RU2081857C1 - Product resulting from oxidative-hydrolytic destruction of sewage sediments and method for producing same - Google Patents
Product resulting from oxidative-hydrolytic destruction of sewage sediments and method for producing same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2081857C1 RU2081857C1 RU95114537A RU95114537A RU2081857C1 RU 2081857 C1 RU2081857 C1 RU 2081857C1 RU 95114537 A RU95114537 A RU 95114537A RU 95114537 A RU95114537 A RU 95114537A RU 2081857 C1 RU2081857 C1 RU 2081857C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- pressure
- oxidative
- mpa
- suspension
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к переработке осадков бытовых сточных вод и осадков сточных вод промышленных предприятий, где имеются стоки, загрязненные смесью органических и неорганических соединений, а конкретно к продуктам переработки осадков бытовых и/или промышленных сточных вод методом окислительно-гидролитической деструкции и способам их получения. The present invention relates to the processing of sewage sludge and sewage sludge from industrial enterprises, where there are effluents contaminated with a mixture of organic and inorganic compounds, and in particular to products of sludge treatment of domestic and / or industrial wastewater by the method of oxidative-hydrolytic destruction and methods for their preparation.
Переработка обезвоженных осадков сточных вод позволяет получать ценные продукты, используемые в различных областях техники и сельского хозяйства. Processing dehydrated sewage sludge allows you to get valuable products used in various fields of technology and agriculture.
Так, при переработке частично обезвоженного осадка в смеси с одним или несколькими углеродсодержащими отходами (солома, древесные или бумажные отходы, мусор) получают ценное удобрение. При этом на рыхлом слое равномерно распределенных на горизонтальной площадке углеродсодержащих отходов формируют слой предварительно обезвоженного до 65-75% осадка с последующим тщательным механическим перемешиванием слоев и естественным компостированием смеси. Содержание тяжелых металлов в осадке не должно превышать нормативных требований к осадку, используемому в качестве удобрения (заявка ФРГ N 3725988, кл. С О2F 11/02, опубл. 16. 02. 89). Thus, in the processing of partially dehydrated sludge mixed with one or more carbon-containing waste (straw, wood or paper waste, garbage), valuable fertilizer is obtained. At the same time, on a loose layer of carbon-containing waste evenly distributed on a horizontal platform, a layer of sludge previously dehydrated to 65-75% is formed, followed by thorough mechanical mixing of the layers and natural composting of the mixture. The content of heavy metals in the sludge should not exceed the regulatory requirements for the sludge used as fertilizer (application Germany N 3725988,
Основным недостатком такой переработки является ее непригодность для осадков с большим содержанием тяжелых металлов. The main disadvantage of this processing is its unsuitability for precipitation with a high content of heavy metals.
Возможно получение искусственного гумуса при переработке ила (заявка Японии N 64-245899, кл. C O2F 11/02, опубл. 02. 10. 89 г. заявлено 25. 03. 88 г. N 63-72942). Ил вместе с водой подают в культивационный слой, соприкасаемый с бактериальными метаболитами, которые содержат соединения с фенольной группой или продуцирующие группу аэробные и анаэробные бактерии, содержащиеся воде и иле. В процессе культивации ил приобретает макромолекулярную структуру. Избыточный ил при такой переработке откачивается насосом, обезвоживается до влажности 60-90% Для ускорения процесса гумификации в ил после обезвоживания добавляют порошок указанных бактериальных метаболитов. It is possible to obtain artificial humus in the processing of sludge (Japanese application N 64-245899,
Рассмотренные продукты переработки осадков сточных вод имеют серьезный недостаток наличие в них канцерогенного вещества бенз/а/пирена как индикатора соединения для всей группы полицеклических ароматических углеводородов, присутствующих в осадках сточных вод и активном иле, так как способы, которыми получены эти продукты, неспособны разлагать бенз/а/пирен. При систематическом применении компостов на основе осадков и ила в качестве удобрений канцерогены способны накапливаться в почве и растениях. The wastewater sludge treatment products considered here have a serious drawback of the presence of the carcinogenic substance benzo / a / pyrene as an indicator of the compound for the entire group of polycyclic aromatic hydrocarbons present in sewage sludge and activated sludge, since the methods by which these products are unable to decompose benz / a / pyrene. With the systematic use of composts based on sediment and sludge as fertilizers, carcinogens can accumulate in soil and plants.
Известен также способ обработки осадков биогенных отходов (заявка ФРГ N 3928815, кл. C 02F 11/12, 1990 г.), по которому могут быть получены продукты целевого назначения, в частности твердые вещества и жидкие продукты. По этому способу биомасса с концентрацией до 8% подвергается жидкофазному гидролизу при температуре 150-300oC в течение 30-120 минут с применением катализаторов, при этом выделяют осадок как твердую фазу и жидкую фазу, обогащенную органическими мономерами.There is also known a method of processing sediment of biogenic waste (application Germany N 3928815, class C 02F 11/12, 1990), by which products can be obtained for special purposes, in particular solids and liquid products. According to this method, biomass with a concentration of up to 8% is subjected to liquid phase hydrolysis at a temperature of 150-300 o C for 30-120 minutes using catalysts, while the precipitate is isolated as a solid phase and a liquid phase enriched in organic monomers.
Твердый осадок, предварительно освобожденный от тяжелых металлов, может быть использован в качестве удобрения. Solid sediment, previously freed from heavy metals, can be used as fertilizer.
Предусмотрено также переведение тяжелых металлов в жидкую фазу путем добавления минеральных кислот или щелочей и последующего выделения из растворов тяжелых металлов методом обратного осмоса либо с помощью мембранной технологии. It is also envisaged to transfer heavy metals to the liquid phase by adding mineral acids or alkalis and subsequent isolation from solutions of heavy metals by reverse osmosis or using membrane technology.
Жидкая фаза, содержащая в основном органические вещества амино- и карбоновые кислоты, спирты, моносахариды, может использоваться в качестве сырья для получения различных целевых продуктов. The liquid phase, which contains mainly organic substances, amino and carboxylic acids, alcohols, monosaccharides, can be used as a raw material for various target products.
Существенным недостатком способа является необходимость многостадийной технологии выделения целевых продуктов, которая к тому же не обеспечивает выделения из них тяжелых металлов. Кроме того, способ не позволяет перерабатывать биомассу с концентрацией более 8%
Задачей изобретения является создание способа переработки осадков сточных вод, позволяющего получать ценные продукты с возможностью последующего их использования в различных отраслях техники и сельском хозяйстве.A significant disadvantage of this method is the need for a multi-stage technology for the isolation of target products, which also does not provide for the separation of heavy metals from them. In addition, the method does not allow to process biomass with a concentration of more than 8%
The objective of the invention is to provide a method for the treatment of sewage sludge, which allows to obtain valuable products with the possibility of their subsequent use in various industries and agriculture.
Поставленная задача решена тем, что получено новое вещество, представляющее собой продукт окислительно-гидролитической деструкции осадков бытовых и/или промышленных сточных вод кислородсодержащим газом в щелочной среде при температуре 150-220oC и давлении 1,5-5,0 мПа в виде органоминерального комплекса, содержащего водорастворимые соли карбоновых кислот и обладающего свойствами веществ гуминовой природы.The problem is solved in that a new substance is obtained, which is a product of oxidative-hydrolytic degradation of household and / or industrial wastewater sludge with an oxygen-containing gas in an alkaline medium at a temperature of 150-220 o C and a pressure of 1.5-5.0 MPa in the form of organomineral complex containing water-soluble salts of carboxylic acids and having the properties of substances of humic nature.
Поставленная задача реализована также в способе получения продукта окислительно-гидролитической деструкции осадков бытовых и/или промышленных сточных вод, в котором суспензию осадков, сгущенную до 85-90% влажности, подвергают тепловой обработке при 150-220oC и давлении 0,5-3,0 мПа в течение 10-120 минут, после чего при поддержании температуры при 150-220oC суспензию обрабатывают последовательно щелочным агентом до pH более 10 и кислородсодержащим газом при давлении 1,5-5,0 мПа в течение 20-180 минут с последующим снижением давления до атмосферного, охлаждением суспензии до температуры менее 100oC и отделением целевого продукта в виде органоминерального комплекса от твердого осадка, содержащего нерастворимые соли тяжелых металлов.The problem is also realized in a method for producing a product of oxidative-hydrolytic destruction of sludge from domestic and / or industrial wastewater, in which a suspension of sludge condensed to 85-90% humidity is subjected to heat treatment at 150-220 o C and a pressure of 0.5-3 , 0 MPa for 10-120 minutes, after which, while maintaining the temperature at 150-220 o C, the suspension is treated sequentially with an alkaline agent to a pH of more than 10 and with an oxygen-containing gas at a pressure of 1.5-5.0 MPa for 20-180 minutes with subsequent pressure reduction to atmospheric, cooled em slurry to a temperature less than 100 o C and separating the desired product as a solid complex from the organic-containing residue insoluble salts of heavy metals.
При этом происходят следующие процессы: на первой стадии тепловой обработке полисахариды клеточных стенок микроорганизмов и полисахариды, попадающие в иловый осадок в виде целлюлозосодержащих отходов (бумага, хлопчатобумажные ткани и т. п.) гидролизуются до моносахаридов с последующим их распадом и образованием органических кислот и углекислого газа. Образующиеся органические кислоты и ионы тяжелых металлов катализируют процесс гидролиза, известный в литературе как автогидролиз. In this case, the following processes occur: at the first stage of heat treatment, polysaccharides of the cell walls of microorganisms and polysaccharides falling into the sludge in the form of cellulose-containing waste (paper, cotton fabrics, etc.) are hydrolyzed to monosaccharides with their subsequent decomposition and the formation of organic acids and carbon dioxide gas. The resulting organic acids and heavy metal ions catalyze the hydrolysis process, known in the literature as autohydrolysis.
На второй стадии, когда в нагретую на первой стадии до температуры 150-220oC суспензию осадков сточных вод подают щелочной агент до достижении pH более 10, образующиеся органические кислоты переводятся в растворимые соли. После этого суспензию в течение 20-180 минут обрабатывают кислородсодержащим газом, например компремированным сжатым воздухом, в количестве, необходимом для окисления органических веществ. Обработку ведут при давлении 1,5-5,0 мПа.In the second stage, when an alkaline agent is supplied to a suspension of sewage sludge heated to a temperature of 150-220 ° C in the first stage until a pH of more than 10 is reached, the resulting organic acids are converted into soluble salts. After that, the suspension is treated with an oxygen-containing gas, for example, compressed compressed air, in an amount necessary for the oxidation of organic substances for 20-180 minutes. Processing is carried out at a pressure of 1.5-5.0 MPa.
При этом происходят следующие процессы: окисление моносахаридов, жиров, белков и других органополимеров с последующей конденсацией мономеров в высокомолекулярные соединения с выделением углекислого газа и воды. Ионы тяжелых металлов в этих условиях образуют нерастворимые соединения, которые при последующем охлаждении обрабатываемой суспензии выпадают в осадок. Затем суспензию охлаждают до температуры ниже 100oC, снижают давление до атмосферного, после чего суспензию разделяют на жидкую и твердую фазы (фильтрацией, отстоем, центрифугированием и т. д). Таким образом суспензия разделяется на раствор органических веществ, представляющий собой органоминеральный комплекс, который содержит водорастворимые соли карбоновых кислот и обладает свойствами веществ гуминовой природы. Раствор может быть сконцентрирован до различной степени. Представляя собой целевой продукт, он может найти применение в различных отраслях техники и сельском хозяйстве.In this case, the following processes occur: the oxidation of monosaccharides, fats, proteins and other organopolymers, followed by condensation of monomers into high molecular weight compounds with the release of carbon dioxide and water. Under these conditions, heavy metal ions form insoluble compounds, which precipitate upon subsequent cooling of the treated suspension. Then the suspension is cooled to a temperature below 100 o C, reduce the pressure to atmospheric, after which the suspension is separated into liquid and solid phases (by filtration, sedimentation, centrifugation, etc.). Thus, the suspension is divided into a solution of organic substances, which is an organomineral complex that contains water-soluble salts of carboxylic acids and has the properties of substances of a humic nature. The solution may be concentrated to various degrees. Being a target product, it can find application in various branches of technology and agriculture.
Твердый осадок (нерастворимая составляющая осадка НСО) содержит нерастворимые соли тяжелых металлов и химически связанные с ними органические вещества, может найти применение в качестве исходного материала для получения стройматериалов. The solid precipitate (insoluble component of the NSO precipitate) contains insoluble salts of heavy metals and chemically bound organic substances, which can be used as a starting material for the production of building materials.
Изменение температуры и давления, при которых осуществляется способ, существенно влияет на время обработки осадков сточных вод для достижения удовлетворительных результатов по выделению тяжелых металлов в твердую фазу и превращению органической составляющей в нетоксические водорастворимые соединения. При этом проведение процесса при температуре ниже 150oC приведет к значительному увеличению времени обработки более 6 часов, что резко снизит производительность аппаратуры и приведет к увеличению объемов и капитальных вложений при осуществлении процесса. При этом уменьшается количество перешедших в раствор органических соединений. Проведение процесса при температуре выше 220oC приведет к резкому увеличению выделяющихся газов СО2, СО в единицу времени и значительно усложнит отделение образующихся газов от жидкости, сделает процесс трудноуправляемым. Увеличение давления выше указанного в формуле изобретения пределов приведет к значительному усложнению аппаратуры для проведения процесса.The change in temperature and pressure at which the method is carried out significantly affects the treatment time of sewage sludge in order to achieve satisfactory results in the separation of heavy metals into the solid phase and the conversion of the organic component to non-toxic water-soluble compounds. Moreover, the process at temperatures below 150 o C will lead to a significant increase in processing time of more than 6 hours, which will sharply reduce the productivity of the equipment and will lead to an increase in volumes and capital investments in the implementation of the process. At the same time, the amount of organic compounds transferred to the solution decreases. Carrying out the process at a temperature above 220 o C will lead to a sharp increase in the released gases CO 2 , CO per unit time and will significantly complicate the separation of the resulting gases from the liquid, making the process difficult to control. An increase in pressure above the limits indicated in the claims will lead to a significant complication of the apparatus for carrying out the process.
Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение. The following examples illustrate the invention.
Пример 1. 1000 кг суспензии иловых осадков очистных сооружений (например, г. Пскова) 90%-ной влажности содержит 100 кг сухих веществ (с зольностью 61,2% ) следующего химического состава, в мас. С -15,5; H 2,1; N 1,8; S 2,2; P 2,2; О 13,3. Элементный состав исходной суспензии по металлам представлен в таблице 1. Example 1. 1000 kg of a suspension of silt sludge from treatment facilities (for example, Pskov) of 90% humidity contains 100 kg of dry matter (with an ash content of 61.2%) of the following chemical composition, in wt. C -15.5; H 2.1; N 1.8; S 2.2; P 2.2; About 13.3. The elemental composition of the initial suspension for metals is presented in table 1.
Суспензию нагревают при температуре 180oC в течение 1 часа при давлении 0,9 мПа и pH к концу процесса составляет 5,5. После этого в интенсивно перемешиваемую суспензию в течение 5 минут добавляют 5 кг едкого натра и, поддерживая температуру суспензии 180oC, падают непрерывно в течение 2-х часов компренированный сжатый воздух в количестве 5 м3/мин, который поддерживает давление 1,5 мПа. При этом ионы тяжелых металлов в виде трудно растворимых соединений переходят в твердую фазу, а органические соединения исходной суспензии подвергаются окислительно-гидролитической деструкции с образованием органоминерального комплекса, содержащего растворимые в воде соли карбоновых кислот. Затем давление снижают до атмосферного, суспензию охлаждают до температуры 90oC, от раствора фильтрованием отделяют твердый осадок, содержащей нерастворимые соли тяжелых металлов и химически связанные с ними органические вещества. Водорастворимые продукты органоминерального комплекса имеют следующий химический состав в пересчете на сухое вещество (с зольностью 39,6%), мас. C 31,3; H 4,9; S -3,3; P 0,08; O 18,4; N 4,7.The suspension is heated at a temperature of 180 o C for 1 hour at a pressure of 0.9 MPa and the pH at the end of the process is 5.5. After that, 5 kg of caustic soda are added to the intensively stirred suspension over 5 minutes and, while maintaining the suspension temperature of 180 ° C, 5 m 3 / min of compressed compressed air that maintains a pressure of 1.5 MPa is continuously falling over 2 hours . In this case, heavy metal ions in the form of difficultly soluble compounds pass into the solid phase, and the organic compounds of the initial suspension undergo oxidative-hydrolytic destruction with the formation of an organomineral complex containing water-soluble salts of carboxylic acids. Then the pressure is reduced to atmospheric, the suspension is cooled to a temperature of 90 o C, a solid precipitate containing insoluble salts of heavy metals and chemically bound organic substances is separated from the solution by filtration. Water-soluble products of the organomineral complex have the following chemical composition in terms of dry matter (with an ash content of 39.6%), wt. C 31.3; H 4.9; S -3.3; P 0.08; O 18.4; N 4.7.
Полученный раствор может быть использован как целевой продукт, раствор может быть сконцентрирован любым из известных способов, например в роторном испарителе. The resulting solution can be used as the target product, the solution can be concentrated by any of the known methods, for example in a rotary evaporator.
Химический состав абсолютно сухого вещества твердого осадка (с зольностью 93%), мас. C-4,8; H 2,6; S 1,2; P 2,263; O -15,3. The chemical composition of absolutely dry matter solid sediment (with an ash content of 93%), wt. C-4.8; H 2.6; S 1.2; P 2,263; O -15.3.
Элементный состав по металлам органоминерального комплекса и твердого осадка представлен в таблице I. The elemental composition of the metals of the organomineral complex and solid sediment is presented in table I.
Элементный состав по металлам исходной суспензии осадков сточных вод, а также продуктов их переработки водорастворимого продукта окислительно-гидролитической деструкции в виде органоминерального комплекса и твердого осадка, содержащего нерастворимые соли тяжелых металлов и химически связанные с ними органические вещества (см. таблицу 1), свидетельствует, что количество металлов в твердой фазе составляет 14,608 г, что соответствует переходу в твердую фазу 96,39% от веса металлов исходного осадка сточных вод, а в водорастворимом продукте окислительно-гидролитической деструкции остается 3,61% от количества тяжелых металлов в исходном осадке. Такие элементы, как алюминий, кремний, кальций, титан, хром, цинк, олово, свинец, стронций, барий практически полностью перешли в твердый осадок, содержание никеля снизилось в 20 раз, железа в 90 раз. The elemental composition of the initial suspension of sewage sludge, as well as the products of their processing, of the water-soluble product of the oxidative-hydrolytic degradation in the form of an organomineral complex and solid precipitate containing insoluble salts of heavy metals and chemically bound organic substances (see table 1) that the amount of metals in the solid phase is 14.608 g, which corresponds to a transition to the solid phase of 96.39% by weight of the metals of the initial sewage sludge, and in the water-soluble product, oki Call duration-hydrolytic degradation is 3.61% of the amount of heavy metals in the initial sediment. Elements such as aluminum, silicon, calcium, titanium, chromium, zinc, tin, lead, strontium, barium almost completely turned into a solid precipitate, the nickel content decreased by 20 times, iron by 90 times.
Водорастворимые продукты переработки осадков сточных вод окислительно-гидролитической деструкцией являются малотоксичными, в организме не кумклируются, через кожу не проникает, не оказывают аллергического действия, не мутагенны. Местный раздражающий эффект на кожу отсутствует. Water-soluble waste water treatment products from wastewater sludge by oxidative-hydrolytic degradation are low toxic, do not accumulate in the body, do not penetrate the skin, do not have an allergic effect, and are not mutagenic. There is no local irritant effect on the skin.
Определенный интерес представляет и твердый осадок, содержащий нерастворимые соли тяжелых металлов и химически связанные с ними органические вещества. Эта нерастворимая составляющая осадка (НСО) содержит до 50-60% влаги, нерастворима в воде и органических растворителях. Не склонна к самовозгоранию. Вследствие присутствия в ней влаги может слипаться, образовывать комки. Нерастворимая составляющая осадка (НСО) содержит до 15-18% органических веществ и может служить в качестве исходного материала для получения стройматериалов. Of particular interest is a solid precipitate containing insoluble salts of heavy metals and chemically related organic substances. This insoluble precipitate component (HCO) contains up to 50-60% moisture, insoluble in water and organic solvents. Not prone to spontaneous combustion. Due to the presence of moisture in it, it can stick together and form lumps. The insoluble precipitate component (NSO) contains up to 15-18% of organic substances and can serve as a starting material for obtaining building materials.
Пример 2-4. Продукт окислительно-гидролитической деструкции получали по методике примера 1. Переработке подвергали суспензию иловых осадков очистных сооружений. Example 2-4. The product of oxidative-hydrolytic degradation was obtained according to the method of example 1. The suspension of sludge from sewage treatment plants was subjected to processing.
Параметры тепловой обработки, обработки кислородсодержащим газом и выходы продуктов приведены в таблице 2. The parameters of heat treatment, treatment with oxygen-containing gas and product yields are shown in table 2.
Детальное исследование физико-химических свойств веществ, выделенных подкислением из раствора продукта окислительно-гидролитической деструкции осадков сточных вод (далее продукта ОГД), показало, что они имеют весьма специфическую структуру и обладают свойствами веществ гуминовой природы. A detailed study of the physicochemical properties of substances isolated by acidification from a solution of the product of oxidative-hydrolytic degradation of sewage sludge (hereinafter referred to as the OGD product) showed that they have a very specific structure and possess the properties of humic substances.
В таблице 3 приведены данные элементного состава образцов веществ, выделенных подкислением из продукта ОГД, и гуминовых кислот, выделенных из торфа. Table 3 shows the elemental composition of samples of substances isolated by acidification from the OGD product and humic acids isolated from peat.
Гуминовые кислоты торфа содержат в себе 1,8-3,6 мг-экв. СООН-групп, 3,2-7,8 мг-экв. фенольных гидроксилов (по литературным данным). Вещества, полученные из продукта ОГД осадков сточных вод, содержат 3,0-3,6 мг-экв. СООН-групп и 6,0-6,5 мг-экв. фенольных гидроксилов. Peat humic acids contain 1.8-3.6 mEq. COOH groups, 3.2-7.8 mEq. phenolic hydroxyls (according to published data). Substances obtained from the OGD product of sewage sludge contain 3.0-3.6 mEq. COOH groups and 6.0-6.5 mEq. phenolic hydroxyls.
Исследование спектров ЭПР образцов продуктов ОГД осадков сточных вод показало, что в них наблюдаются одиночные симметричные сигналы ЭПР с g-фактором 2,002±0,001, близким к значению для электрона (g= 2), и шириной ΔH=6,1-0,1 эрстед. Концентрация ПМЦ наблюдается на уровне 1,6±0,4•1020 на 1 грамм.The study of the EPR spectra of samples of the OGD products of sewage sludge showed that they have single symmetrical EPR signals with a g factor of 2.002 ± 0.001, close to the value for the electron (g = 2), and a width of ΔH = 6.1-0.1 Oersted . The concentration of PMC is observed at 1.6 ± 0.4 • 10 20 per 1 gram.
Из литературных данных известно (Паушкин Я.М. и др. "Органические полимерные полупроводники", "Химия", М. 1971, стр. 29), что для полимеров с системой сопряженных связей характерно появление узкого сигнала в спектре ЭПР. Интенсивность сигнала возрастает с увеличением размеров системы сопряжения и может соответствовать концентрации неспаренных электронов от 1016 до 1021 спин на грамм. При излучении молекулярной структуры гуминовых кислот почв, торфов, ископаемых углей методом ЭПР обнаружили их парамагнетизм, связанный, видно, с наличием делокализованных электронов в составе свободных радикалов семихинонного типа. Общее число ПМЦ в гуминовых кислотах от 0,57•1017 до 2,44•1017 на грамм.From the literature data it is known (Paushkin Ya.M. et al. "Organic polymer semiconductors", "Chemistry", M. 1971, p. 29) that the appearance of a narrow signal in the EPR spectrum is characteristic of polymers with a system of conjugated bonds. The signal intensity increases with increasing size of the conjugation system and can correspond to the concentration of unpaired electrons from 10 16 to 10 21 spin per gram. When the molecular structure of the humic acids of soils, peat, and fossil coals was emitted by EPR, their paramagnetism was discovered, which is apparently associated with the presence of delocalized electrons in the composition of the semiquinone type free radicals. The total number of PMCs in humic acids is from 0.57 • 10 17 to 2.44 • 10 17 per gram.
Изучение инфракрасных спектров образцов водорастворимых продуктов переработки осадков сточных вод окислительно-гидролитической деструкцией при 150oC и 170oC показало, что они идентичны по своему внешнему виду и спектральным характеристикам (частоты интенсивности и полуширина полос). Для них характерны сильное поглощение в области ν CH(3000-2800 см-1) и наличие полос в области 1530 и 1050 см-1, относящихся к колебаниям пептидных связей и протеинов и ν C=0 колебаниям полисахаридов или им подобных соединений соответственно. Колебания карбоксила в карбоновых кислотах имеют существенно меньшую интенсивность и обычно наблюдаются в виде плеча на высокочистотном склоне полосы 1650 см-1. Это характерно для гуминовых кислот III-типа в виде натриевых солей или им подобных соединений н-гуматов, в которых присутствуют протеины и полисахариды (по классификации Стивенсона, F.J. Stevinson and K. M. Gon (1971) Jnfrared spectra of bumic acids and related substances. Giohim cosmishen Acta 35,471-483).A study of the infrared spectra of samples of water-soluble waste water treatment products from waste water by oxidative-hydrolytic degradation at 150 o C and 170 o C showed that they are identical in their appearance and spectral characteristics (frequency and half-width bands). They are characterized by strong absorption in the ν CH region (3000–2800 cm –1 ) and the presence of bands in the region of 1530 and 1050 cm –1 , which relate to vibrations of peptide bonds and proteins and ν C = 0 to vibrations of polysaccharides or similar compounds, respectively. Oscillations of carboxyl in carboxylic acids have a significantly lower intensity and are usually observed as a shoulder on the high-purity slope of the strip of 1650 cm -1 . This is characteristic of type III humic acids in the form of sodium salts or similar n-humate compounds in which proteins and polysaccharides are present (according to Stevenson's classification, FJ Stevinson and KM Gon (1971) Jnfrared spectra of bumic acids and related substances. Giohim cosmishen Acta 35,471-483).
Повышение температуры жидкофазного окисления до 190oC приводит к разрушению пептидных связей в водорастворимых продуктах, происходит уменьшение алифатической цепи карбоновых кислот, что вполне согласуется с результатами спектров гуматов. Это находит свое выражение в увеличении плеча 1717 см-1 ν C=0 карбоксила и низкочастотном смещении полосы ν OH.An increase in the temperature of liquid-phase oxidation to 190 o C leads to the destruction of peptide bonds in water-soluble products, there is a decrease in the aliphatic chain of carboxylic acids, which is consistent with the results of the spectra of humates. This finds expression in an increase in the shoulder of 1717 cm -1 ν C = 0 carboxyl and a low-frequency shift of the ν OH band.
Хроматографическое исследование молекулярно-массового распределения малекулярной массы натриевой формы образцов продукта ОГД осадков сточных вод проводили с помощью эксклюзивной жидкостной хроматографии. Расчет низкомолекулярных характеристик проводили по стандартной методике (Нефедов П. П. Лавренко П. Н. "Транспортные методы в аналитической химии полимеров", Л. "Химия", 1979 г.). Выделенные вещества имеют следующие молекулярно-массовые характеристики: средние массы Mn=500, Mw=1000, Мw/Мn=2, G1/G2=0,7. Исследуемые образцы имеют унимодальное молекулярно-массовое распределение. Форма распределения приближается к нормальной лагорифмической (Mw/Mn=2), в то время как для образцов характерен вытянутый высокомолекулярный фронт (G1/G2<1). Данный тип распределения и порядок средних молекулярных масс характерны для гуминовых кислот и лигнинов.A chromatographic study of the molecular weight distribution of the molecular weight of the sodium form of the samples of the OGD product of sewage sludge was carried out using exclusive liquid chromatography. The calculation of low molecular weight characteristics was carried out according to a standard method (P. Nefedov P. P. Lavrenko, N. "Transport methods in analytical chemistry of polymers", L. "Chemistry", 1979). The selected substances have the following molecular mass characteristics: average masses M n = 500, M w = 1000, M w / M n = 2, G 1 / G 2 = 0.7. The test samples have a unimodal molecular weight distribution. The shape of the distribution approaches normal lagorithmic (M w / M n = 2), while the elongated high molecular front (G 1 / G 2 <1) is characteristic of the samples. This type of distribution and the order of average molecular weights are characteristic of humic acids and lignins.
Термограммы образцов продукта ОГД осадков вод также аналогичны термограммам гуминовых кислот обыкновенного чернозема и подзолистой почвы северной тайги. Основные изменения массы образцов продукта ОГД происходят в области температур 205-405oC.The thermograms of the samples of the OGD product of water sediments are also similar to the thermograms of humic acids of ordinary chernozem and podzolic soil of the northern taiga. The main changes in the mass of samples of the OGD product occur in the temperature range 205-405 o C.
Таким образом, все проведенные исследования свидетельствуют, что продукты окислительно-гидролитической деструкции осадков сточных вод по своему химическому составу и физико-химическим свойствам могут быть идентифицированы как гуминовые кислоты и/или их соли. Thus, all studies carried out indicate that the products of oxidative-hydrolytic destruction of sewage sludge can be identified as humic acids and / or their salts by their chemical composition and physicochemical properties.
С целью оценки биологической активности водорастворимых продуктов окислительно-гидролитической деструкции осадков сточных вод по отношению к растениям были проведены оценочные опыты по проращиванию семян ячменя. In order to assess the biological activity of water-soluble products of oxidative-hydrolytic degradation of sewage sludge in relation to plants, evaluative experiments were carried out on the germination of barley seeds.
Для оценки биологической активности продуктов ОГД осадков сточных вод применяли метод определения силы роста семян (Кочетова Е. А. "Ускоренный метод определения всхожести и силы роста семян". Инф. листок ЛенЦНТИ, 1972 г. 40 стр. ). Сущность метода заключается в классификации морфологических особенностей проростков в ювенильный период, которая основана на учете следующих признаков: размеров стеблевой части проростка, целостности колеоптиля, степени развития листа, его пигментации, числа и размеров зародышевых корешков, общего состояния проростка (морфологическое отклонения от нормы, степень поражения фитопатогенными микроорганизмами). Эти признаки являются конечным результатом, наиболее полно отражающим сложнейшие физико-биологические процессы, сопровождающие прорастание семян, рост и развитие проростков. Этот метод был применен на семенах ячменя "Белогорский" (совхоз "Сяглицы" Ленинградской области репродукции 1989 г.). To assess the biological activity of the OGD products of sewage sludge, the method of determining the seed growth force was used (EA Kochetova, “Accelerated method for determining the germination capacity and seed growth force.” Information leaflet of LenCSTI, 1972, 40 pp.). The essence of the method is to classify the morphological features of seedlings in the juvenile period, which is based on the following characteristics: the size of the stem part of the seedling, the integrity of the coleoptile, the degree of development of the leaf, its pigmentation, the number and size of germinal roots, the general condition of the seedling (morphological abnormality, degree lesions by phytopathogenic microorganisms). These signs are the final result, most fully reflecting the most complex physical and biological processes accompanying seed germination, growth and development of seedlings. This method was applied on the seeds of Belogorsky barley (the Syaglitsy state farm of the Leningrad Oblast, 1989 reproduction).
Перед опытом семена замачивались в исследуемом растворе продукта ОГД осадков сточных вод и в растворах известных регуляторов роста гуминовой природы с концентрацией 0,01; 0,02; 0,03 мас. в течение 1 часа в термостате при температуре 25oC. Проращивание семян проводили в рулонах фильтровальной бумаги с коррексовой лентой, в двукратной повторности по 100 штук семян в каждом опыте. Контрольные семена замачивались в воде, а также в растворах известных регуляторов роста гуминовой природы, в качестве которых использовали натриевые соли высокомолекулярных сланцевых кислот ("Получение и применение регуляторов роста", Межвузовский сборник науч. трудов, под ред. Яковлева В. И. Ленинград, изд. ЛТИ им. Ленсовета, 1984, стр. 112) и натриевые соли гуминовых кислот, выделенные из сапропеля. В процессе опытов определяли энергию прорастания и всхожесть семян, длину корней и ростков. С учетом этих признаков нормальные проростки делятся на две группы (слабые и сильные) и 5 подгрупп (баллов) по степени развития их существенных структур.Before the experiment, the seeds were soaked in the test solution of the OGD product of sewage sludge and in solutions of known growth regulators of humic nature with a concentration of 0.01; 0.02; 0.03 wt. for 1 hour in a thermostat at a temperature of 25 o C. Seed germination was carried out in rolls of filter paper with correction tape, in duplicate, 100 pieces of seeds in each experiment. The control seeds were soaked in water, as well as in solutions of well-known humic growth regulators, using sodium salts of high molecular shale acids (Production and Use of Growth Regulators, Interuniversity Collection of Scientific Works, edited by V. I. Leningrad, Yakovlev, published by LTI named after Lensovet, 1984, p. 112) and sodium salts of humic acids isolated from sapropel. In the process of experiments, the germination energy and seed germination, the length of the roots and sprouts were determined. Given these characteristics, normal seedlings are divided into two groups (weak and strong) and 5 subgroups (points) according to the degree of development of their essential structures.
В таблице 4 представлены стимулирующие свойства образца продукта ОГД осадков сточных вод в сопоставлении с данными для известных стимуляторов роста. Из данных таблицы видно, что биологическая активность у продукта ОГД осадков сточных вод на уровне известных регуляторов роста. По сравнению с контролем биологическая активность проявляется в увеличении показателей посевных качеств обработанных семян и в снижении количества слабых проростков за счет увеличения числа сильных. Обработка семян ячменя раствором продукта ОГД осадков сточных вод повышает энергию прорастания до 13% всхожесть до 90% силу роста на 10%
Детальный анализ физико-химических и биологических свойств продукта переработки осадков сточных вод окислительно-гидролитической деструкцией кислородсодержащим газом в щелочной среде при температуре 150-220oC и давлении 1,5-5,0 мПа показал, что он (продукт) обладает свойствами веществ гуминовой природы и может найти широкое применение в технике и сельском хозяйстве, в частности в качестве гумусного удобрения, улучшающего почвообразование, а также в качестве биостимулятора роста растений.Table 4 presents the stimulating properties of the sample of the OGD product of sewage sludge in comparison with the data for known growth stimulants. The table shows that the biological activity of the OGD product of sewage sludge at the level of known growth regulators. Compared to the control, biological activity is manifested in an increase in the sowing qualities of the treated seeds and in a decrease in the number of weak seedlings due to an increase in the number of strong ones. Treatment of barley seeds with a solution of the OGD product of sewage sludge increases germination energy up to 13%; germination up to 90%; growth force by 10%
A detailed analysis of the physicochemical and biological properties of the waste water treatment product by oxidative-hydrolytic destruction with an oxygen-containing gas in an alkaline medium at a temperature of 150-220 o C and a pressure of 1.5-5.0 MPa showed that it (the product) has the properties of humic substances nature and can be widely used in engineering and agriculture, in particular as a humus fertilizer that improves soil formation, as well as a biostimulator of plant growth.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95114537A RU2081857C1 (en) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | Product resulting from oxidative-hydrolytic destruction of sewage sediments and method for producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95114537A RU2081857C1 (en) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | Product resulting from oxidative-hydrolytic destruction of sewage sediments and method for producing same |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU5039057 Division |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2081857C1 true RU2081857C1 (en) | 1997-06-20 |
| RU95114537A RU95114537A (en) | 1997-12-27 |
Family
ID=20171291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95114537A RU2081857C1 (en) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | Product resulting from oxidative-hydrolytic destruction of sewage sediments and method for producing same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2081857C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494979C1 (en) * | 2012-07-17 | 2013-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания Нью Текнолоджис Плюс" | Method of preparing sediment of public utility sewage to processing |
| RU2777788C2 (en) * | 2020-12-08 | 2022-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Илосан" | Method for treatment of wastewater sediments or agricultural waste, in particular manure, dung, with preparation based on plant raw materials |
-
1995
- 1995-09-04 RU RU95114537A patent/RU2081857C1/en active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494979C1 (en) * | 2012-07-17 | 2013-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания Нью Текнолоджис Плюс" | Method of preparing sediment of public utility sewage to processing |
| RU2777788C2 (en) * | 2020-12-08 | 2022-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Илосан" | Method for treatment of wastewater sediments or agricultural waste, in particular manure, dung, with preparation based on plant raw materials |
| RU2777789C2 (en) * | 2020-12-08 | 2022-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Илосан" | Method for production of fertile substrate |
| RU2777790C2 (en) * | 2020-12-08 | 2022-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Илосан" | Use of fertile substrate for making soil |
| RU2777786C2 (en) * | 2020-12-08 | 2022-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Илосан" | Base of preparation for treatment of wastewater sediments and/or agricultural waste, in particular manure and dung |
| RU2777791C2 (en) * | 2020-12-08 | 2022-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Илосан" | Soil obtained using fertile substrate |
| RU2777891C2 (en) * | 2020-12-08 | 2022-08-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Илосан" | Use of base of preparation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chefetz et al. | Humic‐acid transformation during composting of municipal solid waste | |
| Lima et al. | Effects of organic and inorganic amendments on soil organic matter properties | |
| Amir et al. | Structural study of humic acids during composting of activated sludge-green waste: elemental analysis, FTIR and 13C NMR | |
| Chefetz et al. | Characterization of dissolved organic matter extracted from composted municipal solid waste | |
| Brunetti et al. | Compositional and functional features of humic acids from organic amendments and amended soils in Minnesota, USA | |
| US20210130503A1 (en) | Process for the production of humic substances from biomass | |
| Plaza et al. | Evolution of the fulvic acid fractions during co-composting of olive oil mill wastewater sludge and tree cuttings | |
| Riffaldi et al. | Humic fractions of organic wastes | |
| Rivard et al. | Anaerobic digestion of municipal solid waste: utility of process residues as a soil amendment | |
| McDonnell et al. | Characteristics of humic substances in heathland and forested peat soils of the Wicklow Mountains | |
| Azim et al. | Elucidation of functional chemical groups responsible of compost phytotoxicity using solid-state 13 C NMR spectroscopy under different initial C/N ratios | |
| Ayuso et al. | Characterisation and evaluation of humic acids extracted from urban waste as liquid fertilisers | |
| Ghabbour et al. | Isolation of humic acid from the brown alga Pilayella littoralis | |
| Zaccheo et al. | Organic matter characterization of composts from different feedstocks | |
| Preethu et al. | Maturity indices as an index to evaluate the quality of compost of coffee waste blended with other organic wastes | |
| Gayathri et al. | Extraction and charactrisation of humic acid from different organic wastes and its physico-chemical properties | |
| Dhadse et al. | Development of nutrient rich biofertilizer by co-vermistabilization of aquatic weeds using herbal pharmaceutical wastewater along with sediment of lake | |
| Tomati et al. | Structural changes of humic acids during olive mill pomace composting | |
| Amalfitano et al. | The contribution of lignin to the composition of humic acids from a wheat‐straw amended soil during 3 years of incubation in pots | |
| RU2081857C1 (en) | Product resulting from oxidative-hydrolytic destruction of sewage sediments and method for producing same | |
| Garcia et al. | Study of the lipidic and humic fractions from organic wastes before and after the composting process | |
| Martin et al. | Effect of concentration on decomposition of some 14C‐labeled phenolic compounds, benzoic acid, glucose, cellulose, wheat straw, and Chlorella protein in soil | |
| Giusquiani et al. | Chemical composition of fresh and composted urban waste | |
| Plaza et al. | Cocomposting of sludge from olive oil mill wastewater mixed with tree cuttings | |
| Domingues et al. | Polymeric alginate microspheres containing biochar to immobilize phosphate ions |