Способ подготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования

Изобретение относится к утилизации сточных вод и может быть использовано в сельском хозяйстве для подготовки жидких отходов свинокомплексов и ферм для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий. Способ подготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования включает введение щелочного коагулянта до рН 10-12, затем подкисляющего реагента до рН 6,5-8,5, а после этого - глауконита в количестве 5-20% от объема обрабатываемой жидкости с последующим выделением образующегося осадка. В качестве щелочного коагулянта используют отход производства ацетилена - суспензию шлама карбида кальция или смесь известкового молока и суспензии шлама карбида кальция в определенной пропорции при непрерывном перемешивании в течение 2-5 мин. В качестве подкисляющего реагента используют суспензию простого или двойного суперфосфата. Способ обеспечивает снижение стоимости реагентной подготовки сточных вод к сельскохозяйственному использованию, повышает эффективность разделения фракций и их агромелиоративную ценность при сокращении времени отстаивания, а также улучшает физические свойства получаемой твердой фракции и уменьшить в ней содержание тяжелых металлов. 1 табл.

 

Изобретение относится к очистке и утилизации сточных вод, в частности к способу подготовки сточных вод животноводческих комплексов для сельскохозяйственного использования. Целью технического решения является утилизация жидких отходов свинокомплексов и свиноферм для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий.

Известен способ [Пат. Франции N 9913312, С 02 F 1/28] для очистки сточных вод от переработки сельскохозяйственной продукции, включающий термообработку сточных вод при температуре от 250 до 650°С при одновременном дозировании СаО (в виде гранулята 5 мм).

Недостатками данного способа очистки являются трудоемкость процесса и сложность технологии, большой расход электроэнергии, низкая удобрительная ценность образовавшегося материала из-за полной деструкции органических и минеральных загрязнений.

Известен способ [Пат. США № 5562829 С 02 F 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 Ca(OH)₂, кроме того, полученные после обработки жидкая и твердые фазы имеют значения рН 11-12, что значительно уменьшает область их применения в сельском хозяйстве.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является способ [Патент № 1231004, С 02 F 1/58, С 05 F 7/00, 15.05.86, Бюл. N18] подготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования, включающий введение щелочного коагулянта - 10% известковое молоко Са(ОН)₂ до рН 9-11, а затем подкисление 10% суспензией простого суперфосфата до рН 6,0-8,5.

После двухчасового отстаивания смесь разделяется на прозрачную жидкую фракцию и осадок, содержащий нерастворившиеся частицы извести и суперфосфата, являющийся органоминеральным удобрением. Недостатками данного способа являются высокая стоимость 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; низкое содержание в простом суперфосфате действующего вещества (Р₂О₅) и повышенное содержание ионов тяжелых металлов; длительность процесса отстаивания смеси; большое количество образующегося осадка, требующее значительных объемов накопителей.

Перечисленные недостатки ограничивают широкое использование жидкой фракции и осадка на земледельческих полях орошения.

Изобретение направлено на создание технического решения (способа), способного снизить стоимость реагентной обработки жидкого навоза, ускорить процесс отстаивания смеси при увеличении эффективности разделения ее на жидкую и твердую фракции, повысить агромелиоративную ценность фракций, уменьшить количество стадий подготовки щелочного коагулянта, снизить в подкисляющем реагенте содержание ионов тяжелых металлов, а следовательно, повысить степень использования действующего вещества.

Поставленная цель достигается тем, что в сточные воды свинокомплексов и свиноферм для сельскохозяйственного использования вводится щелочной коагулянт до рН 10-12, затем - подкисляющий реагент до рН 6,5-8,5, затем глауконит с последующим выделением образующегося осадка. В качестве щелочного коагулянта используют отход производства ацетилена - суспензию шлама карбида кальция в количестве по оксиду кальция 2,0-3,0 г/дм³, а в качестве подкисляющего реагента - суспензию простого суперфосфата в количестве по Р₂СО₅ - 2,5-4,5 г/дм³, затем вносится глауконит в количестве 5-20% от общего объема обрабатываемой жидкости, или в качестве щелочного коагулянта используют отход производства ацетилена - суспензию шлама карбида кальция в количестве по оксиду кальция 2,0-3,0 г/дм³, а в качестве подкисляющего реагента - суспензию двойного суперфосфата дозой 1,0-2,5 г/дм³ с последующим внесением глауконита в количестве 5-20% от общего объема обрабатываемой жидкости, или в качестве щелочного коагулянта используют смесь известкового молока и суспензии шлама карбида кальция в пропорции 0,5-1,0:1,0-2,5, а в качестве подкисляющего реагента используют суспензию простого суперфосфата дозой по Р₂О₅ - 2,5-4,5 г/дм³, а затем вносят указанное количество глауконита, или в качестве щелочного коагулянта используют смесь известкового молока с суспензией шлама карбида кальция в пропорции 0,5-1,0:1,0-2,5, а в качестве подкисляющего реагента используют суспензию двойного суперфосфата дозой 1,0-2,5 г/дм³ с последующим внесением глауконита в количестве 5-20% от объема обрабатываемой жидкости.

Технический результат достигается за счет увеличения количества кальций содержащего реагента. При внесении одинакового количества действующего вещества (СаО) в щелочных коагулянтах, используемых в известном и предлагаемых способах, доля инертного вещества в шламе карбида кальция составляет 20%, тогда как в извести - 10%. Это количество инертного вещества в процессе обработки при соблюдении заявленных условий ускоряет процесс коагуляции твердых частиц, повышая тем самым эффективность отстаивания, сокращая время отстаивания. При этом за счет ускоренного инертным веществом и более полного фракционирования сточных вод свинокомплексов достигается повышенный по сравнению с известным способом дезодорирующий эффект.

Использование шлама карбида кальция обусловлено необходимостью снижения числа операций при приготовлении его суспензии, чем при приготовлении известкового молока. Так как шлам карбида кальция представляет собой пластичный однородный осадок влажностью 75-80%, при приготовлении его суспензии можно исключить операцию фильтрования, обязательную при приготовлении известкового молока из извести. Кроме того, время перемешивания шлама карбида кальция с водой с целью гомогенизации смеси сокращается на 15-20 минут по сравнению с приготовлением известкового молока. При этом решается не только задача снижения себестоимости реагентной обработки, но и достигается дополнительный эффект, т.к. утилизируется отход производства ацетилена. Использование в качестве щелочного коагулянта смеси известкового молока и суспензии шлама карбида кальция связано с необходимостью снижения стоимости реагентной обработки при сохранении высокой удобрительной ценности получаемых жидкой и твердой фракций. Суспензия шлама карбида кальция и ее смесь с известковым молоком взаимозаменяемы при использовании их в вышеуказанных дозах в качестве щелочного коагулянта.

Присутствие в техническом решении суспензии двойного суперфосфата или суспензии простого суперфосфата необходимо с целью нейтрализации обрабатываемой смеси до рН 6,5-8,5. Двойной суперфосфат по сравнению с простым суперфосфатом отличается более высоким содержанием действующего вещества (Р₂О₅) и низким содержанием ионов тяжелых металлов и других примесей, являющихся источниками вторичного загрязнения обрабатываемой среды. При использовании в указанных дозах в качестве подкисляющего реагента суспензия простого суперфосфата и суспензия двойного суперфосфата являются взаимозаменяемыми.

Введение глауконита - природного цеолита, обладающего высокой сорбирующей способностью и содержащего значительные количества К, N, Р, обусловлено необходимостью повышения степени разделения сточных вод на жидкую и твердую фракции, уплотнения образующегося осадка с улучшением его физических показателей и удобрительной ценности.

Технология подготовки сточных вод свинокомплексов для сельскохозяйственного использования заключается в следующем. В жидкий навоз, обрабатываемый одним из щелочных коагулянтов до рН 10-11, г/дм³: известковым молоком 1,2-1,5; суспензией шлама карбида кальция 2,0-3,0 или смесью суспензии шлама карбида кальция и известкового молока в пропорции 0,5-1,0:1,0-2,5 при непрерывном перемешивании в течение 2-3 мин, для нейтрализации смеси вводят суспензию простого суперфосфата (2,5-4,5 г/дм³) или суспензию двойного суперфосфата с концентрацией по Р₂О₅ - 1,0-2,5 г/дм³, также непрерывно перемешивая, тем самым снижая рН до 6,5-8,5. После двухчасового отстаивания смесь разделяется на прозрачную жидкую фракцию и осадок - органоминеральное удобрение. Эффект разделения на жидкую и твердую фракции при известном способе обработки составляет 70-75%. Для достижения более полного разделения сточных вод на фракции в них сразу же после нейтрализации суспензией двойного суперфосфата или простого суперфосфата вносим глауконит в количестве 5-20% от общего объема. Это позволяет повысить эффективность реагентного фракционирования сточных вод до 90% при сокращении времени отстаивания с 2 до 1,2 часов. Кроме того, в отстоявшейся твердой фазе сточных вод отмечается повышение содержания питательных элементов на 5-25% по сравнению с осадком, полученным при обработке без глауконита.

Пример. Осуществим реагентную подготовку суточного расхода жидкого навоза ООО "Донская Нива" объемом 600 м³, полученного после получасового отстаивания.

По известному способу жидкий навоз обрабатывают 10% известковым молоком, приготовленным из товарной извести. Для достижения эффективного значения рН, равного 11, на 1 м³ сточной жидкости требуется внести известковое молоко с дозой по активному СаО-2 г/дм³. Для снижения рН смеси до 7,5 необходимо ввести 3 г/дм³ суспензии простого суперфосфата (по Р₂О₅). Время отстаивания составляло 2 часа при эффективности разделения на жидкую и твердую фракции, равной 75%.

По предложенному способу жидкий навоз обрабатываем 10% известковым молоком с дозой по активному оксиду кальция, равной 1,3 г /дм³; суспензией шлама карбида кальция 2,5 г/дм³; смесью известкового молока 1 г/дм³ с суспензией шлама карбида кальция 1 г/дм³. Для снижения рН до 7,5 вводили в смесь 4 г/дм³ по P₂O₅ суспензии простого суперфосфата; 2 г/дм³ суспензии двойного суперфосфата. После этого вносили глауконит в количестве 30% от объема обрабатываемой жидкости.

Сравнительная характеристика показателей реагентной подготовки сточных вод по известному и предлагаемому способам представлена в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно упростить процесс приготовления реагентов, снизить стоимость реагентной подготовки сточных вод к сельскохозяйственному использованию, повысить эффективность разделения на жидкую и твердую фракции и их агромелиоративную ценность при сокращении времени отстаивания, улучшить физические свойства получаемой твердой фракции и уменьшить в ней содержание тяжелых металлов.

Способ подготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования, включающий последовательное введение щелочного коагулянта до pH 10-12 и подкисляющего реагента до pH 6,5-8,0 с выделением образующегося осадка, отличающийся тем, что в качестве щелочного коагулянта используют отход производства ацетилена - суспензию шлама карбида кальция, а в качестве подкисляющего агента - суспензию простого суперфосфата, или в качестве щелочного коагулянта используют отход производства ацетилена - суспензию шлама карбида кальция, а в качестве подкисляющего агента - суспензию двойного суперфосфата, или в качестве щелочного коагулянта используют смесь известкового молока с суспензией шлама карбида кальция, а в качестве подкисляющего реагента используют суспензию простого суперфосфата, или в качестве щелочного коагулянта используют смесь известкового молока с суспензией шлама карбида кальция, а в качестве подкисляющего агента - суспензию двойного суперфосфата, после чего вводят глауконит в количестве 5-20% от объема обрабатываемой жидкости при следующем расходе компонентов (г/дм³):

Суспензия шлама карбида кальция в пересчете на СаО 2,0-3,0

или

Смесь известкового молока и шлама карбида кальция

соответственно в отношении 0,5-1:1-2,5

Простой суперфосфат в пересчете на P₂О₅ 2,5-4,5

или

Двойной суперфосфат в пересчете на P₂О₅ 1,0-2,5