Способ разделения стоков Советский патент 1992 года по МПК C02F7/00 

Изобретение относится к области обработки стоков и может быть использовано на животноводческих фермах преимущественно при гидросмыве навоза.

Известна рециркуляционная система гидросмыва навоза, при которой после естественного отстаивания навоза жидкую фракцию из навозохранилища повторно подают на смыв навоза. При такой системе меньше расходуется воды, чем при прямом смыве. Однако при этом увеличивается загазованность воздуха в помещениях и низка степень осветления жидкой фазы, так как коллоидные частицы находятся во взвешенном состоянии.

Известен гравитационный способ разделения навоза на жидкую и твердую фракции, который осуществляется в навозохранилище или в отстойнике-накопителе. Для этого накапливаемый в навозохранилище или в отстойнике жидкий навоз подвергается естественному разделению на фракции. Плотную часть навоза используют для удобрения почвы, а жидкую часть подают на орошение полей.

Недостатком естественного отстаивания жидкого навоза является продолжительность процесса, который длится 40 дней, и зловоние, отравляющее атмосферу при подсушивании навоза на открытой площадке.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки сточных вод производства экстракционной фосфорной кислоты,в котором при электродиализе в суспензию дополнительно вводят фосфогипс при массовом соотношении (16-80):1.

Однако здесь очень низка степень использования фосфогипса, загрязняющего окружающую среду. Кроме того, применение связано с затратой электроэнергии.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса разделения сроков на фракции и сокращения его длительности.

Указанная цель достигается применением фосфогипса в качестве коагулянта стоков преимущественно животноводческих

te

xl

м

4 О

ферм при их естественном отстаивании для разделения жидкой и твердой фракций.

Сущность изобретения заключается в том, что для эффективного отделения твердой фазы от жидкости в стоки добавляют фосфогипс (отходы производства ортофос- форной кислоты) при массовых соотношениях 3:1 - 3:2 (25-40%). При этом фосфогипс вызывает интенсивную коагуляцию твердых частиц навоза, сокращая длительность процесса осаждения с 16-18 сут до 1-2 ч, что сопровождается ускоренной седиментацией твердой фазы.

В табл.1 показано влияние коагулянтов на разделение стоков на фракции.

По эффективности коагулирующего действия фосфогипс не уступает известному коагулянту (сульфат алюминия). Для опытов дозу сульфата алюминия выбирали общепринятую (1 % от общей массы), а дозу фосфогипса приняли максимально возможную (40%), что отвечает интересам утилизации с опытными данными производства.

В соответствии с опытными данными табл.1 коагуляцию стоков животноводческих ферм осуществляют смешиванием их с фосфогипсом в массовых соотношениях 3:1 - 3:2 с последующим перемешиванием, причем нижним пределом концентрации фосфогипса в стоках является 25% (3:1), средним 33% (3:1,5) и верхним 40% (3:2). Для практического применения невыгодно брать ниже нижнего предела концентрации, так как в этом случае используется минимум фосфогипса, утилизация которого является нерешенной проблемой, и замедляется процесс коагуляции.

При концентрации фосфогипса выше 40% (3:2) процесс разделения фракций затруднен из-за недостатка жидкости, поэтому дальнейшее повышение концентрации фосфогипса нецелесообразно.

Таким образом, оптимальными соотношениями смешения стоков с фосфогипсом для коагуляции являются весовые отношения 3:1 - 3:2 или 25-40% фосфогипса.

Механизм коагуляции частиц навоза фосфогипсом сложен. Здесь имеет место электролитическая коагуляция, протекающая по правилу ШульцеТарди; взаимная коагуляция, происходящая между разноименно заряженными коллоидными частицами; взаимодействие катионов с ионизированными группами гидрофильных органических соединений, способствующее коагуляции и седиментации; механическое увлечение хлопьев навоза грубодисперсны- ми частицами фосфогипса при выпадании их в осадок. Кроме того, на поверхности твердых частиц фосфогипса происходит адсорбция органических веществ, сопровождающаяся резким снижением цветности, Здесь возможен мостиковый механизм агрегации: молекулы органических веществ,

адсорбируясь на поверхности твердых частиц фосфогипса, служат как бы мостиком между частицами и, связывая их друг с другом, формируют крупные быстроседименти- рующие агрегаты.

После коагуляции стоков животноводческих ферм фосфогипсом образуется осветленная жидкость и осадок. Осветленную жидкость, полученную от коагуляции навоза, можно использовать для повторного гидросмыва или подавать на орошение земледельческих полей, а осадок после отделения от жидкой фазы выдерживают в отстойнике-накопителе 20-30 сут для обеззараживания овоцидным действием фосфогипса (табл.1).

После обеззараживания осадок представляет собой суспензированное органо- мелиоративное удобрение, свойства которого представлены в табл.2.

Из табл.2 видно, что физико-химические свойства органомелиоративного удобрения отвечают необходимым требованиям. При внесении 20 т этого удобрения на 1 га в солонцовую почву поступают, например, 8,8

тСаЗОз, 10 т жидкого навоза, 26-30 кг азота, 100-150 кг фосфора (PaOs) и 10-36 кг калия (К20).

При применении предлагаемого способа в рециркуляционной системе гидросмыва навоза после разовой коагуляции и повторного использования осветленной жидкости для смыва навоза фосфогипс вновь используют для коагуляции следующей партии жидкого навоза, поступающего

в навозохранилище, затем этот цикл повторяют до прекращения коагуляции (предельная коагуляция). При этом благодаря антисептическому и адсорбционному действию фосфогипса выделения газа снижаются, что улучшает санитарное состояние в помещениях. Кроме того, повышается степень осветления жидкой фракции вследствие коагуляции и седиментации коллоидных частиц навоза и увеличивается эффективность рециркуляции.

После предельной коагуляции фосфогипс полностью насыщается органическим удобрением, поэтому содержание питательных веществ в органомелиоративных удобрениях намного возрастает, что повышает рентабельность применения стоков животноводческих ферм (табл.3).

При внесении 10 т на 1 га этого удобрения, например, с массовым соотношением

3:1,5 в почву поступает 100 кг азота, 200 кг фосфора (PaOs) и 116 кг калия (КгО).

Влияние в полевых условиях полученных предложенным способом органомелио- ративных удобрений на урожайность и качество зерна озимой пшеницы приведено в табл.4.

Опытные данные табл.4 показывают, что урожайность при применении органоме- лиоративных удобрений увеличивается. На- пример, прибавка урожая озимой пшеницы составляет 12,2-13,8 ц/га. При этом по содержанию белка и клейковины опытное зерно не уступает зерну озимой пшеницы, выращенной с применением обычных туков, и превышает по этим показателям контроль (без удобрений).

Изучение неорганического состава зерна озимой пшеницы (табл.5) показывает, что зерно всех вариантов по составу мало отли- чается, за исключением немногих полезных элементов. Так, например, зерно озимой пшеницы контрольного варианта содержит 0,08% СаО, а в опытных вариантах - 0,2%, что объясняется стремлением растений к преимущественному поглощению кальция, если удобрение, внесенное в почву, содержит в определенном соотношении кальций и стронций. При этом анализ свидетельствует, что зерно озимой пшеницы всех вариан- тов не содержит фтора, свинца, стронция, мышьяка и других вредных элементов,

Таки.м образом, предлагаемый способ позволяет утилизировать два отхода производства - стоки животноводческих ферм и фосфогипс, обеспечивает рентабельность применения жидкого навоза, упрощает технологию обработки животноводческих стоков благодаря овоцидному действию фосфогипса. Причем, продуктом обработки жидкого навоза фосфогипсом является ор- ганомелиоративное удобрение, повышающее урожайность сельскохозяйственных культур. Кроме того, улучшается санитарное состояние и повышается эффективность гидросмыва.

Пример 1. В естественном отстойнике или навозохранилище животноводческой фермы смешивают навоз с фосфогипсом в массовом соотношении 3:1. После коагуля- ции навоза осветленную жидкость подают .на повторный гидросмыв навоза или на земледельческие поля для орошения, а осадок после обеззараживания (20-30 сут экспозиции) используют в качестве органомелиора- тивного удобрения.

Пример 2. В естественном отстойнике или навозохранилище смешивают жидкий навоз с фосфогипсом в массовом соотношении 3:2. После коагуляции и седиментации навоза осветленную жидкость подают на повторный гидросмыв навоза или на земледельческие поля для орошения, а осадок после обеззараживания (20-30 сут экспозиции) используют в качестве органо- мелиоративного удобрения.

Пример 3. В естественном отстойнике или навозохранилище смешивают жидкий навоз с фосфогипсом в массовом соотношении 4:1. После коагуляции и седиментации навоза осветленную жидкость подают на повторный гидросмыв навоза или на земледельческие поля для орошения, а осадок после обеззараживания (20-30 сут экспозиции) используют в качестве органо- мелиоративного удобрения. Однако в этом случае используется минимум фосфогипса, что невыгодно для утилизации отхода производства, загрязняющего окружающую среду.

Пример 4/В естественном отстойнике или навозохранилище смешивают жидкий навоз с фосфогипсом в массовом соотношении 1:1. После коагуляции и седиментации навоза осветленную жидкость подают на повторный гидросмыв навоза или на земледельческие поля для орошения, а осадок после обеззараживания (20-30 сут экспозиции) используют в качестве органо- мелиоративного удобрения. Однако при такой концентрации фосфогипса затруднен процесс разделения фракций из-за недостатка жидкости, поэтому массовое соотношение 1:1 нецелесообразно.

П р им е р 5. В отстойнике биологической очистки сточных вод смешивают жидкий биологический ил с фосфогипсом в массовом соотношении, например, 3:1,5. После коагуляции и седиментации ила осветленную жидкость подают на орошение полей, а осадок после обеззараживания (30 сут экспозиции) используют в качестве ор- ганомелиоративного удобрения.

Пример 6. В отстойнике биологической очистки сточных вод смешивают жидкий биологический ил с фосфогипсом в массовом соотношении, например, 3:1. После коагуляции и седиментации ила осветленную жидкость подают на орошение полей, а осадок обрабатывают минеральными удобрениями для повышения концентрации действующих веществ до 5-30% и после обеззараживания (20 сут экспозиции) используют в качестве органомелиоративного удобрения.

Формула изобретения

1, Способ разделения стоков, преимущественно животноводческих ферм, включающий внесение в стоки в качестве коагулянта фосфогипса, отстаивание с последующим разделением на жидкую фракцию и осадок, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса разделения, а также сокращения его дли- тельности, фосфогипс вносят в стоки в соотношении по массе 1:3 - 2:3.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что фосфогипс вносят в стоки животноводческих ферм при естественном отстаивании в рециркуляционном цикле гидросмыва при очистке животноводческих помещений.

Таблица 1

Использование: разделение стоков животноводческих ферм. В животноводческие стоки в качестве коагулянта вносят фосфогипс в соотношении по весу 1:3-2:3 при естественном отстаивании в рециркуляционном цикле гидросмыва при очистке животноводческих помещений. 1 з.п.ф-лы, 5 табл.

Температура замерзания, °С

-1

-2

-12,3

-10,2

Таблица 3

Таблиц. а-Д

Вариан

Без удобрений (контроль)

Pb

2,2 0,26

0,5

0,08

80,0

180,0

400,0

28,0

7,0

4,0

0,12

0,0

.

Варианты опыта

ФоссЬогипс

ЖН + фосфогипс

2,7

0,24

0,5

0,2

70,0

140,0

400,0

30,0

6,0

5,0

0,04

0,0