СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СТОЧНЫХ ВОД ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК C02F1/52 C02F1/58 C02F103/20 

Изобретение относится к очистке и утилизации сточных вод, в частности к способу подготовки сточных вод животноводческих комплексов для сельскохозяйственного использования. Целью технического решения является утилизация жидких отходов свинокомплексов и свиноферм для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий.

Известен способ (патент Франции N9913312, С 02 F 1/28) для очистки сточных вод от переработки сельскохозяйственной продукции, включающий термообработку сточных вод при температуре от 250 до 650°С при одновременном дозировании СаО (в виде гранулята 5 мм).

Недостатками данного способа очистки являются: трудоемкость процесса и сложность технологии, большой расход электроэнергии, низкая удобрительная ценность образовавшегося материала из-за полной деструкции органических и минеральных загрязнений.

Известен способ (патент США 5562829, С 02 F 1/52) очистки сточных вод молочной фермы, включающий обработку суспензией Са(ОН)₂ при дозе 0,2-1,0 г/дм³ при рН 9,3-11,8.

Недостатком способа является дороговизна товарной извести Са(ОН)₂, кроме того, полученные после обработки жидкая и твердые фазы имеют значения рН 11-12, что значительно уменьшает область их применения в сельском хозяйстве.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является способ (1231004, С 02 F 1/58, С 05 F 7/00, 15.05.86, БИ N18) подготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования, включающий введение щелочного коагулянта (10%-ное известковое молоко Са(ОН)₂) до рН 9-11, а затем подкисление 10%-ной суспензией простого суперфосфата до рН 6,0-8,5. После двухчасового отстаивания смесь разделяется на прозрачную жидкую фракцию и осадок, содержащий нерастворившиеся частицы извести и суперфосфата, являющийся органоминеральным удобрением.

Недостатками этого способа являются: дороговизна товарной извести, используемой для приготовления известкового молока; применяемые дозы известкового молока определяют высокую стоимость реагентной обработки; трудоемкость подготовки к использованию известкового молока, обусловленная низким качеством товарного продукта; низкое содержание в простом суперфосфате действующего вещества (P₂O₅) и повышенное содержание ионов тяжелых металлов; отсутствие дезодорирующего эффекта и, следовательно, загрязнение атмосферы зловонными газами. Перечисленные недостатки ограничивают широкое использование жидкой фракции и осадка на земледельческих полях орошения.

Изобретение направлено на создание технического решения (способа), способного снизить стоимость реагентной обработки жидкого навоза, уменьшить количество стадий подготовки щелочного реагента, снизить содержание в подкисляющем реагенте ионов тяжелых металлов, а следовательно, повысить степень использования действующего вещества, обеспечить достижение эффекта дезодорации, который позволит снизить загрязнение атмосферы H₂S, NO₂, NO, NН₃, СО, метилмеркаптаном, уменьшить размеры санитарно-защитных зон полей орошения, т.е. расширить область применения сточных вод.

Поставленная цель достигается тем, что в сточные воды свинокомплексов и свиноферм для сельскохозяйственного использования вводится щелочной коагулянт до рН 10-12, затем - подкисляющий реагент до рН 6,5-8,5 с последующим выделением образующегося осадка. В качестве щелочного коагулянта используют отход производства ацетилена - суспензию шлама карбида кальция - в количестве по оксиду кальция 1,0-3,0 г/дм³ или смесь известкового молока с суспензией шлама карбида кальция в пропорции 1:2. В качестве подкисляющего реагента используют суспензию простого суперфосфата или суспензию двойного суперфосфата.

Технический результат достигается за счет увеличения количества кальцийсодержащего реагента. При внесении одинакового количества действующего вещества (СаО) в щелочных коагулянтах, используемых в известном и предлагаемых способах, доля инертного вещества в шламе карбида кальция составляет 20%, тогда как в извести - 10%; Это количество инертного вещества в процессе обработки при соблюдении заявленных условий ускоряет процесс коагуляции твердых частиц, повышая тем самым эффективность отстаивания, сокращая время отстаивания. При этом за счет ускоренного инертным веществом и более полного фракционирования сточных вод свинокомплексов достигается повышенный по сравнению с известным способом дезодорирующий эффект.

Использование шлама карбида кальция обусловлено необходимостью снижения числа операций при приготовлении его суспензии, чем при приготовлении известкового молока. Так как шлам карбида кальция представляет собой пластичный однородный осадок влажностью 75-80%, при приготовлении его суспензии можно исключить операцию фильтрования, обязательную при приготовлении известкового молока из извести. Кроме того, время перемешивания шлама карбида кальция с водой с целью гомогенизации смеси сокращается на 15-20 минут по сравнению с приготовлением суспензии Са(ОН)₂. При этом решается не только задача снижения себестоимости реагентной обработки, но и достигается дополнительный эффект, т.к. утилизируется отход производства ацетилена. Использование в качестве щелочного коагулянта смеси известкового молока и суспензии шлама карбида кальция связано с необходимостью снижения стоимости реагентной обработки при сохранении высокой удобрительной ценности получаемых жидкой и твердой фракций. Суспензия шлама карбида кальция и ее смесь с известковым молоком взаимозаменяемы при использовании их в вышеуказанных дозах в качестве щелочного коагулянта.

Присутствие в техническом решении суспензии двойного суперфосфата или суспензии простого суперфосфата необходимо с целью нейтрализации обрабатываемой смеси до рН 6,5-8,5. Двойной суперфосфат по сравнению с простым суперфосфатом отличается более высоким содержанием действующего вещества (Р₂O₅) и низким содержанием ионов тяжелых металлов и других примесей, являющихся источниками вторичного загрязнения обрабатываемой среды. При использовании в указанных дозах в качестве подкисляющего реагента суспензия простого суперфосфата и суспензия двойного суперфосфата являются взаимозаменяемыми.

Технология подготовки сточных вод свинокомплексов для сельскохозяйственного использования заключается в следующем. Жидкий навоз обрабатываем одним из щелочных коагулянтов до рН 10-11, г/дм³: суспензией шлама карбида кальция - 1,0-3,0 или смесью суспензии шлама карбида кальция и известкового молока в пропорции 1:2 при непрерывном перемешивании в течение 2-3 мин, затем для нейтрализации смеси вводят суспензию простого суперфосфата (3,0-6,0 г/дм³) или суспензию двойного суперфосфата с концентрацией по P₂O₅ - 1,0-3,0 г/дм³, также непрерывно перемешивая, тем самым снижая рН до 6,5-8,5. После отстаивания образующихся хлопьев осадка смесь разделяется на прозрачную жидкую фракцию и осадок - органоминеральное удобрение.

Обработка сточной жидкости по предложенному способу позволяет получить эффект дезодорации воздуха вблизи отстойников - накопителей жидких отходов животноводства.

Это связано с губительным воздействием активного оксида кальция (СаО), содержащегося в каждом из предлагаемых щелочных коагулянтов, на бактерии, аммонифицирующие белок, V.desulfuricans, Th.denitrificans, и бактерии, аммонифицирующие мочевину, V.desulfuricans, восстанавливающие сульфаты до H₂S, Th.denitrificans, переводящие нитраты в аммиак и азот, а также Cl.pasterianum, вызывающие масляно-кислое брожение, обуславливающие зловонный запах.

Использование в качестве щелочного коагулянта суспензии шлама карбида кальция или смеси суспензии шлама карбида кальция с известковым молоком в предложенных дозах обеспечивает примерно одинаковый дезодорирующий эффект, что еще раз свидетельствует о их взаимозаменяемости.

Пример.

Осуществим реагентную подготовку суточного расхода жидкого навоза OOO "Донская Нива" объемом 600 м³, полученного после получасового отстаивания. По известному способу жидкий навоз обрабатывают 10% известковым молоком, приготовленным из товарной извести. Для достижения эффективного значения рН, равного 11, на 1 м³ сточной жидкости требуется внести известковое молоко с дозой по активному СаО - 2 г/дм³. Для снижения рН смеси до 7,5 необходимо ввести 3 г/дм³ суспензии простого суперфосфата (по P₂O₅). Время отстаивания составляло 2 часа при эффективности разделения на жидкую и твердую фракции, равной 75%.

По предложенному способу жидкий навоз обрабатывали 10%-ной суспензией шлама карбида кальция - 2,0 г/дм³; смесью известкового молока с суспензией шлама карбида кальция (1 г/дм³: 2 г/дм³). Для снижения рН до 7,5 вводили в смесь 4 г/дм³ P₂O₅ суспензии простого суперфосфата; 2 г/дм³ суспензии двойного суперфосфата. Время отстаивания составило 1,4-1,7 часа, то есть данный способ позволил сократить продолжительность процесса разделения на фракции на 15-20 минут. При обработке сточных вод свинокомплексов по известному способу не приведены данные о дезодорирующем воздействии на них известкового молока, поэтому при сравнении в таблице 1 нами приведены результаты собственных исследований по изменению содержания в атмосфере газообразных загрязнителей.

Предложенный способ подготовки сточных вод животноводческих комплексов и ферм позволил достичь существенного эффекта дезодорации в (%): так, отмечено снижение содержания СО, NO, NO₂, NH₃ в исследуемом воздухе при внесении в рекомендуемых дозах суспензии шлама карбида кальция или смеси известкового молока с суспензией шлама карбида кальция - на 10-15 по сравнению с известным способом ( на 70-80 - по сравнению с исходной сточной жидкостью) и на 20-25 - при последовательном внесении любого из указанных щелочных коагулянтов и суспензии простого суперфосфата или суспензии двойного суперфосфата, а содержание H₂S и метилмеркаптана уменьшилось соответственно на 15-20 и 25-30%. Содержание H₂S и метилмеркаптана в обработанной по предложенному способу сточной жидкости уменьшилось по сравнению с исходной жидкостью соответственно на 80-86 и 98-99%. Результаты исследований процесса дезодорации представлены в таблице 1.

Сравнительная характеристика показателей реагентной подготовки сточных вод по известному и предлагаемому способам представлены в таблице 2.

Изобретение относится к утилизации сточных вод животноводческих комплексов и может быть использовано в сельском хозяйстве для подготовки жидких отходов животноводческих комплексов и ферм для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий. Для осуществления способа проводят введение щелочного коагулянта, содержащего оксид кальция, затем подкисляющего реагента до рН 6,5-8,5 с выделением образующегося осадка, причем в качестве щелочного коагулянта используют отход производства ацетилена - суспензию шлама карбида кальция или смесь известкового молока с суспензией шлама карбида кальция, в качестве подкисляющего реагента - суспензию простого или двойного суперфосфата, при следующем расходе реагентов, г/дм³: суспензия шлама карбида кальция в пересчете на СаО 1,0-3,0 или смесь известкового молока с суспензией шлама карбида кальция в отношении 1:2, суспензия простого суперфосфата в пересчете на Р₂О₅ 3,0-6,0 или суспензия двойного суперфосфата в пересчете на P₂O₅ 1,0-3,0. Способ позволяет значительно упростить процесс приготовления реагентов, снизить стоимость реагентной подготовки сточных вод к сельскохозяйственному использованию, повысить агромелиаративную ценность получаемых фракций при сокращении времени отстаивания, получить высокий дезодорирующий эффект. 2 табл.

Способ подготовки сточных вод животноводческих комплексов для сельскохозяйственного использования, включающий последовательное введение щелочного коагулянта и подкисляющего реагента до рН6,5-8,0 с выделением образующегося осадка, отличающийся тем, что в качестве щелочного коагулянта используют отход производства ацетилена - суспензию шлама карбида кальция или смесь известкового молока с суспензией шлама карбида кальция, а в качестве подкисляющего реагента - суспензию простого суперфосфата или суспензию двойного суперфосфата при следующем расходе реагентов, г/дм³:

Суспензия шлама карбида кальция в

пересчете на СаО 1,0-3,0

или

Смесь известкового молока с суспензией шлама

карбида кальция в соотношении 1:2

Суспензия простого суперфосфата в

пересчете на P₂O₅ 3,0-6,0

или

Суспензия двойного суперфосфата в

пересчете на P₂O₅ 1,0-3,0