Способ производства грунта на основе осадков сточных вод, переработанных химическими и физическими методами Российский патент 2024 года по МПК C05F7/00 A01G24/00 C02F11/02 

Изобретение относится к области коммунального хозяйства, а именно к области обработки осадка сточных вод, и может быть использовано при переработке осадка сточных вод с использованием иловых полей.

Грунт предназначен для формирования растительного слоя при благоустройстве придорожного полотна и откосов с целью высева газонных трав, для формирования нарушенных земель, карьеров, полигонов ТБО и полигонов промышленных отходов. Представляет собой растительный грунт, готовый к применению, состоящий из обезвоженных, стабилизированных, обеззараженных и дезодорированных осадков сточных вод.

Известен (RU, патент 2293070, опубл. 10.02.2007) способ получения техногенного почвогрунта. Согласно известному способу для получения почвогрунта используют осадки сточных вод коммунальных очистных сооружений. Используемые осадки забирают со станций очистки сточных вод. Осадки содержат следующие компоненты: иловый осадок, активный ил, песок из песколовок и надрешеточные отходы. В эти отходы вводят порошкообразный реагент, содержащий глину, известь, цемент, доломитовую муку. Полученную смесь выдерживают в течение суток при 100%-ной влажности, вводят растительный грунт из расчета массового отношения 1:(0,3-0,6) и добавку - низовой торф в соотношении 1:(0,2-0,25). Смесь выдерживают (ферментируют) в камере при 100% влажности в течение суток, фракционируют с получением техногенного почвогрунта.

Хотя известный способ обеспечивает утилизацию осадка коммунальных сточных вод при одновременном получении техногенного грунта, который рекомендован для устройства газонов, но он для посадки цветников, кустарников и деревьев не пригоден.,

Известен (RU, патент 2497784, опубл. 10.11.2013) способ получения техногенного почвогрунта, включающий смешивание илового осадка с порошкообразным низинным торфом, введение природного грунта, твердофазную ферментацию, фракционирование,. В качестве илового осадка используют иловый осадок станций водоподготовки, имеющий влажность не выше 75% и измельченный до фракции 5-7 мм, который предварительно смешивают с низинным торфом с влажностью не выше 50% при массовом отношении иловый осадок: низинный торф, равном 1:(1,7-1,8), после чего осуществляют ферментацию смеси путем ее компостирования в буртах при периодическом ворошении и перемешивании с получением биокомпоста с влажностью 50-55%, производят подсушку полученного биокомпоста до влажности 20-25% и смешивают его с котлованным грунтом на основе покровных и аллювиальных суглинков и флювиогляциальных песков из расчета массового отношения котлованного грунта к введенному для получения биокомпоста иловому осадку станций водоподготовки, равного (2,2-2,3):1.

Недостатком известного способа следует признать экзотичность некоторых используемых компонентов.

Известен (KR, патент 100967837, опубл. 05.07.2010), способ производства экологически чистого техногенного грунта с использованием осадка сточных вод в котором перемешивание осуществляют в три этапа: на первом этапе перемешивания изготавливают отвердитель путем смешивания обожженной доломитовой муки с шламом бумажной золы, на втором этапе перемешивания изготавливают ускоритель отверждения путем смешивания порошка карбоната кальция с кислым обезвоженным осадком, на третьем этапе смешивают осадок сточных вод с отвердителем и ускорителем отверждения с получением искусственного земли.

Недостатком этого способа является то, что полученный грунт при снижении класса опасности не является эффективным в качестве питательных грунтов, служащих для восстановления плодородия почвы.

Наиболее близким аналогом разработанного способа можно считать (RU, патент 2508253, опубл. 27.02.2014) способ переработки осадков сточных вод путем смешения осадков со связующей добавкой и минеральными компонентами, последующего гранулирования и сушки полученных гранул до влажности 8-16%, причем 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.

Недостатком такого способа является длительная предварительная ферментация осадков с применением небольшого количества гумата для повышения активности гуминового компонента и повышения степени усвоения питательных веществ растениями из почв.

Техническая проблема, решаемая использованием разработанного способа, состоит в утилизации осадков сточных вод и избыточного ила водоочистных сооружений коммунального хозяйства.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного способа, состоит в получении из неутилизируемых отходов целевого продукта.

Для достижения указанного технического результата предложено применить разработанный способ. Согласно разработанному способу осадок сточных вод подают в реактор, снабженный гиперболической мешалкой, в мешалку подают также равный объем избыточного ила, смесь перемешивают при одновременной подаче антибактериального средства, причем перемешивание осуществляют в течение времени, достаточного до достижения величины рН от 12 до 13, после выдерживания реакционной смеси проводят коррекцию рН до достижения показателя рН≈7,5-8,5, затем добавляют раствор флокулянта, полученную суспензию осадка обезвоживают, обезвоженный осадок используют в качестве грунта.

В качестве флокулянта преимщественно используют «Гринлайф К35» - ТУ 20.16.56-001-49869212-2020, представляющий собой катионный флокулянт производства ООО «Гринлайф Фэктори».

В качестве антибактериального средства предпочтительно используют реагент «ДЕЗОЛАК», охарактеризованный в ТУ 20.12.9-001-12643973-2021 и представляющий собой мелкодисперсный порошок окиси кальция, обогащенный калийной добавкой моноперсульфата калия в количестве не менее 0,15% и не более 1% от массы основного компонента. При этом количественное содержание активного кислорода, входящего в состав калийной добавки, составляет до 9%.

При реализации разработанного способа коррекцию рН обычно проводят путем подачи в реакционную смесь 5% раствора хлорного железа из расчета 4 л/м³. Хотя возможно использование и других реактивов.

В одном из путей использования разработанного способа обезвоживание проводят путем подачи суспензии в геотубу, представляющей собой мешок из полипропиленовой ткани с ячейками размером 200 микрон. При этом обычно:, подачу суспензии в геотубу периодически повторяют по мере удаления из геотубы жидкой фазы. В этом случае использования способа получают грунт для технической рекультивации,

В других путях использования обезвоживание проводят путем помещения сфлокулированного осадка в декантер, затем обезвоженный сфлокулированный осадок посредством разгрузочного шнека подают в емкость-сборник (уврокуб), полученный осадок используют в качестве грунта для биологической рекультивации.

Также обезвоживание могут проводить с использованием ленточного фильтр-пресса или камерного фильтр-пресса,

Разработанный способ может быть реализован следующим образом.

По мере накопления на очистных сооружениях осадков сточных вод в реактор (V=18 м³), оборудованный ультразвуковым уровнемером, рН - контроллером и гиперболической мешалкой, сырой осадок подают в объеме до 5 м³.

Затем производят подачу избыточного ила, также объемом 5 м³ Смесь активно перемешивают в течение 5 минут. Обеззараживание образовавшейся смеси осуществляют за счет равномерной подачи реагента «ДЕЗОЛАК» из расчета 7 кг/м³. Реакционную смесь выдерживают в течение 40 минут при постоянном перемешивании и контроле рН≥12,5. При этом реализуется химическая реакция

После выдерживания реакционной смеси проводят коррекцию рН за счет введения 5% раствора хлорного железа из расчета 4 л/м³ до достижения показателя рН ≈ 8,0. При этом происходит нейтрализация и коагуляция в реакционной смеси за счет образования гидроокиси железа

Следующей операцией является флокуляция за счет прибавления определенного объема 0,2% водного раствора флокулянта, предварительно подобранного.

Контактное взаимодействие суспензии обработанного осадка сточных вод с раствором флокулянта происходит в динамическом смесителе, установленном на подающем трубопроводе, или раствор флокулянта вводят непосредственно в центрифугу для механического обезвоживания.

В дальнейшем способ может быть реализован с получением искусственного грунта нескольких разновидностей.

Сфлокулированный осадок по трубопроводу подают в геотубу, расположенную на иловой карте, для дальнейшего отделения освобожденной воды (статическое обезвоживание). Выделение освобожденной воды в технотубе по длительности занимает до 2-3 месяцев.

В геотубе, представляющей мешок из полипропиленовой ткани с ячейками размером 200 микрон, происходит отделение свободной воды. Учитывая скорость фильтрации, проводят дополнительную (в 3-4 этапа) закачка до полного объема мешка. После окончания заполнения происходит дальнейшее удаление воды из геотубы. В зависимости от времени нахождения биошлама в геотубе, его влажность уменьшается от 75% до 50%. Геотубы располагают на иловых картах и укладывают в один ряд на специально оборудованных площадках, которые имеют уклон и дренажную систему для отведения фильтрата в действующую систему канализации. Обработанные осадки выдерживаются в геотубе после окончательной закачки не менее 1 месяца.

Технологический процесс обработки осадков обеспечивает:

- снижение влажности до 75% и изменение агрегатного состояния и физической формы;

- снижение подвижности тяжелых металлов за счет связывания тяжелых металлов в металлорганические нерастворимые комплексы;

- стабилизацию органических веществ и удаление запаха;

- обеззараживание.

Для получения искусственного грунта, предназначенного для биологической рекультивации безвоженный сфлокулированный осадок посредством разгрузочного шнека подается в еврокуб, а фугат направляют в голову очистных сооружений. Обезвоживание можно проводить с использованием декантера, ленточного или камерного фильтр-пресса.

Полученный по разработаному способу грунт соотвествует следующим характеристам. Характеристики полученного продукта приведены в табл.1

Требуемые показатели качества продукта «ГРУНТ» по концентрации сухих веществ, подвижных и валовых форм тяжелых металлов, санитарногигиенические показатели обеспечиваются подбором оптимальных доз реагентов и временем выдержки. При превышении нормативных значений концентраций органических веществ и тяжелых металлов обработанный осадок смешивается с песком для строительных работ по ГОСТ 8736. Количество песка составляет до 30% от массы композиционного материала.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ производства грунта на основе осадков сточных вод характеризуется тем, что в реактор, снабженный гиперболической мешалкой, подают осадок сточных вод и избыточный ил в равных объемах, смесь перемешивают при одновременной подаче антибактериального средства, причем перемешивание осуществляют в течение времени, достаточного до достижения величины рН от 12 до 13, после выдерживания реакционной смеси проводят коррекцию рН до достижения показателя рН=7,5-8,5, затем добавляют раствор катионного флокулянта, полученную суспензию осадка обезвоживают, обезвоженный осадок используют в качестве грунта. Изобретение позволяет получить из неутилизируемых отходов целевой продукт. 7 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства грунта на основе осадков сточных вод, характеризующийся тем, что в реактор, снабженный гиперболической мешалкой, подают осадок сточных вод и избыточный ил в равных объемах, смесь перемешивают при одновременной подаче антибактериального средства, причем перемешивание осуществляют в течение времени, достаточного до достижения величины рН от 12 до 13, после выдерживания реакционной смеси проводят коррекцию рН до достижения показателя рН=7,5-8,5, затем добавляют раствор катионного флокулянта, полученную суспензию осадка обезвоживают, обезвоженный осадок используют в качестве грунта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве антибактериального средства используют реагент «ДЕЗОЛАК».

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коррекцию рН проводят путем подачи в реакционную смесь 5% раствора хлорного железа из расчета 4 л/м³.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обезвоживание проводят путем подачи суспензии в геотубу, представляющую собой мешок из полипропиленовой ткани с ячейками размером 200 микрон.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что подачу суспензии в геотубу периодически повторяют, при этом полученный осадок используют в качестве грунта для технической рекультивации.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обезвоживание проводят путем помещения сфлокулированного осадка в декантер, причем обезвоженный в декантере сфлокулированный осадок посредством разгрузочного шнека подают в емкость-сборник, полученный осадок используют в качестве грунта для биологической рекультивации.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обезвоживание проводят путем помещения сфлокулированного осадка в ленточный фильтр-пресс, причем обезвоженный сфлокулированный осадок посредством разгрузочного шнека подают в емкость-сборник, полученный осадок используют в качестве грунта для биологической рекультивации.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обезвоживание проводят путем помещения сфлокулированного осадка в камерный фильтр-пресс, причем обезвоженный сфлокулированный осадок посредством разгрузочного шнека подают в емкость-сборник, полученный осадок используют в качестве грунта для биологической рекультивации.