СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК C02F9/12 C02F1/52 C05F3/00 C05F15/00 C02F103/20 

Изобретение относится к утилизации сточных вод, образующихся на животноводческих комплексах и фермах, и может быть использовано в сельском хозяйстве для подготовки жидких отходов животноводческих комплексов и ферм для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий.

Известен способ [2243170, C02F 1/52, 1/58 // C02F 103:20] подготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования, включающий введение щелочного коагулянта (суспензии шлама карбида кальция или смеси известкового молока с суспензией шлама карбида кальция) до pH 10-12, а затем подкислением суспензиями простого (или двойного) суперфосфата до pH 6.5-8.5. После полуторачасового отстаивания смесь разделяется на прозрачную жидкую фракцию и осадок, содержащий нерастворимые частицы шлама карбида кальция и суперфосфата и являющийся органоминеральным удобрением.

Недостатками этого способа являются: дороговизна минерального удобрения - суперфосфата; применяемые дозы простого или двойного суперфосфата определяют высокую стоимость реагентной обработки; повышенное содержание ионов тяжелых металлов; трудоемкость подготовки к использованию суперфосфата, необходимость измельчения гранул перед использованием; не происходит обеззараживание сточных вод.

Наиболее близким аналогом является способ [1231004, C02F 1/58, C05F 7/00, 15.05.86. Бюл. №18] подготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования, включающий введение щелочного коагулянта - 10%-ного известкового молока, до pH 9-11, затем подкисление 10%-ной суспензией простого суперфосфата до pH 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 простого суперфосфата, используемого для приготовления кислого реагента; применяемые дозы простого суперфосфата определяют высокую стоимость реагентной обработки; трудоемкость подготовки к использованию простого суперфосфата, обусловленная необходимостью измельчения реагента; длительность процесса отстаивания смеси; отсутствие эффекта обеззараживания. Перечисленные недостатки ограничивают широкое использование жидкой фракции и осадка на земледельческих полях орошения.

Изобретение направлено на снижение стоимости подготовки сточных вод животноводческих хозяйств для сельскохозяйственного использования, уменьшение потребления реагентов за счет повышения их активности, достижение полного обеззараживающего эффекта в аппарате вихревого слоя с подвижными ферромагнитными частицами, обеспечение достижения эффекта дезодорации, который позволит снизить загрязнение атмосферы H₂S, NO₂, NO, NH₃, метилмеркаптаном, уменьшить размеры санитарно-защитных полей, тем самым расширить диапазон применения сточных вод.

Поставленная задача достигается тем, что в способе подготовки животноводческих сточных вод путем их фракционирования с помощью суспензий щелочных коагулянтов и подкисляющего реагента, при одновременной обработке в аппарате вихревого слоя с подвижными ферромагнитными частицами, с последующим выделением обеззараженного осадка в процессе тонкослойного отстаивания, согласно предлагаемому техническому решению сточная вода подвергается воздействию вихревого поля с подвижными ферромагнитными частицами. В первый аппарат (при величине магнитной индукции 0,1-0,13 Тл) вводится один из щелочных коагулянтов (шлам карбида кальция или известковое молоко в количестве по действующему веществу CaO, г/дм³: 0,5-2,0 и, соответственно, 0,1-1,0), время обработки составляет 30-120 с, при этом достигает значений pH 10-11,5. На этом этапе происходит первичное обеззараживание. После чего сточная вода с коагулянтом подается на второй аппарат вихревого слоя с подвижными ферромагнитными частицами (при величине магнитной индукции 0,17-0,25 Тл), куда одновременно вводится подкисляющий реагент (смесь суспензии дигидрата сульфата кальция с ортофосфорной кислотой в соотношении по объему 500:1 в количестве (по действующему веществу P₂O₅) 6,0-15,0 г/дм³) с достижением pH 6,5-8,5, время обработки составляет 30-120 с. Здесь происходит окончательное полное обеззараживание сточных вод животноводческих хозяйств. Создаваемая индукция вихревого слоя с подвижными ферромагнитными частицами позволяет ускорить процессы фракционирования и отстаивания при сокращении потребления реагентов с достижением обеззараживающего эффекта сточных вод животноводческих хозяйств.

Технология подготовки включает двухэтапную обработку сточных вод животноводческих хозяйств в аппаратах вихревого слоя с подвижными ферромагнитными частицами. На первом этапе в аппарат водится один из щелочных коагулянтов с достижением требуемых значений pH 10-11,5. На этом этапе происходит первичное обеззараживание. После чего сточная вода с коагулянтом подается на второй аппарат вихревого слоя с подвижными ферромагнитными частицами, куда одновременно вводится один из подкисляющих реагентов с достижением требуемых значений pH 6,5-8,5. Здесь происходит окончательное полное обеззараживание сточных вод животноводческих хозяйств. Причем время обработки на первом и на втором этапах составляет 30-120 с. После обработки реагентами с участием вихревого поля с подвижными ферромагнитными частицами сточная вода направляется на блок тонкослойного отстаивания. В результате чего получаем обеззараженный осадок - органоминеральное удобрение, который направляется на обезвоживание, и прозрачную жидкую фракцию. На чертеже приведена технологическая схема подготовки сточных вод животноводческих хозяйств для сельскохозяйственного использования. Согласно предлагаемой схеме сточная вода собирается в накопитель (1), после чего накопленная в течение 6 часов сточная вода поступает на измельчитель (2), откуда перекачивается насосом (3) на первый аппарат вихревого слоя (5), куда одновременно будет поступать щелочной коагулянт из емкости-дозатора 1(4). Получаемая смесь щелочного коагулянта и сточной воды далее направляется на второй аппарат вихревого слоя (5), куда одновременно подается подкисляющий реагент из емкости-дозатора 2 (6). Сточная вода, прошедшая реагентную подготовку, поступает на тонкослойный отстойник (7), где происходит ее разделение на жидкую фракцию и осадок. В свою очередь, жидкая фракция направляется на поля (8), а осадок на обезвоживание (9).

Технический результат достигается за счет ферромагнитных частиц, которые под воздействием электромагнитного поля совершают интенсивное перемешивание поступающих в реакционную зону сточных вод и реагентов. Исследования показали, что использование аппаратов вихревого слоя с подвижными ферромагнитными частицами не только сокращает потребление реагентов и ускоряет процесс отстаивания, но и способствует обеззараживанию, что упрощает схему подготовки сточных вод животноводческих хозяйств для сельскохозяйственного использования (Логвиненко Д. Д., Шеляков О.П. Интенсификация технологических процессов в аппаратах с вихревым слоем. "Техника", 1976; Адошев А. Ферромагнитный аппарат для обработки жидкого навоза // Сельский механизатор, 2007, №6).

Примеры. Осуществление подготовки суточного расхода сточных вод животноводческих хозяйств объемом 400 м³, полученного после получасового отстаивания

1. По предложенному способу сточная вода животноводческих хозяйств обрабатывается 10%-ной суспензией шлама карбида кальция в количестве на 1 м³ сточной воды 1,5 г/дм³ (по CaO) при одновременной обработке в вихревом поле с индукцией 0,13 Тл, при этом pH доводится до 11. Для снижения pH до 8,5 вводим в смесь суспензии дигидрата сульфата кальция и ортофосфорной кислоты в количестве 7,0 г/дм³ (по P₂O₅) при одновременной обработке в вихревом поле при величине индукции 0,17 Тл. В результате наблюдается сокращение потребления реагентов и снижение времени отстаивания до 1,15 часа при полном обеззараживании сточных вод от патогенных микроорганизмов (табл.1).

2. По предложенному способу сточная вода животноводческих хозяйств обрабатывается 10%-ной суспензией шлама карбида кальция в количестве на 1 м³ сточной воды 0,8 г/дм³ (по CaO) при одновременной обработке в вихревом поле с индукцией 0,10 Тл, при этом pH доводится до 10,5. Для снижения pH до 6,5 вводим в смесь суспензии дигидрата сульфата кальция и ортофосфорной кислоты в количестве 12,0 г/дм³ (по P₂O₅) при одновременной обработке в вихревом поле при величине индукции 0,25 Тл. В результате наблюдается сокращение потребления реагентов и снижение времени отстаивания до 1,1 часа при полном обеззараживании сточных вод от патогенных микроорганизмов (табл.2).

3. По предложенному способу сточная вода животноводческих хозяйств обрабатывается 10%-ным известковым молоком в количестве на 1 м³ сточной воды 0,75 г/дм³ (по CaO) при одновременной обработке в вихревом поле с индукцией 0,10 Тл, при этом pH доводится до 11. Для снижения pH до 8,5 вводим в смесь суспензии дигидрата сульфата кальция и ортофосфорной кислоты в количестве 7,0 г/дм³ (по P₂O₅) при одновременной обработке в вихревом поле при величине индукции 0,25 Тл. В результате наблюдается сокращение потребления реагентов и снижение времени отстаивания до 1,15 часа при полном обеззараживании сточных вод от патогенных микроорганизмов (табл.3).

4. По предложенному способу сточная вода животноводческих хозяйств обрабатывается 10%-ным известковым молоком в количестве на 1 м³ сточной воды 0,45 г/дм³ (по CaO) при одновременной обработке в вихревом поле с индукцией 0,13 Тл, при этом pH доводится до 10,5. Для снижения pH до 6,5 вводим в смесь суспензии дигидрата сульфата кальция и ортофосфорной кислоты в количестве 12,0 г/дм³

(по P₂O₅) при одновременной обработке в вихревом поле при величине индукции 0,17 Тл. В результате наблюдается сокращение потребления реагентов 10% и снижение времени отстаивания до 1,1 часа при полном обеззараживании сточных вод от патогенных микроорганизмов (табл.4).

Таблица 1 Результаты определения физико-химических, санитарных показателей и содержания биогенных элементов в исходных сточных водах животноводческих хозяйств и после их обработки предложенным способом Показатели Жидкая фаза Твердая фаза До обработки После обработки До обработки После обработки pH 7,2 8,4 7,3 8,5 Влажность, % 95,0 100,0 96,5 90,1 Азот общий, мг/дм³ 600,0 240,0 200,0 300,0 P₂O₅, мг/дм³ 700,0 340,0 300,0 950,0 K₂O, мг/дм³ 300,0 80,0 300,0 600,0 Общее микробное число в 1 мл 4*10⁶ отсутствуют 1,5*10⁷ Отсутствуют Содержание яиц гельминтов, шт/дм³ 2*10⁴ следы 4*10⁴ Отсутствуют

Таблица 2 Результаты определения физико-химических, санитарных показателей и содержания биогенных элементов в исходных сточных водах животноводческих хозяйств и после обработки предложенным способом Показатели Жидкая фаза Твердая фаза До обработки После обработки До обработки После обработки pH 7,2 6,5 7,3 6,7 Влажность, % 95,0 100,0 96,5 90,1 Азот общий, мг/дм³ 600,0 240,0 200,0 300,0 P₂O₅, мг/дм³ 700,0 420,0 300,0 980,0 K₂O, мг/дм³ 300,0 85,0 300,0 620,0 Общее микробное число в 1 мл 4*10⁶ отсутствуют 1,5*10⁷ Отсутствуют Содержание яиц гельминтов, шт/дм³ 2*10⁴ следы 4*10⁴ Отсутствуют

Таблица 3 Результаты определения физико-химических, санитарных показателей и содержания биогенных элементов в исходных сточных водах животноводческих хозяйств и после обработки предложенным способом Показатели Жидкая фаза Твердая фаза До обработки После обработки До обработки После обработки pH 7,2 8,5 7,3 8,6 Влажность, % 95,0 100,0 96,5 90,1 Азот общий, мг/дм³ 610,0 250,0 207,0 330,0 P₂O₅, мг/дм³ 700,0 335,0 300,0 940,0 K₂O, мг/дм³ 300,0 80,0 300,0 605,0 Общее микробное число в 1 мл 4*10⁶ отсутствуют 1,5*10⁷ Отсутствуют Содержание яиц гельминтов, шт/дм³ 2*10⁴ следы 4*10⁴ Отсутствуют

Таблица 4 Результаты определения физико-химических, санитарных показателей и содержания биогенных элементов в исходных сточных водах животноводческих хозяйств и после обработки предложенным способом Показатели Жидкая фаза Твердая фаза До обработки После обработки До обработки После обработки pH 7,2 6,5 7,3 6,7 Влажность, % 95,0 100,0 96,5 90,1 Азот общий, мг/дм³ 610,0 245,0 205,0 310,0 P₂O₅, мг/дм³ 700,0 410,0 300,0 960,0 K₂O, мг/дм³ 300,0 85,0 300,0 620,0 Общее микробное число, м.т./мл 4*10⁶ отсутствуют 1.5*10⁷ Отсутствуют Содержание яиц гельминтов, шт/дм³ 2*10⁴ следы 4*10⁴ Отсутствуют

Изобретение относится к способам утилизации сточных вод в сельском хозяйстве и может быть использовано для подготовки жидких отходов животноводческих комплексов и ферм для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий. Для осуществления способа проводят последовательное введение щелочного коагулянта и подкисляющего реагента до pH 6,5-8,5 с выделением образующегося осадка. Подготовку осуществляют в два этапа в аппаратах вихревого слоя с подвижными ферромагнитными частицами. Одновременно ведут обработку щелочным коагулянтом до pH 10-11,5 в первом аппарате вихревого слоя с магнитной индукцией 0,1-0,13 Тл и подкисляющим реагентом во втором аппарате вихревого слоя с магнитной индукцией 0,17-0,25 Тл. В качестве щелочного коагулянта используют 10% суспензию шлама карбида кальция в количестве 0,5-2,0 г/дм³ или 10% известковое молоко в количестве 0,1-1,0 г/дм³. В качестве подкисляющего реагента используют смесь суспензии дигидрата сульфата кальция с ортофосфорной кислотой в соотношении по объему 500:1 в количестве 6,0-15,0 г/дм³. Способ обеспечивает полное обеззараживание сточных вод животноводческих хозяйств. После обработки реагентами с участием вихревого поля с подвижными ферромагнитными частицами сточную воду направляют на блок тонкослойного отстаивания и получают обеззараженный осадок - органоминеральное удобрение. 1 ил., 4 табл.

Способ подготовки сточных вод животноводческих комплексов для сельскохозяйственного использования, включающий последовательное введение щелочного коагулянта и подкисляющего реагента до pH 6,5-8,5 с выделением образующегося осадка, отличающийся тем, что подготовку осуществляют в два этапа в аппаратах вихревого слоя с подвижными ферромагнитными частицами при одновременной обработке щелочным коагулянтом до pH 10-11,5 в первом аппарате вихревого слоя с магнитной индукцией 0,1-0,13 Тл и подкисляющим реагентом во втором аппарате вихревого слоя с магнитной индукцией 0,17-0,25 Тл, при этом в качестве щелочного коагулянта используют 10% суспензию шлама карбида кальция в количестве 0,5-2,0 г/дм³ или 10% известковое молоко в количестве 0,1-1,0 г/дм³, а в качестве подкисляющего реагента используют смесь суспензии дигидрата сульфата кальция с ортофосфорной кислотой в соотношении 500:1 в количестве 6,0-15,0 г/дм³.