Способ обработки илового осадка


 


Владельцы патента RU 2466105:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" (RU)

Изобретение относится к области разделения суспензий и может быть использовано при очистке сточных вод и утилизации илового осадка в углехимической, пищевой, нефтехимической отраслях промышленности. Иловый осадок, содержащий катионы марганца, железа, меди, никеля и свинца, обезвоживают и в течение 2-3 ч при 20-80°C и pH 1-5 обрабатывают кислотой, в качестве которой используют серную, соляную или щавелевую кислоты, полученный при этом осадок, содержащий нерастворимую соль свинца, отделяют от раствора, который затем обрабатывают щелочью при pH 7-9, а выпавший при этом осадок, содержащий гидроксиды марганца, железа, меди и никеля, отделяют от раствора и обезвоживают, при этом водный раствор, полученный при обезвоживании, направляют на рециркуляцию, а этот обезвоженный осадок далее обрабатывают азотной кислотой при 50-170°C и pH 2-5 с добавлением осадителя - гидроксида аммония, при этом полученный осадок, содержащий оксиды марганца и железа, и раствор, содержащий катионы меди и никеля, разделяют и переводят на экстракцию. Способ позволяет повысить экологичность хранения илового осадка без образования лито-, атмо- и гидрохимических ореолов загрязнения и позволяет извлечь из илового осадка соединения, содержащие катионы марганца, железа, меди, никеля и свинца с последующим их разделением. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области разделения суспензий и может быть использовано при утилизации илового осадка сточных вод в углехимической, пищевой, нефтехимической отраслях промышленностей, при очистке сточных вод индустрии строительных материалов, а также сточных вод коммунального хозяйства при разделении суспензии на жидкую и твердую фазы.

Известен способ комплексной переработки и утилизации осадков сточных вод (патент RU №2293070, опубл. 10.02.2007), заключающийся в предварительном обезвоживании осадков первичных отстойников и активного ила, смешивании с песком из песколовок, обеззараживании посредством реагента и получении продукта утилизации посредством дополнительного обезвреживания осадков обеззараживающим реагентом, в качестве которого используют комплексный порошковый реагент следующего состава: глина 40-60 мас.%. известь 2-40 мас.%, цемент 5-40 мас.%, комплексообразователь, выбранный из ряда: смесь оксидов металлов, зола, дробленый шлак, доломитовая мука, молотый известняк 5-10 мас.%. Количество реагента составляет 10-30 мас.% от веса смеси.

Основным недостатком является то, что утилизируемые осадки сточных вод должны характеризоваться невысоким классом опасности, что практически недостижимо для осадков химических и нефтехимических производств.

Известен способ обработки при очистке сточных вод осадка (патент RU №2338699, опубл. 20.11.2008), принятый за прототип. Осадок, содержащий органические вещества, двухвалентное железо и фосфор, обрабатывают при 0-100°C кислотой при pH 1-5 для растворения двухвалентного железа и фосфора из осадка. Молярное отношение железа к фосфору в осадке после растворения выше чем 1:1. В осадок добавляют окислитель, выбранный из пероксида водорода и персоединений, двухвалентное железо при этом окисляется по реакции Фентона до трехвалентного железа. Трехвалентное железо осаждается в виде фосфата трехвалентного железа, в процессе протекания реакции Фентона образуются свободные радикалы с деодорирующим и дезинфицирующим эффектом, затем осадок обезвоживают при pH самое большее 7, и водный раствор, полученный при обезвоживании, направляют на рециркуляцию в процесс очистки сточных вод.

Недостатком является дорогостоящее, но только частичное решение проблемы утилизации осадка с извлечением ценных компонентов, так как осадки при очистке сточных вод являются сложными системами, содержащими катионы железа, марганца, свинца, меди, никеля.

Технической задачей является разработка такого способа обработки илового осадка, при котором повышают экологичность хранения илового осадка без образования лито-, атмо- и гидрохимических ореолов загрязнения за счет достижения высокой степени извлечения из илового осадка очистных сооружений сточных вод соединений, содержащих катионы марганца, железа, меди, никеля и свинца с последующим их разделением.

Техническим результатом является достижение высокой степени извлечения катионов марганца, железа, меди, никеля и свинца из илового осадка и экологичности дальнейшего хранения (после обработки)

Технический результат достигается тем, что в способе обработки илового осадка, содержащего органические и неорганические вещества, включающем обработку илового осадка кислотой при 20-80°C и pH 1-5, обезвоживание осадка и рециркуляцию водного раствора, полученного при обезвоживании, в процесс очистки сточных вод, иловый осадок, содержащий катионы марганца, железа, меди, никеля и свинца, обезвоживают и в течение 2-3 час обрабатывают кислотой, в качестве которой используют серную, соляную или щавелевую кислоты, полученный при этом осадок, содержащий нерастворимую соль свинца, отделяют от раствора, который затем обрабатывают щелочью при pH 7-9, а выпавший при этом осадок, содержащий гидроксиды марганца, железа, меди и никеля, отделяют от раствора и обезвоживают, при этом водный раствор, полученный при обезвоживании, направляют на рециркуляцию, а обезвоженный осадок далее обрабатывают азотной кислотой при 50-170°C и pH 2-5 с добавлением осадителя - гидроксида аммония, при этом полученный осадок, содержащий оксиды марганца и железа, и раствор, содержащий катионы меди и никеля, разделяют и переводят на экстракцию.

Иловый осадок может быть обезвожен до содержания твердого вещества, по меньшей мере, 83-87 мас.%.

Осадок, содержащий нерастворимую соль свинца, отделяют от раствора фильтрованием или отстаиванием.

Раствор, содержащей катионы марганца, железа, меди и никель, может быть обработан щелочью в сборнике с вертикальной мешалкой.

Осадок, содержащий гидроксиды марганца, железа, меди и никеля, может быть направлен на двухстадийное обезвоживание, первую стадию которого осуществляют в устройстве механического обезвоживания (ротационная решетка или ленточный пресс), а вторую стадию осуществляют центрифугированием или отстаиванием (на центрифуге).

Осадок, содержащий гидроксиды марганца, железа, меди и никеля, может быть обезвожен до содержания твердого вещества, по меньшей мере, 90 мас.%.

Осадок, содержащий оксиды марганца и железа, может быть отделен фильтрованием.

Экстракцию осадка, содержащего оксиды марганца и железа, и раствора, содержащего катионы меди и никеля, могут осуществлять в ступенчатых или роторно-дисковых экстракторах, а в качестве экстрагента используют нафтеновые или жирные высшие кислоты.

Иловый осадок содержит органические и неорганические вещества. Неорганические вещества илового осадка содержат катионы марганца, железа, меди, никеля и свинца. Обычно такой иловый осадок получен очисткой сточных вод предприятий химической и нефтехимической промышленности.

Обработка кислотой илового осадка, содержащего катионы марганца, железа, меди, никеля и свинца, обеспечивает растворение неорганических веществ и позволяет перевести катионы марганца, железа, меди, никеля и свинца из илового осадка в раствор и выделить в осадок катионы свинца в виде его нерастворимой соли. При обработке кислотой также происходит превращение органических веществ, например диоксида углерода, который выделяется в газообразной форме. Температура обработки 20-80°C и pH 1-5, продолжительность обработки 2-3 часа увеличивает скорость протекания химических реакций, степень извлечения катионов марганца, железа, меди, никеля и свинца в раствор и степень извлечения катионов свинца из раствора (получено экспериментально).

Сущность способа поясняется схемой, представленной на фиг.1. Способ осуществляют следующим образом:

1 - Перед обработкой иловый осадок обезвоживают до содержания твердого вещества, по меньшей мере, 83-87 мас.%. Если указанный предел не достигнут, необходимо провести повторное обезвоживание илового осадка.

2 - Иловый осадок, содержащий органические и неорганические вещества, содержащие катионы марганца, железа, меди, никеля и свинца, обрабатывают кислотой при 20-80°C и pH 1-5. В качестве кислоты используют как органические, так и неорганические кислоты, такие как серная, соляная, щавелевая кислоты. Использование серной и соляной кислот обеспечивает растворение сброженного осадка и отделение катионов свинца в виде нерастворимой соли. Использование щавелевой кислоты обеспечивает экологическую безопасность, т.к. она препятствует образованию высокотоксичных соединений при растворении илового осадка. Химической реакции для соляной кислоты

МеR2+2НСl→MeCl2+2HR,

где Me - катионы металлов Мn+2, Fe+2, Ni+2, Cu+2, Pb+2 в иловом осадке,

R - органическая часть молекулы, в состав которой входит катион металла в иловом осадке.

Обработку кислотой осуществляют в одном или нескольких реакторах, соединенных последовательно, в течение 2-3 часов. Полученный осадок, содержащий нерастворимую соль свинца, отделяют от раствора фильтрованием или отстаиванием и, в зависимости от спроса и технических условий, либо обрабатывают на предприятии, либо транспортируют на предприятия металлургического профиля для дальнейшей обработки и извлечения.

3 - Раствор, содержащий катионы марганца, железа, меди и никеля, обрабатывают щелочью в сборнике с вертикальной мешалкой при pH 7-9. Обработка раствора, содержащего катионы марганца, железа, меди, никеля, щелочью при pH 7-9 обеспечивает образование осадка, содержащего гидроксиды марганца, железа, меди, никеля. pH не должно превышать 9 единиц, чтобы раствор оставался нейтральным.

Обработка раствора, содержащего катионы марганца, железа, меди, никеля, при нейтральном уровне pH предотвращает нежелательное растворение органических комплексов, которые не успели разложиться при первичной обработке с дальнейшим образованием экотоксикантов. Выпавший при этом осадок, содержащий гидроксиды марганца, железа, меди, никеля, отделяют от раствора и обезвоживают. Удаление избытка влаги поможет снизить объем реакционной смеси, что повлечет уменьшение капитальных затрат на реагентное и аппаратное хозяйство. Водный раствор, полученный при обезвоживании, направляют на рециркуляцию в процесс очистки сточных вод. Химическая реакция

MeCl2+2NaOH→Me(OH)2+2NaCl.

где Me - катионы Mn+2, Fe+2, Ni+2, Cu+2.

Осадок, содержащий гидроксиды марганца, железа, меди и никеля, направляют на двухстадийное обезвоживание. Первую стадию осуществляют в устройстве механического обезвоживания, таком как ротационная решетка или ленточный пресс. Вторую стадию осуществляют центрифугированием или отстаиванием (на центрифуге).

Осадок, содержащий гидроксиды марганца, железа, меди и никеля, обезвоживают до содержания твердого вещества, по меньшей мере, 90 мас.%.

4 - Обезвоженный осадок, содержащий гидроксиды марганца, железа, меди, и никеля, в реакторе обрабатывают азотной кислотой при 50-170°C и pH 2-5.

Me(OH)2+2HNO3→Me(NO3).

где Me - катионы металлов Mn+2, Fe+2, Ni+2, Cu+2.

Этим обеспечивают растворение указанного осадка. Катионы марганца, железа, меди и никеля переходят в раствор. Добавлением осадителя вызывают образование осадка, содержащего оксиды марганца и железа. В качестве осадителя используют гидроксид аммония.

5 - Полученный при этом осадок, содержащий оксиды марганца и железа, отделяют фильтрованием и переводят на экстракцию и затем на реализацию. Раствор, содержащий катионы меди и никеля, переводят на экстрацию известным способом.

6 - Экстракцию осадка, содержащего оксиды марганца и железа, и раствора, содержащего катионы меди и никеля, осуществляют в ступенчатых или роторно-дисковых экстракторах. В качестве экстрагента используют нафтеновые или жирные высшие кислоты.

Способ позволяет извлечь из илового осадка очистных сооружений сточных вод соединений, содержащих катионы марганца, железа, меди, никеля и свинца с последующим их разделением и повысить экологичность хранения илового осадка без образования лито-, атмо- и гидрохимических ореолов загрязнения.

1. Способ обработки илового осадка, содержащего органические и неорганические вещества, включающий обработку илового осадка кислотой при 20-80°C и pH 1-5, обезвоживание осадка и рециркуляцию водного раствора, полученного при обезвоживании, в процесс очистки сточных вод, отличающийся тем, что иловый осадок, содержащий катионы марганца, железа, меди, никеля и свинца, обезвоживают и в течение 2-3 ч обрабатывают кислотой, в качестве которой используют серную, соляную или щавелевую кислоты, полученный при этом осадок, содержащий нерастворимую соль свинца, отделяют от раствора, который затем обрабатывают щелочью при pH 7-9, а выпавший при этом осадок, содержащий гидроксиды марганца, железа, меди и никеля, отделяют от раствора и обезвоживают, при этом водный раствор, полученный при обезвоживании, направляют на рециркуляцию, а этот обезвоженный осадок далее обрабатывают азотной кислотой при 50-170°C и pH 2-5 с добавлением осадителя - гидроксида аммония, при этом полученный осадок, содержащий оксиды марганца и железа, и раствор, содержащий катионы меди и никеля, разделяют и переводят на экстракцию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что иловый осадок обезвоживают до содержания твердого вещества, по меньшей мере, 83-87 мас.%.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что осадок, содержащий нерастворимую соль свинца, отделяют от раствора фильтрованием или отстаиванием.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор, содержащий катионы марганца, железа, меди и никеля, обрабатывают щелочью в сборнике с вертикальной мешалкой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадок, содержащий гидроксиды марганца, железа, меди и никеля, направляют на двухстадийное обезвоживание, первую стадию которого осуществляют в устройстве механического обезвоживания (ротационная решетка или ленточный пресс), а вторую стадию осуществляют центрифугированием или отстаиванием (на центрифуге).

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что осадок, содержащий гидроксиды марганца, железа, меди и никеля, обезвоживают до содержания твердого вещества, по меньшей мере, 90 мас.%.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадок, содержащий оксиды марганца и железа, отделяют фильтрованием.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию осадка, содержащего оксиды марганца и железа, и раствора, содержащего катионы меди и никеля, осуществляют в ступенчатых или роторно-дисковых экстракторах, а в качестве экстрагента используют нафтеновые или жирные высшие кислоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химической промышленности и к сельскому хозяйству, а именно к технологии переработки осадков городских сточных вод в органические удобрения.

Изобретение относится к области нефтяной и нефтедобывающей промышленности, в частности к мобильным установкам по переработке и обезвреживанию буровых шламов и отходов бурения, образующихся в результате производственной деятельности нефтяных и буровых компаний.

Изобретение относится к способу для кондиционирования жидких осадков, образующихся при обработке сточных вод. .
Изобретение относится к области обработки осадка сточных вод и может быть использовано при переработке сточных вод с использованием иловых полей, предпочтительно, в тех случаях, когда образован плотный осадок сточных вод.

Изобретение относится к способам обработки сточных вод и может быть применено для изготовления удобрений. .

Изобретение относится к способу и устройству для обработки жидких материалов на основе органических отходов производства, в особенности осадков очистных станций. .

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к обезвреживанию осадков сточных вод, получаемых в процессе очистки сточных вод на биологических очистных сооружениях канализации.

Изобретение относится к охране окружающей среды, к коммунальному хозяйству, а именно к способам очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) в теплый период времени (весна - лето - осень) при температуре воздуха не ниже 0°, и может быть использовано для высоконагружаемых полигонов.

Изобретение относится к технологии обезвоживания водной неорганической суспензии и улучшения производства конечного отфильтрованного материала. .

Изобретение относится к способам обезвреживания и утилизации нефтесодержащих шламов и может быть использовано, в частности, на предприятиях нефтегазового комплекса
Изобретение относится к области охраны и восстановления окружающей среды, более точно к способам обеззараживания, обезвреживания и переработки осадков сточных вод в полезные продукты, включающий обезвоживание осадков сточных вод и обработку их реагентами, и может быть использовано в химической и сельскохозяйственной промышленности для обезвреживания, обеззараживания и восстановления плодородности грунтов, производства гуминовых удобрений, получения искусственной биологической почвы и искусственного дисперсного почвогрунта
Изобретение может быть использовано при производстве композиционных материалов, которые могут быть применены в дорожно-транспортном строительстве, в качестве удобрений для придорожного озеленения, лесоразведении, рекультивации полигонов твердых бытовых отходов и полигонов промышленных отходов, для биологической рекультивации нарушенных земель. Для осуществления способа предварительно разбавляют суспензию осадка сточных вод до содержания сухих веществ в количестве 4,5-5,5%. Готовят раствор флокулянта концентрацией 1-2%. Подают в узел смешения подготовленную суспензию осадка и раствор флокулянта. Смешение суспензии осадка и раствора флокулянта проводят с использованием последовательно установленных кавитационного и лопаточного смесителей, обработанную раствором флокулянта суспензию осадка сточных вод закачивают в емкости из геоткани, в которых происходит разделение твердой и жидкой фаз. Способ обеспечивает повышение эффективности отделения воды от твердой фазы суспензии осадка сточных вод предприятий коммунального хозяйства.
Изобретение может быть использовано в дорожно-транспортном строительстве, в производстве удобрений для придорожного озеленения, лесоразведении, рекультивации полигонов твердых бытовых отходов и полигонов промышленных отходов, для биологической рекультивации нарушенных земель. Для осуществления способа последовательно проводят забор осадка сточных вод с разбавлением его до рабочей концентрации 5% в узле приготовления осадка. В подготовленную суспензию добавляют средства для связывания ионов тяжелых металлов, дезинфекции и устранения неприятных запахов. Подготавливают обезвоживающий раствор флокулянта. Готовят площадки и оборудование для обезвоживания подготовленного осадка. Смешивают обработанный осадок с раствором флокулянта и помещают полученную смесь в мешки из геотекстильного материала. Выдерживают смесь в мешках до получения осадка, обезвоженного до состояния 25-28% по сухому веществу. Смешивают полученный осадок с песком и золой, при этом перед смешением с флокулянтом осадок проходит кавитационный смеситель. Способ обеспечивает эффективную утилизацию значительного объема осадка сточных вод предприятий коммунального хозяйства с получением композиционных материалов, применяемых по разному назначению.
Изобретение может быть использовано при производстве искусственного грунта, который применяют в дорожно-транспортном строительстве, в качестве удобрений для придорожного озеленения, лесоразведении, рекультивации полигонов твердых бытовых отходов и полигонов промышленных отходов, для биологической рекультивации нарушенных земель. Устройство содержит три бункера. Первый бункер предназначен для размещения биошлама, представляющего собой результат статического обезвоживания в мешке из геоткани осадка сточных вод предприятий коммунального хозяйства до состояния 25-28% по сухому веществу. Второй бункер предназначен для размещения песка. Третий бункер предназначен для размещения золы. Кроме того, устройство дополнительно содержит узел смешения, грохот и силовой агрегат. Бункеры снабжены скребковыми транспортерами, выходы которых подключены к входу узла смешения. Выход узла смешения подведен к дисковому грохоту. Технический результат реализации разработанного устройства состоит в обеспечении утилизации значительного объема осадка сточных вод предприятий коммунального хозяйства с получением композиционных материалов, которые могут быть использованы с эффективностью по разному назначению. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам обезвоживания осадков бытовых и промышленных сточных вод и может быть использовано в процессе обработки стоков и обезвоживания осадка на биологических очистных сооружениях. Технический результат заключается в повышении производительности обезвоживающего оборудования по отделению твердой фазы при снижении влажности осадка и повышении степени осветления стоков после первичных отстойников, а также к уменьшению площади, необходимой для хранения осадка. Способ обезвоживания осадка сточных вод включает осветление предварительно смешанных с избыточным илом стоков посредством их реагентной обработки и последующим механическим обезвоживанием осадка с добавлением флокулянта. В качестве реагента для осветления стоков используют аминоэпихлоргидриновую смолу, полученную взаимодействием нагретого до 40-49°С 25-40%-ного водного раствора диметиламина с эпихлоргидрином, или взаимодействием нагретого до 40-49°С эпихлоргидрина с 25-40%-ным раствором диметиламина, при мольном соотношении диметиламина и эпихлоргидрина равном 1,0-1,1:1,0. Далее в реакционную смесь вводят этилендиамин или полиэтиленполиамин в количестве 0,1-2,0 мас.% от суммарного количества диметиламина и эпихлоргидрина, и выдерживают смесь при 71-85°С в течение 1,5-2,0 ч. Аминоэпихлоргидриновую смолу подают на обработку стоков в таком количестве, которое обеспечивает ее остаточное содержание в осветленных стоках не более чем 0,24 мг/дм3. В процессе механического обезвоживания в осадок вводят флокулянт Праестол 853 ВС в количестве 3,2-5,0 кг/тн сухого вещества. Механическое обезвоживание осадка сточных вод осуществляют центрифугированием. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области переработки и утилизации нефтешламов, представляющих собой старые нефтезагрязненные грунты с высоким содержанием смол, асфальтенов и парабенов. Изобретение касается установки для утилизации нефтезагрязненных грунтов, содержащей блок предварительной подготовки и блок термического разложения в виде ректификационной колонны, в которой блок предварительной подготовки содержит смеситель, соединенный с емкостью органического растворителя и центрифугу, а блок термического разложения дополнен печью пиролиза, вход которой соединен с блоком предварительной подготовки, а выход через испаритель с указанной ректификационной колонной, которая через охладители соединена с емкостями для легкой фракции и тяжелой фракции, выходы которых соединены со смесителем. Технический результат - повышение эффективности утилизации, получение выходной углеводородной смеси с заданными параметрами. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение может быть использовано при переработке осадков сточных вод, в частности городских сточных вод, и их утилизации в качестве средства для повышения плодородия почвы. Для осуществления способа отферментированные в естественных условиях в течение не менее трех месяцев осадки с влажностью 20-40% смешивают со связующей добавкой и минеральными компонентами, гранулируют при температуре 45-95°С, затем гранулы сушат до влажности 8-16%. Связующую добавку - гумат натрия применяют в количестве 2-3% от сухой массы осадков, а минеральные компоненты источник азота - карбамид и источник калия - хлористый калий - в количестве 5-7% и 5-6% от сухой массы осадков соответственно. Полученные гранулы содержат сбалансированный набор питательных элементов в легкоусвояемой форме для широкого ряда сельскохозяйственных культур. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.
Композиция для доведения до кондиции грязевых отходов содержит минеральное соединение, которое является известью, и органическое соединение, которое является органическим катионным коагулянтом, имеющим средний молекулярный вес, меньший или равный 5 миллионам г/моль и превышающий или равный 20000 г/моль, при этом указанный органический катионный коагулянт выбирают из группы, в которую входят линейные или разветвленные полимеры на основе солей диаллилдиалкиламмония. Изобретение позволяет повысить производительность фильтрации, ускорить этап механического разделения твердой и жидкой фаз, ограничить проблемы текучести. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 пр., 9 табл.
Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для переработки осадков промышленных предприятий по производству беленой целлюлозы с использованием сульфатного метода. Способ рекультивации карт-шламонакопителей шлам-лигнина предприятий по производству беленой сульфатной целлюлозы включает удаление надшламовой воды, нанесение на поверхность карты-шламонакопителя слоя золы от сжигания углей, нейтрализованной в результате хранения в золоотстойниках до состояния показателя кислотности водной вытяжки золы pH 7,0-8,0. Объемное соотношение шлама и золы выбирают в пределах 1:1-2:1. Проводят послойное перемешивание указанных материалов и после удаления воды, выделившейся в результате их взаимодействия, получают золо-шламлигнинный субстрат. Изобретение позволяет устранить негативное воздействие отходов предприятия на природную территорию, снизить стоимость обезвреживания и расширить возможности и качество дальнейшей переработки обезвоженных и обеззараженных осадков. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.
Наверх