початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2293070

СПОСІБ КОМПЛЕКСНОЇ ПЕРЕРОБКИ І УТИЛІЗАЦІЇ ОСАДУ стічних вод

Ім'я винахідника: Кнатько Василь Михайлович (RU); Щербакова Олена Василівна (RU); Кнатько Михайло Васильович (RU); Володимирська Наталія Володимирівна
Ім'я патентовласника: Кнатько Василь Михайлович (RU); Щербакова Олена Василівна (RU); Кнатько Михайло Васильович
Адреса для листування: 198264, Санкт-Петербург, пр. Ветеранів, 139, кв.373, В.М. Кнатько
Дата початку дії патенту: 2005.04.18

Винахід відноситься до області переробки осадів стічних вод на комунальних очисних спорудах. Спосіб полягає в попередньому зневодненні опадів первинних відстійників і активного мулу, змішуванні з піском з пісковловлювачів, знезараженні за допомогою реагенту і отриманні продукту утилізації, за допомогою додаткового знешкодження опадів знезаражувальним і знешкоджуючою реагентом, в якості якого використовують комплексний порошковий реагент наступного складу: глина 40,0- 60,0 мас.%, вапно 5,0-40,0 мас.%, цемент 5,0-40,0 мас.%, комплексоутворювач, вибраний з ряду: суміш оксидів металів, зола, подрібнений шлак, доломітове борошно, мелений вапняк 5,0-10,0 мас.%. Кількість реагенту складає 10,0-30,0 мас.% Від ваги суміші. Технічний ефект - глибока комплексна переробка, знешкодження та знезараження опадів з отриманням екологічно чистих продуктів утилізації.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області переробки осадів стічних вод, що утворюються на комунальних очисних спорудах, і призначене для забезпечення безвідходної технології утилізації продуктів переробки.

Опади стічних вод комунальних очисних споруд (КОС) представляють собою складну суміш з високим вмістом води, в якій біологічно нешкідливі речовини міцно пов'язані із забруднюючими токсичними компонентами органічної і неорганічної природи.

Відомі різні способи переробки осадів КОС, частково вирішують проблеми їх знешкодження і переробки з подальшою утилізацією утворюються речовин.

Найбільш поширені способи утилізації осаду стічних вод за допомогою виготовлення палива або за допомогою піролізу.

Відомий спосіб утилізації осаду біологічних споруд з очищення стічних вод з отриманням палива після змішування відфільтрованого осаду з 40-50 мас.% Вугільного пилу, або деревної тирси, або стружок, або торфу (FR №2497520, С 10 L 5/46, 5 / 48, 1982).

Відомий спосіб переробки відходів очисних споруд для отримання палива або добавок до компосту, по якому осад змішують з флокулянтами і носіями вуглецю і піддають зневоднення до досягнення частки сухої речовини 15-20% (ЕР №0271628, С 10 L 5/40, 1988).

До подібних способів утилізації відходів КОС можна віднести і спосіб отримання формованого палива на основі суміші згущеного мулу установок з очищення стічних вод і висушеної суміші подрібненого твердого палива, обраного з групи, що містить деревні і рослинні відходи, торф, лігнін, вугільну дрібницю, текстильні відходи або їх суміші (RU №2131449, С 10 L 5/14, 5/44, 5/46, 5/48, 1999).

Однак всі ці способи лише частково вирішують проблему утилізації відходів КОС і зниження забруднення навколишнього середовища відходами, так як не можуть бути використані при утилізації відходів що містять токсичні речовини.

Відомі й способи утилізації осаду споруд з очищення стічних вод з отриманням сорбенту після змішування осаду з торфом і прожарювання (Утилізація осаду біологічного очищення стічних вод. Водопостачання і санітарна техніка, 1965, №5, с.10-11) і спосіб, заснований на введенні в переробляються активні мули дробленого керамзиту перед піролізом для підвищення ефективності одержуваного сорбенту (SU №1742227, С 02 F 11/00, 1990).

Освіта токсичних газів в процесі піролізу, а й наявність важких металів в одержуваних сорбентах є істотними недоліками цих способів, що перешкоджає їх широкому використанню.

Відомий спосіб комплексної переробки техногенних опадів, зокрема відходів КОС, що передбачає поділ опадів на фракції з наступною обробкою кожної фракції окремо і отриманням цільових утилізованих продуктів. Спочатку відокремлюють піщану складову осаду, потім в залежності від співвідношення органічних і неорганічних речовин мулову складову осаду ділять на фракції і ведуть роздільну їх обробку. Обробка сірчаної кислотою дозволяє отримати з осаду коагулянт. Піроліз і активація осаду забезпечують його переробку в сорбент, при великому вмісті органіки осад піддають біотехнологічному розкладанню (RU №2057725, С 02 F 11/10, С 02 F 11/14, 1996).

До недоліків відомого способу можна віднести невизначеність критеріїв поділу мулової складової на фракції залежно від співвідношення вмісту органічних і неорганічних речовин та способи їх поділу, а й декларативність отримання «чистої» піщаної складової після проходження обробки на барабанному гуркоті або в гидроциклоне. Пояснюється це тим, що в що містяться на частинках піску аутогенних плівках сорбованих органічні і неорганічні забруднення, які не можуть бути повністю видалені зазначеної обробкою. Крім того, піроліз однієї з фракцій мулової складової вимагає наявності складного технологічного обладнання з очищення димових викидів, а обробка іншої фракції сірчаної кислотою є небезпечною, високовитратною і вимагає при цьому наявності спеціального коррозионностойкого обладнання. На підставі вищевикладеного можна зробити висновок про можливе використання відомого способу тільки для очищення донних відкладень річок і озер і неможливості його використання для комплексної переробки та утилізації осадів стічних вод КОС.

Найбільш близьким до пропонованого винаходу є спосіб обробки осадів стічних вод, при реалізації якого осад первинних відстійників і активний мул після попереднього зневоднення змішують з присадним матеріалом піском і знезаражувальним реагентом, додатково зневоднюють до продукту вологістю 60% і утилізують в якості добрива (SU №842057, С 02 F 11/006 1981). Цей спосіб, на думку авторів, забезпечує переробку всіх відходів, що утворюються на КОС: осаду, надлишкового активного мулу, піску. Однак, крім зазначених видів відходів КОС, автори не враховують надрешеточние відходи, що складаються з твердих великорозмірних включень, які і необхідно утилізувати. При цьому в разі утримання в опадах стічних вод токсичних органічних і неорганічних речовин цей спосіб утилізації непридатний. Використання в якості знезаражуючого реагенту тіазона або аміачної води підвищує вартість проведених операцій і робить продукти утилізації екологічно небезпечними, тобто фактично відбувається знезараження відходів, але не їх знешкодження.

Завданням, на вирішення якої спрямовано створення пропонованого винаходу, є глибока комплексна переробки осадів стічних вод, що забезпечує їх знешкодження, знезараження і утилізацію з отриманням екологічно безпечних продуктів.

Поставлена ​​задача вирішується тим, що в способі комплексної переробки та утилізації осадів стічних вод, що включає попереднє зневоднення опадів первинних відстійників і активного мулу, змішування з піском і знезаражувальним реагентом, і отримання продукту утилізації, відповідно до винаходу одночасно із знезараженням проводять знешкодження осадів стічних вод за допомогою комплексного порошкового реагенту наступного складу: глина 40,0-60,0 мас.%, вапно 5,0-40,0 мас.%, цемент 5,0-40,0 мас.%, комплексоутворювач, вибраний з ряду: суміш оксидів металів , зола, подрібнений шлак, доломітове борошно, мелений вапняк 5,0-10,0 мас.%, причому кількість реагенту складає 10,0-30,0 мас.% від ваги суміші, зазначений реагент, зневоднені опади первинних відстійників і активний мул подають в змішувач одночасно з піском з пісковловлювачів і, додатково, з попередньо подрібненими надрешеточнимі відходами первинних відстійників, де обробляють до отримання однорідної суміші, яку поміщають в бункер-накопичувач.

Для отримання техногенного укріпленого грунту кількість порошкового реагенту може становити 20,0-30,0 мас.%, При вмісті в ньому глини 40,0-50,0 мас.%, Вапна 5,0-20,0 мас.%, Цементу 30,0-40,0 мас.%, комплексообразователя, в якості якого вибирають оксиди металів, або золу, або подрібнений шлак 5,0-10,0 мас.%.

Для отримання техногенного почвогрунта кількість реагенту може становити 10,0-15,0 мас.%, При вмісті в ньому глини 40,0-50,0 мас.%, Вапна 20,0-40,0 мас.%, Цементу 5, 0-10,0 мас.%, комплексообразователя, в якості якого можуть бути обрані доломітове борошно або мелений вапняк - 5,0-10,0 мас.%, час витримки в бункері-накопичувачі може становити не менше 24 годин, після чого в суміш додатково вводять расщелачівающую добавку у вигляді рослинного грунту, в співвідношенні від 1,0: 0,4 до 1,0: 0,6, або торфу, в співвідношенні від 1,0: 0,15 до 1,0: 0,25 .

Заявником не встановлені джерела інформації, що містять відомості про технічні рішення ідентичних заявленому винаходу, що дозволяє зробити висновок про його відповідність критерію «новизна».

Використання в способі комплексної переробки і утилізації відходів КОС пропонованого реагенту забезпечує не лише знезараження, а й знешкодження всіх складових осадів стічних вод.

Відомо, що в мулових опадах і надмірному активному мулі в великій кількості містяться різні мікроорганізми, в тому числі і патогенні. Їх кількість оцінюється за змістом сумарного білка, наприклад, за методом Бредфорда (Кількісне вплив життєдіяльності мікроорганізмів на фізико-механічні властивості Оглеєні порід. Методичні вказівки, Ленінград, видавництво ЛДУ, 1988 рік) і може становити від 100 до 300 мг / г сухої речовини. При введенні пропонованого реагенту реакція середовища в суміші відходів КОС змінюється від рН 6,0-6,5 до рН 11,0-12,0. У зазначених резкощелочних умовах в результаті лужного гідролізу жирів, білкових мембран мікроорганізмів і вуглеводнів відбувається омилення перерахованих речовин, загибель мікроорганізмів і утворення натрієвих, калієвих і кальцієвих солей органічних кислот.

При цьому пропоноване винахід забезпечує і знешкодження опадів КОС від різних екотоксікантов, перш за все, важких металів і їх токсичних комплексів. Досягається це за рахунок формування алюмосилікатної сорбційно-активної мінеральної матриці, що утворюється при взаємодії лужних компонентів реагенту (вапно, цемент) з глиною, кількість якої в реагенте може становити 40,0-60,0 мас.%. Зазначена кількість алюмосилікатів глини забезпечує досить повне протікання хемосорбціонних процесів. При зменшенні вмісту глини в реагенте менш 40,0 мас.% Кількість алюмосилікатів може бути недостатнім для надійної взаємодії з дисперсними складовими активного мулу, тоді як збільшення вмісту глини - нераціонально, внаслідок того, що веде до зменшення частки гидролизующих компонентів і комплексообразователя, знижуючи тим самим ефективність реакцій гідролізу. Введення до складу реагенту вапна забезпечує, перш за все, високолужних реакцію середовища в суміші компонентів осаду і подолання їх кислотної буферности. Тому витрата вапна при виробництві техногенного почвогрунта вибирається з умови забезпечення реакції середовища рН 11,0-12,0, тобто не може становити менше 20 мас.%, Так як кількість порошкового реагенту в цьому випадку менше, ніж при виробництві укріпленого техногенного грунту. Крім того, вапно, взаємодіючи з гідролізованими алюмосиликатами глини, бере участь у формуванні цементують або агрегують новоутворень у вигляді гідросилікатів, алюмінатів, феритів кальцію, сприяючи літіфікаціі колоїдно-дисперсних складових суміші. Введення до складу реагенту комплексоутворювача забезпечує інтенсифікацію процесів новоутворень, що володіють в'язкої здатністю і гідравлічним формованих органо-мінеральних агрегатів. Вибір конкретного комплексоутворювача визначається видом кінцевого продукту утилізації. Так, для отримання техногенного укріпленого грунту в якості комплексоутворювача можуть бути використані оксиди металів, зола або подрібнений шлак, а його частка повинна становити не менше 10,0 мас.%, Тоді як для отримання техногенного почвогрунта частка комплексообразователя може становити 5,0 мас. % і в цій якості вже використовують доломітове борошно або мелений вапняк, є екологічно безпечними компонентами.

Пропонований спосіб забезпечує і та утилізацію роздроблених і подрібнених надрешеточних відходів, які виконують при виробництві техногенного укріпленого грунту функцію армуючої фракції або крупноагрегатного компонента, що сприяє аерації при виробництві техногенного почвогрунта.

Внесення забрудненого піску з песколовок в змішувач разом з іншими переробляються компонентами осаду і реагентом і забезпечує його знезараження і знешкодження, при цьому пісок виконує функцію інертною скелетної добавки, корисною для всіх видів продуктів утилізації.

Час витримування отриманої в змішувачі однорідної суміші компонентів опадів КОС і порошкового реагенту при отриманні техногенного укріпленого грунту не регламентровано, тобто отримана суміш може бути використана для його виробництва відразу ж після вивантаження. А при виробництві техногенного почвогрунта витримка отриманої суміші в бункері-накопичувачі необхідна для повного здійснення процесів знешкодження та знезараження в високолужних середовищі. При цьому не раніше ніж через добу в приготовлену суміш техногенного почвогрунта рекомендується вносити расщелачівающую добавку у вигляді природного рослинного грунту, в співвідношенні від 1,0: 0,4 до 1,0: 0,6, або торфу, в співвідношенні від 1,0 : 0,15 до 1,0: 0.25.

Зазначені обставини, на думку заявника, підтверджують відповідність заявленого технічного рішення критерієм «винахідницький рівень».

Можливість реалізації запропонованого винаходу підтверджується проведеними експериментами і ілюструється такими прикладами.

приклад 1

В даному прикладі розглядається реалізація пропонованого винаходу для отримання укріпленого техногенного грунту. Згідно СНиП 2.04.03-85 вагове співвідношення компонентів КОС, які перебувають на очисних спорудах, має наступний склад (у частках одиниці):

- Зневоднені до вмісту вологи 75% мулові опади і надлишково активний мул - 0,9;

- Пісок з песколовок при влагосодержании 10-12% - 0,09;

- Подрібнені до часток менше 5 мм надрешеточние відходи при влагосодержании 25,0% - 0,01.

Приготована в вібросмесітеле періодичної дії марки ВСМЛ (2 × 100) суміш відходів КОС зазначеного складу, відрізнялася вязкотекучем консистенцією, а після внесення в неї порошкового реагенту наступного складу: глина - 45,0%, цемент - 30,0%, вапно - 15, 0%, комплексоутворювач (зола) - 10,0% суміш придбала тугопластічних стан, придатний для формування зразків. Зразки укріпленого техногенного грунту були виготовлені при введенні комплексного порошкового реагенту в кількості 10,0; 20,0; 30,0; 40,0 мас.%. Циліндричні зразки, діаметр і висота яких дорівнювала 5 см, формувалися при статичному навантаженні 30 кг / см і витримувалися в камері 100% -ної вологості протягом 3, 7, 14 і 28 діб, після чого випробовувалися на міцність і водостійкість. Отримані результати представлені в таблиці 1.

Проведені дослідження показали, що міцність укріпленого техногенного грунту зростає в міру збільшення частки порошкового реагенту в суміші відходів КОС. Отримані показники міцності відповідають вимогам ГОСТ 23558-94 «Суміші щебені-гравій-пісчані і грунти, оброблені неорганічними в'яжучими матеріалами, для дорожнього і аеродромного будівництва».

З метою оцінки ступеня знезараження відходів КОС при введенні комплексного порошкового реагенту були проведені аналізи вмісту сумарного білка в одержуваному укріпленому техногенному ґрунті.

До введення в суміш відходів КОС порошкового реагенту вміст у ній сумарного білка становило 110-115 мг / г сухої речовини, а через годину після защелачивания суміші добавками порошкового реагенту зміст сумарного білка зменшилася до 30-45 мг / г. Після добового витримування приготовленої суміші (відходів КОС і порошкового реагенту) зміст сумарного білка не виявлялося. Крім того, слід зазначити, що при введенні в суміш відходів КОС порошкового реагенту пропонованого складу, відразу ж зникає її неприємний гнильний запах, що свідчить про припинення гнильних процесів, обумовлених життєдіяльністю мікроорганізмів.

Для визначення ступеня знешкодження суміші відходів КОС були проведені досліди по оцінці хемосорбціонних поглинання важких металів і інших екотоксікантов формується, в результаті лужного гідролізу глинистої складової порошкового реагенту, алюмосилікатної мінеральної матрицею. Процеси десорбції важких металів з вихідної суміші відходів КОС і одержуваного укріпленого техногенного грунту оцінювалися результатами водних витяжок через 1 і через 3 доби ексікаторного витримування зразків. Отримані результати представлені в таблиці 2. Вихід зазначених екотоксікантов не перевищує норм ГДК.

Визначення вмісту рухомих форм екотоксікантов проводилося за допомогою дослідження ацетат-амонійних витяжок. Результати цих досліджень наведені в таблиці 3. Вміст рухомих форм екотоксікантов в зразках техногенного укріпленого грунту і не перевищує допустимих норм ГДК.

На підставі цього можна зробити висновок про екологічну безпеку одержуваного техногенного укріпленого грунту.

приклад 2

Для отримання техногенного почвогрунта в суміш відходів КОС (аналогічну за складом прикладу 1) вводилися добавки порошкового реагенту в кількості 5,0; 10,0; 15,0; і 20,0 мас.%. При цьому комплексний порошковий реагент мав наступний склад: глина - 50,0 мас.%, Вапно 35,0 мас.%, Цемент - 5,0 мас.%, Комплексоутворювач (доломітове борошно) 10,0 мас.%.

Після введення реагенту в суміш відходів КОС вироблялося її перемішування протягом 5 хвилин з використанням вібросмесітеля ВСМЛ (2 × 100). Потім отримана суміш дотримувалися протягом доби в камері 100% -ної вологості, після чого визначалася реакція середовища почвогрунта. Оскільки в результаті впливу добавок порошкового реагенту реакція середовища перебувала в лужному інтервалі (рН 10,0-11,0), в суміш вносилися добавки рослинного грунту (рН 6,2) у ваговому співвідношенні суміші до расщелачівающей добавці рослинного грунту від 1,0: 0,3 до 1,0: 0,6.

Для виготовлення зразків почвогрунта як расщелачівающей добавки використовувався і низовий (перегнійний) торф (рН <5,0) в співвідношенні 1,0: 0,2 до 1,0-0,25.

Отримані зразки штучних грунтів витримувалися протягом доби в камері 100% -ної вологості, після чого були проведені контрольні визначення реакції середовища. Отримані результати показують, що рН середовища зразків, виготовлених відповідно до заявлених кількісними співвідношеннями компонентів, складає менше 8,5, тобто расщелачіваніе середовища достатню і отриманий техногенний почвогрунт може бути рекомендований як для пристрою газонів, так і для інших цілей комунального господарства. Результати досліджень наведені в таблиці 4. Сумарний білок в виготовлених зразках почвогрунта що невиявлений.

Таким чином, пропоноване винахід забезпечує комплексну переробку осадів стічних вод очисних станцій з їх знезараженням і знешкодженням та отриманням екологічно чистих продуктів утилізації з використанням доступних матеріалів і стандартного устаткування, що підтверджує його відповідність критерію «промислова придатність».

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб комплексної переробки та утилізації осадів стічних вод, що включає попереднє зневоднення опадів первинних відстійників і активного мулу, змішування з піском з пісковловлювачів, знезараження за допомогою реагенту і отримання продукту утилізації, що відрізняється тим, що додатково проводять знешкодження опадів, причому в якості знезаражуючого і знешкоджує реагенту використовують комплексний порошковий реагент наступного складу: глина 40,0-60,0 мас.%, вапно 5,0-40,0 мас.%, цемент 5,0-40,0 мас.%, комплексоутворювач, вибраний з ряду: суміш оксидів металів, зола, подрібнений шлак, доломітове борошно, мелений вапняк 5,0-10,0 мас.%, кількість реагенту складає 10,0-30,0% від ваги суміші, зазначений реагент, зневоднені опади первинних відстійників і активний мул подають в змішувач одночасно з піском з пісковловлювачів і додатково з попередньо подрібненими надрешеточнимі відходами первинних відстійників, де обробляють до отримання однорідної суміші, яку поміщають в бункер-накопичувач.

2. Спосіб комплексної переробки та утилізації осадів стічних вод по п.1, що відрізняється тим, що для отримання техногенного укріпленого грунту кількість порошкового реагенту складає 20,0-30,0 мас.% При вмісті в ньому глини 40,0-50,0 мас.%, вапна 5,0-20,0 мас.%, цементу 30,0-40,0 мас.%, комплексообразователя, в якості якого вибирають оксиди металів, або золу, або подрібнений шлак, 5,0-10, 0 мас.%.

3. Спосіб комплексної переробки та утилізації осадів стічних вод по п.1, що відрізняється тим, що для отримання техногенного почвогрунта кількість реагенту складає 10,0-15,0 мас.% При вмісті в ньому глини 40,0-50,0 мас. %, вапна 20,0-40,0 мас.%, цементу 5,0-10,0 мас.%, комплексообразователя, в якості якого вибирають доломітове борошно або мелений вапняк, 5,0-10,0 мас.%, при це час витримування отриманої суміші в бункері-накопичувачі становить не менше 24 год, після чого в неї вносять расщелачівающую добавку у вигляді рослинного грунту в співвідношенні від 1,0: 0,4 до 1,0: 0,6 або торфу в співвідношенні від 1 , 0: 0,15 до 1,0: 0,25.

Версія для друку
Дата публікації 20.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів