СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2014 года по МПК C02F11/14 B09C1/08 C05F7/00 C05F17/00 

Изобретение относится к способам переработки осадков сточных вод, в том числе городских сточных вод, с целью их последующей утилизации в частности, путем использования в качестве средства для повышения плодородия почвы.

По удобрительной ценности осадки сточных вод не уступают подстилочному навозу и являются источником органоминеральных веществ с широким спектром питательных элементов. Полученные на их основе гранулы обладают высокой концентрацией биогенных элементов и в гранулированном виде легко вносятся на поля для восстановления плодородия почвы и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Известен способ переработки осадков сточных вод, включающий перевод осадка в пастообразное состояние путем перемешивания с пастообразующим агентом в виде алюмосиликатов с последующим гранулированием и сушкой полученных гранул (заявка на выдачу патента РФ на изобретение №2007112336 от 10.10.2008 г., МПК B09B 3/00).

Однако недостатком способа является низкая экологичность получаемых гранул, в связи с наличием в их составе алюмосиликатов, которые являются труднорастворимыми в воде соединениями. Они плохо усваиваются растениями и поэтому в составе гранул их можно рассматривать как балластные вещества.

Известна органоминеральная композиция, содержащая в своем составе осадок сточных вод, аммонизированный торф в качестве связующего и минеральные компоненты (авт. св. СССР №836005 от 07.06.1981 г., МПК C05F 11/02).

Однако наличие в ее составе аммонизированного торфа приводит к непостоянству свойств гранул во времени, обусловленному наличием химически не связанного аммиака. Кроме того, в описании ничего не говорится о предварительной ферментации органических компонентов, что потребует дополнительных мер для соблюдения санитарно-гигиенических требований.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки осадков сточных вод, включающий смешение осадков сточных вод со связующей добавкой, гранулирование и последующую сушку полученных гранул, причем, в качестве связующей добавки применяют аммонизированный торф влажностью 45-60% в количестве 10-20% от массы удобрений, а гранулы сушат до влажности 8-16% (патент РФ №1225832 от 23.04.1986 г., МПК C05F 11/02).

Однако в этом способе также в качестве связующей добавки к осадкам сточных вод используют аммонизированный торф, что приводит к потере аммиака в процессе его технологической обработки, вследствие чего снижается концентрация в гранулах одного из основных питательных элементов - азота и уменьшается реакционная способность гуминовых кислот, содержащихся в торфе и составляющих основу почвенного гумуса, т.е. свойства и качество удобрения снижаются. Кроме того в рассматриваемом способе используется неферментированный осадок сточных вод, что создает дополнительные сложности в технологии производства для соблюдения повышенных санитарно-гигиенических требований, учитывая, что он по своей токсичности относится к 3-му классу опасности и снижает эффективность использования гранул, так как органическое вещество будет находиться в форме, малоусвояемой растениями в первый год применения.

Технической задачей заявляемого изобретения является переработка осадков сточных вод в гранулы, содержащие сбалансированный набор питательных элементов в легкоусвояемых растениями формах для широкого ряда сельскохозяйственных культур.

Техническая задача решается за счет того, что в способе переработки осадков сточных вод путем смешения осадков со связующей добавкой и минеральными компонентами, последующим гранулированием и сушкой полученных гранул до влажности 8-16%, согласно изобретению используют осадки сточных вод с влажностью 20-40%, предварительно отферментированные в естественных условиях в течение не менее трех месяцев, в качестве связующей добавки применяют гумат натрия в количестве 2-3% от сухой массы осадков, в качестве минеральных добавок применяют источник азота - карбамид и источник калия - хлористый калий в количестве соответственно 5-7% и 5-6% от сухой массы осадков, а гранулирование осуществляют при температуре 45-95°C.

Гранулирование смеси может быть проведено на обогреваемых вальцевых грануляторах.

Предварительная ферментация осадков сточных вод с применением небольшого количества гумата повышает активность гуминового компонента и создает условия для повышения степени усвоения питательных веществ растениями из почв.

Так как осадки сточных вод обладают высокой удобрительной ценностью, потребовалось небольшое количество минеральных компонентов для создания сбалансированных по составу гранул для большого ряда растений, что делает процесс переработки более экономичным.

Технология способа состоит в следующем. Осадки сточных вод подвергали ферментации в естественных условиях в течение трех месяцев, что является экономически выгодным, поскольку исключает необходимость применения специального оборудования. Влажность ферментированных осадков составляет 20-40%. Преимущество ферментации заключается в том, что в осадках сточных вод происходит увеличение содержания гумуса - продукта гумификации органического вещества, обеспечивающего урожайность сельскохозяйственных культур. Определение содержания гумуса до и после ферментации проведено по методу Тюрина и составляет соответственно 1,4 и 1,9%.

Отферментированный и обеззараженный известными способами осадки сточных вод смешивали с минеральными компонентами (% на сухое вещество осадка): источник азота - карбамид - 5-7%; источник калия - хлористый калий - 5-6%. В качестве связующей добавки в смесь вводили 2-3% гумата натрия, характеризующегося поверхностно-активными свойствами. Гумат натрия способствует повышению прочности гранул и усвояемости питательных веществ гранул. Гранулирование смеси осадков сточных вод, гумата натрия и минеральных компонентов осуществляли на обогреваемых вальцевых грануляторах при температуре 45-95°C, где происходит также дополнительная ферментация и сушка гранул. Полученные гранулы характеризуются высокой прочностью. Влажность составляет 12-16%.

Пример 1. Смешивают предварительно Отферментированный и обеззараженный осадок сточных вод с гуматом натрия - 3%, минеральными компонентами: карбамидом - 5%, хлористым калием - 5%. Смесь гранулировали и затем сушили в вакуумной сушилке.

Полученные гранулы на основе осадков сточных вод применяли в полевых условиях при выращивании льна-долгунца (Вологодская область). Прибавка урожая составила более 45,0%.

Влияние полученных гранул, с приведенной влажностью 16%, на урожайность льносоломы льна-долгунца Зарянка.

Варианты опыта Урожайность, ц/га Прибавка урожая ц/га % Контроль (без гранул) 19,6 - - Осадки сточных вод 20,8 1,2 6,1 Вариант с гранулами 29,0 9,4 47,7

Пример 2. Смешивают предварительно Отферментированный и обеззараженный осадок сточных вод с гуматом натрия - 2%, минеральными компонентами: карбамидом - 7%, хлористым калием - 6%. Смесь гранулировали и затем сушили в вакуумной сушилке.

Полученные гранулы на основе осадков сточных вод применяли в полевых условиях при выращивании льна-долгунца (Вологодская область). Прибавка урожая составила более 50,0%.

Влияние полученных гранул, с приведенной влажностью 16%, на урожайность льносоломы льна-долгунца Зарянка.

Варианты опыта Урожайность, ц/га Прибавка урожая ц/га % Контроль (без гранул) 19,6 - - Осадки сточных вод 20,8 1,2 6,1 Вариант с гранулами 30,5 10,9 55,6

Изобретение может быть использовано при переработке осадков сточных вод, в частности городских сточных вод, и их утилизации в качестве средства для повышения плодородия почвы. Для осуществления способа отферментированные в естественных условиях в течение не менее трех месяцев осадки с влажностью 20-40% смешивают со связующей добавкой и минеральными компонентами, гранулируют при температуре 45-95°С, затем гранулы сушат до влажности 8-16%. Связующую добавку - гумат натрия применяют в количестве 2-3% от сухой массы осадков, а минеральные компоненты источник азота - карбамид и источник калия - хлористый калий - в количестве 5-7% и 5-6% от сухой массы осадков соответственно. Полученные гранулы содержат сбалансированный набор питательных элементов в легкоусвояемой форме для широкого ряда сельскохозяйственных культур. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

1. Способ переработки осадков сточных вод путем смешения осадков со связующей добавкой и минеральными компонентами, последующим гранулированием и сушкой полученных гранул до влажности 8-16%, отличающийся тем, что используют осадки сточных вод с влажностью 20-40%, предварительно отферментированные в естественных условиях в течение не менее трех месяцев, в качестве связующей добавки применяют гумат натрия в количестве 2-3% от сухой массы осадков, в качестве минеральных компонентов применяют источник азота - карбамид и источник калия - хлористый калий в количестве соответственно 5-7% и 5-6% от сухой массы осадков, а гранулирование осуществляют при температуре 45-95°С.

2. Способ переработки осадков сточных вод по п.1, отличающийся тем, что гранулирование проводят на обогреваемых вальцевых грануляторах.