Способ производства органо-минерального удобрения из сточных вод свинокомплекса Российский патент 2024 года по МПК C05F3/00 C02F9/00 C02F103/20 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, в технологии производства удобрений и может быть использовано для получения эффективных органоминеральных удобрений из отходов свинокомплексов.

Известен (RU, патент 2618099, опубл. 02.05.2017) способ получения комплексного органо-минерального удобрения из подстилочного навоза свиней или навоза крупного рогатого скота или помета птиц путем обработки в аппарате вихревого слоя с подвижными ферромагнитными частицами при одновременном введении фосфогипса и последующим введением известковой и (или) доломитовой муки.

К недостаткам этого способа можно отнести сложность предлагаемой установки вихревого слоя, высокие энергозатраты и высокие дозы реагентов.

Известен (RU, патент 2093498, опубл. 20.10.1997) способ получения комплексного органо-минерального удобрения, включающий обработку птичьего помета, например, куриного или навоза животных, например свиного, водным формальдегидом из расчета 0,001÷0,03 мас. д. формальдегида на 1 мас. д. помета или навоза, затем аммиачной водой из расчета 40% аммиака от массы загруженного формальдегида и смешение с отходами из расчета 1 мас. д. помета или навоза с 0,01÷0,06 мас. д. пиритного огарка и (или) 0,1÷1,0 мас. д. лигнина или древесной коры или 0,1÷0,5 мае. д. торфа, или древесных опилок, или гипса, или фосфогипса и (или) 0,05÷0,1 мас. д. минерального удобрения, например, фосфоритной муки и (или) хлористого калия.

Недостатками этого способа являются: использование агрессивных химических реагентов, таких как формальдегид; внесение получаемого удобрения в почву может вызвать ее загрязнение химическими веществами, изменить качество подземных вод, воздействовать на сельскохозяйственные растения и естественные биоценозы почв; необходимость внесения различных компонентов требует наличие дополнительного реагентного хозяйства; малые объемы готового продукта по отношению ко времени приготовления удобрения.

Известен (RU, патент 2243170, опубл. 27.12.2004)способподготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования, включающий введение щелочного коагулянта (суспензию шлама карбида кальция или смесь известкового молока с суспензией шлама карбида кальция) до рН 10-12, а затем подкислением суспензиями простого (или двойного) суперфосфата до рН 6.5-8.5. После полуторочасового отстаивания смесь разделяется на прозрачную жидкую фракцию и осадок, содержащий нерастворимые частицы шлама карбида кальция и суперфосфата и являющийся органоминеральным удобрением.

Недостатком этого способа является дороговизна минерального удобрения; 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.

Данный источник информации принят в качестве ближайшего аналога разработанного технического решения.

Техническая проблема, на решение которой направленразработанный способ, состоит в разработке технологии утилизации сточных вод свинокомплексов.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в улучшении экологии в окрестностях свинокомплексов за счет утилизации сточных вод свинокомплесов.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способпроизводства органо-минерального удобрения из сточных вод свинокомплекса. Согласно разработанному способу проводят реагентную обработку и обеззараживание сточных вод свинокомплекса препаратом, содержащим катион второй группы (кальций или магний) с увеличением величины рН стоков до 10-11 с последующей нейтрализацией кислотного показателя фосфат-анионом (ортофосфорная кислота или ее соли) с получением осадка кислых ортофосфорных солей аммония, осуществляют первую фильтрацию обработанных стоков с выделением твердой фракции органо-минерального удобрения, проводят окислительную обработку действием безхлорного окислителя с корректировкой рН первого фильтрата, проводят вторую фильтрацию с разделением осадка фосфогипса и жидкого органо-миерального удобрения.

В предпочтительном варианте реализации способа фильтрацию осуществляют с использованием автоматизированной фильтровальной установке(типа KURP или аналогичной).

После первой фильтрации предпочтительно дополнительно проводить сепарирование и гранулирование твердого органо-минерального удобрения.

После второй фильтрации предпочтительно дополнительно проводить концентрирование, дезодорацию и затаривание жидкого органо-минерального удобрения.

Также обычно дополнительно проводят сепарирование и гранулирование фосфогипса.

Разработанный способ реализуют следующим образом.

Исходные сточные воды подают на станцию переработки сточных вод погружным перистальтическим насосом и они поступают в камеру перемешивания, куда осуществляют дозирование известьсодержащего препарата. В процессе взаимодействия происходит дезинфекция за счет высокотемпературной обработки осадка, увеличение водородного показателя рН с 7.5 до 10.5, добавляют фосфат-ион в виде кислых солей ортофосфорной кислоты, связывание в осадок фосфатных, сульфатных и карбонатных ионови частичный переход гидроокисей металлов из коллоидного состояния в нерастворимые оксиды. Ионы аммония вступают в реакцию образования малорастворимого фосфата кальция-аммония в соответствии с уравнением реакции.

СаС1₂+NH₄Cl+Na₂HPO₄+NaOH+5H₂O=CaNH₄PO₄⋅6H₂O+3NaCl

Реакция протекает при рН 8,5-10. Степень очистки сточных вод от ионов аммония составляет до 95%.

Далее производится нейтрализация стока фосфорной кислотой. Нейтрализованный сток далее одновинтовым насосом направляется на шнековый сепаратор, где достигается разделение осадка иобрабатываемой воды.

Твердый продукт, получаемый на сепараторе, имеет влажность 40-45%. Далее производят его сушку на барабанной сушилке и гранулирование. Произведенное твердое органо-минеральное удобрение содержит: около 3,0-3,5% азота общего, около 20,5% фосфат-иона, около 18-19%о оксида кальция, около 4,8% серы общей, около 2% гуминовых веществ, около 0,8% оксида калия, около 0,13% оксида железа, около 0,1% оксида магния, микроэлементы (марганец, медь, цинк и др.).

Жидкую фракцию, отделяемую на сепараторе, подают на обработку в химические реакторы, куда подается раствор сильного безхлорного окислителя.

Воздействие окислителя, в составе которого содержится персульфат калия, приводит к окислению большого числа присутствующих в стоке органических соединений, разложению сложных органических молекул на более простые вещества, и сопровождается снижением показателей ХПК и рН. Значение показателя рН снижается до значений 2.5-3.5, что связано с образованием органических кислот. Далее производят корректировку значения рН обрабатываемой среды путем ввода в нее известьсодержащего реагента. Дозирование реагента осуществляется до тех пор, пока показатель рН обрабатываемой среды не достигнет значения 7,0.

В результате обработки жидкой фракции в реакторах образуется осадок, основу которого составляет фосфогипс. Он отделяется от маточного раствора на шнековом сепараторе. Твердый продукт, имеющий влажность 40-45%, направляется на сушку в барабанной сушилке и далее на гранулирование и линию затаривания.

Фосфогипс является универсальным мелиорантом для восстановления почвенного плодородия: снижает засоление почвы, улучшает структуру, влагоемкость, плотность и водно-воздушный режим почвы, увеличивает содержание гуминовых кислот, снабжает почвы кальцием, магнием, серой, азотом, фосфором, физиологически активными веществами в растворимой и усвояемой растениями форме и исключает вымывания их и других питательных элементов в подпочвенные горизонты.

Жидкий продуктпредставляет собой жидкое разбавленное органо-минеральное удобрение. После концентрирования в препарат вводят дезодорирующий реагент и направляют его на линию затаривания жидкого органо-минерального удобрения.Основными компонентами удобрения являются нитрат калия (5-10)%, карбонат калия (7-12%), нитрат аммония (3-7%), сульфат калия (10-12%).

Технология переработки сточных вод свинокомплексов в органо-минеральные удобрения позволяет полностью утилизировать сточные воды свинокомплексов, не образуя никаких побочных продуктов, нуждающихся в дополнительной утилизации. Срок окупаемости затрат на организацию производства составляет от 1,5 до 4 лет (зависит от производительности станции переработки сточных вод и конъюктуры на реализацию органо-минеральных удобрений).

Из 1 м сточных вод свинокомплекса образуется около 430 кг твердого органо-минерального удобрения, около 65 кг фосфогипса, около 150 дм³ жидкого органо-минерального удобрения и около 450 дм³ технической воды. Все получаемые продукты могут быть реализованы в качестве удобрений в сельскохозяйственной отрасли. Фосфогипс, помимо этого, может быть реализован в качестве мелиоранта для почв и в качестве почвогрунта при дорожном строительстве.

Никакой значимой побочной продукции, требующей дополнительной утилизации при использовании технологии переработки сточных вод свинокомплексов в органо-минеральные удобрения, не образуется.

Строительство станций переработки сточных вод свинокомплексов в органо-минеральные удобрения существенно снижает проблему устранения неприятных запахов вблизи свиноферм.

В зависимости от производительности и местных условий стоимость установки может составлять от 50 до 250 млн. руб. Переработка сточных вод свинокомплексов в органо-минеральные удобрения непосредственно рядом со свинокомплексом исключает необходимость строительства лагун для хранения стоков, прудов-отстойников, биологических прудов и сооружений для компостирования навоза, что благоприятно сказывается на экологической и социально-культурной обстановке региона. Получаемые органо-минеральные удобрения, как правило, могут быть реализованы на сельскохозяйственных предприятиях, расположенных в том же регионе, где расположена свиноферма, что исключает необходимость организации дальних перевозок продукции.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ производства органо-минерального удобрения из сточных вод свинокомплекса характеризуется тем, что проводят реагентную обработку и обеззараживание сточных вод свинокомплекса известьсодержащим препаратом с увеличением величины рН стоков до 10-11, добавляют фосфат-ион в виде кислых солей ортофосфорной кислоты с образованием малорастворимого фосфата кальция-аммония с дальнейшей нейтрализацией стока фосфорной кислотой, нейтрализованный сток сепарируют с выделением твердого органо-минерального удобрения и отделяемой жидкой фракции, жидкую фракцию, отделяемую на сепараторе, обрабатывают в химических реакторах, воздействуя сильным окислителем, в составе которого содержится персульфат калия, с дальнейшей корректировкой значения pH обрабатываемой среды, осадок, основу которого составляет фосфогипс, образовавшийся в результате обработки жидкой фракции в химических реакторах, отделяют сепарацией с получением фосфогипса и жидкого органо-минерального удобрения. Изобретение позволяет улучшить экологию в окрестностях свинокомплексов за счет утилизации сточных вод свинокомплесов. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства органо-минерального удобрения из сточных вод свинокомплекса, характеризующийся тем, что проводят реагентную обработку и обеззараживание сточных вод свинокомплекса известьсодержащим препаратом с увеличением величины рН стоков до 10-11, добавляют фосфат-ион в виде кислых солей ортофосфорной кислоты с образованием малорастворимого фосфата кальция-аммония с дальнейшей нейтрализацией стока фосфорной кислотой, нейтрализованный сток сепарируют с выделением твердого органо-минерального удобрения и отделяемой жидкой фракции, жидкую фракцию, отделяемую на сепараторе, обрабатывают в химических реакторах, воздействуя сильным окислителем, в составе которого содержится персульфат калия, с дальнейшей корректировкой значения pH обрабатываемой среды, осадок, основу которого составляет фосфогипс, образовавшийся в результате обработки жидкой фракции в химических реакторах, отделяют сепарацией с получением фосфогипса и жидкого органо-минерального удобрения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно проводят сушку и гранулирование твердого органо-минерального удобрения.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно проводят концентрирование, дезодорацию и затаривание жидкого органо-минерального удобрения.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно проводят сушку, гранулирование и затаривание фосфогипса.