Способ обезвреживания осадка сточных вод и получения из него сырьевых продуктов для производства жидких и твёрдых органоминеральных удобрений

Изобретение относится к технологиям получения сырья для производства удобрений из возобновляемого источника - осадка сточных вод. Способ заключается в том, что осадок сточных вод поступает в расходный бак, в котором происходит усреднение состава, направляется на измельчитель и далее на тепловую обработку. Тепловую обработку осуществляют при температуре 70°С, с выдержкой не менее 20 мин. После тепловой обработки осуществляют кавитацию нагретой смеси. Процесс кавитационной обработки длится, с учетом повторных прокачек, не более 1 мин. По завершении кавитационной обработки смесь охлаждают до температуры не выше 25°С и направляют на озоно-кислородную обработку. Далее смесь проходит через технологический блок обогащения растворами азотных, фосфорных и калийных веществ. На последней стадии осуществляют водоотделение с получением кека и/или фугата. Техническим результатом является получение высококачественных органических и органоминеральных удобрения, с одновременным обезвреживанием осадка сточных вод и сокращением временем его обработки. 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологиям получения сырья для производства удобрений из возобновляемого источника - осадка сточных вод (ОСВ).

ОСВ, непосредственно получаемый при очистке сточных вод, опасен заражением почв и отравлением атмосферы.

Предлагаемым изобретением предусматривается создание технологии обработки ОСВ, продукты которой будут обезврежены и будут соответствовать требования ГОСТ Р 17.4.3-07-2001 «Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрения» в части: агрохимических показателей, допустимого валового содержания тяжелых металлов, мышьяка и санитарно-бактериологических и санитарно-паразитологических показателей.

Традиционно осадки сточных вод или утилизируют сжиганием или перерабатывают в полезный продукт, например, после обезвоживания и выдержки на иловых площадках, в зависимости от климатических условий района, в течение года, 2-х лет, 3-х лет могут быть использованы для удобрения, так как они содержат макро- микроэлементы, гуматы и питательные вещества (N:P:K) в большем объеме, чем навозы и торф.

Технологии обеззараживание ОСВ на полигонах имеют ряд недостатков:

- значительные площади под полигоны;

- отчуждение территорий под санитарно-защитную зону;

- не обеспечивается соблюдение требований ГОСТ в части агрохимических показателей и допустимого валового содержания тяжелых металлов при схеме общесплавной канализации.

Поэтому применяются специальные способы обезвреживания ОСВ и далее производства из него полезных веществ - удобрений или их компонентов.

Известны различные технологии получения из ОСВ сырья для удобрений.

Наиболее близкими для представленного технического решения может быть группа патентов: RU 2210550, RU 2477710, RU 2433962.

RU 2210550. Способ обработки органических осадков сточных вод, включающий смешивание сырого осадка с избыточным активным илом, кавитационную обработку при числе кавитации 0,01-0,05, аэробную стабилизацию, отстаивание, уплотнение и выгрузку обработанного осадка, его обезвоживание, отличающийся тем, что смешивание сырого осадка и избыточного активного ила ведут при соотношении от 1:1 до 1:3, кавитационную обработку проводят в течение 9-12 ч совместно с процессом аэробной стабилизации с эжекционной аэрацией многократно с числом циркуляционных циклов 3-10, аэробную стабилизацию ведут с добавлением надиловой воды в обрабатываемую смесь в количестве 1/3 от объема обрабатываемой смеси, выгрузку обработанного осадка производят из нижней уплотненной его части в количестве 1/3 объема обработанной смеси, обезвоживание производят без предварительной аэрации.

Изобретение обладает определенными недостатками.

При кавитационной и аэробной обработке ОСВ, кавитация создается при прокачивании ОСВ через эжектор для обеспечения эжекционной аэрации жидкости атмосферным воздухом. Процесс длится 9 часов, что значительно повышает расход электроэнергии. В патенте отсутствуют технологические переделы, обеспечивающие требования ГОСТ в части получения санитарно-бактериологических и санитарно-паразитических показателей.

RU 2477710. Способ переработки депонированного илового осадка, включающий смешивание осадков, проведение ферментативной обработки, кондиционирование и обезвоживание полученной биомассы, отличающийся тем, что в качестве осадков используют депонированный иловый осадок и предварительно обработанный избыточный ил, при этом предварительная обработка, заключающаяся в превращении избыточного ила в активную ферментную массу, осуществляется два и более раз при насыщении кислородом воздуха до концентрации не менее чем 10 мг/л в процессах воздушно-кавитационной и электрохимической обработки с использованием гальванической пары, где в качестве материалов гальванической пары используют медь и сталь, при этом к перекачиваемому избыточному илу периодически прикладывают прерывистый переменный ток, а активную ферментную массу, полученную в результате предварительной обработки, наносят на поверхность или подают внутрь депонированного илового осадка один, два или более раз.

Изобретение по патенту RU 2477710 направлено на снижение стоимости обработки депонированных иловых осадков и обеспечение высокой эффективности их очистки от тяжелых металлов (удовлетворение требования ГОСТ в части требования обеспечения допустимого валового содержания тяжелых металлов).

В патенте упомянуто об обезвреживании получаемой биомассы, но нет ссылки на соответствующий технологический передел. Технологические переделы предусматривают превращение избыточного ила в активную ферментную массу, то есть получение полуфабриката, а не конечного продукта - сырья для производства органического органоминерального удобрения.

В данном патенте отсутствуют характеристики получаемой обезвоженной биомассы и соответствие ее качественных показателей требованиям ГОСТ в части допустимого валового содержания тяжелых металлов и санитарно-бактериологических и санитарно-паразитических показателей.

RU 2433962. Способ для аэробной биологической очистки сточных вод, включающий механическую обработку исходной воды и отделение от нее твердого осадка, отстаивание сточной воды в первичном отстойнике и отделение сырого осадка из первичного отстойника, аэробную биологическую очистку, отстаивание сточной воды и активного ила во вторичном отстойнике, вывод избыточного активного ила из вторичного отстойника и отвод очищенной воды, отличающийся тем, что сточные воды передподачей на первичное отстаивание усредняют по концентрации и по расходу воды, и затем осветленные сточные воды подают на биологическую очистку и биоокисление, которые проводят в режиме циркуляции в течение 2-3 ч, затем на вторичное отстаивание, доочистку и обеззараживание, а сырой осадок и избыточный активный ил, выделенные после первичного и вторичного отстаивания, направляют на совместную ферментно-кавитационную обработку для получения комплексного удобрения, при этом иловую смесь предварительно активируют кавитацией низкой интенсивности в течение 2-3 с во время перекачки ее на обработку и насыщают кислородом до 8-10 мг/л во время перекачки для образования бактерий, а в рабочем режиме в течение 4-6 ч бактериальную активацию иловой смеси ведут кавитацией низкой интенсивности постоянно при давлении свыше 1 кг/м2, а концентрацию кислорода поддерживают в пределах 10-20 мг/л, при этом бактериальная активация иловой смеси идет с выделением тепла, необходимого для протекания процесса и образования ферментов, которые являются белковыми катализаторами процесса, а также производных ферментов, образующих хелатные соединения.

Недостатком способа является то, что присутствует сброс вытесненной из ОСВ воды, которая, естественно, в дальнейшем должна быть утилизирована. Процесс требует значительных производственных площадей.

Общими недостатками упомянутых выше патентов являются: длительность обработки ОСВ и высокая энергоемкость, как следствие низкая экономическая эффективность. При этом остается вероятность того, что из-за незавершенности биохимических процессов в продукте останутся жизнеспособные яйца гельминтов и глисты.

В патентах отсутствуют указания, каким образом обеспечиваются стабильные параметры ОСВ перед его обработкой. Известно, что состав ОСВ меняется в течение суток, недель, сезона. Нестабильность исходного продукта, ОСВ, создает сложности в получении итогового продукта с заданными качественными характеристиками.

Представленное техническое решение ставит своей целью обезвреживание осадка сточных вод и получение из него сырьевых продуктов для производства жидких и твердых органоминеральных удобрений. При этом способ устраняет недостатки прототипов, а именно:

- сокращается время обработки ОСВ;

- процесс направлен на получение продукта (сырья, для производства удобрений органических, органоминеральных жидких и гранулированных, в котором гарантировано за счет дополнительного применения обработки озоном и теплом завершение биохимических процессов и, что отсутствуют жизнеспособные яйца гельминтов, глисты), а не только на утилизацию ОСВ;

- при производстве сырья для удобрений из ОСВ последний используются практически на 100%, отсутствует сброс вытесненной из ОСВ воды;

- процесс требует меньший объем производственных площадей;

- снижение объемов потребления тепловой и электрической энергии, увеличение выхода товарного продукта, уменьшение производственных площадей дают способу экономические преимущества.

Представленный способ содержит технологические переделы обработки ОСВ, позволяющие сократить временные сроки разрушения углеводов, жироподобных и белковых веществ с их превращением в растворимые органические вещества, с одновременным прекращением выделения газов, резкого снижения биологического потребления кислорода (ВПК) и ликвидацией патогенной флоры.

Это достигается за счет того, что в разработанной технологии последовательно применяются следующие технологические процессы обработки ОСВ:

- тепловая обработка с целью ликвидации яиц гельминтов и патогенных организмов и первичному разрушению органических веществ;

- кавитация, при которой резко ускоряются химические реакции по преобразованию веществ за счет ионизации газов, находящихся в смеси.

Происходит разрушение и измельчение веществ смеси за счет ударных волн, образующихся при схлопывании пузырьков.

Озоно-кислородная обработка ОСВ, прошедшего тепловую обработку и подвергшегося воздействию ультразвуковой кавитации.

В результате озоно-кислородной обработки в ОСВ образуются перекиси различных веществ и соединений, гарантировано завершены биохимические процессы (контролируются показателями ВПК и выделением газов) с образованием гуминовых и углеродных соединений (углерод гуминовых кислот, углерод фульвокислот и триптофан).

Сочетание нагрева, кавитации и озонирования позволяет добиться технического эффекта - гарантированного обезвреживания ОСВ и создание на его основе продукта, который пригоден для производства удобрений.

Продукт, получаемый из ОСВ, является органическим удобрением, содержащим азот, фосфор, калий в соотношении, не менее 5:3:2 (в навозе соотношение 2:1:2), водорастворимые углеродные и иные органические водорастворимые соединения, триптофан (получаемый при озонировании) и макро-, микроэлементы.

Продукт, получаемый из ОСВ, может быть основным сырьем для получения органоминерального удобрения. Добавляя в технологию блок обогащения растворами азотных, фосфорных, калийных веществ, а также при выделении методами центрифугирования плотной и жидкой фазы веществ, производятся органоминеральные удобрения: жидкие на базе фугата и гранулированные из кека.

Предлагаемая технология реализуется на практике следующим образом: ОСВ поступает в расходный бак, в котором происходит усреднение состава.

Усреднение осуществляется с целью создания, на определенный период,

однородную по составу смесь ОСВ.

Из бака ОСВ направляется на измельчитель и далее на тепловую обработку.

Тепловая обработка при температуре 70°С ОСВ разрушит молекулы белка и ускорит биохимическое разложение белковых, жироподобных веществ и углеводов. Выдержка нагретого вещества составляет не менее 20 минут.

После тепловой обработки ОСВ осуществляется кавитация нагретой смеси, во время которой происходит разрушение и измельчение веществ смеси за счет ударных волн, образующихся при схлопывании пузырьков. При кавитации резко ускоряются химические реакции по преобразованию веществ за счет повышения температуры и воздействия на смесь ионами газов, образующихся при кавитации. При этом происходит ликвидация патогенной флоры и преобразование большой части выделяемого сероводорода в кислоту и сернистое железо (происходит изменение цвета ОСВ на черный). Кавитационная обработка осуществляется при помощи ультразвукового генератора. Процесс кавитационной обработки длится, с учетом повторных прокачек, не более одной минуты.

По завершении кавитационной обработки ОСВ смесь охлаждается до температуры не выше 25°С и направляется на озоно-кислородную обработку. ОСВ подается на обработку в емкость циркуляционного озонирования. Насыщение ОСВ озоном производится путем многократной циркуляции воды через эжектор, установленный на оборотном трубопроводе, замкнутым через емкость. В результате обработки смеси озоном будут образовываться перекиси различных веществ и соединения углерода, гуминовые и фульфовые кислоты, триптофан. Таким образом, гарантированно завершаются биохимические процессы и выделение газов. Далее смесь проходит через технологический блок обогащения растворами азотных, фосфорных, калийных веществ. На последней стадии ОСВ преобразуется в жидкое органическое удобрение, либо в продукт для последующего обезвоживания, с целью получения кека. Водоотделение производится методом центрифугирования с получением кека, который является сырьем для производства гранулированных органических и органоминеральных удобрений и фугата, который является сырьем для производства жидких органических и органоминеральных удобрений.

Результатом применения технологии является получение сельским хозяйством органических, органоминеральных удобрения, гарантированно высокого качества за счет обработки (с одновременным обезвреживанием) ОСВ.

1. Способ обезвреживания осадка сточных вод и получения из него сырьевых продуктов для производства жидких и твердых органоминеральных удобрений, по которому обезвоженный осадок сточных вод последовательно направляется на тепловую и кавитационную обработку, охлаждается до температуры не выше 25°С, подается на озоно-кислородную обработку, проходит через технологический блок обогащения растворами азотных, фосфорных и калийных веществ, отличающийся тем, что перед обработкой обезвоженный осадок сточных вод подают в расходный бак и измельчитель для усреднения состава, тепловую обработку производят при температуре 70°С с выдержкой нагретого вещества не менее 20 мин, а процесс кавитационной обработки длится, с учетом повторных прокачек, не более 1 мин, после процедуры обогащения смесь подают на водоотделение с получением кека и/или фугата.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кавитационную обработку осуществляют при помощи ультразвукового генератора.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что озоно-кислородную обработку производят в емкости циркуляционного озонирования путем многократной циркуляции воды через эжектор, установленный на оборотном трубопроводе, замкнутом через емкость.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водоотделение производят методом центрифугирования.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к химической промышленности и сельскому хозяйству и может быть использовано для получения органоминеральных удобрений. Осадки сточных вод предварительно кондиционируют органическими флокулянтами в дозе 4-9 мг/л.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Минеральное удобрение, получаемое путем смешения следующих ингредиентов на 1 кг смеси: зола от сжигания осадка сточных вод 600 г, аммиачная селитра (карбамид) 147 г, двойной суперфосфат 118 г, калий хлористый 135 г.

Изобретение относится к области рекультивации и охраны окружающей среды, восстановлению нарушенных земельных ресурсов, в частности, к производству техногенного грунта.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения органоминерального удобрения характеризуется тем, что включает обработку осадка сточных вод раствором азотной кислоты, нейтрализацию кислотности осадка сточных вод щелочным агентом, последующее измельчение, увлажнение, магнитную сепарацию осадка сточных вод, смешивание обработанного осадка сточных вод с минеральными добавками, размещенными по крайней мере в двух расходных силосах, в каждом из которых добавки подвергают аэрации, после чего осуществляют гранулирование смеси и ее расфасовку, при этом после гранулирования производят экспресс-анализ качества ингредиентов и смеси, по результатам которого с помощью автоматизированной системы аналитического контроля определяют объем каждого из ингредиентов в зависимости от рецептуры удобрения и с помощью автоматизированной системы управления технологическим процессом открывают задвижки силосов с добавками.

Группа изобретений относится к области биотехнологии и экологии. Рекультивант для очистки почв и грунтов от загрязнений нефтью, нефтепродуктами, полициклическими ароматическими углеводородами включает органоминеральные добавки, донные отложения и нефтеокисляющие биопрепараты.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к комплексной переработке золошлаковых отходов, нефтесодержащих отходов и осадков сточных вод городских очистных сооружений путем создания вторичного ресурса в виде искусственного грунта с применением торфа и реагентов.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Применение в качестве рекультиванта органоминеральной смеси, содержащей осадок сточных вод, полученный в результате деятельности станции аэрации, и отсев сталеплавильного щебня фракции 0-5 мм при их массовом соотношении 3:1.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве при очистке и утилизации сточных вод животноводческих комплексов. Для осуществления способа в сточные воды последовательно вводят щелочной коагулянт - известковое молоко, или суспензию шлама карбида кальция, или смесь известкового молока и шлама карбида кальция до рН 10-12 и подкисляющего реагента до рН 6,5-8,0 с выделением образующегося осадка.

Способ получения компоста на основе осадка сточных вод включает очистку сточных вод актиномицетом Str. chromogenes s.g 0832, смешивание образующегося осадка с опилками древесных пород и кератиновыми отходами - пером птицы, дальнейшее аэробное компостирование полученной смеси.

Изобретение относится к технологии получения почвогрунта из активного ила с биологических очистных сооружений. Способ включает проведение предварительных лабораторных анализов для определения влажности, микробиологических показателей - численности и состава микрофлоры, количества колониеобразующих единиц (КОЕ) бактерий и микромицетов, а также содержания в иле наиболее опасных металлов - свинца, кадмия, цинка, меди, никеля, хрома, ртути, мышьяка.

Изобретение относится к технологиям получения сырья для производства удобрений из возобновляемого источника - осадка сточных вод. Способ заключается в том, что осадок сточных вод поступает в расходный бак, в котором происходит усреднение состава, направляется на измельчитель и далее на тепловую обработку. Тепловую обработку осуществляют при температуре 70°С, с выдержкой не менее 20 мин. После тепловой обработки осуществляют кавитацию нагретой смеси. Процесс кавитационной обработки длится, с учетом повторных прокачек, не более 1 мин. По завершении кавитационной обработки смесь охлаждают до температуры не выше 25°С и направляют на озоно-кислородную обработку. Далее смесь проходит через технологический блок обогащения растворами азотных, фосфорных и калийных веществ. На последней стадии осуществляют водоотделение с получением кека иили фугата. Техническим результатом является получение высококачественных органических и органоминеральных удобрения, с одновременным обезвреживанием осадка сточных вод и сокращением временем его обработки. 3 з.п. ф-лы.

Наверх