СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗБЫТОЧНОГО АКТИВНОГО ИЛА Российский патент 1997 года по МПК C02F11/14 D21C11/02 

Предложенное изобретение относится к способу обработки осадков, образующихся при биологической очистке хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, и может быть применено в различных областях промышленности, в частности, в целлюлозно-бумажном производстве.

Известны способы обработки избыточного активного ила специальными реагентами с последующим его разделением на воду и уплотненный осадок путем фильтрования или отстаивания. Наиболее часто для этого используют водный раствор хлорного железа и известковое молоко /1/, а также различные соли аммония /2/, органические соединения /3/.

Известны способы обработки избыточного активного ила путем разделения на воду и уплотненный осадок фильтрованием с использованием вспомогательных фильтрующих веществ, в качестве которых применяют неорганические соединения, например, мел, гипс /3/, или высокомолекулярные органические соединения, например, сополимер акриламида с производными метакриловой кислоты /4/.

Основным недостатком перечисленных способов является применение дорогостоящих химических реагентов при практически полном отсутствии их регенерации.

Наиболее близким к предложенному является известный способ обработки избыточного активного ила, включающий предварительное отстаивание с последующим фильтрованием, минуя стадию реагентной обработки. Полученный в результате обезвоживания осадок избыточного активного ила обрабатывают непосредственно на фильтровальной ткани водным раствором щелочи или белым сульфатным щелоком. При этом получают высококонцентрированный щелочной раствор избыточного активного ила, который затем упаривают и направляют на сжигание /5/.

Недостаток известного способа заключается в низкой эффективности и большой длительности процесса обезвоживания осадка фильтрованием, что обусловлено неблагоприятной структурой осадка, который прочно удерживает воду и имеет высокое удельное сопротивление фильтрованию. Кроме того известный способ требует применения дорогостоящих щелочных реагентов.

Предложенное изобретение направлено на создание способа обработки избыточного активного ила, позволяющего интенсифицировать процесс обезвоживания осадка фильтрованием, минуя использование дорогостоящих химических реагентов, полностью утилизировать полученные при этом продукты обработки (осветленный щелочной гидролизат и азольный остаток), а также утилизировать отходы сульфат-целлюлозного производства при минимальных затратах.

Поставленная задача решается путем обработки предварительно уплотненного избыточного активного ила белым шламом, полученным на стадии каустизации зеленого щелока в процессе сульфат-целлюлозного производства, при перемешивании и объемном соотношении белый шлам: избыточный активный ил, равном 1: 5 -10, с последующим обезвоживанием фильтрованием, сушкой и сжиганием обезвоженного осадка.

Предложенный способ отличается от известного тем, что предусматривает обработку предварительно обезвоженного активного ила белым шламом, полученным на стадии каустизации зеленого щелока в процессе сульфат-целлюлозного производства, при перемешивании и объемном соотношении белый шлам: избыточный активный ил, равном 1:5-10.

Белый шлам, используемый в предложенном способе для обработки избыточного активного ила, является отходом сульфат-целлюлозного производства, представляет собой суспензию черного цвета с плотностью 1,25-1,35 кг/дм³ и имеет следующий химический состав, масс: [7]
CaCO₃ 38,50
NaON 3,30
Na₂S 1,48
Na₂CO₃ 1,85
H₂O 51,85
др. компоненты 3,02
Как известно в результате регенерации отработанного черного щелока в сульфат-целлюлозном производстве образуется плав (минеральная часть отработанного черного щелока), основным компонентом которого является карбонат натрия. Затем плав растворяют и образующийся при этом зеленый щелок подвергают каустизации путем добавления оксида кальция с получением крепкого белого щелока и осадка карбоната кальция белого шлама. Обычно дальнейшая утилизация белого шлама требует это многократной промывки свежей водой с использованием специальных химических реагентов /6/. Необходимость использования свежей воды и дорогостоящих органических соединений существенно усложняют и повышают стоимость этого процесса.

Использование белого шлама в предложенном способе позволяет решить сразу две проблемы с одной стороны интенсифицировать и удешевить процесс обработки избыточного активного ила, и с другой стороны значительно упростить и удешевить процесс утилизации белого шлама.

Процесс обработки уплотненного при предварительном отстаивании осадка избыточного активного ила белым шламом, содержащим остатки щелочи, сопровождается практически полным щелочным гидролизом биоорганической части на (составляющей не менее 83% мас. на сухой остаток) с образованием солей аминокислот, аминоспиртов и ряда белковых производных. В свою очередь карбонат кальция, составляющий основное содержание белого шлама, при тщательном перемешивании равномерно распределяется среди нерастворившихся крупных волокон и твердых частиц, присутствующих в избыточном активном иле в количестве до 17% мас. на сухой остаток. В результате неблагоприятная структура осадка избыточного активного ила, который в обычных условиях (т.е. в отсутствии обработки специальными реагентами) прочно удерживает воду и имеет высокое удельное сопротивление фильтрованию, изменяется. Твердые частицы и крупные волокна избыточного активного ила соединяются с частицами карбоната кальция и теряют воду, в результате образуется твердая фаза, которая легко отделяется от водной фазы фильтрованием. Т.о. белый шлам, являющийся отходом сульфат-целлюлозного производства, при использовании в предложенном способе с одной стороны заменяет дорогостоящий щелочной агент, а с другой стороны выполняет функции вспомогательного фильтрующего вещества.

Способ осуществляют следующим образом.

Избыточный активный ил подвергают предварительному уплотнению в радиальном или вертикальном отстойнике. Наиболее предпочтительно проводить отстаивание до концентрации избыточного активного ила 13 40 г/л. После уплотнения избыточный активный ил подают в смеситель, где проводят обработку белым шламом при перемешивании. Белый шлам используют в объемном отношении к избыточному активному илу 1:5-10, которое обеспечивает максимальную эффективность последующего фильтрования. При обработке ила шламом, взятым в количестве менее указанного, скорость фильтрования значительно снижается. Использование белого шлама в количествах, превышающих заявленное соотношение, технологически нецелесообразно. Наиболее предпочтительно проводить перемешивание при температуре 75-104^oC. Но можно использовать и более низкие температуры вплоть до комнатной, однако при этом процесс обработки становится более длительным. Обработку проводят до полного растворения биоорганической части избыточного активного ила. Затем полученную смесь, содержащую щелочной гидролизат, нерастворившиеся волокна и твердые частицы присутствующие в избыточном активном иле, а также карбонат кальция, равномерно распределенный между частицами осадка ила в результате перемешивания, подают на вакуум-фильтр или на фильтр давления и проводят обезвоживание. Полученный после фильтрования осветленный щелочной гидролизат, не подвергая дальнейшей обработке, можно использовать в технологическом цикле сульфат-целлюлозного производства на стадии регенерации реагентов. Образовавшийся на поверхности фильтра обезвоженный осадок легко удаляется с поверхности фильтра, после чего его подвергают термической сушке в сушильных барабанах и подают на сжигание в топке утилизационного агрегата. Зольный остаток, представляющий собой оксид кальция, используют в технологическом цикле сульфат-целлюлозного производства на стадии каустизации зеленого щелока.

Способ иллюстрируется следующим примером.

Пример. К 5 л водной суспензии избыточного активного ила, имеющей после отстаивания в радиальном отстойнике концентрацию 30 г/л, добавляют 0,75 л суспензии белого шлама и тщательно перемешивают в течение 15 мин при температуре 95^oC. Полученную смесь направляют на вакуум-фильтр и проводят обезвоживание осадка. При этом определяют скорость фильтрования, которая составляет 40 л/м²•мин. Осветленный щелочной гидролизат направляют на использование в технологическом цикле сульфат-целлюлозного производства. Образовавшийся на поверхности фильтра осадок удаляют и подвергают термической сушке при температуре 850^oC и затем сжигают. Полученный зольный осадок подают на стадию каустизации зеленого щелока.

Для сравнения скорость фильтрования в способе-прототипе составляет 4 л/м²• мин.

Предложенный способ обработки избыточного активного ила позволяет интенсифицировать процесс фильтрования, исключить использование дорогостоящих химических реагентов (за счет использования отхода сульфат-целлюлозного производства), полностью утилизировать продукты, полученные при обработке ила (зольный остаток и осветленный щелочной гидролизат), а также утилизировать отход сульфат-целлюлозного производства белый шлам, упростив технологию этого процесса и существенно уменьшив материальные затраты. Кроме того, сокращение длительности процесса обезвоживания в предложенном способе приводит к уменьшению энергозатрат на его реализацию.

Предложенное изобретение относится к способу обработки осадков, образующихся при биологической очистке хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, и может быть применено в различных областях промышленности, в частности, в целлюлозно-бумажном производстве. Предварительно уплотненный избыточный активный ил подвергают обработке белым шламом, полученным на стадии каустизации зеленого щелока в процессе сульфат-целлюлозного производства, при перемешивании. Белый шлам используют в объемном соотношении к избыточному активному илу, равном 1:5-10. Затем обработанный ил подвергают обезвоживанию фильтрованием, предпочтительно при температуре 75-104^oC. Обезвоженный осадок сушат и сжигают. Полученный зольный остаток, а также осветленный щелочной гидролизат используют в технологическом процессе сульфат-целлюлозного производства. Предложенный способ обработки избыточного активного ила позволяет интенсифицировать процесс фильтрования, исключить использование дорогостоящих химических реагентов, полностью утилизировать продукты, полученные при обработке ила, а также утилизировать отход сульфатцеллюлозного производства - белый шлам, упростив технологию этого процесса и существенно уменьшив материальные затраты. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ обработки избыточного активного ила, включающий предварительное уплотнение, обезвоживание фильтрованием с последующей сушкой и сжиганием обезвоженного осадка, отличающийся тем, что перед стадией фильтрования предварительно уплотненный избыточный активный ил обрабатывают белым шламом, полученным на стадии каустизации зеленого щелока в процессе сульфат-целлюлозного производства, при перемешивании и объемном соотношении белый шлам избыточный активный ил, равном 1 5 10. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уплотнение проводят до концентрации избыточного активного ила, равной 13 40 г/л. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что обработку белым шламом проводят при температуре 75 104^oС.