Способ очистки животноводческих стоков и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК C02F11/04 

Изобретение относится к способам анаэробной и физико-химической очистки стоков, содержащих органические вещества, например жидкого навоза животноводческих ферм, предназначенных для получения биогаза, органических удобрений, оборотной и очищенной воды, а также обеззараживания отходов и воды и может быть применено при очистке животноводческих, бытовых и промышленных стоков.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса очистки жидкой фракции путем извлечения биогенных элементов.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходный навоз предварительно разделяют на сгущенную и жидкую фракции с последующим анаэробным сбраживанием сгущенной фракции в метантенке, а жидкой - в анаэробном биофильтре: Сброженную жидкую фракцию нагревают до 50- 100°С, продувают через нее биогаз в анаэробных условиях в режиме флотации, отстаивают и удаляют осадок, циклично продувают воздухом и выдерживают, удаляют избыточный активный ил, сгущенную фракцию и иловые осадки уплотняют и высушивают.

При взаимодействии аммонийных форм азота с углекислотой, содержащейся в биогазе, происходит образование карбоната аммония (, выпадающего в осадок, который удаляется в процессе флотации с пенным слоем. Одновременно происходит очистка биогаза от СОг. При нагреве жидкой фракции до 100°С азот частично переходит в аммиачную форму и вместе с биогазом удаляется

XJ

JSk СЛ

ч о

Пример. Исследования проводят на лабораторной установке, включающей лабораторную установку для метанового сбраживания тремя метантенкэми емкостью 50 л. каждый, газгольдер емкостью 100 л, анаэробный дезаммоыизатор емкостью 100 л, аэробный биофильтр емкостью 50 л, работающий в режиме нитри-денитрификсации. Исходный навоз со свинофермы, предварительно разделенный на сгущенную и жидкую фракции в отстойнике в течение двух сут, загружают в разные емкостные мега- нтенки, Сбраживание ведут в термофильном режиме, время гидравлической выдержки составляет 10 дн. Жидкую сброженную фракцию ш метантенка направляют в анаэробный дезаммонизатор. Флотацию ведут биогазом, содержание углекислого газа в котором колеблется от 35 до 45%. Расход биогаза изменяют от 0,5 до 4,0 м на м обрабатываемой жидкости в минуту. Время флотации - от 5 до 15 мин. Температура обрабатываемой жидкости во флотаторе - 50, 70, 90 и 100°С. Далеь кую обработанную во флотаторе пороют на аэробную обработку в аэрог : биофильтр. Аэробную обработку веь-, , ,;. , температуре субстрата 28-35°С. Врем - работки в стадии нитрификации составляв 20 ч, денитрификзцми - 24 ч. Результаты исследований приведены в таблице.

На чертеже изображено устройсгзо осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит накопительную емкость 1 исходных стоков, соединенную трубопроводом с отстойником 2 для разделения исходного и сброженного навоза на жидкую и сгущенную фракции, который так же соединен с метантенком 3, в который подают сгущенную фракцию из отстойнике 2. Теплообменник 4 трубопроводами псд ачи исходной холодной жидкой воды соединен с отстойником 2, а подогретой фракции с анаэробным биофильтром 5, трубопроводами горячей обработанной жидкой фракции с дезаммонизатором 6, снабженным системой подогрева, состоящий из рубашки 7, водяного насоса (не показан) и трубопроводов горячей и охлажденной воды, патрубком 8 для отвода осадка, соеди ненным с илруплотнителем 9 и кольцевым лотком 10, соединенным с пеногасителег 1 11 и трубопроводом охлажденной жидкой фракции с тепловым насосом 12, который соединен трубопроводами подачи очищенной жидкой фракции из теплообменника и охлажденной жидкой фракции с аэробным биофильтром 13 и трубопроводами подачи нагретой воды в оубашки систем подогрева анаэробного биофильтра 5, метангенка 3 и

отстойника 2. Дезаммонизатор 6 трубопроводами горячей и охлажденной воды соединен с котлом-парообразователем 14, системой подачи, распределения и отвода

биогаза, соединенной трубопроводами с установленными на них задвижками (не показаны) с циклоном-обезвоживателем биогаза 15 и газгольдером 16. Аэробный биофильтр 13 снабжен имменобилизационным устройством (не показано) и кольцевым патрубком VI для подачи воздуха, соединенным трубопроводом с компрессором 8, а такхе патрубками для отвода активного ила 19 м очищенной воды 20. Иловая площадка 21

соединена трубопроводом с илоуплотните- лем 9.

Устройство работает следующим образом.

Навоз с фермы подают в накопительную

емкость 1. из которой суточный объем перекачивают в отстойник-подогреватель 2. В отстойнике органическая масса расслаивается на жидкую и сгущенную фракции jj, сче, иедиментационныч сьсйстз органики.

Сгущенную фракцию переучивают в метз- нтенк 3, а жидкую - в теплообменник 4 i анаэробный биофильтр 5. После анаэробного сбраживания в биофильтре жидкую фракцию закачивают в анаэробный дезйм

монизэтор 6. При продувке биогаза через жидкую фракцию с нагревом ее до 70-100°С происходит выделение аммиака и пара. Пар кондс-нсируется в циклоне 15, а аммиак растворяется в воде мокрого газгольдера 16.

образуя аммиачную воду заданной концентрации. Аммиачную воду утилизируют как удобрение. Пену из кольцевого 10 де заммонизатора 6 сливают в пеноглситель 11. Жидкую сброженную массу после денитрификации прокачивают через пластинчатый теплообменник 4 для нагрева исходном жидкой фракции, а затем подают в тепловой насос 12, где снимается остаточное тепло для подогрева исходной массы до 20-25°С

в отстойнике 2, метантечке 3 для сбражиоа- ния сгущенной фракции при 30 33°С и биофильтре при 50-55°С. Подогрев с дезаммонизаторе б до температуры 70- 100°С осуществляют паром из котла через

рубашку 7, Топливом для котла служит бис- газ. выделяющийся из метантеика 3 и анаэробного биофильтра 5.

Густую сброженную фракцию из мета нтенка 3, биофильтра 5 и дезаммонизатора б через патрубок 8 и из пеногасителя 11 подают в илоуплотнитель 9, где происходит доокисление ее путем продувки сжатого воздуха компрессором 18. Затем уплотненный ил подают для подсушки на иловую

площадку 21, а иловую воду из уплотнителя - s аэробный биофильтр 13.

В аэробный биофильтр 13 закачивают охлажденную жидкую сброженную массу из теплового насоса 12, э воздух вводят через кольцевой патрубок 17,

Густую фазу из аэробного биофил ра через патрубок 19 для отвода активного ила подают в илоуплотнитель 9, а очищенную воду через патрубок 20 сбрасывают в водо- ем. Конденсат, образующийся в циклоне 15 после обезвоживания биогаза, очищают в йэробном б юфигьтре

образом применение предлагае- мого способа v, устройства позволяет про- цесс очистки стоков вести без добавления извести, использования воздуха и кислоты, при этом получить вь сококонцзитрьфован- ное органическое удобрение, обогащенное аммонийным азотом лишенное болезне- творных ,wpoop aHM3i OB, яиц гельминтов и семян сорных растений, воду, стерильно очищенную до норм сброса в водоем; био- газ, лишенный углекислоты (CCte) и сероводорода (Н2о). Способ позволяет сократить spdwr очистки стоков, упростить технологическую личин: О1исгкм :,токив а также мэкьшить рабочие объемы емкостей по всей технологической iWhMi

Формуле изобретения

1.Способ очистки животноводческих стоков, включающий разделение исходных стоков на ж лд ую и сгущенную фракции, анаэробное сбраживание сгущенной фракции в метантенке и жидкой в анаэробном биофильтре, разделение сгущенной сбро„ енкой фркчиим на твердую vi жидкую со- стаеляюыче, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса очистки жидкой фракции путем извлече- ыч биогенных эл-ементов, сброженную жидкую фракцию нагревают до 50--100°С, продувают через нее биогаз в анаэробных условиях, отстаивают и удаляют осадок, циклично продувают воздухом и выдержи- в а ют, уд з я ют избыточный активный ил, сгущенную фракцию и иловые осадки уплотняют и высушивают, а полученный биогаз очищают от сммиака и обезвоживают.

2,Устройство для очистки животновод- ческих стоков, включающее установку для

разделения исходного и сброженного -навоза на жидкую и сгущенную фракции, мета- нтенк для сбраживания сгущенной фракции, анаэробный биофильтр для сбраживания жидкой фракции, установку для разделения сброженной сгущенной фракции на твердое органическое удобрение и очищенную воду, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса очистки жидкой фракции путем извлечения биогенных элементов, устройство снабжено системой доочистки жидкой фракции, состоящей из анаэробного дезаммони- затора, снабженного системой подогрева, состоящей из рубашки, водяного насоса и трубопроводов горячей и охлажденной воды, соединенных с котлом-парообразователем, системой подачи, распределения и отвода биогаза, соединенной трубопроводами с установленными на них задвижками, с циклоном-обезвоживателем биогаза и газгольдером, а также патрубком для отвода осадка, соединенным с илоуплотнителем и кольцевым лотком для удаления пены, соединенным с пеногасителем, аэробным биофильтром, снабженным иммобипизаци- онным устройством и кольцевым патрубком для подачи воздуха, соединенным трубоп; .роводом с компрессором, а также патрубками для отвода активного ила и очищенной воды.

3, Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью повышения энергетического КПД, оно снабжено теплообменником и тепловым насосом, теплообменник соединен трубопроводами подачи исходной холодной жидкой фракции с отстойником, подогретой жидкой фракции - с анаэробным биофильтром, трубопроводами горячей обработанной жидкой фракции - с дезаммо- низатором и пеногасителем и охлажденной жидкой фракции - с тепловым насосом, тепловой насос соединен трубопроводами подачи очищенной жидкой фракции из теплообменника и охлажденной жидкой фракции с аэробным биофильтром и трубопроводами подачи нагретой воды в рубашки систем подогрева анаэробного биофильтра, метантенка и отстойника и отвода охлажденной воды из этих систем.

, 8 г ноосферу

биагаз

биогаз

. -г.

t- I

I Ч fffOfOJL

V S / r I t7

Я/Г/ЛРЯ сф масса

6 баёоем

(.0m хомлрессора

Сущность изобретения при очистке животноводческих стоков их разделяют на жидкую и сгущенную фракции, сгущенную фракцию подвергают анаэробному сбражи2 ванию в метантенке, а жидкую - в анаэробном биофильтре, сброженную жидкую фракцию нагревают до 50-100°С, продувают через нее в анаэробных условиях биогаз, отстаивают, удаляют осадок, продувают воздухом и выдерживают, удаляют избыточный активный ил, сгущенную фракцию и иловые осадки уплотняют и высушивают, а полученный биогаз очищают от аммиака и обезвоживают. Устройство снабжено системой доочистки жидкой фракции, состоящей из анаэробного дезаммонизатора, снабженного системой подогрева и патрубком отвода осадка, и анаэробным биофильтром, снабженным иммобилизационным устройством и кольцевым патрубком для подачи воздуха, теплообменником и тепловым насосом. 2 с п., 1 з п ф-лы, 1 ил 1 табл сл