Способ получения реагента для бактерицидной обработки и дегельминтизации осадков очистных сооружений и способ бактерицидной обработки и дегельминтизации осадков очистных сооружений

Изобретение относится к бактерицидной обработке и дегельминтизации осадков сточных вод очистных сооружений. Предварительно определяют длину и ширину иловой площадки, расстояние между точками ввода, глубину слоя осадка, его плотность, влажность, удельную дозу 1М реагента в пересчете на абсолютно сухое вещество осадка. Расход раствора реагента на одну иловую площадку вычисляют, исходя из математического выражения: а расход раствора реагента на одно место его ввода вычисляют, исходя из математического выражения: где - расход раствора реагента на одну иловую площадку, л; - расход ввода реагента на одно место ввода, л; L - длина иловой площадки, м; b - ширина иловой площадки, м; h - глубина слоя осадка, м; ρ_{вл.осадка} - плотность осадка, кг/м³; W_{обр.осадка} - влажность обрабатываемого осадка, %; - удельная доза составляет 10 ммоль реагента/кг абсолютно сухого вещества осадка. Реагент получают путем водно-термической обработки в присутствии щелочи отходов, содержащих животные белки. Отходы, воду и щелочь берут в соотношении 1:(1,8-2,0):(0,38-0,46), обработку ведут при температуре 160-180°С в течение 25-30 мин. Технический эффект - повышение доступности реагента и повышение эффективности обработки осадка. 2 н.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к бактерицидной обработке и дегельминтизации осадков сточных вод очистных сооружений и может найти применение в системе жилищно-коммунального хозяйства городов и сельских поселков.

Осадки сточных вод очистных сооружений, даже прошедшие биотермическую и биологическую очистку и складированные на иловых площадках очистных сооружений, представляют собой источник биологической опасности, так как содержат в значительных количествах патогенную микрофлору и яйца гельминтов.

Известен способ получения реагента для бактерицидной обработки и дегельминтизации осадков очистных сооружений, представляющего собой водный раствор щелочи и медных или цинковых комплексов смеси аминокислот с медными или цинковыми солями неорганических кислот (Фридман А.Я. и др. Органоминеральные композиции на основе осадка сточных вод канализационно-очистных сооружений. М.: Некоммерческое партнерство "Химико-технологический научный центр", М., 2000 г., с.45-61) [1].

Однако для получения реагента данным известным способом используют дорогостоящие препараты - индивидуальные аминокислоты, что снижает доступность реагента.

Известен способ бактерицидной обработки и дегельминтизации осадков очистных сооружений водорастворимыми солями Ag, Cu, Zn, обладающими высокой биоцидной активностью (О.И.Монтвило, В.В.Гутенев. Снижение антропогенного воздействия на окружающую среду в технологиях водоподготовки применением бактериостатиков ионной природы. Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. Обзорная информация. Выпуск 5, ВИНИТИ, М., 2003 г., с.85-90) [2].

Недостатком данного известного способа является необходимость использования для обеззараживания значительных количеств реагентов, что экономически неэффективно. Кроме того, их обеззараживающая активность проявляется наиболее эффективно при относительно высоких температурах (30°С и выше).

Известен способ бактерицидной обработки и дегельминтизации осадков очистных сооружений реагентом в виде водного раствора щелочи и медных или цинковых комплексов гидратов смеси аминокислот [1].

Однако в данном известном способе используют реагент, условия получения которого не описаны, а при обработке осадков очистных сооружений этим реагентом не производится расчет оптимального количества реагента, что приводит или к неэффективному применению реагента, или к его перерасходу.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение доступности реагента для бактерицидной обработки и дегельминтизации осадков очистных сооружений, повышение эффективности обработки за счет оптимизации расхода реагента.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения реагента для бактерицидной обработки и дегельминтизации осадков очистных сооружений, представляющего собой водный раствор щелочи и медных или цинковых комплексов гидратов смеси аминокислот, путем осуществления взаимодействия гидратов натриевых или калиевых солей смеси аминокислот с медными или цинковыми солями неорганических кислот, отличительной особенностью является то, что для взаимодействия с медными или цинковыми солями неорганических кислот используют гидраты натриевых или калиевых солей смеси аминокислот, получаемые путем водно-термической обработки в присутствии щелочи отходов, содержащих животные белки, причем обработке подвергают смесь упомянутых отходов с водой и щелочью, взятых в соотношении 1:(1,8-2,0):(0,38-0,46), при температуре 160-180°С в течение 25-30 мин.

Достигается указанный технический результат также за счет того, что в способе бактерицидной обработки и дегельминтизации осадков очистных сооружений реагентом в виде водного раствора щелочи и медных или цинковых комплексов гидратов смеси аминокислот для обработки используют реагент, полученный по п.1, причем предварительно определяют длину и ширину иловой площадки, расстояние между точками ввода реагента, глубину слоя осадка, его плотность, влажность, удельную дозу 1М раствора реагента в пересчете на абсолютно сухое вещество осадка, расход раствора реагента на одну иловую площадку вычисляют, исходя из математического выражения:

где - расход раствора реагента на одну иловую площадку, л;

l - длина иловой площадки, м:

b - ширина иловой площадки, м;

h - глубина слоя осадка, м;

ρ_{вл.осадка} - плотность осадка, кг/м³;

W_{обр.осадка} - влажность обрабатываемого осадка, %;

- удельная доза составляет 10 ммоль реагента/кг абсолютно сухого вещества осадка,

расход раствора реагента на одно место его ввода вычисляют, исходя из математического выражения:

где - расход ввода реагента на одно место ввода, л;

s - расстояние между точками ввода, м;

h - глубина слоя осадка, м;

ρ_{вл.осадка} - плотность влажного осадка, кг/м³;

W_{обр.осадка} - влажность обрабатываемого осадка, %;

- удельная доза, равная 10 ммоль реагента/кг абсолютно сухого вещества осадка,

а расходуют раствор реагента 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 22,8 кг гидрооксида натрия и затем 60 кг отходов, содержащих животные белки (мездра мокрого и сухого сбора мехового и кожевенного производств, отходы сортировки шкур и некондиционное меховое и кожевенное сырье, не утилизируемые лоскут и обрезь при изготовлении изделий из шерсти, меха и кожи), трамбуя их в случае необходимости. Соотношение отходы:вода:щелочь равно 1:1,8:0.38. Открывают кран подачи пара, нагревают реакционную массу до начала циркуляции по трубопроводу, подающему 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 15 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 2М водный раствор гидролизата со средней молекулярной массой 136 и содержанием свободной щелочи 0,08 моль/л.

Полученный гидролизат отходов, содержащих животные белки, с содержанием гидратов смеси 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; средняя молекулярная масса 136), равном 2 моль/л, загрузили в количестве 40 л в емкость вместимостью 200 л с широким открытым горлом, с нижним спуском с краном, снабженную механической мешалкой. Затем при перемешивании в течение 10-15 мин при температуре 18°С добавили 18 кг хлорида меди и далее при непрерывном перемешивании 4,5 кг гидрооксида натрия (порциями по 300 г) в течение 20-30 мин. Объем реакционной массы доводят водой до 100 л и перемешивают в течение 15 мин. Отбирают пробу и определяют рН 9,3. Получают 100 л реагента с содержанием комплексных солей меди 1 ммоль/л и гидроксильным коэффициентом 0,9.

Пример 2. В реактор емкостью 250 л загружают 120 л воды, порциями по 2 кг добавляют 27,6 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 1:2,0:0,46. 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. 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 воду до общего объема реакционной массы 200 л и перемешивают массу в течение 15 мин. Сливают реакционную массу через фильтр в декантатор. Получают 2М водный раствор реагента со средней молекулярной массой 136 и содержанием свободной щелочи 0,075 моль/л.

Полученный гидролизат с содержанием гидратов натриевых солей аминокислот (молекулярная масса 130), равном 2 моль/л, загрузили в количестве 50 л в емкость вместимостью по 200 л с широким открытым горлом, с нижним спуском с краном, снабженную механической мешалкой. Затем при перемешивании в течение 20 мин добавили 18,5 кг сульфата цинка и далее при непрерывном перемешивании 4,5 кг гидрооксида натрия (порциями по 200 г) в течение 45 мин. Объем реакционной массы доводят водой до 100 л и перемешивают в течение 15 мин. Отбирают пробу и определяют рН 9,9. Получают 100 л реагента с содержанием комплексных солей цинка 1,1 ммоль/л и гидроксильным коэффициентом 0,95.

Пример 3. В реактор емкостью 250 л загружают 124 л воды, порциями по 2 кг добавляют 24,8 кг гидрооксида калия и затем 62 кг отходов, содержащих животные белки (волосяные очесы суконно-валяльного производства), 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 реакционный сосуд. Процесс ведут при температуре 180°С.Соотношение сырье:вода:щелочь равно 1:2,0:0,40. 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 2М водный раствор гидролизата со средней молекулярной массой 129 и содержанием свободной щелочи 0,05 моль/л.

Полученный продукт щелочного гидролиза волосяных очесов суконно-валяльного производства с содержанием гидратов 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; средняя молекулярная масса 132), равном 2 моль/л, загрузили в количестве 50 л в емкость вместимостью по 200 л с широким открытым горлом, с нижним спуском с краном, снабженную механической мешалкой. Далее при перемешивании в течение 15 мин добавили 18,0 кг нитрата меди и 6 кг гидрооксида калия (порциями по 300 г) в течение 45 мин. Объем реакционной массы доводят водой до 100 л и перемешивают в течение 15 мин. Отбирают пробу и определяют рН 10,5. Получают 100 л реагента с содержанием комплексных солей меди 1,15 ммоль/л и гидроксильным коэффициентом 0,95.

Пример 4. Осадок очистных сооружений, размещенный на иловой карте с влажностью 67% в количестве 100 т (выделенная часть иловой карты), обработали непосредственно на иловой площадке путем введения реагентов в массу осадка с помощью распределительной системы. Общая микробная обсемененность - 10⁷-10⁹. Яйца гельминтов жизнеспособные - 40-50 шт./кг.

Раствор бактерицидного реагента (1М водный раствор комплексов солей меди и смеси гидратов аминокислот с молекулярной массой 135, содержанием солей меди 1,2 ммоль/л и гидроксильным коэффициентом 0,97) транспортируется на территорию иловых площадок в реагентной емкости, установленной на мобильной платформе, и насосом по распределительной системе, оборудованной запорной арматурой, перекачивается на иловую площадку в подающие устройства, устанавливаемые по рядовой схеме на расстоянии 1,5-1,8 м под давлением 2,5 атм.

Обработку осадка очистных сооружений проводили после выполнения следующих измерений: l=10 м, b=10 м, h=1 м, ρ_{вл.осадка}=1,2 кг/м³, W=67%,

В соответствии с произведенными расчетами на обработку потребовалось 645 л (20%-ный избыток) 1М раствора реагента. Обработку проводили в течение 15 ч. После выдержки в течение 15 суток величина рН обработанного осадка достигла постоянного уровня 7,6-7,8 единиц. По данным бактериологического и паразитологического анализа и биотестирования (согласно Приказу МПР РФ от 15 июня 2001 г. №511) полученная органоминеральная композиция нетоксична для живых организмов, не содержит патогенной микрофлоры и жизнеспособных яиц гельминтов и является веществом 4 класса опасности.

Пример 5. Осадок очистных сооружений, размещенный на иловой карте с влажностью 62% в количестве 100 т (выделенная часть иловой карты), обработали непосредственно на иловой площадке путем введения реагентов в массу осадка с помощью распределительной системы. Общая микробная обсемененность - 10⁶-10⁷. Яйца гельминтов жизнеспособные - 30-45 шт./кг.

Раствор бактерицидного реагента (1М водный раствор цинковых комплексов смеси гидратов аминокислот с молекулярной массой 140, содержанием солей цинка 1,7 ммоль/л и гидроксильным коэффициентом 1,3) транспортируется на территорию иловых площадок в реагентной емкости, установленной на мобильной платформе, и насосом по распределительной системе, оборудованной запорной арматурой, перекачивается на иловую площадку в подающие устройства, устанавливаемые по рядовой схеме на расстоянии 1,6 м под давлением 2,5 атм.

Обработку осадка очистных сооружений проводили после выполнения следующих измерений: l=10 м, b=10 м, h=1 м, ρ_{вл.осадка}=1,2 кг/м³, W=62%,

В соответствии с произведенными расчетами на обработку потребовалось 638 л 1М раствора реагента. Обработку проводили в течение 8 ч. После выдержки в течение 15 суток величина рН обработанного осадка достигла постоянного уровня 7,6-7,8 единиц. По данным бактериологического и паразитологического анализа и биотестирования (согласно Приказу МПР РФ от 15 июня 2001 г. №511) полученная органоминеральная композиция нетоксична для живых организмов, не содержит патогенной микрофлоры и жизнеспособных яиц гельминтов и является веществом 4 класса опасности.

Таким образом, изобретение позволяет получить доступный реагент для бактерицидной обработки и дегельминтизации осадков очистных сооружений. Реагент обеспечивает высокую эффективность обработки этих осадков.

1. Способ получения реагента для бактерицидной обработки и дегельминтизации осадков очистных сооружений, представляющего собой водный раствор щелочи и медных или цинковых комплексов гидратов смеси аминокислот, путем осуществления взаимодействия гидратов натриевых или калиевых солей смеси аминокислот с медными или цинковыми солями неорганических кислот, отличающийся тем, что для взаимодействия с медными или цинковыми солями неорганических кислот используют гидраты натриевых или калиевых солей смеси аминокислот, получаемые путем водно-термической обработки в присутствии щелочи отходов, содержащих животные белки, причем обработке подвергают смесь упомянутых отходов с водой и со щелочью, взятых в соотношении 1:(1,8-2,0):(0,38-0,46), при температуре 160-180°С в течение 25-30 мин.

2. Способ бактерицидной обработки и дегельминтизации осадков очистных сооружений реагентом в виде водного раствора щелочи и медных или цинковых комплексов гидратов смеси аминокислот, отличающийся тем, что для обработки используют реагент, полученный по п.1, причем предварительно определяют длину и ширину иловой площадки, расстояние между точками ввода реагента, глубину слоя осадка, его плотность, влажность, удельную дозу 1М раствора реагента в пересчете на абсолютно сухое вещество осадка, расход раствора реагента на одну иловую площадку вычисляют, исходя из математического выражения:

где - расход раствора реагента на одну иловую площадку, л;

l - длина иловой площадки, м:

b - ширина иловой площадки, м;

h - глубина слоя осадка, м;

ρ_{вл.осадка} - плотность осадка, кг/м³;

W_{обр.осадка} - влажность обрабатываемого осадка, %;

- удельная доза составляет 10 ммоль реагента/кг абсолютно сухого вещества осадка,

расход раствора реагента на одно место его ввода вычисляют, исходя из математического выражения:

где - расход ввода реагента на одно место ввода, л;

s - расстояние между точками ввода, м;

h - глубина слоя осадка, м;

ρ_{вл.осадка} - плотность влажного осадка, кг/м³;

W_{обр.осадка} - влажность обрабатываемого осадка, %;

- удельная доза составляет 10 ммоль реагента/кг абсолютно сухого вещества осадка,

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