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 до рН 10-11,5 и подкисляющего реагента до рН 6,5-8,5 с выделением образующегося осадка, отличающийся тем, что в качестве подкисляющего реагента используют смесь суспензии дигидрата сульфата кальция с ортофосфорной кислотой при следующих дозах реагентов, г/дм³:

суспензия шлама карбида кальция в пересчете на СаО	1,0-3,0
смесь суспензии дигидрата сульфата кальция с
ортофосфорной кислотой в соотношении	500:1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к утилизации сточных вод свиноводческих комплексов и ферм 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/дм³ 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 суспензии простого суперфосфата, используемой для приготовления подкисляющего 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 [2242444 С05F 3/00, С02F 1/58] подготовки сточных вод для сельскохозяйственного использования, включающий введение щелочного коагулянта (10% -ная суспензия шлама карбита кальция СаО) до рН 10-12, а затем подкисления 10%-ной суспензией простого суперфосфата до рН 6,5-8,5. После полуторачасового отстаивания смесь разделяется на прозрачную жидкую фракцию и осадок, содержащий нерастворимые частицы шлама карбида кальция и суперфосфата, являющийся органическим удобрением.

Недостатками этого способа являются дороговизна минерального удобрения суперфосфата; применяемые дозы суперфосфата определяют высокую стоимость реагентной обработки; низкое содержание в простом суперфосфате действующего вещества и повышенное содержания ионов тяжелых металлов, необходимость предварительной подготовки перед применением; невысокие показатели кислотности суспензии суперфосфата.

Задачей является техническое решение возможной утилизации отходов свиноводческих комплексов и ферм для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий, снижение стоимости реагентной обработки жидкого навоза, повышение кислых свойств подкисляющего реагента, ускорение процесса отстаивания смеси, уменьшение количества стадий подготовки подкисляющего реагента, достижение эффекта дезодорации, который позволит снизить загрязнения атмосферы H₂S, NO, NO ₂, NH₃, CO, метилмеркаптаном, уменьшить размеры санитарно-защитных зон полей орошения и, следовательно, расширить область применения сточных вод, понижение рН подкисляющего реагента.

Для осуществления поставленной задачи проводят введение щелочного коагулянта до рН 10-11,5, затем подкисляющего реагента, содержащего оксид фосфора, до рН 6,5-8,5 с выделением образующегося осадка, причем в качестве подкисляющего реагента используют отход производства фосфорной кислоты - смесь суспензии дигидрата сульфата кальция с ортофосфорной кислотой, при следующем расходе реагента, г/дм³: суспензия шлама карбида кальция в пересчете на СаО 1,0-3,0, смесь суспензии дигидрата сульфата кальция с ортофосфорной кислоты в пропорции 500:1. Способ позволяет упростить процесс приготовления реагентов, снизить стоимость реагентной подготовки сточных вод к сельскохозяйственному использованию, повысить агромелиоративную ценность получаемых фракций при сокращении времени отстаивания, повысить содержание активного вещества кислого реагента, в частности оксида фосфора.

Дигидрат сульфата кальция является отходом на заводах по производству фосфорной кислоты, в частности в Южном Федеральном округе - Белореченский и Лермонтовский заводы минеральных удобрений. Он представляет собой пластичный осадок влажностью 30-40%, поэтому для приготовления суспензии дигидрата сульфата кальция необходимо меньшее число операций, чем при работе с суперфосфатом.

Технический результат достигается повышением кислых свойств реагента за счет повышения содержания фосфора в фосфорсодержащем реагенте. Снижение рН кислого реагента до 1,9 за счет введения ортофосфорной кислоты способствует более быстрому снижению щелочности сточных вод в среднем на 5-10 мин, улучшает процесс коагуляции остаточных твердых частиц из жидкой фракции стока, повышая тем самым эффективность отстаивания. Ускорение процесса отстаивания достигается за счет снижения содержания инертного вещества, более полного фракционирования сточных вод свиноводческих комплексов и ферм. При этом достигается более полный дезодорирующий эффект. Дигидрат сульфата кальция представляет собой пластичный осадок влажностью 30-40%, поэтому приготовление его суспензии менее трудоемкий процесс, чем в случае суперфосфатом, гранулы которого нужно измельчать. Применение смеси суспензии дигидрата сульфата кальция и ортофосфорной кислоты обусловлено необходимостью снижения стоимости реагентной подготовки сточных вод свиноводческих комплексов и ферм при сохранении агромелиоративной ценности жидкой и твердой фракций, снижения времени обработки кислым раствором в среднем на 5-10 мин. Суспензия дигидрата кальция и ее смесь с ортофосфорной кислотой взаимозаменяемы при применении их в выше указанных дозах в качестве подкисляющего реагента.

Технология подготовки сточных вод свиноводческих комплексов и ферм для сельскохозяйственного использования заключается в том, что жидкий навоз обрабатывается суспензией шлама карбида кальция - 1,0-3,0 г/дм³. При этом рН доводится до 10-11,5. Затем для снижения рН до 6,5-8,5 вводят подкисляющий реагент - смесь суспензии дигидрата сульфата кальция с ортофосфорной кислотой в пропорции 500:1.

Использование смеси суспензии дигидрата сульфата кальция и ортофосфорной кислоты позволил снизить время контакта стока с реагентом на 5-10 мин, при этом эффект отстаивания выше (через 30-40 мин после обработки предложенным способом эффект составляет 80%), что сделало возможным сократить время отстаивания на 8-10%. Причем используя в технологии в качестве подкисляющего реагента дигидрат сульфата кальция, решается проблема утилизации отходов производства фосфорной кислоты.

Пример. Реагентная подготовка жидкого навоза объемом 270 м ³, получение осуществляется после получасового отстаивания, кислый реагент является отходом Лермонтовского завода по производству минеральных удобрений.

По известному способу жидкий навоз обрабатывают 10%-ной суспензией шлама карбида кальция. Для достижения эффективного значения рН, равного 11, в 1 м³ сточной жидкости ввели 100 дм³ суспензии шлама карбида кальция. А для снижения рН до 7,5 вводили в смесь 100 дм³ суспензии простого суперфосфата. После двухчасового отстаивания смесь разделялась на жидкую и твердую фракции - органоминеральное удобрение. Причем показатели концентраций ценных биогенных компонентов, приведенные в таблице, уступают показателям по предложенному способу.

По предложенному способу жидкий навоз обрабатывается 10%-ной суспензией шлама карбида кальция, в количестве на 1 м³ сточной жидкости 100 дм³, достигая тем самым рН 11. Для снижения рН до 7,5 вводили в смесь суспензию дигидрата сульфата кальция с ортофосфорной кислотой в пропорции 500:1. Предложенный способ подготовки вод свинокомплексов и свиноферм позволил достичь более высоких концентрационных показателей по содержанию в осадке ценных биогенных элементов. Сравнительная характеристика изменения рН, влажности, значений концентраций азота: общего, аммонийного, нитратов, нитритов, общего фосфора, общего калия реагентной подготовки сточных вод свиноводческих комплексов и ферм по известному и предлагаемому способу приведены в табл.

Таблица
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 суспензией суперфосфат	после обработки щелочным коагулянтом и смесью суспензии дигидрата сульфата кальция с ортофосфорной кислотой	до обработки	после обработки щелочным коагулянтом и суспензией суперфосфата	после обработки щелочным коагулянтом и смесью суспензии дигидрата сульфат кальция с ортофосфорной кислотой
pH	6,8	7,5	7,5	6,9	7,8	7,8
Влажность, %	99,5	100,00	100,00	98,5	93,1	93,7
Азот, мг/дм 3 общий	600	300	280	200	400	400
NH 4	550	200	190	100	300	310
NO 2	0	20	30	0	20	15
NO3	20	20	11	48	55	50
P2O 5 мг/дм3	600	110	140	300	700	730
К2О мг/дм 3	300	40	40	300	560	560