Способ приготовления компоста из осадков сточных вод

Изобретение относится к области обработки органических отходов и предназначено для приготовления удобрений из осадков сточных вод, загрязненных тяжелыми металлами. Способ включает перемешивание осадков сточных вод с влагоемкими и газопоглощающими добавками, формирование из полученной смеси компостной кучи на перфорированном трубопроводе, периодическое продувание кучи изнутри воздухом по этому трубопроводу, создание в верхней части кучи окислительной обстановки, а в нижней части - восстановительной обстановки, размещение под основанием кучи фильтрационного и имеющего ломаный профиль антифильтрационного слоев, образование испарительной площадки за пределами компостной кучи. Перфорированный трубопровод выполняют зигзагообразным из поочередно спаянных отрезков перфорированных труб из разнородных проводников или проводников и полупроводников, образующих кольцеобразную термобатарею. Внутренние спаи термобатареи размешают в середине компостной кучи, а внешние - за ее пределами. В верхней части компостной кучи размещают электрод в виде металлической сетки, подключенный к положительному полюсу термобатареи, а в нижней части компостной кучи - электрод в виде металлической сетки, подключенный к отрицательному полюсу термобатареи. Способ позволяет ускорить процесс выведения тяжелых металлов из компостной массы и повысить эффективность процесса компостирования. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области обработки органических отходов и, в частности, к приготовлению удобрений из осадков городских сточных вод, загрязненных тяжелыми металлами.

Известен способ компостирования органических отходов, основанный на перемешивании нечистот и отбросов с влагоемкими и газопоглощающими материалами (см. Мамченков И.П. Навоз и компосты. -М.: Сельхозгиз, 1955. -С. 112) и способ компостирования осадков сточных вод с использованием аэрируемых статистических куч, включающий перемешивание осадков сточных вод с влагоемкими и газопоглощающими добавками, формирование из полученной смеси кучи на специальном перфорированном трубопроводе, периодическое продувание кучи изнутри воздухом по этому трубопроводу (см. Веснер Дж. М, Компостирование осадков сточных вод. -В кн.: Обработка и удаление осадков сточных вод. -т. 2. -М.: Сторойиздат, 1985, с.62-100).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных способов, относится то, что в известных способах в приготовленном компосте сохраняются тяжелые металлы, ухудшающие качество компоста и загрязняющие окружающую среду.

Известен также способ приготовления компоста из осадков сточных вод, включающий перемешивание осадков сточных вод с влагоемкими и газопоглощающими добавками, формирование из полученной смеси компостной кучи на перфорированном трубопроводе, периодическое продувание кучи изнутри воздухом по этому трубопроводу, создание в верхней части кучи окислительной обстановки, а в нижней части - восстановительной обстановки, размещение под основанием кучи фильтрационного и имеющего ломаный профиль антифильтрационного слоев, образование испарительной площадки за пределами компостной кучи (описание изобретения к патенту РФ №2159756, кл. С 05 F 7/00, 27.11.2000), принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе выделение тяжелых металлов из компостируемой массы происходит только за счет сил гравитации, что связано с низкой эффективностью выведения тяжелых металлов из компоста.

Сущность изобретения заключается в использовании разности температур внутри и за пределами компостной кучи, которая достигает в процессе компостирования нескольких десятков градусов, для преобразования ее в энергию электрического тока с помощью термобатареи, размещенной в основании кучи, и использовании этой термоэлектродвижущей силы для создания разности потенциалов между верхней и нижней частями компостной кучи, при этом катионы тяжелых металлов совместно с влагой мигрируют к основанию компостной кучи не только за счет сил гравитации, но и перемещаются между электродами, размещенными в верхней и нижней частях кучи, под действием сил электрического поля, что повышает эффективность процесса выведения тяжелых металлов из компоста.

Технический результат - ускорение процесса выведения тяжелых металлов из компостной массы за счет создания разности потенциалов между верхней и нижней частями компостной кучи, повышение эффективности процесса компостирования путем предварительного разогрева компостной смеси с помощью термобатареи, использование металлических сеток-электродов с монтажными кольцами по их периметру в качестве устройства для погрузки и разгрузки компостируемой массы.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе приготовления компоста из осадков сточных вод, включающего перемешивание осадков сточных вод с влагоемкими и газопоглощающими добавками, формирование из полученной смеси компостной кучи на перфорированном трубопроводе, периодическое продувание кучи изнутри воздухом по этому трубопроводу, создание в верхней части кучи окислительной обстановки, а в нижней части - восстановительной обстановки, размещение под основанием кучи фильтрационного и имеющего ломаный профиль антифильтрационного слоев, образование испарительной площадки за пределами компостной кучи, перфорированный трубопровод выполняют зигзагообразным, из поочередно спаянных отрезков перфорированных труб из разнородных проводников или проводников и полупроводников, образующих кольцеобразную термобатарею, причем внутренние спаи термобатареи размещают в середине компостной кучи, а внешние - за ее пределами, при этом в верхней части компостной кучи размещают электрод в виде металлической сетки подключенный к положительному полюсу термобатареи, а в нижней части компостной кучи - электрод в виде металлической сетки, подключенный к отрицательному полюсу термобатареи.

Кроме того, особенность способа заключается в том, что для стимулирования первоначального разогрева компостной кучи, через термобатарею пропускают электрический ток от постороннего источника тока в направлении, обеспечивающем нагревание спаев отрезков перфорированных труб термобатареи, размещенных в середине компостной кучи.

При этом для упрощения погрузочно-разгрузочных работ при формировании компостной кучи и уборки готового компоста электроды в виде металлических сеток снабжают по периметру монтажными кольцами для захвата погрузочными механизмами.

Ускорение процесса выведения тяжелых металлов из компостной массы происходит в процессе компостирования за счет создания разности потенциалов между верхней и нижней частями компостной кучи, при этом тяжелые металлы, которые находятся в компостируемой массе в виде катионов, перемещаются к основанию компостной кучи, совместно с влагой, не только под действием сил гравитации, но и сил электрического поля.

Процесс компостирования активизируется при повышении температуры внутри компостной кучи, чему способствует подключение термобатареи к постороннему источнику электрического тока и повышению температуры ее внутренних спаев в начале процесса компостирования. Для упрощения погрузочно-разгрузочных работ при формировании компостной кучи и отгрузки готового компоста металлические сетки-электроды снабжают по периметру монтажными кольцами для захвата их погрузочными механизмами.

На чертеже (фиг.1) представлен разрез аэрируемой статической кучи и схема размещения термобатареи, составленной из разнородных проводников, в основании компостной кучи (фиг.2).

Сведения подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.

Аэрируемую статическую кучу 1 (фиг.1) готовят, например, трапециевидного сечения из смеси, состоящей из осадка сточных вод, с высоким содержанием тяжелых металлов, и влагоемких и газопоглощающих добавок, создающих кислую среду (торф, опилки, стружки, солома, хвоя и т.п.) в соотношении, например, 1:1 и формируют ее на перфорированной термобатарее 2 (фиг.2), составленной, например, из железных и константановых труб покрытых изоляцией, по которому от компрессора периодически подают воздух для обеспечения в компостной куче аэробных условий.

Сверху и с боков кучу покрывают слоем добавки с кислыми свойствами 3, которая одновременно выполняет дезодорирующие функции.

В основании аэрируемой статической кучи размещают слой добавки с резко противоположными (основными) свойствами 4 (например, известь), ниже размещают фильтрационный слой 5 (золу ТЭЦ или песок) и антифильтрационный слой 6 (например, глину).

После этого посредством клемм 7 и 8, через термобатарею 2 от постороннего источника пропускают электрический ток того направления, при котором внутренние (горячие) спаи 9 (фиг.2) начнут нагреваться и повышать температуру внутри компостной кучи, а наружные (холодные) спаи 10 будут охлаждаться. По мере повышения температуры внутри компостной кучи процесс компостирования активизируется (т.е. аэробные бактерии быстро развиваются) и компостная куча активно разогревается. Затем клемму 7 (с положительным полюсом термобатареи) подключают к сетке-электроду 11, расположенному в верхней части кучи, а клемму 8 (с отрицательным полюсом термобатареи) подключают к сетке-электроду 12, расположенному в нижней части компостной кучи.

Под действием атмосферной влаги или специально подаваемой сверху воды и содержащихся в ней, а также приобретаемых ею (после прохождения через слой добавки 3 с кислыми свойствами), активных агентов в компостной куче 1 протекают процессы окисления и растворения тяжелых металлов. Металлоносные растворы мигрируют в компостном массиве под действием сил электрического поля, создаваемого термобатареей 2 между верхним 11 и нижним 12 электродами и гравитационных сил к подножию аэрируемой (с помощью перфорированной термобатареи 2) статической кучи 1, где они попадают в зону резкой смены геохимической обстановки - зону геохимического барьера 4. Здесь в основной среде происходит осаждение мигрирующих соединений тяжелых металлов и накопление их в фильтрационном слое 5. Передвигаясь далее вдоль наклонного основания антифильтрационного слоя 6 в сторону испарительных площадок 13, влага осажденных мигрирующих соединений испаряется, а тяжелые металлы концентрируются в углублении 14 за пределами компостной кучи.

После окончания процесса компостирования металлические сетки-электроды 11 и 12 отключают от клемм 7 и 8 и, используя монтажные кольца 15 на сетках-электродах 11 и 12, готовый компост грузят с помощью подъемных механизмов в транспортное средство.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения (способа) следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в обработке органических отходов и, в частности, приготовлении удобрений из осадков городских сточных вод, загрязненных тяжелыми металлами;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “промышленная применимость”.

Библиографические данные

1. Мамченков И.П. Навоз и компосты. - М.: Сельхозгиз, 1955, 112 с.

2. Веснер Дж. М. Компостирование осадков сточных вод. -В кн.: Обработка и удаление осадков сточных вод. -т.2. -М.: Стройиздат, 1985, с.62-100.

3. Патент РФ №2159756, кл. С 05 F 7/00, 1999 (прототип).

1. Способ приготовления компоста из осадков сточных вод, включающий перемешивание осадков сточных вод с влагоемкими и газопоглощающими добавками, формирование из полученной смеси компостной кучи на перфорированном трубопроводе, периодическое продувание кучи изнутри воздухом по этому трубопроводу, создание в верхней части кучи окислительной обстановки, а в нижней части - восстановительной обстановки, размещение под основанием кучи фильтрационного и имеющего ломаный профиль антифильтрационного слоев, образование испарительной площадки за пределами компостной кучи, отличающийся тем, что перфорированный трубопровод выполняют зигзагообразным из поочередно спаянных отрезков перфорированных труб из разнородных проводников или проводников и полупроводников, образующих кольцеобразную термобатарею, причем внутренние спаи термобатареи размещают в середине компостной кучи, а внешние - за ее пределами, при этом в верхней части компостной кучи размещают электрод в виде металлической сетки, подключенный к положительному полюсу термобатареи, а в нижней части компостной кучи - электрод в виде металлической сетки, подключенный к отрицательному полюсу термобатареи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что через кольцеобразную термобатарею пропускают электрический ток от источника тока в направлении, обеспечивающем нагревание спаев отрезков перфорированных труб термобатареи, размещенных в середине компостной кучи.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что электроды в виде металлических сеток снабжают по периметру монтажными кольцами для захвата погрузочными механизмами.