способ обеззараживания, обезвреживания и переработки осадков сточных вод в полезные продукты

Классы МПК:C02F11/14 с добавлением химических реагентов
B09C1/02 экстракцией с использованием жидкостей, например промывкой, выщелачиванием
B09C1/08 химической обработкой
B09B3/00 Уничтожение твердых отходов или переработка их в нечто полезное или безвредное
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Оленников Владимир Григорьевич (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-08-01
публикация патента:

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и сельском хозяйстве для обезвреживания, обеззараживания и восстановления плодородности грунтов, производства гуминовых удобрений, получения искусственной биологической почвы и искусственного дисперсного почвогрунта. Для осуществления способа проводят обезвоживание осадков сточных вод и обработку их реагентами. В качестве реагентов используют состав из 0,3-8% гидрата окиси калия или натрия в сухом виде, 3-15% соли сернокислого цинка и 15-30% низинного торфа по массе от полученной смеси. Полученную смесь обрабатывают в высокоскоростном десольвере с получением гуминовых удобрений. Перед обработкой реагентами обезвоженные осадки подвергают высокоскоростной дезинтеграции головками импеллерного типа, снабженными разрядными электродами электроплазменной установки напряжением 3-7 киловольт и частотой разрядов 0.2-2 Гц. В предпочтительном варианте полученные гуминовые удобрения смешивают с грунтами от вскрышных работ, загрязненными тяжелыми металлами и нефтепродуктами, в соотношении от 1:3 до 1:10 с образованием искусственной биологической почвы, которую затем смешивают с дроблеными отходами строительства и сноса, в соотношении от 1:1 до 1:5 с образованием искусственного дисперсного почвогрунта. Способ обеспечивает обеззараживание осадков сточных вод, их обезвреживание от нефтепродуктов и тяжелых металлов, получение водонерастворимых гуминовых удобрений, искусственной биологической почвы и искусственного дисперсного почвогрунта. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.

Изобретение относится к области охраны и восстановления окружающей среды, более точно к способам обеззараживания, обезвреживания и переработки осадков сточных вод в полезные продукты, включающий обезвоживание осадков сточных вод и обработку их реагентами, и может быть использовано в химической и сельскохозяйственной промышленности для обезвреживания, обеззараживания и восстановления плодородности грунтов, производства гуминовых удобрений, получения искусственной биологической почвы и искусственного дисперсного почвогрунта.

Известен способ обеззараживания, обезвреживания и переработки осадков сточных вод в полезные продукты (см. патент на изобретение № 2057725, опубл. 10.04.1996). В указанном изобретении осадки разделяют на различные фракции, каждую из которых, в зависимости от состава, обрабатывают соответствующими реагентами, с использованием пиролиза и обработкой серной кислотой. Недостатком известного способа является неопределенность критериев разделения иловой фракции в зависимости от соотношения органических и неорганических веществ и способов их разделения. Кроме того, пиролиз одной из фракций иловой составляющей требует сложного технологического оборудования по очистке дымовых выбросов, а обработка другой фракции серной кислотой является опасной, высокозатратной и требует специального кислотостойкого оборудования.

Известен также способ обеззараживания, обезвреживания и переработки осадков сточных вод в полезные продукты, включающий обезвоживание осадков сточных вод и обработку их реагентом (см. патент на изобретение № 2125039, опубл. 20.01.1999). В нем в качестве реагента используют гуминовый концентрат, полученный электрохимическим путем из природных гумитов и каустобиолитов угольного ряда, содержащий гидратированные гуминовые кислоты, соли гуминовых кислот и минеральные компоненты исходных гумитов и каустобиолитов угольного ряда, химически связанные с содержащимися гуминовыми кислотами, взятый в количестве около 0,5-10,0% от массы обезвоженного осадка сточных вод. Недостатком известного способа является то, что процесс электролиза требует больших энергозатрат, что увеличивает стоимость получения гуминового концентрата. Электролиз происходит без разделения катодного и анодного пространства, при этом образующиеся новые продукты могут взаимодействовать между собой и превращаться в исходные. При электролизе, проходящем при большой плотности тока (до 600 А/м2), происходит отделение фрагментов гуминовой кислоты, что приводит к уменьшению ее молекулярного веса и нарушению ее природного состояния и снижению функциональных возможностей. Кроме того, известный способ имеет малую эффективность обеззараживания осадков сточных вод от патогенной микрофлоры и невысокую эффективность удаления нефтепродуктов из осадков сточных вод при их переработке, а также малое количество видов получаемой полезной продукции.

В предлагаемом изобретении ставится техническая задача повышения обеззараживания осадков сточных вод от патогенной микрофлоры, повышение эффективности обезвреживания осадков сточных вод от нефтепродуктов и расширение количества видов получаемых полезных продуктов.

Решение поставленной технической задачи обеспечивается за счет того, что в качестве реагентов используют следующие реагенты, вводимые в осадки сточных вод в следующих количествах: 0,3-8% гидрата окиси калия или натрия в сухом виде, 3-15% соли сернокислого цинка и 15-30% низинного торфа по массе от полученной смеси, полученную смесь обрабатывают в высокоскоростном десольвере с получением гуминовых удобрений, при этом перед обработкой реагентами обезвоженные осадки подвергаются высокоскоростной дезинтеграции головками импеллерного типа, снабженными разрядными электродами электроплазменной установки напряжением 3-7 киловольт и частотой разрядов 0,2-2 Гц. Полученные гуминовые удобрения смешивают с отходами минерального происхождения, представленными грунтами от вскрышных работ, загрязненными тяжелыми металлами и нефтепродуктами, в соотношении от 1:3 до 1:10 в зависимости от загрязнения с образованием искусственной биологической почвы. Искусственную биологическую почву смешивают с отходами минерального происхождения, представленными дроблеными отходами строительства и сноса, в соотношении от 1:1 до 1:5 с образованием искусственного дисперсного почвогрунта.

Решение технической задачи основано на природных явлениях экстракции, химадсорбции, молекулярной адсорбции, ионной флокулирующей и биологической активности.

Предложенный способ заключается в следующем. Осадки сточных вод обезвоживают центрифугированием или фильтрацией. Обезвоженные осадки, содержащие, тем не менее, некоторое остаточное количество воды, подвергаются высокоскоростной дезинтеграции головками импеллерного типа, снабженными разрядными электродами электроплазменной установки, создающей напряжение 3-7 киловольт и частотой разрядов 0,2-2 Гц, что позволяет полностью уничтожить патогенную микрофлору. Обезвоженные и обеззараженные осадки обрабатывают реагентами. В качестве реагентов используют 0,3-8% гидрата окиси калия или натрия в сухом виде, 3-15% соли сернокислого цинка и 15-30% низинного торфа по массе от полученной смеси с осадками сточных вод. Полученную смесь обрабатывают в высокоскоростном десольвере с получением гуминовых удобрений. При этом происходит извлечение гуминовых кислот, содержащихся в осадках сточных вод и низинном торфе. Гуминовые кислоты взаимодействуют с гидратом окиси калия или натрия с образованием гумата калия или натрия.

Далее идет реакция замещения и водорастворимые соли металлов взаимодействуют с гуматом калия или натрия с образованием водонерастворимых гуматов металлов. При этом осадки обезвреживаются, так как соли тяжелых металлов взаимодействуют с гуматом калия или натрия с образованием водонерастворимых гуматов металлов, и превращаются из вредных компонентов в полезные микроэлементы для растений, а в итоге в грунтовые удобрения.

Полученные гуминовые удобрения смешивают с отходами минерального происхождения, представленными грунтами от вскрышных работ, загрязненными тяжелыми металлами и нефтепродуктами, в соотношении от 1:3 до 1:10 в зависимости от загрязнения с образованием искусственной биологической почвы. При этом гуминовые кислоты взаимодействуют с тяжелыми металлами, а образовавшиеся и уже имеющиеся в гуминовых удобрениях водонерастворимые металлогуматы обезвреживают нефтепродукты путем адсорбции их на высокомолекулярной структуре гуминовых кислот.

Искусственную биологическую почву смешивают с отходами минерального происхождения, представленными дроблеными отходами строительства и сноса, в соотношении от 1:1 до 1:5 с образованием искусственного дисперсного почвогрунта.

Примеры осуществления данного способа.

Пример 1. Осадки сточных вод обезвоживают с помощью центрифуги или фильтра и обрабатывают реагентом, в качестве которого используют 0,3% гидрата окиси калия или натрия в сухом виде, 3% соли сернокислого цинка и 15% низинного торфа по массе от полученной смеси с осадками сточных вод, полученную смесь обрабатывают в высокоскоростном десольвере с получением гуминовых удобрений, при этом перед обработкой реагентами обезвоженные осадки подвергаются высокоскоростной дезинтеграции головками импеллерного типа, снабженными разрядными электродами электроплазменной установки. Электроустановка создает напряжение 3 киловольта и обеспечивает разряды с частой 0,2 Гц. Полученные гуминовые удобрения смешивают с отходами минерального происхождения, представленными грунтами от вскрышных работ, загрязненными тяжелыми металлами и нефтепродуктами, в соотношении 1:3 с образованием искусственной биологической почвы. Полученную искусственную биологическую почву смешивают с отходами минерального происхождения, представленными дроблеными отходами строительства и сноса, в соотношении от 1:1 с образованием искусственного дисперсного почвогрунта.

Пример 2. Осадки сточных вод обезвоживают с помощью центрифуги или фильтра и обрабатывают реагентом, в качестве которого используют 8% гидрата окиси калия или натрия в сухом виде, 15% соли сернокислого цинка и 30% низинного торфа по массе от полученной смеси с осадками сточных вод, полученную смесь обрабатывают в высокоскоростном десольвере с получением гуминовых удобрений, при этом перед обработкой реагентами обезвоженные осадки подвергаются высокоскоростной дезинтеграции головками импеллерного типа, снабженными разрядными электродами электроплазменной установки. Электроустановка создает напряжение 7 киловольт и обеспечивает разряды с частой 2 Гц. Полученные гуминовые удобрения смешивают с отходами минерального происхождения, представленными грунтами от вскрышных работ, загрязненными тяжелыми металлами и нефтепродуктами, в соотношении 1:10 с образованием искусственной биологической почвы. Полученную искусственную биологическую почву смешивают с отходами минерального происхождения, представленными дроблеными отходами строительства и сноса, в соотношении от 1:5 с образованием искусственного дисперсного почвогрунта.

Пример 3. Осадки сточных вод обезвоживают с помощью центрифуги или фильтра и обрабатывают реагентом, в качестве которого используют 4% гидрата окиси калия или натрия в сухом виде с осадками сточных вод, 9% соли сернокислого цинка и 20% низинного торфа по массе от полученной смеси, полученную смесь обрабатывают в высокоскоростном десольвере с получением гуминовых удобрений, при этом перед обработкой реагентами обезвоженные осадки подвергаются высокоскоростной дезинтеграции головками импеллерного типа, снабженными разрядными электродами электроплазменной установки. Электроустановка создает напряжение 4 киловольт и обеспечивает разряды с частой 1 Гц. Полученные гуминовые удобрения смешивают с отходами минерального происхождения, представленными грунтами от вскрышных работ, загрязненными тяжелыми металлами и нефтепродуктами, в соотношении 1:7 с образованием искусственной биологической почвы. Полученную искусственную биологическую почву смешивают с отходами минерального происхождения, представленными дроблеными отходами строительства и сноса, в соотношении от 1:3 с образованием искусственного дисперсного почвогрунта.

Предлагаемое изобретение может быть неоднократно воспроизведено на базе выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью элементов, узлов и материалов и может быть использовано в химической и сельскохозяйственной промышленности для обезвреживания, обеззараживания и восстановления плодородности грунтов, производства гуминовых удобрений, получения искусственной биологической почвы и искусственного дисперсного почвогрунта, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».

Предложенный способ обеззараживания, обезвреживания и переработки осадков сточных вод в полезные продукты проверен в лабораторных и производственных условиях и подтвердил обеспечение обеззараживания осадков сточных вод от патогенной микрофлоры, такой как гельменты, кишечная палочка и сальмонелла и др., обеспечение обезвреживания осадков сточных вод от нефтепродуктов, молекулы которых разрушаются электроплазменной установкой на отдельные фрагменты, такие как вода и углекислый газ, и тяжелых металлов, при этом соли тяжелых металлов превращаются в водонерастворимые гуматы этих металлов, являющиеся удобрениями. В результате получаются как водорастворимые, так и водонерастворимые удобрения, искусственная биологическая почва и искусственный дисперсный почвогрунт.

Заявителем проведена проверка качества полученных гуминовых удобрений, искусственной биологической почвы и искусственного дисперсного грунта. При этом установлено, что применение гуминовых удобрений позволяет повысить всхожесть растений в 2-2,5 раза, а также их урожайность, морозостойкость. Имеющиеся в удобрениях металлогуматы не растворяются в воде, но растворяются в щелочных и кислых средах, создаваемых корневой системой растений, и поэтому хорошо усваиваются растениями. Металлогуматы являются катализатором их роста, не вымываются дождем и талыми водами, способствуют накоплению и восстановлению гумуса. Кроме того, металлогуматы являются денитрофенолизатором, ингибитором инсектицидной активности нитрофенолов нижних горизонтов почв, угнетающих рост растений.

Проверка качества искусственной биологической почвы проводилась с использование газонных трав и овощных культур. Результаты опытов показали высокое качество искусственной биологической почвы, обеспечивающей высокую всхожесть растений и их урожайность. Анализ химических веществ в растениях, в том числе в плодах овощей показал отсутствие миграции тяжелых металлов из почвы.

Качество искусственного дисперсного грунта проверялось исходя из его характеристик как техногенного рекультиванта. При этом было отмечено полное соответствие его физико-механических и санитарно-гигиенических характеристик требованиям технических условий (ТУ 5711-001-54875501-2011).

Данный способ прошел государственную экологическую экспертизу, о чем получено заключение государственной экологической экспертизы.

Предложенный способ позволяет использовать земли с отстойниками сточных вод после их переработки под строительство жилых и производственных зданий и сооружений, а также для выращивания культурных и сельскохозяйственных растений, что особенно важно для больших городов, имеющих огромные площади с отстойниками сточных вод вблизи города. Предложенный способ рекомендуется для широкого использования в хозяйственной деятельности.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ обеззараживания, обезвреживания и переработки осадков сточных вод в полезные продукты, включающий обезвоживание осадков сточных вод и обработку их реагентами, отличающийся тем, что в качестве реагентов используют следующие реагенты, вводимые в осадки сточных вод, в следующих количествах: 0,3÷8% гидрата окиси калия или натрия в сухом виде, 3÷15% соли сернокислого цинка и 15-30% низинного торфа по массе от полученной смеси, полученную смесь обрабатывают в высокоскоростном десольвере с получением гуминовых удобрений, при этом перед обработкой реагентами обезвоженные осадки подвергаются высокоскоростной дезинтеграции головками импеллерного типа, снабженными разрядными электродами электроплазменной установки напряжением 3-7 кВ и частотой разрядов 0,2-2 Гц.

2. Способ обеззараживания, обезвреживания и переработки осадков сточных вод в полезные продукты по п.1, отличающийся тем, что полученные гуминовые удобрения смешивают с отходами минерального происхождения, представленными грунтами от вскрышных работ, загрязненными тяжелыми металлами и нефтепродуктами, в соотношении от 1:3 до 1:10 в зависимости от загрязнения с образованием искусственной биологической почвы.

3. Способ обеззараживания, обезвреживания и переработки осадков сточных вод в полезные продукты по п.1 или 2, отличающийся тем, что искусственную биологическую почву смешивают с отходами минерального происхождения, представленными дроблеными отходами строительства и сноса, в соотношении от 1:1 до 1:5 с образованием искусственного дисперсного почвогрунта.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2484024

patent-2484024.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C02F11/14 с добавлением химических реагентов

Патенты РФ в классе C02F11/14:
способ окомкования кальцийсодержащих шламов и/или порошково-пылевидных материалов -  патент 2527469 (27.08.2014)
способ рекультивации карт-шламонакопителей предприятий по производству беленой сульфатной целлюлозы -  патент 2526983 (27.08.2014)
композиции для доведения до кондиции грязевых отходов -  патент 2514781 (10.05.2014)
способ переработки осадков сточных вод -  патент 2508253 (27.02.2014)
установка для утилизации нефтезагрязненных грунтов -  патент 2502784 (27.12.2013)
способ обезвоживания осадка сточных вод -  патент 2498946 (20.11.2013)
устройство для получения композиционных материалов для дорожно-транспортного строительства на основе переработанных осадков сточных вод предприятий коммунального хозяйства -  патент 2494986 (10.10.2013)
способ получения композиционных материалов для дорожно-транспортного строительства на основе переработанных осадков сточных вод предприятий коммунального хозяйства -  патент 2494985 (10.10.2013)
способ обезвоживания подготовленного осадка сточных вод предприятий коммунального хозяйства -  патент 2494980 (10.10.2013)
способ обезвреживания и утилизации нефтесодержащих шламов -  патент 2471725 (10.01.2013)

Класс B09C1/02 экстракцией с использованием жидкостей, например промывкой, выщелачиванием

Патенты РФ в классе B09C1/02:
препарат для очистки почвы от нефти и нефтепродуктов -  патент 2501852 (20.12.2013)
способ извлечения 3,4-бенз(а)пирена из почв, донных отложений и осадков сточных вод -  патент 2485109 (20.06.2013)
производное метил-аквокобириновой кислоты, композиция для алкилирования и способ детоксификации вредного соединения путем использования композиции -  патент 2441014 (27.01.2012)
способ очистки загрязненного нефтью и нефтепродуктами грунта -  патент 2440200 (20.01.2012)
способ очистки грунтов и почв от нефти и нефтепродуктов и установка для его осуществления -  патент 2381995 (20.02.2010)
способ очистки загрязненного нефтью и нефтепродуктами грунта и система сооружений для его реализации -  патент 2331488 (20.08.2008)
способ и установка для обработки сред, загрязненных полихлорированным бифенилом -  патент 2305014 (27.08.2007)
способ очистки почв, загрязненных продуктами природного и техногенного разложения иприта -  патент 2283705 (20.09.2006)
способ определения массовой концентрации бенз-а-пирена в почве -  патент 2236916 (27.09.2004)
установка для отмывки мелкодисперсного материала от углеводородных загрязнений -  патент 2207924 (10.07.2003)

Класс B09C1/08 химической обработкой

Патенты РФ в классе B09C1/08:
реагент для обезвреживания отходов нефтегазовой промышленности и способ получения реагента -  патент 2527288 (27.08.2014)
способ переработки осадков сточных вод -  патент 2508253 (27.02.2014)
способ очистки почвы от углеводородных загрязнений -  патент 2502569 (27.12.2013)
способ детоксикации грунта, загрязненного нефтепродуктами -  патент 2497609 (10.11.2013)
способ рекультивации почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами -  патент 2491138 (27.08.2013)
способ восстановления земель, занятых шламовыми амбарами, образованными в результате нефтегазодобычи -  патент 2479364 (20.04.2013)
способ детоксикации отходов строительных материалов, загрязненных люизитом и продуктами его превращений -  патент 2460596 (10.09.2012)
способ комбинированной реагентной детоксикации и рекультивации почв -  патент 2446899 (10.04.2012)
способ активации добавок природного цеолита в почву и устройство для его осуществления -  патент 2442645 (20.02.2012)

сырьевая смесь для изготовления органо-минерального сорбента -  патент 2440846 (27.01.2012)

Класс B09B3/00 Уничтожение твердых отходов или переработка их в нечто полезное или безвредное

Патенты РФ в классе B09B3/00:
способ переработки фторопластов и материалов, их содержащих, с получением ультрадисперсного фторопласта и перфторпарафинов -  патент 2528054 (10.09.2014)
способ утилизации бурового шлама -  патент 2528035 (10.09.2014)
способ окомкования кальцийсодержащих шламов и/или порошково-пылевидных материалов -  патент 2527469 (27.08.2014)
реагент для обезвреживания отходов нефтегазовой промышленности и способ получения реагента -  патент 2527288 (27.08.2014)
способ получения биогаза из экскрементов животных -  патент 2526993 (27.08.2014)
способ рекультивации карт-шламонакопителей предприятий по производству беленой сульфатной целлюлозы -  патент 2526983 (27.08.2014)
способ растворения угля, биомассы и других твердых органических материалов в перегретой воде -  патент 2526254 (20.08.2014)
установка для переработки органического сырья -  патент 2525897 (20.08.2014)
способ газификации органических отходов и устройство для его осуществления -  патент 2524909 (10.08.2014)
способ переработки бурового шлама -  патент 2524708 (10.08.2014)


Наверх