способ утилизации отхода после очистки сточных вод

Формула изобретения

Способ утилизации отхода после очистки сточных вод - суспензии после реагентной очистки сточных вод с влажностью 85-95%, сухой остаток которой содержит около 36% СаО и 35% SiO₂, включающий введение его в качестве воды для гашения известково-песчаной смеси в количестве 6-7% от массы указанной смеси, перемешивание с последующим формованием кирпича и пропариванием в автоклаве.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к утилизации отходов после реагентной очистки промышленных сточных вод и может быть использовано в машиностроении и производстве строительных материалов - минеральных вяжущих. Способ заключается в использовании суспензии, отхода после реагентной очистки сточных вод в производстве силикатного кирпича вместо воды.

Известен способ утилизации красного шлама - отхода глиноземного производства (патент RU 2179590), включающий получение смеси красного шлама и известкового компонента, ее последующую термообработку в присутствии восстановителя и использование в производстве строительных материалов.

Признаки, совпадающие с новым техническим решением, - красный шлам используется в смеси с известковым и кремнеземистым компонентами.

Недостатком этого способа является высокая энергоемкость и трудоемкость процесса получения продукта, а также то, что не уточняется область его применения.

Известен способ утилизации активного ила (патент RU 2082700), включающий введение активного ила в количестве, обеспечивающем требуемую подвижность, и добавление извести с последующей термообработкой бетона при температуре 80-95%.

Признаки совпадающие с новым техническим решением - активный ил используется в качестве компонента в бетонной смеси.

Причины, препятствующие достижению технического результата в указанном способе, - снижение качества бетона и повышение его стоимости из-за расхода тепла на термообработку.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ утилизации шламогряземасляных отходов металлообрабатывающих производств (патент RU 2133648), характеризующийся тем, что шламогряземасляные отходы смешивают с песком в соотношении 1:(2-10), транспортируют на асфальтобетонный завод, сушат смесь совместно со строительным песком и используют для приготовления асфальтобетонной смеси.

Признаки, совпадающие с новым техническим решением, - отход перемешивается с песком.

Причиной, препятствующей достижению технического результата в указанном способе, является снижение качества асфальтобетона, т.к. отход содержит грязи, снижающие прочность.

Задача предлагаемого изобретения заключается в создании способа утилизации отхода - суспензии после реагентной очистки сточных вод в производстве силикатного кирпича, в результате чего создается безотходная технология очистки сточных вод, сокращаются затраты на захоронение отхода, снижаются затраты на производство кирпича.

Технический результат достигается тем, что предложенный способ утилизации отхода после очисткисточных вод - суспензии после реагентной очистки сточных вод с влажностью 85-95%, сухой остаток которой содержит около 36% СаО и 35% SiO ₂, включает в себя введение его в качестве воды для гашения известково-песчаной смеси в количестве 6-7% от массы указанной смеси, перемешивание с последующим формованием кирпича и пропариванием в автоклаве.

Для достижения технического результата способ утилизации отхода после очисткисточных вод - суспензии после реагентной очистки сточных вод с влажностью 85-95%, сухой остаток которой содержит около 36% СаО и 35% SiO₂, включает в себя введение его в качестве воды для гашения известково-песчаной смеси в количестве 6-7% от массы указанной смеси, перемешивание с последующим формованием кирпича и пропариванием в автоклаве.

Изобретение осуществляется следующим образом: отход - суспензия после реагентной очистки сточных вод с влажностью 85-95%, сухой остаток которой содержит 36% СаО и 35% SiO ₂, вводится вместо воды в известково-песчаную смесь в количестве 6-7% от массы шихты и перемешивается в гасителе-смесителе. Далее из увлажненной известково-песчаной смеси формуются изделия и подвергаются пропарке в автоклаве по существующей технологии.

Проблема обезвреживания и утилизации осадков, выделяемых в процессе очистки сточных вод, является актуальной, наиболее сложной, а технология обработки - наименее разработанной.

Несмотря на опыт утилизации осадков сточных вод машиностроительных предприятий в различных отраслях промышленности последние зачастую вывозят на захоронение на свалки, шламонакопители и хранилища другого типа.

На очистных сооружениях машиностроительного завода после реагентной очистки сточных вод образуется суспензия с влажностью 85-95%.

Складирование суспензии на полигонах не решает проблему защиты окружающей среды от загрязнений, т.к. создается опасность загрязнения грунтовых вод, образования газов при наличии в составе органических веществ.

Обезвоживание суспензии с такой влажностью является очень энергоемким и дорогостоящим процессом.

Для исследований была отобрана проба суспензии на машиностроительном заводе с влажностью 92%. Из химического анализа видно, что в сухом остатке (проба высушена при 105°С по стандартной методике) суспензии машиностроительного завода около 36% СаО, 35% SiO₂, т.е. более 70% минеральной части (табл.1).

Таблица 1
Химический и вещественный состав суспензии (высушенная проба)
Наименование показателей	Содержание, %	Вещественный состав (расчетный)	Содержание, %
CaO	36	Са(ОН)2	48
SiO 2	35	SiO2	35
A1 2O3	2,8	Аl(ОН)3	2,0
Fe2O 3	2,2	Fe(OH)3	1,5
MgO	5,8	Mg(OH)2	7,5
Na 2O	1,1	Прочие соединения	6,0
Cl	2,1
P	2,0
S	0,9
Органические вещества	1,0
Потери при прокаливании	11,1
Сумма	100		100

По технологии осаждение ионов металлов на машиностроительном заводе осуществляется избытком гашеной извести (реагентный способ), поэтому расчетный вещественный состав осадка представлен в основном гидроксидами металлов. По расчетному вещественному составу в сухом остатке суспензии около 48% Са(ОН)₂ и 35% SiO₂, т.е. более 80% минеральной части.

Потери при прокаливании включают гидратную воду входящих в состав гидроксидов металлов.

Для проверки достоверности предположений и установления фактического вещественного состава осадка суспензии сделали рентгенофазовый анализ высушенной пробы.

Анализ дифрактограммы показал, что проба состоит в основном из -SiO₂ и гидроксида кальция.

Наиболее близким к таким системам является состав силикатных изделий. К силикатным изделиям относятся: силикатный бетон, силикатные облицовочные плиты, силикатный кирпич. Сырьевыми компонентами для изготовления силикатных изделий являются воздушная известь и кварцевый песок. Технологический процесс изготовления силикатных изделий включает следующие этапы: перемешивание компонентов; гашение вводом воды; формование; автоклавная обработка.

Сущность превращения известково-песчаной смеси из легкоразмокающего слабого материала в прочный водостойкий камень заключается в следующем.

При обычных температурах известь и песок не взаимодействуют, но при повышении давления водяного пара до 0,8-1,6 МПа и соответственно температуры 175-190°С они взаимодействуют достаточно интенсивно, при этом прочность камня обеспечивается не физическим сцеплением гидратных новообразований вяжущего с зернами заполнителя, а химическим взаимодействием извести и кварцевого песка по реакции

хСа(ОН) ₂+SiO₂+mН₂О=хCaOSiO₂nН ₂О

Следует отметить, что наличие в составе суспензии небольших количеств гидроксидов алюминия, железа и магния будет способствовать упрочнению силикатных изделий при автоклавной обработке вследствие образования силикатов вышеупомянутых металлов.

Были проведены расчеты по изменению состава суспензии в силикатных изделиях в зависимости от влажности. Расчеты показали, что в силикатных изделиях содержание компонентов суспензии в зависимости от ее влажности снижается более 100 раз. Наличие в суспензии незначительного количества, кроме гидроксидов и -кварца, других примесей не должно отрицательно отразится на свойствах силикатных изделий.

Предлагается вместо воды для гашения известково-песчаной смеси использовать суспензию после реагентной очистки сточных вод в количестве 6-7% от массы известково-песчаной смеси.

Были проведены стендовые испытания по вводу суспензии в известково-песчаную смесь. Образцы - кирпичи были заформованы под давлением 16,5 МПа. Для получения сравнительных данных были заформованы образцы по обычной технологии, т.е. с водой. Пропарка образцов проводилась в автоклаве при давлении водяного пара 1,5МПа и температуре 180°С.

Результаты физико-механических испытаний показали, что по прочности кирпич соответствует марке 150, такой какая была запланирована.

В цехе по производству силикатных изделий выпущена опытная партия силикатного кирпича. Характеристики сырьевой шихты и результаты физико-механических испытаний силикатного кирпича приведены в таблице 2.

Результаты испытаний показали, что силикатный кирпич, полученный с использованием суспензии после реагентной очистки сточных вод, по всем параметрам превосходит показатели заводского силикатного кирпича.

Таблица 2
Результаты физико-механических испытаний опытной партии силикатного кирпича
Наименование пробы	Влажность кирпича сырца, %	Активность сырца, %	Прочность, МПа
До пропарки	После пропарки
Кирпич заводской	6,1	9,8	0,25	15,6
Кирпич с использованием суспензии	6,0	9,8	0,27	15,7

Повышение прочности изделий при вводе суспензии связано с наличием мелкокристаллических оксидов кальция и кремния, способствующих ускорению процесса гидратации и упрочнению структуры гидросиликатов.