УСТАНОВКА КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОМЫШЛЕННОГО ИЛА Российский патент 1997 года по МПК C02F11/00 A62D3/00 

Изобретение относится к области переработки иловых отложений, образующихся в результате очитки сточных вод, и может быть использовано в коммунальном и сельском хозяйстве.

Известна установка для переработки металлосодержащих отходов, которой осуществляется трехступенчатая щелочная обработка. Установка содержит промежуточный накопитель жидких отходов, три ступени чередующихся центрифуг и смесителей, аппарат обезвоживания и аппарат осаждения металлов из сточной воды.

При этом вход первой центрифуги соединен с выходом промежуточного накопителя. Жидкостные выходы первой и второй центрифуг соединены с аппаратом осаждения металлов. Первый смеситель выполняет функцию щелочного реактора и снабжен дополнительно вентилятором, обеспечивающим циркуляцию в нем воздуха.

Первичный раствор щелочи подается в третий смеситель, щелочная среда во втором смесителе обеспечивается раствором, отводимым в него от аппарата обезвоживания через жидкостный выход последнего, а в первом смесителе-реакторе за счет раствора, отводимого в него из третьей центрифуги через ее жидкостный выход.

Для повышения степени осаждения в первую и третью центрифуги и аппарат обезвоживания вводятся флокулянты. Очищенный от металлов шлам, пригодный, для использования, выгружается из аппарата обезвоживания [1] Недостатком данной установки является малая ценность получаемого полезного продукта и образование вторичных твердых и газообразных вредных отходов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является установка, реализующая способ обработки отходов, содержащих металлы, и включающая реагентную камеру для кислотной обработки отходов, в снабженную входом для подачи отходов, входом для их орошения циркулирующим (возвратным) кислым раствором, выполненным в виде распылителя, выходом для отработанного кислого раствора, связанным через нагреватель и разделитель этого раствора с распылителем, расположенным в реагентной камере, причем в реагентной камере в режиме противотока происходит омывание отходов специальным кислым раствором, в результате чего металлы переходят в раствор, раствор насосом подают в разделитель, где раствор очищают от металлов, а затем в нагреватель, откуда регенерированный раствор через распылитель возвращают в реагентную камеру для орошения очищаемых отходов. Очищенные от металлов нерастворимые отходы выгружают и подают на сушку [2]
Основным недостатком прототипа является недостаточная комплексность переработки и, как следствие, низкий выход ценных вторичных продуктов. Кроме того, плохо учтены физико-химические процессы переработки, из-за чего предлагаемое устройство оказывается практически неэффективным.

Целью изобретения является обеспечение комплексной переработки с получением дополнительных полезных продуктов. Поставленная цель достигается тем, что установка комплексной переработки промышленного ила, содержащая реагентную камеру для кислотной обработки ила в режиме противотока, снабженную входом для подачи ила, входом для орошения ила циркулирующим (возвратным) кислым раствором, выполненным в виде распылителя, выходом для отработанного кислого раствора, связанным через насос, нагреватель и разделитель этого раствора с распылителем, выходом для удаления нерастворимого осадка, отличающаяся тем, что установка снабжена смесителем и связанным с ним концентратором, к которому подсоединены дозатор соли и источник горячей воды, увлажнителем, снабженным вводом для горячей воды, насосом высокого давления, щелочным реактором, связанным с парогенератором, воздушным компрессором и дозатором щелочи и снабженным газовым и жидкостным выходами, отстойником-осушителем, снабженным выходами для газовой, твердой и жидкой фракций, конденсором с газовым выходом, скруббером, при этом смеситель установлен между распылителем и разделителем кислого раствора, перед которым расположен нагреватель, выход реагентной камеры для удаления нерастворимого осадка связан с увлажнителем и последовательно расположенными после него насосом высокого давления и щелочным реактором, газовый выход которого через конденсор соединен с увлажнителем, жидкостный выход с отстойником-осушителем, газовые выходы конденсора непосредственно, а отстойника-осушителя через змеевик, установленный в источнике горячей воды, подключены к скрубберу, разделитель кислого раствора выполнен в виде набора высокочастотных электролизеров с нерастворимыми угольными электродами и снабжен газовым выходом, соединенным со скруббером.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая установка комплексной переработки промышленного ила имеет отличительные признаки, которые отражены в формуле изобретения.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что дополнительно введенный насос высокого давления, парогенератор, компрессор воздушный, конденсор широко известны и выпускается промышленностью, а в качестве реактора щелочного и отстойника-осушителя могут быть использованы специальные аппараты, применяемые в химической промышленности.

Однако, при их введении в указанной связи с остальными элементами у заявляемой установки появляются новые средства, которые приводят к возможности комплексной переработки промышленных илов металлосодержащих отходов, являющихся результатом работы очистных сооружений, и к получению дополнительных ценных вторичных продуктов.

Таким образом, у заявляемого технического решения появляются свойства, не совпадающие со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных решениях, что позволяет сделать вывод: техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже показана схема установки комплексной переработки промышленного ила.

Установка состоит из реагентной камеры 1 для кислотной обработки ила, снабженной входом 2 для подачи ила, выполненным в виде распылителя 3, входом для орошения ила циркулирующим кислым раствором, выходом 4 для отработанного кислого раствора, связанным через насос 5, нагреватель 6, разделитель обработанного раствора 7 и смеситель 9 с распылителем 3, причем со смесителем 9 связан концентратор 10 с дозатором соли 11, выходом 8 для удаления нерастворимого осадка, связанным с увлажнителем 12, снабженным вводом 13 для горячей воды и через насос высокого давления 14 последовательно соединенным со щелочным реактором 15.

Щелочной реактор 15 связан с парогенератором 16, воздушным компрессором 17, дозатором щелочи 18 и снабжен газовым 19 и жидкостным 20 выходами, через который он соединен с отстойником-осушителем 21, снабженным выходами для газовой 22, твердой 23 и жидкой 24 фракцией.

Газовый выход 19 щелочного реактора 15 через конденсор 25 соединен с вводом 13 горячей воды увлажнителя 12. Газовый выход 22 отстойника-осушителя 21 через змеевик, установленный в источнике горячей воды, подключен к скрубберу 26, к которому подключен и газовой выход 27 конденсора.

Источник горячей воды соединен с концентратором 10 и вводом 13 горячей воды увлажнителя 12. Разделитель отработанного кислого раствора 7 выполнен в виде набора высокочастотных электролизеров с нерастворимыми угольными электродами и снабжен газовым выходом 28, соединенным со скруббером 26.

Установка работает следующим образом. Ил через вход 2 загружают в реагентную камеру 1, в которой в режиме противотока происходит его омывание кислым раствором специального состава, в результате чего содержащиеся в иле металлы переходят в раствор. Отработанный раствор через выход 4 реагентной камеры 1 отводится насосом 5 через нагреватель 6 в разделитель 7, где из раствора выделяют металлы. Освобожденный от металлов раствор через смеситель 9 возвращают в реагентную камеру 1 для орошения с помощью распылителя 3 обрабатываемого ила.

Для поддержания требуемой концентрации кислого раствора в реагентной камере 1 очищенный от металлов раствор в смесителе 9 смешивается с концентрированным раствором соли, образующимся в концентраторе 10 путем растворения в горячей воде, поступающей из источника горячей воды, соли, подаваемой дозатором 11. Из реагентной камеры 1 через выход 8 нерастворимый осадок поступает в увлажнитель 12, в котором за счет горячей воды, подаваемой через вход 13 из конденсора 25 и источника горячей воды, формируют суспензию требуемой консистенции для дальнейшей обработки. Из увлажнителя 12 суспензию насосом высокого давления 14 подают в щелочной реактор 15, где по действием высокой температуры, создаваемой паром парагенератора 16, и высокого давления, обеспечиваемого воздухом, нагнетаемым компрессором 17 с действием щелочи, подаваемой дозатором 18, происходит реакция окислительной деструкции органической составляющей ила. Образующаяся в результате реакции парогазовая смесь через выход 19 щелочного реактора 15 поступает в конденсор 25, где конденсируется и в виде горячей жидкости возвращается увлажнитель 12. Несконденсированные газы через выход 27 конденсора 25 удаляются через скруббер 26.

Обработанная суспензия из щелочного реактора 15 выводится через выход 20 в отстойник-осушитель 21. Перегретый пар, образующийся в отстойнике-осушителе 21 при его заполнении обработанной суспензией, через выход 22 отводится в скруббер 26, предварительно охлаждаясь в змеевике, установленном в источнике горячей воды, тем самым обеспечивая нагрев воды в этом источнике. Из отстойника-осушителя после отстоя жидкую фракцию, содержащую растворимые компоненты органических соединений, и нерастворимую фракцию выводят соответственно через выход 24 и 23.

Учитывая большой объем отработанного кислого раствора, наиболее эффективным способом его разделения представляется электролиз. Для повышения качества осаждаемых при электролизе в разделителе 7 металлов последний выполняется в виде набора высокочастотных электролизеров с нерастворимыми угольными электродами и снабжен газовым выходом 28, через который образующиеся в процессе электролиза газы удаляются через скруббер 26. Принцип высокочастотного электролиза основан на том, что на паре электродов, запитываемых током с частотой

где Z и A валентность и атомный вес осаждаемого металла, K 95519,
теоретически осаждается только тот металл, для которого насчитана данная частота.

Практически это означает, что металлы, содержащиеся в растворе в большем количестве по сравнению с другими металлами (например, характерные для промышленных илов медь и цинк), преимущественно осаждаются на соответствующей паре электродов, обеспечивая определенную степень разделения металлов.

Одновременно конгломерат металлов, образующийся на других электродах, по крайней мере, оказывается обогащенным высокоценными металлами, содержащимися в растворе в меньших количествах. Применение нерастворимых угольных электродов обоснованно как с точки зрения качества конгломерата осаждаемых металлов, так и чистоты освобожденного от металлов раствора, возвращаемого в реагентную камеру.

В процессе переработки промышленного ила образуются три вида полезных вторичных продуктов. В разделителе 7 выделяются и частично разделяются цветные металлы, извлеченные из ила в кислотной реагентной камере 1. В реакторе щелочном 15 часть органики переходит в растворимые органические соединения гуминовой группы и в виде раствора выводятся для полезного применения через выход 24 отстойника-осушителя 21. Нерастворимая фракция представляет собой органическое удобрение, которое выводится через выход 23 отстойника-осушителя 21.

Использование установки комплексной переработки промышленного ила по сравнению с прототипом, принятым за базовый, обеспечивает следующие преимущества: получение дополнительных полезных продуктов на основе безотходной технологии переработки исходного сырья промышленного ила.

Изобретение относится к области переработки иловых отложений, образующихся в результате очистки сточных вод и может быть использовано в коммунальном и сельском хозяйстве. Технологическая линия содержит кислотную реагентную камеру, последовательно соединенную с насосом, нагревателем, ионообменником, распылителем, расположенным в кислотной реагентной камере, смеситель первый вход которого соединен с ионообменником, а выход соединен с распылителем, второй вход смесителя подсоединен к концентратору, связанному с дозатором соли и источником горячей воды, выход кислотной реагентной камеры соединен с увлажнителем, запитываемым горячей водой, выход кислотной реагентной камеры соединен, насосом высокого давления и реактором щелочным, к которому подсоединены парогенератор, компрессор воздушный и щелочной дозатор, газовый выход щелочного реактора через коненсор связан с увлажнителем, а его жидкостный выход с обогреваемым отстойником-осушителем, причем, газовые выходы ионообменника, конденсора и отстойника-осушителя соединены со скруббером, а обогреваемый отстойник-осушитель снабжен выходами для жидкой и твердой фракций. Ионообменник выполнен в виде набора высокочастотных электролизеров с нерастворимыми угольными электродами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка комплексной переработки промышленного ила, содержащая реагентную камеру для кислотной обработки ила в режиме противотока, снабженную входом для подачи ила, входом для орошения ила циркулирующим кислым раствором, выполненным в виде распылителя, выходом для отработанного кислого раствора, связанным через насос, нагреватель и разделитель этого раствора с распылителем, выходом для удаления нерастворимого осадка, отличающаяся тем, что установка снабжена смесителем и связанным с ним концентратором, к которому подсоединены дозатор соли и источник горячей воды, увлажнителем, снабженным вводом для горячей воды, насосом высокого давления, щелочным реактором, связанным с парогенератором, воздушным компрессором и дозатором щелочи и снабженным газовым и жидкостным выходами, отстойником-осушителем, снабженным выходами для газовой, твердой и жидкой фракций, конденсором с газовым выходом, скруббером, при этом смеситель установлен между распылителем и разделителем кислого раствора, перед которым расположен нагреватель, выход реагентной камеры для удаления нерастворимого осадка связан с увлажнителем и последовательно расположенным после него насосом высокого давления и щелочным реактором, газовый выход которого через конденсор соединен с увлажнителем, жидкостный выход с отстойником-осушителем, газовые выходы конденсора непосредственно, а отстойник-осушитель через змеевик, установленный в источнике горячей воды, подключены к скрубберу. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что разделитель кислого раствора выполнен в виде набора высокочастотных электролизеров с нерастворимыми угольными электродами и снабжен газовым выходом, соединенным со скруббером.