способ подготовки сточных вод свиноводческих комплексов и ферм для сельскохозяйственного использования

Формула изобретения

Способ подготовки сточных вод свиноводческих комплексов и ферм для сельскохозяйственного использования, включающий последовательное введение щелочного коагулянта - суспензию шлама карбида кальция или смесь известкового молока с суспензией шлама карбида кальция в соотношении 1:2 в количестве 1,0-3,0 г/дм³ в пересчете на СаО и подкисляющего реагента до рН 6,5-8,5 с выделением образующегося осадка, отличающийся тем, что в качестве подкисляющего реагента используют отход производства фосфорной кислоты: смесь суспензий дигидрата сульфата кальция и простого суперфосфата в соотношении 1:1 или смесь суспензий дигидрата сульфата кальция и двойного суперфосфата в соотношении 1:0,5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к утилизации сточных вод, образующихся на свиноводческих комплексах и фермах, и может быть использовано в сельском хозяйстве для подготовки жидких отходов свиноводческих комплексов и ферм для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий.

Известен способ [пат. США №5562829, С02F 1/52] очистки сточных вод молочной фермы, включающий обработку суспензией Са(ОН)₂ при дозе 0,2 - 1,0 г/дм ³ при рН 9,3 11,8.

Недостатком способа является дороговизна товарной извести, кроме того, полученные после обработки жидкая и твердая фазы имеют значения рН 11-12, что значительно уменьшает область их применения в сельском хозяйстве.

Известен способ [1231004 С02F 1/58, С05F 7/00, 15.05.86. Бюл. №18] подготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования, включающий введение щелочного коагулянта - 10%-ное известковое молоко до рН 9-11, затем подкисления 10%-ной суспензией простого суперфосфата до рН 6,0-8,5. После двухчасового отстаивания смесь разделяется на прозрачную жидкую фракцию и осадок, содержащий не растворившиеся частицы извести и суперфосфата, являющийся органоминеральным удобрением.

Недостатками этого способа являются дороговизна простого суперфосфата используемого для приготовления кислого реагента; применяемые дозы простого суперфосфата определяют высокую стоимость реагентной обработки; трудоемкость подготовки к использованию простого суперфосфата, обусловленная необходимостью измельчения реагента; длительность процесса отстаивания смеси; отсутствие эффекта дезодорации и, следовательно, загрязнение атмосферы. Перечисленные недостатки ограничивают широкое использование жидкой фракции и осадка на земледельческих полях орошения.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является способ [2243170, С02F 1/52, 1/58 // С02F 103:20] подготовки 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.

Изобретение направлено на создание технического способа, который позволил бы снизить стоимость реагентной обработки жидкого навоза, уменьшить количество стадий подготовки кислого реагента, повысить эффективность разделения стока на жидкую и твердую фракции за счет повышения степени использования действующего вещества; обеспечить достижения эффекта дезодорации, который позволит снизить загрязнение атмосферы H ₂S, N0₂, NO, NH₃ митеилмеркаптаном, уменьшить размеры санитарно-защитных полей, тем самым расширить диапазон применения сточных вод.

Поставленная задача достигается тем, что в сточные воды свиноводческих комплексов и ферм для сельскохозяйственного использования вводят щелочной коагулянт до рН 10-11.5, затем подкисляющего реагента до рН 6.5-8.5 с последующим выделением образующегося осадка. В качестве подкисляющего реагента используют смесь суспензий дигидрата сульфата кальция и простого суперфосфата в соотношении 1:1 или смесь суспензий дигидрата сульфата кальция и двойного суперфосфата в соотношении 1:0,5. В качестве щелочного коагулянта используют суспензию шлама карбида кальция или смесь известкового молока с суспензий шлама карбида кальция.

Технический результат достигается за счет увеличения количества фосфора в фосфорсодержащем реагенте, что повышает ценность осадка - органоминерального удобрения. Суммарное количество активного вещества в смеси суспензии дигидрата сульфата кальция и простого (двойного) суперфосфата при соблюдении заявленных условий ускоряет процесс снижения рН до необходимых пределов 6.5-8.5 позволяет улучшить процесс коагуляции остаточных твердых частиц в жидкой фракции стока, повышая тем самым эффективность отстаивания. За счет ускоренного активным веществом процесса отстаивания и более полного фракционирования сточных вод свиноводческих комплексов и ферм достигается более высокий по сравнению с известным способом дезодорирующий эффект.

Использование дигидрата сульфата кальция обусловлено необходимостью снижения числа операций приготовления его суспензии, чем при приготовлении суспензии суперфосфата. Дигидрат сульфата кальция представляет собой пластичный осадок влажностью 30-40%, поэтому при приготовлении его суспензии можно исключить операцию помола, обязательную для приготовления суспензии суперфосфата. Также при приготовлении суспензии дигидрата сульфата кальция сокращается время гомогенизации смеси на 10-15 мин.

Использование в качестве кислого реагента смеси суспензий простого (двойного) суперфосфата и дигидрата сульфата кальция позволяет решить проблему утилизации отходов производства фосфорной кислоты и снизить стоимость реагентной обработки при сохранении высокой удобрительной ценности полученной жидкой и твердой фракции. Суспензия дигидрата сульфата кальция или его смесь с суперфосфатом взаимозаменяемы при использовании их в вышеуказанных дозах в качестве кислого реагента.

Технология подготовки сточных вод свиноводческих комплексов и ферм для сельскохозяйственного использования заключается в следующем: жидкий навоз обрабатывается одним из щелочных коагулянтов до рН 10-11,5. Затем для нейтрализации вводят один из кислых реагентов - смесь суспензий дигидрата сульфата кальция и простого суперфосфата в соотношении 1:1 или смесь суспензий дигидрата сульфата кальция и двойного суперфосфата в соотношении 1:0,5 в количестве 8,0-20,0 г/дм³ в пересчете на P₂O₅ при непрерывном перемешивании в течение 1-2 мин, тем самым снижая рН до 6,5-8,5. После отстаивания смесь разделяется на прозрачную фракцию и осадок - органоминеральное удобрение. Использование в качестве кислого реагента смеси суспензий суперфосфата и дигидрата сульфата кальция позволит получить удобрение более пролонгированного действия по оксиду фосфора, чем применение суспензии дигидрата сульфата кальция или суспензии суперфосфата.

Пример. Осуществление реагентной подготовки суточного расхода жидкого навоза объемом 700 м³, полученного после получасового отстаивания.

По известному способу жидкий навоз обрабатывается 10% суспензией шлама карбида кальция в количестве на 1 м ³ сточной жидкости 100 дм³ суспензии, достигая тем самым рН 11. Для снижения рН до 7,5 вводили смесь 100 дм³ суспензии простого суперфосфата. Время отстаивания составило 1,30 до 1,40 ч.

1. По предложенному способу жидкий навоз обрабатывается 10% суспензией шлама карбида кальция или смесью известкового молока с суспензией шлама карбида кальция в соотношении 1:2 в количестве на 1 м ³ сточной жидкости 2,0 г/дм³ суспензии в пересчете на активный СаО, доводя тем самым рН смеси до 11. Для снижения рН до 8,0 вводим в смесь суспензий дигидрата сульфата кальция и простого суперфосфата в соотношении 1:1 в количестве 8 г/дм³ в пересчете на Р ₂О₅. Время отстаивания составило 1,15 ч, т.е. данный способ позволил сократить время отстаивания на 10-15 минут. Результаты тестирования рН, влажности, значений концентраций азота: общего, нитратов, нитритов, общего фосфора, общего калия приведены в табл.1.

2. По предложенному способу жидкий навоз обрабатывается 10% суспензией шлама карбида кальция или смесью известкового молока с суспензией шлама карбида кальция в соотношении 1:2 в количестве на 1 м³ сточной жидкости 2,0 г/дм³ суспензии в пересчете на активный СаО, доводя тем самым рН смеси до 11. Для снижения рН до 7,5 вводим в смесь суспензий дигидрата сульфата кальция и простого суперфосфата в соотношении 1:1, в количестве 15 г/дм³ в пересчете на Р ₂О₅. Время отстаивания составило 1,15 ч, т.е. данный способ позволил сократить время отстаивания на 10-15 минут. Результаты тестирования влажности, значений концентраций азота: общего, нитратов, нитритов, общего фосфора, общего калия незначительно отличаются от приведенных в примере 1.

3. По предложенному способу жидкий навоз обрабатывается 10%-суспензией шлама карбида кальция или смесью известкового молока с суспензией шлама карбида кальция в соотношении 1:2 в количестве на 1 м ³ сточной жидкости 2,0 г/дм³ суспензии в пересчете на активный СаО, доводя тем самым рН смеси до 11. Для снижения рН до 6,5 вводим в смесь суспензий дигидрата сульфата кальция и простого суперфосфата в соотношении 1:1 в количестве 20 г/дм³ в пересчете на Р ₂О₅. Время отстаивания составило 1,15 ч, т.е. данный способ позволил сократить время отстаивания на 10-15 минут. Результаты тестирования рН, влажности, значений концентраций азота: общего, нитратов, нитритов, общего фосфора, общего калия приведены в табл.2.

4. По предложенному способу жидкий навоз обрабатывается 10% суспензией шлама карбида кальция или смесью известкового молока с суспензией шлама карбида кальция в соотношении 1:2 в количестве на 1 м² сточной жидкости 2,0 г/дм³ суспензии в пересчете на активный СаО, доводя тем самым рН смеси до 11. Для снижения рН до 8,0 вводим смесь суспензий дигидрата сульфата кальция и двойного суперфосфата в соотношении 1:0,5 в количестве 8 г/дм³ в пересчете на Р ₂О₅. Время отстаивания составило 1,10 ч, т.е. данный способ позволил сократить время отстаивания на 15-20 минут. Результаты тестирования рН, влажности, значений концентраций азота: общего, нитратов, нитритов, общего фосфора, общего калия приведены в табл.3.

5. По предложенному способу жидкий навоз обрабатывается 10% суспензией шлама карбида кальция или смесью известкового молока с суспензией шлама карбида кальция в соотношении 1:2 в количестве на 1 м³ сточной жидкости 2,0 г/дм³ суспензии в пересчете на активный СаО, доводя тем самым смеси рН до 11. Для снижения рН до 7,5 вводим смесь суспензий дигидрата сульфата кальция и двойного суперфосфата в соотношении 1:0,5 в количестве 15 г/дм³ в пересчете на Р ₂О₅. Время отстаивания составило 1,10 ч, т.е. данный способ позволил сократить время отстаивания на 15-20 минут. Результаты тестирования рН, влажности, значений концентраций азота: общего, нитратов, нитритов, общего фосфора, общего калия незначительно отличаются от приведенных в примере 4 (табл.3).

6. По предложенному способу жидкий навоз обрабатывается 10% суспензией шлама карбида кальция или смесью известкового молока с суспензией шлама карбида кальция в соотношении 1:2 в количестве на 1 м³ сточной жидкости 2,0 г/дм³ суспензии в пересчете на активный СаО, доводя тем самым рН смеси до 11. Для снижения рН до 6,5 вводим смесь суспензий дигидрата сульфата кальция и двойного суперфосфата в соотношении 1:0,5 в количестве 20 г/дм ³ в пересчете на Р₂О ₅. Время отстаивания составило 1,10 ч, т.е. данный способ позволил сократить время отстаивания на 15-20 минут. Результаты тестирования рН, влажности, значений концентраций азота: общего, нитратов, нитритов, общего фосфора, общего калия приведены в табл.4.

Таблица 1
Результаты исследований физико-химических показателей и содержания биогенных элементов в исходных продуктах гидросмыва и после их реагентной обработки известным и предлагаемым способами
Показатели	Жидкая фаза			Твердая фаза
	До обработки	После обработки щелочным коагулянтом и суперфосфатом	После обработки щелочным коагулянтом и смесью суспензий простого суперфосфата и дигидрата сульфата кальция	До обработки	После обработки щелочным коагулянтом и суперфосфатом	После обработки щелочным коагулянтом и смесью суспензий простого суперфосфата и дигидрата сульфата кальция
рН	6,8	7,5	7,5	6,9	7,8	7,8
Влажность, %	99,5	100,00	100,00	98,5	90,1	90,5
Азот, мг/дм 3 общий	600	240	220	200	300	300
NH 4	550	200	180	100	200	230
NO 2	0	20	10	0	20	15
NO3	20	10	15	48	65	55
Р2О 5 мг/дм3	600	100	200	300	800	900
К2О мг/дм 3	300	40	40	300	560	560

Таблица 2
Результаты исследований физико-химических показателей и содержания биогенных элементов в исходных продуктах гидросмыва и после их реагентной обработки известным и предлагаемым способами
Показатели	Жидкая фаза			Твердая фаза
	До обработки	После обработки щелочным коагулянтом и суперфосфатом	После обработки щелочным коагулянтом и смесью суспензий двойного суперфосфата и дигидрата сульфата кальция	До обработки	После обработки щелочным коагулянтом и суперфосфатом	После обработки щелочным коагулянтом и смесью суспензий ого суперфосфата и дигидрата сульфата кальция
рН	6,8	7,5	7,5	6,9	7,8	7,8
Влажность, %	99,5	100,00	100,00	98,5	90,1	90,5
Азот, мг/дм 3 общий	600	230	220	200	300	270
NH 4	550	200	180	100	200	230
NO 2	0	20	10	0	20	15
NO3	20	10	15	48	63	53
Р2О 5 мг/дм3	600	100	220	300	800	920
К2О мг/дм 3	300	40	40	300	560	560

Таблица 3
Результаты исследований физико-химических показателей и содержания биогенных элементов в исходных продуктах гидросмыва и после их реагентной обработки известным и предлагаемым способами
Показатели	Жидкая фаза			Твердая фаза
	До обработки	После обработки щелочным коагулянтом и суперфосфатом	После обработки щелочным коагулянтом и смесью суспензий простого суперфосфата и дигидрата сульфата кальция	До обработки	После обработки щелочным коагулянтом и суперфосфатом	После обработки щелочным коагулянтом и смесью суспензий простого суперфосфата и дигидрата сульфата кальция
рН	6,8	7,5	7,5	6,9	7,8	7,8
Влажность, %	99,4	100,00	100,00	98,5	90,0	90,4
Азот, мг/дм 3 общий	600	240	220	200	300	300
NH 4	550	200	180	100	200	230
NO 2	0	20	10	0	20	15
NO3	20	10	15	48	65	55
Р2О 5 мг/дм3	600	100	205	300	800	910
К2О мг/дм 3	300	40	40	300	560	560

Таблица 4
Результаты исследований физико-химических показателей и содержания биогенных элементов в исходных продуктах гидросмыва и после их реагентной обработки известным и предлагаемым способами
Показатели	Жидкая фаза			Твердая фаза
	До обработки	После обработки щелочным коагулянтом и суперфосфатом	После обработки щелочным коагулянтом и смесью суспензий двойного суперфосфата и дигидрата сульфата кальция	До обработки	После обработки щелочным коагулянтом и суперфосфатом	После обработки щелочным коагулянтом и смесью суспензий ого суперфосфата и дигидрата сульфата кальция
рН	6,8	7,5	7,5	6,9	7,8	7,8
Влажность, %	99,5	100,00	100,00	98,5	90,1	90,5
Азот, мг/дм 3 общий	600	230	220	200	300	270
NH 4	550	200	180	100	200	230
NO 2	0	20	10	0	20	15
NO3	20	10	15	48	63	53
Р2О 5 мг/дм3	600	100	226	300	800	927
К2О мг/дм 3	300	40	40	300	560	560