Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к технологии брикетирования илов и шламов сточных вод. Брикеты ила и шлама могут быть использованы в качестве восстановителей плодородного слоя при рекультивации нарушенных земель.

Известен способ подготовки к брикетированию высоковлажных шламов (патент RU 2036168, МПК C02F 11/12, опубл. 27.05.1995), заключающийся в том, что шламы подвергают первичному обезвоживанию, подсушивают с подогревом в смесителе с сухим порошком до формовочной влажности, порошок получают прокалкой части шламов из смесителя с возвратом ее в голову процесса, сухой порошок объединяют со шламами на ленте питателя до смесителя, дозируя шламы на порошок в виде «слоеного пирога», причем порошок дозируют на ленту питателя горячим непосредственно из прокалочного устройства, слоеную массу на ленте питателя активно вентилируют. Положительный эффект - повышение технологичности за счет совмещения операции сушки и транспортировки шламов, снижение энергоемкости и за счет утилизации тепла порошка, засыпаемого на ленту транспортера под слой влажного шлама.

Недостатком изобретения является необходимость прогрева смеси до необходимой степени влажности.

Известен способ подготовки шихты из жидких шламов для последующего брикетирования (патент SU 1822584, МПК С22В 1/00, опубл. 09.08.1995), сущность которого заключается в смешивании компонентов шихты, осуществляемое путем подачи в струю сливающихся шламов угольной пыли, извести и золы-уноса теплоэлектроцентралей и повторное перемешивание, которое осуществляют с одновременным введением в зону отбора дополнительного количества золы-уноса, увлажненной до 4-6% и составляющей 40-50 мас.% от 100 мас. отбираемой шихты. Шихтовые компоненты на первой стадии смешивания вводят в шлам в количестве (на 100 мас.% шлама), мас.%: зола-унос 40-50; известь 15-20; угольная пыль до 7, при этом осуществляют периодическое смешивание слива, изменяя направленность и длину трубы.

Недостатком изобретения является сложность транспортировки смеси.

Известен способ получения субстрата для рекультивации нарушенных земель (патент RU 2044434, МПК А01В 79/02, C05F 11/00, опубл. 27.09.1995), который получают путем компостирования обезвоженного ила с измельченной древесной корой, взятых в весовых соотношениях (0,5-1,5):1. Компост после укладки на рекультивируемую поверхность засыпают сверху слоем песка и почвы толщиной 5-10 см. Способ позволяет увеличить продуктивность культурного фитоценоза и одновременно улучшить санитарно-экологические свойства субстрата за счет изменений в нужных направлениях рецептур компостов из ила и коры.

Недостатком изобретения является сложность транспортировки смеси.

Известен способ обработки биоорганических шламов необработанных или обработанных шламов сточных вод (Заявка RU 94044319, МПК C02F 11/14, опубл. 10.03.1997), позволяющий на неограниченный период времени и независимо от климатических условий добиться быстрой устойчивости шламов благодаря созданию значительной популяции микроорганизмов, уровня проводимости и содержания твердых веществ. Обезвоженный шлам, который не подвергался обработке (например, сырой), или шлам, который доведен до уровня СЗССП, или шлам, который доведен до уровня СДУСП, в частности пастеризованный или стерилизованный шлам, все еще находящийся в жидком состоянии, содержащий 12-30% твердых веществ или находящийся в твердом состоянии, т.е. содержащий 30-60% твердых веществ, смешивают с щелочным адсорбционным веществом для снижения запаха, увеличения процентного содержания твердых веществ и облегчения грануляции, доводят рН до мягких щелочных условий и регулируют ионную проводимость, которая способствует быстрому созреванию штамма после того, как его вносят в благотворную микробную флору. Указанный процесс снижает величину рН обработанного сильной щелочью шлама, в частности, часто имеющей величину рН более 12 до физиологически приемлемого значения в интервале 7,0-9,5 или повышает значение рН обработанных кислотами штаммов до того же уровня, так что получает развитие активность микроорганизмов, обеспечивающая стабилизацию. Для облегчения протекания карбонизации и общего процесса сушки смеси может подводиться тепло. Гранулированный продукт, в значительной степени благодаря своей активной популяции микроорганизмов, полезен в качестве сельскохозяйственного продукта или для внесения в верхние слои почвы.

Недостатками способа являются сложность поддержания температурных режимов для сохранения штамма и необходимость сушки брикетов.

Известен способ обработки органических осадков сточных вод (патент RU 2210550, МПК C02F 11/02, C02F 11/02, C02F 101:20, опубл. 20.08.2003), сущность которого заключается в том, что сырой органический осадок смешивают с избыточным активным илом при соотношении от 1,1 до 1,3. Осуществляют многократную кавитационную обработку смеси в течение 9-12 часов с числом циркуляционных циклов 3-10 при числе кавитации 0,01-0,05 совместно с аэробной стабилизацией и эжекционной аэрацией. В смесь сырого осадка с избыточным активным илом добавляют надиловою воду в количестве 1/3 объема обрабатываемой смеси. Обработанный осадок уплотняют и выгружают из нижней, уплотненной части в количестве 1/3 объема обработанной смеси.

Недостатком способа является сложность технологии его реализации.

Известен способ рекультивации земель минерально-органической смесью на основе кварц-глауконитового песка (заявка RU 2000100521, МПК C05G 3/04, C05D 9/02, C09K 17/42, опубл. 10.11.2001). Минерально-органическая смесь, нанесенная на подготовленную поверхность с сапропелевой массой в весовом соотношении 70-80; 20-30 для рекультивации нарушенных земель, содержащая активные вещества, отличающаяся тем, что для формирования плодородного слоя на рекультивируемых землях она содержит активные вещества в кислотно-растворимой форме доступные для растений при следующих соотношениях, %: Р₂О₅ - 3,05-5,50; K₂O - 2,25-4,5; SiO₂ - 50,0; MgO - 0,5-1,5; CaO - 4,2-9,5; MnO - 0,1-0,2; Na₂O - 0,1-0,12; Al₂O₃ - 0,9-5,5; Fe₂O₃+FeO - 6,3-12,0; органика - 2,5-4,5.

Недостатками способа являются сложность рецептуры и необходимость ее контроля.

Известен способ рекультивации нарушенных земель (патент SU 1730742, МПК А01В 79/02, опубл. 20.12.1995), изобретение относится к способам рекультивации земель для улучшения агрохимических свойств и биологической активности почвогрунтов и сокращения срока прорастания семян. Нарушенные земли, образованные в результате ведения горных работ, разравнивают, проводят их планировку и удаляют камни. На специальной площадке готовят смесь из угольных отходов, древесных опилок и семян. Семена предварительно (за сутки до приготовления смеси) замачивают в препарате гуминовых кислот, инокулированном штаммом Azoiohacter chroococcum K-1 №34. Приготовленную смесь перемешивают и разбрасывают по поверхности нарушенных земель с последующим боронованием.

Известен способ получения брикетов (патент RU 2105043, МПК C10L 5/48, С04В 18/04, С21В 3/02, опубл. 20.02.1998), который относится к области переработки отходов (карбонатных шламов) химической водоочистки тепловых электростанций методом брикетирования для использования в металлургической промышленности, строительстве и в сельском хозяйстве. Способ получения брикетов заключается в том, что в качестве исходного материала используют карбонатный шлам химводоочистки ТЭЦ с влажностью 12-16%, а прессование осуществляют при давлении 300-350 кг/см². Способ позволяет по упрощенной и экономичной технологии брикетирования без связующего получить брикеты с более высокими потребительскими свойствами и экологическими параметрами.

Недостатком способа является небольшое количество органики в составе брикета, что затрудняет его применение при рекультивации земель.

Известен способ брикетирования илов и шламов сточных вод (патент RU 2410337, МПК C02F 11/14, опубл. 20.06.2010), принятый за прототип, включающий обезвоживание осадков сточных вод, дозирование компонентов, их смешивание и прессование брикетов или гранул, отличающийся тем, что ил и шлам сточных вод, обезвоженные до влажности 20-30% смешивают с, мас.%: гашеной известью - 3; опилками и/или измельченными древесными отходами, и/или соломой - 27; золой-уноса ТЭЦ и/или-измельченным шлаком котельных - 20. Полученную массу перемешивают, брикетируют и/или гранулируют под давлением 60-100 кг/см², а брикеты и/или гранулы с влажностью 10-12% обрабатывают в течение 3-4 минут в печи СВЧ и пакуют в водонепроницаемую тару.

Недостатком способа является то, что продукт не доведен до товарного вида в качестве удобрения для восстановления плодородного слоя при рекультивации нарушенных земель.

Проведенные исследования по реализации способа брикетирования илов и шламов сточных вод показали, что прочность брикета недостаточна для транспортировки и длительного хранения полученного продукта, а возможное наличие в осадках тяжелых металлов и бактериологического загрязнения требуют их контроля и изменение дозировки компонент для разубоживания их концентраций, а для уничтожения бактериологического загрязнения необходимо увеличить время термообработки в печах СВЧ на 1-2 минуты.

Задачей изобретения является повышение прочности брикетов, производительности процесса брикетирования и сроков хранения удобрения при заданном качестве продукта.

Решение поставленной задачи достигается тем, что осадки сточных вод, обезвоженные на пресс-фильтре до влажности 30-40% перемешивают в смесителе одновременно с компонентами, подаваемыми дозаторами в мас.%: гашеной известью - 3-5; измельченными древесными отходами - 10-15; золой-уноса ТЭЦ и/или измельченным шлаком котельных - 15-25; водорастворимым связующим - 1-1,5; обезвоженные осадки - остальное, до однородной тугой тестообразной массы, которую брикетируют под давлением 7-10 МПа на валковом прессе, при этом отжатую влагу возвращают в головную часть технологического процесса, а брикеты затаривают в герметичные, термостойкие мешки на упаковочной машине, обрабатывают в течение 5-6 минут в печи СВЧ и выдают на склад.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фиг. 1 представлена технологическая схема реализации способа переработки осадков сточных вод, на которой приняты следующие условные обозначения: 1 - аэротенк, 2,4,9 - насосы шламовые, 3 - пресс-фильтр, 5 - смеситель, 6 - дозаторы компонентов, 7 - валковый пресс, 8 - емкость для сбора жидкости от прессования, 10 - брикет, 11 - упаковочная машина, 12 - печь СВЧ, 13 - склад готовой продукции.

Осевший в аэротенке ил шламовым насосом подают в пресс-фильтр 3, где осадок обезвоживают до влажности 30-40°% и загружают в смеситель 5, а отжатую воду возвращают шламовым насосом 4 в аэротенк.

В смеситель 5 в зависимости от физико-химического состава осадков добавляют дозаторами 6 с одновременным перемешиванием компоненты брикетной массы, в % мас.: гашеную известь - 3-5; измельченные древесные отходы - 10-15; золу-уноса ТЭЦ и/или измельченный шлак котельных - 15-25; водорастворимое связующее - 1-1,5.

В качестве водорастворимого связующего используется, например, целлюлозный клей, ПВА, латекс, которые забирают влагу брикетной массы, а после термообработки полимеризуются. При этом, попадая во влажную почву в виде удобрения, они вновь разбухают.

Массу перемешивают до однородного тестообразного состояния и прессуют в брикеты 10 на валковом прессе 7 под давлением 7-10 МПа. Отжатую воду собирают в емкость 8 и насосом 9 откачивают в головную часть технологического процесса.

Брикеты 10 упаковывают в герметичные мешки на упаковочной машине 11 и помещают для термообработки в печь СВЧ 12 на 5-6 минут и выдают на склад готовой продукции 13.

Применение водорастворимого связующего повышает прочность брикетов на 40-50% и срок их хранения, а увеличение времени термообработки в печи СВЧ позволяет повысить температуру термообработки до 130-150°C и полностью избавится от биологического загрязнения в виде различных вирусов, бактерий и простейших, чем достигается технический результат.