Способ получения органо-минерального удобрения из осадков городских сточных вод

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения органо-минерального удобрения из осадков городских сточных вод заключается в реагентной обработке осадков городских сточных вод с последующим компостированием смеси, причем в качестве реагента используют органо-минеральную композицию, содержащую оксид кальция и низинный торф в массовом соотношении к осадкам городских сточных вод, равном (25-75):(2-3,5):10 соответственно осадки городских сточных вод: оксид кальция: низинный торф, а компостируют обработанные осадки в течение не менее 7 дней на воздухе. Изобретение позволяет снизить потенциальную опасность загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами при хранении осадков, получить органоминеральное удобрение по более низкой стоимости, вовлечь отходы во вторичный оборот. 4 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства и может быть использовано при утилизации осадков сточных вод, образующихся на городских биологических очистных сооружениях, с получением органо-минеральных удобрений.

Известен способ переработки сточных вод (патент РФ №2457909 от 10.08.2012 г.), заключающийся в обработке осадков сточных вод аминокислотным реагентом-детоксикантом, содержащим ионы меди, цинка, свинца, хрома, кобальта, никеля и кадмия. Обработанные осадки сточных вод выдерживаются до достижения рН 7,2-7,5 с последующим их распределением на иловых картах. Далее проводится повторная обработка перемешанного с водой аминокислотным реагентом-бактерицидом на основе гидратов гидроксоаминокислотных комплексных соединений меди (2+) с выдерживанием обработанного осадка по времени, зависящим от объема осадка на одной площадке и числа мест дозировки на иловых картах. Последующая обработка осадка, распределенного на карте, проводится аминокислотным реагентом-детоксикантом, приготавливаемым из белоксодержащих материалов, перемешенным с водой в процентном содержании 10% реагента-детоксиканта к 90% воды и выдержкой осадков в течение 20 дней.

Недостатком известного способа является необходимость проведения повторной обработки осадков, низкое связывание ионов тяжелых металлов в комплексные соединения, увеличение содержания металлов в почве в связи с их наличием в используемом реагенте.

Известен способ получения органо-минерального удобрения из осадков сточных вод с помощью компостирования (патент РФ №2489414 от 10.08.2013 г.), включающий смешивание осадков городских сточных вод с наполнителем, разрыхлителем и детоксикантом, в качестве которых используют сосновые опилки с размером фракции до 2 мм, которые смешиваются с осадками городских сточных вод с размером фракции до 5 мм в массовом соотношении 1:0,5 соответственно, с последующим компостированием.

К недостаткам известного способа относят длительный период компостирования, который достигает 98 дней.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ получения органо-минеральных удобрений из осадков сточных вод (патент РФ №2445297 от 20.03.2012 г.), согласно которому осадки сточных вод сроком хранения менее 3 лет смешивают с торфом при объемном соотношении соответственно 0,5:0,5 или 0,6:0,4. После смешения проводится аэробное компостирование смеси в присутствии биоактиватора в количестве не менее 15% от объема компостируемой смеси. В качестве биоактиватора в компостируемую массу вводят посевной компост на основе птичьего помета и штаммов микроорганизмов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Streptomyces sp.Ac-154, Mukor psychrophilus F-1441, Candida utilis Y-2441 в количестве 1·106-1·107 клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета. Данный способ принят за прототип.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым решением, - реагентная обработка осадков городских сточных вод с последующим компостированием смеси.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является необходимость внесения большого количества торфа (от 40 до 50%), подготовки специального посевного компоста, длительный процесс компостирования, что усложняет и удорожает технологию получения органо-минерального удобрения.

Задача, решаемая предлагаемым способом, заключается в разработке экологически безопасного и экономически эффективного способа утилизации осадков городских сточных вод с получением органо-минерального удобрения, который выражается в повышении эффективности связывания ионов тяжелых металлов в прочные комплексные соединения, сохранении удобрительной ценности осадков, уменьшении длительности процесса детоксикации осадков, упрощении технологии утилизации осадков.

Техническим результатом реализации способа получения органо-минерального удобрения из осадков городских сточных вод является снижение потенциальной опасности загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами при хранении осадков, получение органоминерального удобрения по более низкой стоимости, использование и уменьшение количества отходов производства, направляемых на иловые карты и илонакопители, вовлечение отходов во вторичный оборот.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе получения органо-минерального удобрения из осадков городских сточных вод, заключающемся в реагентной обработке осадков городских сточных вод с последующим компостированием смеси, в качестве реагента используют органо-минеральную композицию, содержащую оксид кальция и низинный торф в массовом соотношении к осадкам городских сточных вод, равном (25-75):(2-3,5):10 соответственно осадки городских сточных вод: оксид кальция: низинный торф, а компостируют обработанные осадки в течение не менее 7 дней на воздухе.

Признаки, отличительные от прототипа: в качестве реагента используют органо-минеральную композицию, содержащую оксид кальция и низинный торф в массовом соотношении к осадкам городских сточных вод, равном (25-75):(2-3,5):10 соответственно осадки городских сточных вод:оксид кальция:низинный торф; компостируют обработанные осадки в течение не менее 7 дней на воздухе.

В присутствии оксида кальция происходит выщелачивание из торфа гуминовых соединений, которые участвуют в процессах гумификации, детоксикации и связывании тяжелых металлов.

Способ осуществляют следующим образом.

Осадки городских сточных вод (ОСВ) влажностью 86% обрабатывают оксидом кальция и низинным торфом в массовом соотношении осадки городских сточных вод:оксид кальция:низинный торф, равном (25-75):(2-3,5):10 соответственно. Низинный торф служит источником гуминовых соединений, а оксид кальция использовался для выщелачивания гуминовых веществ. Обработанные осадки компостируют в течение не менее 7 дней на воздухе без необходимости постоянного перемешивания смеси. В процессе обработки осадков реагентами происходит образование прочных комплексных соединений тяжелых металлов с гуминовыми веществами, обеззараживание смеси и получение экологически безопасного товарного продукта.

Исследования по реагентной обработке осадков городских сточных вод проводили на примере осадков сточных вод городских биологических очистных сооружений г.Перми. Для обоснованного выбора метода детоксикации осадков сточных вод были проведены исследования физико-химических свойств и химического состава образцов ОСВ.

Результаты химического анализа образцов ОСВ, предварительно высушенных при 105°С до постоянной массы, представлены в табл.1. Показатели химического состава рассчитаны в мг/кг сухого образца.

Таблица 1
Физико-химический состав ОСВ
Показатели Значение показателя
Избыточный активный ил (ИАИ) Осадок первичных отстойников (ОПО)
Влажность, % 87,15 98
Массовая доля органических веществ, % (на сухое вещество) 64 66
Массовая доля золы, % (на сухое вещество) 36 34,0
Массовая доля общего азота, % (на сухое вещество) 5,7 -
Массовая доля общего фосфора (Р205), % (на сухое вещество) 5,5 -
рН солевой вытяжки 6,9 6,6
рН водной вытяжки 6,6 6,5
PO43-, МГ/КГ 410 57,8
Хлорид-ион, мг/кг 10500 17080
ХТТК водной вытяжки (1:5), мгО2 3514 4440,5
Содержание подвижной серы, мг/кг 4050 5380

Для определения потенциальной опасности ОСВ проведен анализ химического состава на содержание в них тяжелых металлов.

В табл.2 представлены результаты анализа на содержание в образцах тяжелых металлов (мг/кг сух. образца).

Таблица 2
Содержание металлов в ОСВ
Показатели Значение показателя
ИАИ ОПО
Валовое содержание ТМ
Железо, мг/кг 12000-15000 -
Кадмий, мг/кг 11,2 50
Медь, мг/кг 200-230 450
Марганец, мг/кг 900-950 86
Никель, мг/кг 75-77 300
Свинец, мг/кг 34,7 42,2
Хром, мг/кг 305-310 820
Цинк, мг/кг 700-800 580
Содержание ТМ в подвижной форме
Цинк, мг/кг 516,14 391,6
Хром, мг/кг 10,8 9,8
Свинец, мг/кг 4,2 5,6
Медь, мг/кг 6,8 2,2

Высокое содержание углерода, азота, фосфора, кальция, микроэлементов позволяет рассматривать ОСВ в качестве органо-минеральных удобрений. Однако высокая бактериальная загрязненность и содержание в осадках ионов тяжелых металлов требует дополнительной обработки ОСВ перед их использованием в качестве удобрений.

Примеры 1-4

Осадки городских сточных вод влажностью 86% с рН, равным 5,0, обрабатывали оксидом кальция и низинным торфом в соотношениях осадки городских сточных вод:СаО:низинный торф соответственно 50:2:10, 75:2:10, 50:3,5:10, 25:2:10. рН получаемой смеси составляет от 7,0 до 13,0. Обработанные осадки компостировали в течение 7 дней на воздухе без необходимости постоянного перемешивания смеси. Эффективность связывания тяжелых металлов контролировали по содержанию цинка и меди в подвижной форме. Цинк и медь выбраны в качестве индикатора в связи с наибольшим его содержанием в исходных ОСВ.

Эффективность детоксикации осадков данным способом подтверждается следующими показателями: снижение содержания подвижных форм тяжелых металлов (в частности цинка) в 5,6 раз, улучшение органолептических характеристик (снижение резкого запаха), ускорение процессов гумификации (улучшение структуры смеси, состава микрофлоры осадков). Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3
Результаты детоксикации осадков городских сточных вод
№ при мера Соотношение осадки:СаО:торф Продолжительность компостирования рН среды Содержание тяжелых металлов в подвижной форме, мг/кг сух. образца
Zn Cu Pb
Прототип 1 месяц 5,5-8,5 3500 1500 500
Исх. ОСВ 0 5,0 516 6,8 3,8
1 50:2:10 7 дней 10-11 80 3,16 1,65
2 75:2:10 7 дней 7-8 87 3,3 1,7
3 50:3,5:10 7 дней 12-13 60 2,39 1,2
4 25:2:10 7 дней 11-12 76 3,01 1,5

Обработка осадков заявляемым способом согласно примерам 1-4 показала, что эффективность детоксикации осадков сточных вод подтверждается снижением содержания цинка, меди и свинца в подвижной форме в осадках в 6,5-8,6 раза, 2,15-2,84 раза и 2,2-3,2 раза соответственно при различных рН.

Наибольшая эффективность по связыванию ионов тяжелых металлов в прочные комплексные соединения достигается обработкой осадков смесью оксида кальция и торфа в соотношении осадки:СаО:торф соответственно 50:3,5:10 (пример 3).

Обработанные заявляемым способом осадки сточных вод предлагается использовать в качестве органо-минеральных удобрений или технических грунтов на территории предприятий при проведении строительных работ, архитектурно-планировочных мероприятиях, для рекультивации нарушенных земель и благоустройства.

Использование получаемой смеси в качестве органо-минерального удобрения подтверждено проведением серии испытаний по выращиванию на нем сельскохозяйственных культур (овса) с дозой внесения в почву 40 г/л.

Исследования показали, что использование полученного согласно примерам 1-4 органо-минерального удобрения способствует быстрому нарастанию зеленой массы овса - прирост биомассы составляет от 20 до 74%, проявлений токсического воздействия на овес (хлороз листьев, замедление роста) не отмечалось. Поступление в биомассу овса таких тяжелых металлов как Сu, Zn и Рb усиливается, но при этом их содержание остается значительно ниже максимально допустимого уровня (МДУ) в 3,1, 1,27 и 2,9 раз соответственно, что подтверждается результатами, представленными в таблице 4.

Таблица 4
Содержание тяжелых металлов в зеленой массе
Проба Содержание ТМ (мг/кг сухой массы)
Ni Cu Zn Pb Cd
Контроль ный образец 2,0 3,0 17,0 0,7 0,065
Исх. ОСВ 14,0 35,0 78,5 7,28 0,614
Пример 3 8,868 9,573 39,28 1,72 0,22
МДУ 3,0 30,0 50,0 5,0 0,3

Таким образом, проведение процесса обработки осадков городских сточных вод в заявленном режиме позволяет разработать комплексную ресурсосберегающую и экологически безопасную технологию утилизации ОСВ с получением органо-минерального удобрения, используемого при выращивании сельскохозяйственных культур, а также в качестве технического грунта при благоустройстве территорий.

Технико-экономические преимущества заявленного способа состоят в повышении эффективности детоксикации осадков до 98-99%, упрощении технологии реагентной утилизации ОСВ и в возможности дальнейшего использования получаемых продуктов в качестве органо-минерального удобрения.

Способ получения органо-минерального удобрения из осадков городских сточных вод, заключающийся в реагентной обработке осадков городских сточных вод с последующим компостированием смеси, отличающийся тем, что в качестве реагента используют органо-минеральную композицию, содержащую оксид кальция и низинный торф в массовом соотношении к осадкам городских сточных вод, равном (25-75):(2-3,5):10 соответственно осадки городских сточных вод: оксид кальция: низинный торф, а компостируют обработанные осадки в течение не менее 7 дней на воздухе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сушильной технике. Способ просушивания пастообразных материалов, в частности илистых отложений станций очистки сточных вод, включает две ступени просушивания, в котором осуществляют первую ступень просушивания, реализуемую первым устройством (1) для просушивания непрямого типа, питаемого являющейся теплоносителем текучей средой, причем эта первая ступень обеспечивает получение на выходе (1a, 1b) предварительно просушенных илистых отложений и водяного пара, этап формования илистых отложений на выходе из упомянутого первого устройства для просушивания, вторую, реализуемую вторым устройством (7) для просушивания, ступень просушивания уже предварительно просушенных илистых отложений, которые подвергаются нагреванию при помощи нагревающего газа, в частности горячего воздуха, причем эта вторая ступень просушивания дает на выходе (7b) окончательно просушенные илистые отложения.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ повышения эффективности действия осадков городских сточных вод как органо-минерального удобрения включает полуперепревший навоз крупного рогатого скота (КРС), причем для повышения эффективности действия осадков городских сточных вод (ОГСВ) как органо-минерального удобрения полуперепревший навоз КРС добавляется к ОГСВ при соотношении 1:1 и вносится из расчета: ОГСВ - 40 т/га, навоз КРС - 40 т/га.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает внесение удобрения, в качестве которого используют сложный компост, включающий полуперепревший навоз КРС, фосфогипс и растительные остатки - солому пшеницы, отходы кормления животных, растительные остатки кукурузы, подсолнечника и сахарной свеклы, взятые в одинаковых пропорциях.

Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства. Способ включает внесение удобрения в виде компоста, состоящего из органических и минеральных компонентов, предпосевную обработку почвы и посев семян.
Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает внесение удобрения перед основной обработкой почвы.

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.

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.

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 может быть использовано при переработке осадков сточных вод, в частности городских сточных вод, и их утилизации в качестве средства для повышения плодородия почвы.
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.

Способ включает вспашку, внесение в почву воды или жидкого удобрения, после уборки сельскохозяйственной культуры проводят подготовку поля - разбрасывают по полю обеззараженный, обезвреженный и обезжиженный иловый осадок, полученный при биологической очистке на комплексе животноводческих стоков, затем перед вспашкой на орошаемом поле проводят дискование почвы на глубину 5 см, проход делают в двух направлениях, продольный и поперечный, а вспашку осуществляют не по уклону поля, а перпендикулярно горизонталям к направлению уклона с последующим внесением в почву жидкого стока по ширине пахотного поля дождевальным агрегатом с разбрызгивателями, снабженным закрытыми трубопроводами для транспортировки упомянутых стоков из пруда-накопителя, после внесения жидкого стока и просушки ила, оставшегося при внесении жидкого стока на распаханном поле, осуществляют дискование или культивацию почвы, проводят ее выравнивание и прикатывание гладкими водоналивными катками. Сток через вспашку и толщу почвы поступает в дренажные трубы, которые сообщаются с открытым коллектором-собирателем. Техническим результатом изобретения является повышение плодородности почвы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ компостирования органической части пищевых отходов включает жидкофазную и твердофазную ферментацию с использованием культуры микроорганизмов, причем в качестве культуры микроорганизмов используют активный ил, который предварительно выращивают на жидкой фазе упомянутых пищевых отходов, при этом пищевые отходы предварительно измельчают до фракции 1÷3 мм, часть измельченных пищевых отходов центрифугируют и полученную жидкую фазу направляют на ферментацию для выращивания активного ила, жидкофазную ферментацию осуществляют в течение 7÷10 суток, температуру в первые 5 суток обеспечивают от 28°C до 32°C, а температуру в последующие сутки - от 42°C до 44°C, затем полученную при центрифугировании измельченных пищевых отходов твердую фазу смешивают с оставшимися измельченными пищевыми отходами для образования компостируемой смеси, после чего полученный при жидкофазной ферментации активный ил добавляют к компостируемой смеси в количестве не менее 3% от массы компостируемой смеси. Изобретение позволяет упростить процесс компостирования органической части пищевых отходов, а также повысить эффективность процесса. 2 пр.

Многокомпонентное органоминеральное удобрение включает карбонатный сапропель, торф, минеральные удобрения и аморфный кремнезем в виде коллоидного диоксида кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбонатный сапропель - 60, торф - 30, минеральные удобрения (NPK) - 5, коллоидный диоксид кремния - 5. Изобретение обеспечивает повышение плодородия и экологической устойчивости почв, способствует повышению урожайности. 1 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения биоудобрения включает смешивание донных отложений и соломы, компостирование и аэрацию, причем в качестве донных отложений используют речной ил, а в качестве соломы - пожнивные остатки зерновых культур; причем намыв речного ила непосредственно на поле с пожнивными остатками зерновых культур осуществляют при помощи земснаряда в осенний период в количестве 6 т/га; затем в начале декабря производят запашку пожнивных остатков, при этом происходит перемешивание и аэрация компонентов компоста: почвы, речного ила и пожнивных остатков зерновых культур; после чего компостную массу выдерживают в осенне-зимне-ранневесенний период при температурном режиме внешней среды в пределах плюс 15°C - минус 15°C, при этом в зимний период компостная масса обезвоживается и разрыхляется посредством промораживания, а дополнительное перемешивание компостной массы производят при вспашке в ранневесенний период. Изобретение позволяет получить биоудобрение высокого качества. 1 пр.

Изобретение относится к органическим удобрениям для улучшения свойств почвы, ее восстановления и повышения плодородия. Сапропель-перлитовое удобрение содержит сапропель естественной влажности и влагопоглощающий и формообразующий наполнитель. В качестве наполнителя оно содержит вспученный перлит, содержание которого определяется в зависимости от влажности сапропеля, заданной влажности удобрения и водопоглощения перлита. Изобретение обеспечивает повышение качественных характеристик удобрения, представляющего собой рыхлую неслипающуюся массу с содержанием сапропеля до 90%.

Изобретения относятся к области изготовления органических удобрений, а именно к производству удобрений для сельского хозяйства, и предназначены для переработки активного ила и осадков. Способ получения органического удобрения из осадков сточных вод включает термофильную фазу обработки осадков сточных вод и фазу созревания готового продукта, причем при термофильной фазе осуществляют пастеризацию осадков сточных вод путем их принудительной термической обработки в камере нагрева и выдерживания при полученной температуре в течение времени, после чего в полученную массу добавляют биоактивный компонент, осуществляют тщательное перемешивание и оставляют полученную массу для созревания готового продукта, причем в качестве биоактивного компонента используют ранее изготовленное созревшее удобрение, а удобрение в процессе созревания подогревают преимущественно теплом воздуха, предварительно использованного для пастеризации осадков. Также предложено устройство для получения удобрений из осадков сточных вод. Изобретения позволяют сократить срок получения органического удобрения из осадков сточных вод, упростить процесс получения указанного удобрения, а также повысить экологичность процесса. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Удобрение-мелиорант содержит низинный торф и сапропель, причем дополнительно содержит трепел и гумикс. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет использовать удобрение непосредственно после его изготовления и более эффективно удерживать влагу в почве. 1 табл., 3 пр.
Наверх