспензию дигидрата сульфата кальция при дозе по оксиду фосфора (5) 8,0-20,0 г/дм3, который вводят при непрерывном перемешивании в течение 1-2 мин.
