Способ получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод


 


Владельцы патента RU 2478088:

Ефремов Андрей Аркадьевич (RU)
Храмов Владимир Александрович (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод, который включает приготовление смеси из осадка сточных вод и воды, циркуляцию смеси, ультразвуковую обработку смеси, слив жидкой фазы и выгрузку нерастворенной части осадка после отстаивания, причем в приготовленную смесь добавляют щелочной реагент и осуществляют щелочную экстракцию смеси при ультразвуковой обработке. Изобретение позволяет ускорить процесс, повысить его эффективность. 7 з.п. ф-лы, 2 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области химии, касается способа получения органоминеральных удобрений из осадков сточных вод, которое может быть использовано при утилизации осадков сточных вод, образующихся на городских очистных сооружениях.

Известен способ получения органоминеральных удобрений из осадков сточных вод (RU 2264998 C1, опубл. 27.11.2005 г., кл. C05F 7/00, C02F 11/14), включающий обработку помещенного в кассету осадка кислым промывочным раствором, регенерацию промывочного раствора, нейтрализацию осадка. Осадок сточных вод перед обработкой кислым промывочным раствором обрабатывают щелочным экстрактом с последующей промывкой промывочным раствором соляной кислоты. Регенерацию кислых промывочных растворов проводят в одну стадию путем дистилляции, промывные воды после кислотной промывки регенерируют методом перегонки. В качестве энергоносителя при дистилляции используют топочные газы, получаемые при сжигании природного газа или биогаза, получаемого в метантенках, входящих в состав очистных сооружений, или смеси природного газа и биогаза. Способ обеспечивает более полное извлечение из осадков сточных вод ценных компонентов, повышение их удобрительной ценности, расширение номенклатуры получаемых продуктов, сокращение расхода энергии и реагентов на обработку осадков и создание замкнутого цикла по технологическим растворам.

Известен способ получения органоминеральных удобрений (патент РФ №2039726, кл. C05F 7/00, от 20.07.95), согласно которому из осадков сточных вод вначале удаляют ионы тяжелых металлов путем обработки осадков раствором азотной кислоты концентрацией 1,0-1,25 моль/дм3 при температуре 50-70°C в течение 10-20 минут. Процесс проводят при соотношении твердой и жидкой фаз, равном 1:5, и числах Рейнольдса больше 1·105. При этих условиях остаточное содержание тяжелых металлов соответствует нормам для данного вида удобрений. После фильтрации на барабанном вакуум-фильтре или рамном пресс-фильтре осуществляют нейтрализацию остаточной кислотности щелочными агентами, такими как гидроксид калия, гидроксид аммония, углекислый кальций с получением органоминерального удобрения. Выделенные из осадка металлы осаждают из раствора и перерабатывают в шлам, из которого затем регенерируют.

Недостатком указанного способа является то, что используемую для выделения металлов из осадков сточных вод кислоту не регенерируют, что ведет к повышенному ее расходу. Кроме того, на нейтрализацию кислоты при получении шламов необходимо затрачивать реагенты, что приводит к усложнению технологической схемы и повышает стоимость обработки.

Известен способ утилизации осадков сточных вод станций биологической очистки (патент РФ №2109696 от 05.07.96, МКИ C02F 11/14, опубл. 27.04.1998). Этот способ заключается в обработке осадка сточных вод кислым промывочным раствором, в качестве которого используют 5-15% раствор серной кислоты. После обработки осадок нейтрализуют 5-25% раствором аммиака. Отработанный кислый промывочный раствор подвергают последовательно электрохимической и химической обработке с целью регенерации кислоты с одновременным извлечением тяжелых металлов.

Этот способ позволяет удалить из осадков сточных вод не менее 90% тяжелых металлов, поэтому применение полученных органоминеральных удобрений исключает накопление в почве и в растениях токсичных тяжелых металлов.

Недостаток известного способа переработки заключается в том, что он требует больших затрат электроэнергии на регенерацию серной кислоты. Другим недостатком известного способа является то, что при кислой промывке осадков сточных вод вместе с раствором уходит до 50% гуминовых кислот, содержащихся в осадках сточных вод, которые затем безвозвратно теряются при регенерации кислого промывочного раствора. Это связано с тем, что гуминовые кислоты образуют с тяжелыми металлами соответствующие гуматы, выпадающие в осадок при pH=1,3-1,8. Однако степень извлечения гуматов из этих соединений очень невелика, так как эти соединения практически нерастворимы. Потеря такого значительного количества гуминовых веществ существенно снижает практическую ценность осадков сточных вод как удобрений для сельскохозяйственных культур. К недостатку известного способа можно отнести и то, что при обработке серной кислотой из осадка сточных вод практически не удаляется свинец, так как он образует нерастворимый сульфат свинца.

Известен способ получения органоминерального удобрения из осадков сточных вод (RU 2142930 C1, опубл. 20.12.1999, C05F 7/00, C02F 11/14) обработкой кислым промывочным раствором, нейтрализацией щелочным реагентом, в котором осадки сточных вод предварительно просушивают, измельчают, подвергают магнитной сепарации, немагнитную фракцию обрабатывают кислым промывочным раствором противотоком, промывают полученный осадок водой, промывную воду используют для приготовления кислого промывочного раствора, отработанный кислый промывочный раствор подщелачивают любым известным способом и при pH 1,5-1,8 выделяют осадок гуматов тяжелых металлов, который обрабатывают аммиачным раствором до pH 10,5-11,0, и полученный раствор гумата аммония используют для нейтрализации осадков сточных вод после операции промывки водой, полученное удобрение сушат, из отработанного кислого промывочного раствора выделяют тяжелые металлы, а регенерированный раствор используют для обработки осадков, в качестве кислого промывочного раствора используют смесь из четырех частей серной кислоты с pH 0,0-0,25 и одной части отработанного сернокислого раствора травления стали. Технический результат от использования изобретения заключается в сокращении расхода кислоты на обработку осадка при сохранении высокой степени очистки от ионов тяжелых металлов, создании замкнутой безотходной системы обработки сточных вод и извлечении тяжелых металлов с регенерацией промывочного раствора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения биогумуса из органических отходов, защищенный патентом на изобретение RU 2207328 C2, опубл. 27.06.2003 г., C05F 7/00, C02F 11/00, принятый за ближайший аналог (прототип).

Способ, по прототипу, включает последовательное аэробное, а затем анаэробное брожение отходов с поддержанием температуры 65-75°C. Перед брожением готовят смесь органических отходов и воды, а брожение ведут в замкнутом контуре при температуре 65-75°C, в котором осуществляют циркуляцию смеси. При аэробном брожении на смесь воздействуют сначала низкочастотной, а затем высокочастотной составляющей колебательного спектра ультразвукового поля, причем воздействие высокочастотной составляющей колебательного спектра ультразвукового поля осуществляют совместно с воздействием света актиничного диапазона, а при анаэробном брожении смесь подвергают магнитной обработке. После этого часть сброженной массы отбирают из замкнутого контура после ее анаэробного брожения и замещают ее вновь приготовленной смесью органических отходов и воды до тех пор, пока температура смеси, находящейся в замкнутом контуре, не снизится до температуры не ниже 65°C. Замещающую смесь, подаваемую в замкнутый контур, подвергают сначала аэробному брожению, а из отобранной из замкнутого контура замещаемой сброженной массы выделяют густую фракцию и водный раствор, после чего густую фракцию подвергают электролизу.

Изобретение позволяет ускорить процесс переработки органических отходов с периодической загрузкой сырья и выгрузкой готового продукта без прерывания процесса.

Преимуществом и общим признаком с предлагаемым изобретением является использование ультразвука при обработке органических отходов сточных вод, который способствует тому, что тяжелые металлы из органических отходов переходят в водный раствор. Кроме этого, в результате использования ультразвука крупные частицы и молекулы распадаются на более мелкие составляющие, что способствует ускорению процесса переработки органических отходов.

Однако способ, по прототипу, не лишен недостатков:

- во-первых, неполное извлечение ионов тяжелых металлов;

- во-вторых, сложность и многостадийность процесса.

В задачу изобретения положено создание нового способа получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод, включающем приготовление смеси из осадка сточных вод и воды, циркуляцию смеси, в приготовленную смесь добавляют щелочной реагент и осуществляют щелочную экстракцию смеси при ультразвуковой обработке, температура приготовленной смеси составляет 40-60°C, слив жидкой фазы и выгрузку нерастворенной части осадка после отстаивания; циркуляцию смеси осуществляют с помощью циркуляционного насоса; ультразвуковую обработку приготовленной смеси осуществляют в ультразвуковом реакторе серии «РУЗ»; в качестве щелочного реагента используют KOH или NaOH; щелочную экстракцию смеси при ультразвуковой обработке осуществляют в течение 30-60 минут; жидкая фаза представляет собой органоминеральное удобрение; нерастворенная часть осадка представляет собой песок, загрязненный органическими остатками.

Технический результат от использования изобретения заключается в упрощении производства, ускорении процесса, повышении его эффективности.

Предложенный способ осуществляют на технологической установке периодического действия, включающей: основную емкость; циркуляционный насос; ультразвуковой (УЗ) реактор; соединяющие трубопроводы.

Предложенный способ получения органоминерального удобрения осуществляют следующим образом:

Готовят смесь из осадка сточных вод и воды в емкости, в которой осуществляют циркуляцию смеси. Циркуляцию смеси осуществляют, например, с помощью циркуляционного насоса. Температура приготовленной смеси должна составлять, например, 40-65°C. Затем в емкость с приготовленной смесью добавляют щелочной реагент и осуществляют щелочную экстракцию смеси при ультразвуковой обработке в течение 30-60 минут. В качестве щелочного реагента используют, например, KOH или NaOH. Ультразвуковую обработку приготовленной смеси осуществляют в ультразвуковом реакторе серии «РУЗ» (рабочая частота 20-30 кГц). Затем осуществляют слив жидкой фазы и выгрузку нерастворенной части осадка после отстаивания. Полученная жидкая фаза представляет собой органоминеральное удобрение.

При использовании нижних пределов температуры, рабочей частоты и концентрации щелочного реагента увеличивается время обработки осадка, что усложняет технологический процесс и несет энергетические затраты. При дальнейшем увеличении температуры начинается разрушение структуры гуминовых кислот. Дальнейшее увеличение концентрации щелочного реагента на скорость реакции не влияет и является экономически не обоснованным.

Нерастворенная часть осадка представляет собой песок, загрязненный органическими остатками, который может быть использован в дальнейшем на асфальтобетонном заводе без изменения технологии, а также для использования в качестве удобрения для выращивания технических и лесных культур. Количество его в зависимости от неоднородного по составу исходного сырья составляет около 20-35%.

Использование щелочной экстракции смеси из осадка сточных вод и воды при ультразвуковой обработке, обеспечивает упрощение производства органоминерального удобрения, ускоряет процесс и повышает его эффективность.

Ниже приведены примеры конкретного осуществления предлагаемого изобретения.

Пример 1.

Готовят 1000 л смеси из 200 л осадка сточных вод (насыпная плотность около 1 кг/дм3) и воды в емкости, в которой осуществляют циркуляцию смеси. Циркуляцию смеси осуществляют с помощью циркуляционного насоса мощностью 4,0 кВт. Температура приготовленной смеси составляет 40°C. Затем в емкость с приготовленной смесью добавляют щелочной реагент - 12,5 кг NaOH и осуществляют щелочную экстракцию смеси при ультразвуковой обработке в течение 60 минут в ультразвуковом реакторе серии «РУЗ» с мощностью ультразвукового генератора 1,5 кВт (рабочая частота 20 кГц). Затем осуществляют отстаивание смеси в течение суток для отделения ультратонкой взвеси волокнистого органического материала, слив жидкой фазы и выгрузку нерастворенной части осадка. В результате получают 900 л жидкого органоминерального удобрения и около 100 л осадка (песка).

Пример 2.

Готовят 1000 л смеси из 200 л осадка сточных вод (насыпная плотность около 1 кг/дм3) и воды в емкости, в которой осуществляют циркуляцию смеси. Циркуляцию смеси осуществляют с помощью циркуляционного насоса мощностью 4,0 кВт. Температура приготовленной смеси составляет 65°C. Затем в емкость с приготовленной смесью добавляют щелочной реагент - 25 кг KOH и осуществляют щелочную экстракцию смеси при ультразвуковой обработке в течение 30 минут в ультразвуковом реакторе серии «РУЗ» с мощностью ультразвукового генератора 1,5 кВт (рабочая частота 30 кГц). Затем осуществляют отстаивание смеси в течение суток для отделения ультратонкой взвеси волокнистого органического материала, слив жидкой фазы и выгрузку нерастворенной части осадка. В результате получают 900 л жидкого органоминерального удобрения и около 100 л осадка (песка).

1. Способ получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод, включающий приготовление смеси из осадка сточных вод и воды, циркуляцию смеси, ультразвуковую обработку смеси, слив жидкой фазы и выгрузку нерастворенной части осадка после отстаивания, отличающийся тем, что в приготовленную смесь добавляют щелочной реагент и осуществляют щелочную экстракцию смеси при ультразвуковой обработке.

2. Способ получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод по п.1, отличающийся тем, что температура приготовленной смеси составляет 40-60°C.

3. Способ получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод по п.1, отличающийся тем, что циркуляцию смеси осуществляют с помощью циркуляционного насоса.

4. Способ получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод по п.1, отличающийся тем, что ультразвуковую обработку приготовленной смеси осуществляют в ультразвуковом реакторе серии «РУЗ».

5. Способ получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочного реагента используют KOH или NaOH.

6. Способ получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод по п.1, отличающийся тем, что щелочную экстракцию смеси при ультразвуковой обработке осуществляют в течение 30-60 мин.

7. Способ получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод по п.1, отличающийся тем, что жидкая фаза представляет собой органоминеральное удобрение.

8. Способ получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод по п.1, отличающийся тем, что нерастворенная часть осадка представляет собой песок, загрязненный органическими остатками.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения удобрений из ила. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству. .

Изобретение относится к способу и устройству для обработки жидких материалов на основе органических отходов производства, в особенности осадков очистных станций. .
Изобретение относится к области экологии и может быть использовано при утилизации осадков сточных вод, образующихся на городских станциях аэрации. .
Изобретение относится к способам получения органоминеральных удобрений из осадков сточных вод, получаемых в процессе очистки сточных вод на биологических очистных сооружениях канализации.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может способствовать с одной стороны, утилизации осадков бытовых стоков, снижению загрязнения окружающей среды, а с другой, - производство и применение органоминерального компоста из осадков бытовых стоков, древесных опилок и неорганического мелиоранта (дигидратного фосфогипса Белореченского химзавода) будет способствовать обогащению чернозема обыкновенного органическими и минеральными коллоидами.
Изобретение относится к способам переработки осадков сточных вод, в том числе осадков городских сточных вод, с их последующей утилизацией, в частности, путем использования в качестве органических добавок, вносимых в почву для ее мелиорации и обогащения питательными и биологически активными веществами.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и городскому коммунальному хозяйству, экологической биотехнологии и может быть использовано для утилизации осадка сточных вод.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для улучшения свойств почвы, восстановления почв и плодородия почвы. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству

Изобретение относится к коммунальному хозяйству и экологической биотехнологии и может быть использовано для биоконверсии осадка сточных вод с низким содержанием тяжелых металлов в сочетании с отходами пивоваренного производства - пивной дробиной в компост. Способ включает смешивание в определенном объемном соотношении обезвоженного осадка сточных вод с органическим компонентом в виде пивной дробины и с целлюлозосодержащим компонентом в виде опилок, добавление компостной закваски в количестве не менее 15% от объема смеси и последующее аэробное компостирование смеси. По окончании высокотемпературной стадии компостирования естественное подсушивание смеси, размещенной слоем около одного метра, осуществляют с одновременным внесением биоактиватора в виде жидкой культуры, содержащей 109-1010 клеток в одном мл суспензии аноксигенных пурпурных фототрофных бактерий Rhodobacter capsulatus в объемных соотношениях к смеси не менее 1:50 соответственно и с выдерживанием без обязательной аэрации в течение 25-30 суток с последующей стабилизацией смеси в буртах в течение 30-35 суток. Осуществление изобретения позволяет ускорить созревание и повысить качество компоста за счет активизации микробной сукцессии и усиления противогрибковых свойств компоста, улучшения санитарно-бактериологических и агрохимических показателей, снизить себестоимость готового продукта. 5 табл., 5 пр., 1 ил.
Изобретение относится к области сельскохозяйственного производства и может быть использовано при получении почвогрунтов. Способ включает смешивание илового осадка с порошкообразным низинным торфом, введение природного грунта, твердофазную ферментацию и фракционирование. В качестве илового осадка используют иловый осадок станций водоподготовки влажностью не выше 75% и измельченный до фракции 5-7 мм. Такой иловый осадок предварительно смешивают с низинным торфом с влажностью не выше 50%. Массовое отношение иловый осадок: низинный торф составляет 1:(1,7-1,8). Затем осуществляют ферментацию смеси путем ее компостирования в буртах при периодическом ворошении и перемешивании с получением биокомпоста с влажностью 50-55%. Далее производят подсушку полученного биокомпоста до влажности 20-25% и смешивают его с котлованным грунтом на основе покровных и аллювиальных суглинков и флювиогляциальных песков. Массовое отношение котлованного грунта к введенному для получения биокомпоста иловому осадку станций водоподготовки составляет (2,2-2,3):1. Полученный данным способом техногенный почвогрунт содержит котлованный грунт в количестве 44-46 в мас.% и биокомпост. Биокопмост представляет собой ферментированную смесь низинного торфа и илового осадка станций водоподготовки. Использование данного почвогрунта обеспечивает высокую всхожесть травяных смесей на газонах. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл.
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.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ приготовления компоста из осадка сточных вод включает смешивание свежего осадка сточных вод сроком хранения менее 3 лет с органическим компонентом, в качестве которого используют опилки любых древесных пород, с добавлением биоактиватора и последующее аэробное компостирование полученной смеси, причем перед смешиванием компонентов производят послойную укладку опилок влажностью 30-40% и осадка сточных вод, влажность которого составляет 79-81%, в соотношении 3:1, при этом опилки подвергают биоактивации путем опрыскивания рабочим раствором препарата ЭМ-1 «Байкал» при норме расхода 5 л на 1 т с концентрацией его в рабочей жидкости 0,0001%, кроме того, аэробное компостирование полученной смеси осуществляют в буртах, при этом при достижении компостируемой смесью температуры 50-60°С смесь выдерживают 20 суток, после чего неоднократно производят перебивку бурта в течение 2-х месяцев с интервалом в 15-20 дней с последующей выдержкой компоста в течение 14-15 суток. Изобретение позволяет получить недорогое экологически безопасное органическое удобрение, разрешить проблему утилизации осадка сточных вод. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр.

Способ повышения плодородности почвы для древесных и травянистых культур включает извлечение ила из мест его формирования, после добычи ила из него удаляют избыточную влажность и упаковывают в контейнеры для последующей транспортировки, перед посадкой древесных растений или травянистых культур в почве формируют траншею и последовательно укладывают в нее слой извлеченного ила и удаленной почвы, выполняют посадку древесных или травянистых культур. Траншею формируют между продольными рядами древесных культур до нижнего уровня плодородной почвы, после чего укладывают одну или несколько параллельных последовательностей желобов, над которыми с капиллярным зазором располагают последовательность герметично соединенных пластиковых труб с нижними продольными пазами. Начало пластиковых труб и их конец соединяют с трубопроводом для подачи поливной воды и трубопроводом для удаления воздуха из пластиковых труб, после чего последовательно укладывают слой извлеченного ила и удаленной почвы и в местах укладки ила и удаленной почвы периодически формируют отверстия, которые заливают водой и в которые вводят биологические организмы для преобразования ила и повышения плодородности почвы. Техническим результатом изобретения является повышение плодородности почвы. 2 ил.

Способ повышения плодородности почвы для древесных и травянистых культур включает извлечение ила из мест его формирования, после добычи ила из него удаляют избыточную влажность, после чего упаковывают в контейнеры для последующей транспортировки, перед посадкой древесных растений или травянистых культур в почве формируют траншею и последовательно укладывают в нее слой извлеченного ила и удаленной почвы, после чего выполняют посадку древесных или травянистых культур. Траншею формируют вдоль будущей посадки древесных или травянистых культур до нижнего уровня плодородной почвы, а последовательную укладку слоя извлеченного ила и удаленной почвы выполняют после начала формирования траншеи, после чего между траншеями перед будущей посадкой древесных или травянистых культур формируют дополнительную траншею и в нее засыпают песок, затем укладывают несколько параллельных последовательностей желобов, над которыми с капиллярным зазором располагают последовательность герметично соединенных пластиковых труб с нижними продольными пазами, начало пластиковых труб и их конец соединяют с трубопроводом для подачи поливной воды и трубопроводом для удаления воздуха из пластиковых труб, после чего укладывают последовательно слой ила и удаленной почвы, в дополнительной траншее в местах укладки ила и удаленной почвы периодически формируют отверстия, которые заливают водой и в них вводят биологические организмы для преобразования ила и повышения плодородности почвы, после этой процедуры выполняют посадку древесных или травянистых культур. Техническим результатом изобретения является повышение плодородности почвы. 2 ил.
Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает внесение удобрения перед основной обработкой почвы. В качестве основного удобрения используют сложный компост, состоящий из полуперепревшего навоза крупного рогатого скота, фосфогипса, соломы, отходов кормления животных, отходов зерна в процессе его доочистки, послеуборочных растительных остатков подсолнечника и сахарной свеклы, осадков сточных вод и куриного помета при следующем соотношении компонентов (масс.%): фосфогипс - 7-8, солома - 2-3, отходы кормления животных - 2-3, отходы зерна в процессе его доочистки - 2-3, растительные остатки подсолнечника и сахарной свеклы - 3-4, осадки сточных вод - 6-7, куриный помет - 3-4, полуперепревший навоз крупного рогатого скота - остальное, которые компостируют в весенне-летне-осенний период в течение 4-5 месяцев, смешивая в середине мая навоз, солому, фосфогипс, разные виды отходов кормления животных и зерна в процессе его доочистки, осадки сточных вод и куриный помет с добавлением растительных остатков подсолнечника в августе-сентябре и сахарной свеклы в начале сентября, перемешивая его каждый месяц-полтора до созревания. Затем полученный сложный компост вносят в почву во второй половине октября в дозе 65-70 т/га с последующей его заделкой на глубину 15-18 см, а весной проводят посев кукурузы на зерно. Способ позволяет повысить эффективность выращивания кукурузы на зерно, улучшить экологическую обстановку окружающей среды за счет утилизации бытовых отходов, отходов промышленных и сельскохозяйственных производств, а также улучшить на 4-5 лет агрономические свойства почвы. 1 пр.
Наверх