RU2197439C2 - Sewage sediment hydrolysis method and hydrolysis apparatus - Google Patents
Sewage sediment hydrolysis method and hydrolysis apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2197439C2 RU2197439C2 RU2001110052A RU2001110052A RU2197439C2 RU 2197439 C2 RU2197439 C2 RU 2197439C2 RU 2001110052 A RU2001110052 A RU 2001110052A RU 2001110052 A RU2001110052 A RU 2001110052A RU 2197439 C2 RU2197439 C2 RU 2197439C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrolysis
- acid
- sludge
- hydrolysis apparatus
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и устройствам для переработки осадков сточных вод, а более точно, к способам и устройствам для гидролиза осадков сточных вод. The invention relates to methods and devices for the treatment of sewage sludge, and more specifically, to methods and devices for hydrolysis of sewage sludge.
Актуальнейшей проблемой городов, промышленных и сельскохозяйственных центров во всем мире является необходимость обезвреживания и утилизации огромных количеств избыточного активного ила - отходов очистных сооружений. The most urgent problem of cities, industrial and agricultural centers around the world is the need to neutralize and dispose of huge quantities of excess activated sludge - wastewater treatment plants.
Необработанные осадки, образующиеся при очистке коммунальных сточных вод, вследствие их больших объемов, высокой влажности, содержания патогенных микроорганизмов, тяжелых металлов и других вредных веществ представляют собой опасный источник вторичного загрязнения окружающей среды. Untreated sludge formed during the treatment of municipal wastewater, due to its large volumes, high humidity, the content of pathogenic microorganisms, heavy metals and other harmful substances, is a dangerous source of secondary environmental pollution.
Наиболее перспективными для переработки иловых осадков представляются технологии с использованием процесса гидролитической деструкции. The most promising for the processing of silt sediments are technologies using the process of hydrolytic destruction.
Известен способ переработки осадков биогенных отходов, описанный в патенте РФ 2070165 [1] . Способ предназначен для обработки ила из очистных сооружений, сгущенного до 85-90% влажности. На современных очистных сооружениях для сгущения ила и уменьшения его объема используют так называемые флокулянты, представляющие собой высокомолекулярные органические соединения, способствующие ускорению процессов образования и повышения прочности коллоидных структур, а также связывания микрохлопьев в крупные агрегаты. A known method of processing sediment biogenic waste described in the patent of the Russian Federation 2070165 [1]. The method is intended for the treatment of sludge from wastewater treatment plants, condensed to 85-90% humidity. In modern wastewater treatment plants, so-called flocculants are used to thicken the sludge and reduce its volume, which are high molecular weight organic compounds that accelerate the formation and increase of the strength of colloidal structures, as well as the binding of micro flakes to large aggregates.
В соответствии со способом обработка иловых осадков осуществляется в две стадии. На первой стадии смесь осадков указанной выше влажности первичных и/или вторичных отстойников очистных сооружений поступает в реактор, где подвергается термической обработке при температуре 150-220oС в течение 10-120 мин при давлении 0,5-3,0 МПа при рН ниже 7.In accordance with the method, the processing of sludge is carried out in two stages. In the first stage, a mixture of precipitation of the above moisture content of the primary and / or secondary settling tanks of treatment plants enters the reactor, where it is subjected to heat treatment at a temperature of 150-220 o C for 10-120 min at a pressure of 0.5-3.0 MPa at a pH below 7.
При этом происходит так называемый автогидролиз, при котором 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, преимущественно уксусная кислота, и ионы тяжелых металлов катализируют процесс автогидролиза. In this case, the so-called autohydrolysis occurs, in which 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 . The resulting organic acids, mainly acetic acid, and heavy metal ions catalyze the process of autohydrolysis.
На второй стадии в нагретую на первой стадии до температуры 150-220oС суспензию осадков сточных вод подается щелочь до достижения рН>10 для перевода образующихся органических кислот в растворимые соли. После этого суспензию в течение 20-180 мин обрабатывают кислородсодержащим газом (например, компримированным сжатым воздухом) в количестве, необходимом для окисления органических веществ. Обработку ведут при давлении 1,5-5 МПа.In the second stage, alkali is supplied to the suspension of wastewater sludge heated in the first stage to a temperature of 150-220 o С until pH> 10 is reached to convert the formed organic acids to 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 MPa.
При этом происходят следующие процессы: окисление моносахаров, жиров, белков и др. 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 100oС, снижают давление до атмосферного, после чего производят разделение суспензии на жидкую и твердую фазы (фильтрацией, отстоем, центрифугированием и т.п.).In this case, the following processes occur: the oxidation of monosugars, fats, proteins, and other organopolymers, followed by the 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 ° C. , the pressure is reduced to atmospheric pressure, after which the suspension is separated into liquid and solid phases (by filtration, settling, centrifugation, etc.).
Таким образом, суспензия разделяется на раствор органических веществ и твердый осадок, состоящий из песка, солей тяжелых металлов и части нерастворимых в воде органических веществ. Раствор может быть использован для получения гуминовых веществ, применяющихся в технике или сельском хозяйстве. Неокисленный осадок отправляется в отвал или может быть, например, использован в дорожном строительстве. Thus, the suspension is separated into a solution of organic substances and a solid precipitate consisting of sand, salts of heavy metals and part of water-insoluble organic substances. The solution can be used to obtain humic substances used in engineering or agriculture. Unoxidized sludge is sent to the dump or can, for example, be used in road construction.
Этот способ позволяет получить после обработки сточных вод нетоксичные вещества. Однако при таком режиме обработки далеко не все целлюлозосодержащие компоненты ила окисляются, остается относительно большое количество неокисленного осадка (около 30%), преимущественно целлюлозы, что затрудняет обработку продукта после окисления, в частности разделение жидкой и твердой фаз с помощью фильтрации. This method allows to obtain non-toxic substances after wastewater treatment. However, in this treatment mode, not all cellulose-containing components of the sludge are oxidized, a relatively large amount of unoxidized sludge remains (about 30%), mainly cellulose, which complicates the processing of the product after oxidation, in particular the separation of liquid and solid phases by filtration.
Кроме того, как уже упоминалось выше, при сгущении илового осадка применяются флокулянты, которые при указанных выше режимах обработки не разлагаются. Флокулянты не являются токсическими веществами, но при фазовом разделении продукта переработки возникают затруднения, связанные с тем, что флокулянты могут сообщать раствору повышенную вязкость. При изучении полученного продукта было обнаружено, что в горячем растворе неразложившийся флокулянт легко преодолевает фильтры, а при охлаждении фильтрата превращается в гелевые бляшки, являющиеся загрязнителями раствора. In addition, as mentioned above, when thickening sludge sludge, flocculants are used, which do not decompose under the above treatment conditions. Flocculants are not toxic substances, but during the phase separation of the processed product there are difficulties associated with the fact that flocculants can impart increased viscosity to the solution. When studying the obtained product, it was found that in a hot solution, an undecomposed flocculant easily overcomes the filters, and when the filtrate is cooled, it turns into gel plaques, which are pollutants of the solution.
Таким образом, в известном способе нерастворимая составляющая осадка (НСО) в значительной степени состоит из целлюлозосодержащих остатков, а фильтрат в горячем виде включает в себя неразложившийся флокулянт. Thus, in the known method, the insoluble component of the precipitate (NSO) is largely composed of cellulose-containing residues, and the filtrate in hot form includes an undecomposed flocculant.
Для переработки целлюлозы широко применяется гидролиз, представляющий собой процесс обработки сырья, содержащего целлюлозу, раствором кислоты, подогрев гидролизуемой массы, перколяцию, промывку лигнина водой, отжим остатка гидролизата и удаление лигнина из гидролизаппарата. For the processing of cellulose, hydrolysis is widely used, which is the process of processing raw materials containing cellulose with an acid solution, heating the hydrolyzable mass, percolating, washing the lignin with water, squeezing the remainder of the hydrolyzate and removing the lignin from the hydrolysis apparatus.
В результате описанного процесса получается сахаросодержащее сырье, используемое для получения кормовых дрожжей, производства этилового спирта и т.п., и лигнин. As a result of the described process, sugar-containing raw materials are obtained, which are used to produce fodder yeast, ethanol production, etc., and lignin.
Гидролиз осуществляется обычно в реакторах, которые называют гидролизаппаратами, например, таких, как описаны в кн. И.И. Королькова "Перколяционный гидролиз растительного сырья", изд. "Лесная промышленность", 1968, с.с. 264-267, рис.73 [2]. Hydrolysis is usually carried out in reactors called hydrolysis apparatuses, for example, such as those described in the book. I.I. Korolkova "Percolation hydrolysis of plant materials", ed. "Forest industry", 1968, S.S. 264-267, Fig. 73 [2].
Гидролизаппарат представляет собой вертикальный цилиндрический стальной сосуд сварной конструкциисо сферической верхней и сужающейся нижней частями, которые заканчиваются литыми стальными горловинами с фланцами для присоединения соответственно крышки и выдувного клапана. Обычные размеры гидролизаппаратов такого типа - от 18 до 70 м3. Снаружи аппарат покрыт монолитной теплоизоляцией и дополнительно закрыт кожухом из алюминиевого листа. В верхней части аппарата имеются штуцеры для подачи варочной кислоты, сдувки паров, воздуха и газов и для присоединения контрольно-измерительных приборов. Внутреннюю поверхность стального корпуса гидролизаппарата защищают от воздействия агрессивной реакционной смеси многослойной футеровкой из неметаллических материалов, а именно бетоном и термо- и кислотостойкими штучными материалами - шамотным кирпичом, шамотными графитовыми плитками и т.п.The hydrolysis apparatus is a vertical cylindrical steel vessel with a welded structure with a spherical upper and tapering lower parts, which end with cast steel necks with flanges for connecting the cover and the blow valve, respectively. The usual sizes of hydrolysis units of this type are from 18 to 70 m 3 . Outside, the device is covered with monolithic thermal insulation and is additionally covered with a casing of aluminum sheet. In the upper part of the apparatus there are fittings for supplying cooking acid, blowing off vapors, air and gases and for connecting control and measuring devices. The inner surface of the steel body of the hydrolysis apparatus is protected from the effects of an aggressive reaction mixture by a multilayer lining of non-metallic materials, namely concrete and heat- and acid-resistant piece materials - chamotte brick, chamotte graphite tiles, etc.
Способ гидролиза растительного сырья с использованием аналогичного аппарата, дополнительно снабженного лучевыми фильтрами для отбора гидролизата в верхней цилиндрической части аппарата, подробно описан в а.с. 1265217 [3]. The method of hydrolysis of plant materials using a similar apparatus, additionally equipped with radiation filters for the selection of hydrolyzate in the upper cylindrical part of the apparatus, is described in detail in A.S. 1265217 [3].
В соответствии с этим способом в типовой гидролизаппарат загружают абсолютно сухое растительное сырье и расчетное количество 0,6% варочной кислоты. Аппарат герметически закрывают и проводят прогрев содержимого до 152oС путем подачи острого пара через нижние и верхние лучевые фильтры в течение 40 мин. Затем проводят перколяцию путем подачи варочной кислоты (0,7%) при 187oС с расчетной скоростью в течение 40 мин через центральную подающую трубу с одновременным отбором расчетного количества гидролизата через верхние лучевые фильтры. Затем проводят промывку путем подачи воды с температурой 188-190oС и одновременным отбором гидролизата. По окончании промывки остаточный гидролизат отжимают в течение 35 мин, отбирают через лучевые фильтры в нижней части аппарата и производят выстрел лигнина. Общее время варки составляет 160 мин, выход лигнина при загрузке 6 т сухого сырья составляет 2,3 т.In accordance with this method, absolutely dry vegetable raw materials and a calculated amount of 0.6% of cooking acid are charged into a typical hydrolysis apparatus. The apparatus is hermetically sealed and the contents are heated to 152 ° C. by supplying sharp steam through the lower and upper radiation filters for 40 minutes. Then percolation is carried out by feeding boiling acid (0.7%) at 187 ° C. at a design speed for 40 minutes through a central feed pipe while simultaneously taking a calculated amount of hydrolyzate through the upper radiation filters. Then, washing is carried out by supplying water with a temperature of 188-190 o With the simultaneous selection of the hydrolyzate. At the end of the washing, the residual hydrolyzate is squeezed out for 35 minutes, taken through radiation filters at the bottom of the apparatus and a lignin shot is produced. The total cooking time is 160 minutes, the output of lignin when loading 6 tons of dry raw materials is 2.3 tons.
Описанный гидролизаппарат предназначен для циклической работы и наиболее успешно может применяться при гидролизе отходов деревообрабатывающих производств - опилок, щепы и пр. The described hydrolysis apparatus is intended for cyclic operation and can most successfully be used in the hydrolysis of waste from woodworking industries - sawdust, wood chips, etc.
В том случае, если в качестве сырья используется иловый осадок сточных вод, при использовании такого гидролизаппарата и описанного циклического режима работы за время цикла (160 мин) разложению подвергается органическая составляющая ила, выход полезных веществ (например, гуминовых) по окончании полного цикла переработки осадков сточных вод, как это описано в упомянутом выше [1] , окажется слишком мал. В то же время флокулянт, который разлагается, как уже упоминалось, при температуре около 250oС, при таком способе останется неизмененным. Сократить время пребывания реакционной массы в гидролизаппарате затруднительно, поскольку из-за большого объема аппарат обладает относительно длительным временем загрузки и выгрузки, большой инерционностью процессов, а поскольку площадь поверхности относительно велика, - большой теплоотдачей. В известном аппарате подогрев реакционной массы осуществляется с помощью острого пара. В случае гидролиза иловых осадков подобный способ недопустим, поскольку происходит разбавление реакционной массы конденсатом, увеличивается влажность продукта, соответственно по окончании полного цикла обработки илового осадка, как это описано в [1], увеличивается общий объем фильтрата при уменьшении концентрации полезных (гуминовых) веществ. Кроме того, при разогреве реакционной массы острым паром и, следовательно, разбавлении ее конденсатом трудно поддерживать концентрацию кислоты на необходимом уровне. Таким образом, конечный продукт будет содержать остатки неразложившегося флокулянта, увеличится нерастворимая составляющая осадка, при этом существенная часть органики за время пребывания в аппарате подвергнется разложению, что приведет к еще большему уменьшению количества гуминовых веществ в конечном продукте.In the event that sludge of sewage is used as raw material, when using such a hydrolysis apparatus and the described cyclic operating mode during the cycle (160 min), the organic component of the sludge is decomposed, the yield of useful substances (for example, humic) at the end of the full cycle of sludge processing sewage, as described in the above [1], will be too small. At the same time, the flocculant, which decomposes, as already mentioned, at a temperature of about 250 o With this method will remain unchanged. It is difficult to reduce the residence time of the reaction mass in the hydrolysis apparatus, because the apparatus has a relatively long loading and unloading time, a large inertia of the processes, and since the surface area is relatively large, it has a large heat transfer. In a known apparatus, the reaction mass is heated using hot steam. In the case of sludge hydrolysis, this method is unacceptable, since the reaction mixture is diluted with condensate, the product humidity increases, and accordingly, at the end of the full sludge treatment cycle, as described in [1], the total filtrate volume increases with a decrease in the concentration of useful (humic) substances. In addition, when the reaction mixture is heated with hot steam and, therefore, diluted with condensate, it is difficult to maintain the acid concentration at the required level. Thus, the final product will contain the remains of an undecomposed flocculant, the insoluble component of the precipitate will increase, while a significant part of the organics will undergo decomposition during their stay in the apparatus, which will lead to an even greater decrease in the amount of humic substances in the final product.
Кроме того, если температуру в таком гидролизаппарате все-таки повысить до температуры разложения флокулянта (250oС), процесс коррозии под воздействием агрессивной реакционной массы окажется очень интенсивным, что приведет к быстрому разрушению стенок гидролизаппарата. Это влечет за собой увеличение издержек на ремонт, замену футеровки и т.п. Немаловажным является и тот фактор, что получение острого пара - процесс достаточно дорогой. Следует также отметить, что такой гидролизаппарат имеет относительно большие габариты, при том, что значительную часть полезного внутреннего объема (около 10%) занимает защитная футеровка.In addition, if the temperature in such a hydrolysis apparatus is still raised to the decomposition temperature of the flocculant (250 o C), the corrosion process under the influence of an aggressive reaction mass will be very intense, which will lead to rapid destruction of the walls of the hydrolysis apparatus. This entails an increase in repair costs, lining replacement, etc. An important factor is that the production of hot steam is a rather expensive process. It should also be noted that such a hydrolysis apparatus has relatively large dimensions, despite the fact that a significant part of the useful internal volume (about 10%) is occupied by a protective lining.
Задачей настоящего изобретения является создание такого способа гидролиза иловых осадков сточных вод, который бы обеспечивал разложение флокулянта и целлюлозосодержащих компонентов ила при сохранении его органической составляющей. Другой задачей настоящего изобретения является создание такого гидролизаппарата, который бы обеспечивал реализацию указанного способа путем сокращения времени пребывания иловых осадков при повышенной температуре и заданной концентрации кислоты. The present invention is the creation of such a method of hydrolysis of sludge sludge from wastewater, which would ensure the decomposition of the flocculant and cellulose-containing components of the sludge while maintaining its organic component. Another objective of the present invention is the creation of such a hydrolysis apparatus, which would ensure the implementation of this method by reducing the residence time of sludge at elevated temperatures and a given acid concentration.
Первая поставленная задача решается тем, что в способе гидролиза иловых осадков сточных вод, включающем загрузку сырья в гидролизаппарат, подачу кислоты, прогрев сырья, отбор гидролизата, в соответствии с изобретением в гидролизаппарат подают кислоту в таком количестве, что концентрация кислоты в реакционной массе составляет 0,1-0,5%, температура гидролиза составляет 245-255oС, время пребывания ила в гидролизаппарате составляет от 30 с до 1,5 мин, а подачу кислоты и ила осуществляют непрерывно, причем перед подачей в аппарат кислоту и ил нагревают.The first task is solved by the fact that in the method of hydrolysis of sludge from sewage sludge, including loading the raw materials into the hydrolysis apparatus, feeding the acid, heating the raw materials, selecting the hydrolyzate, in accordance with the invention, acid is supplied to the hydrolysis apparatus in such an amount that the concentration of acid in the reaction mass is 0 , 1-0.5%, the hydrolysis temperature is 245-255 o C, the residence time of the sludge in the hydrolysis apparatus is from 30 s to 1.5 minutes, and the acid and sludge are fed continuously, and before the acid and sludge are fed into the apparatus, I heat t
При указанной температуре гидролиза флокулянт быстро разлагается. Поскольку целлюлозосодержащие компоненты ила представляют собой относительно мелкие частицы, при такой температуре, давлении и концентрации кислоты они успевают разложиться за указанное время до моносахаридов и частиц лигнина. В то же время органические составляющие (жиры, белки и др. органополимеры) не успевают существенно измениться. Этому способствует также то, что кислота и ил поступают в реактор предварительно нагретыми, что позволяет сократить время пребывания реакционной массы в аппарате до минимальных значений. At the indicated hydrolysis temperature, the flocculant decomposes rapidly. Since the cellulose-containing components of the sludge are relatively small particles, at this temperature, pressure and acid concentration they have time to decompose in the indicated time to monosaccharides and lignin particles. At the same time, organic components (fats, proteins, and other organopolymers) do not have time to change significantly. This is also facilitated by the fact that the acid and sludge enter the reactor preheated, which reduces the residence time of the reaction mass in the apparatus to minimum values.
Целесообразно в качестве кислоты использовать серную кислоту. It is advisable to use sulfuric acid as the acid.
Другая поставленная задача решается тем, что гидролизаппарат, включающий вертикально установленный цилиндрический корпус, выход которого соединен с клапаном, крышку, штуцеры, установленные в верхней части аппарата, в соответствии с изобретением дополнительно снабжен устройством для термостатирования корпуса и средствами для регулирования уровня реакционной массы в аппарате, а указанный клапан представляет собой дросселирующий клапан. Another task is solved in that the hydrolysis apparatus, including a vertically mounted cylindrical body, the outlet of which is connected to the valve, a cover, fittings installed in the upper part of the apparatus, in accordance with the invention is additionally equipped with a device for thermostating the housing and means for controlling the level of reaction mass in the apparatus and said valve is a throttling valve.
Благодаря наличию устройства для термостатирования в гидролизаппарате поддерживается заданная температура, одновременно, в результате нагрева стенок аппарата, внутри аппарата возникают конвекционные потоки ила и кислоты, что обеспечивает их перемешивание и обуславливает полноту гидролиза целлюлозосодержащих компонентов, прогрев всей реакционной массы и, следовательно, разложение флокулянта. Благодаря наличию средств для регулирования уровня реакционной массы и дросселирующего клапана возможна непрерывная подача ила и кислоты при постоянном отборе прореагировавшей массы и сохранении повышенного давления внутри аппарата. Этим обеспечивается заданное время пребывания ила в аппарате при заданных условиях. Due to the presence of a thermostating device in the hydrolysis apparatus, the set temperature is maintained, at the same time, as a result of heating the walls of the apparatus, convection flows of sludge and acid arise inside the apparatus, which ensures their mixing and determines the completeness of hydrolysis of cellulose-containing components, heating of the entire reaction mass and, therefore, decomposition of the flocculant. Due to the availability of means for regulating the level of the reaction mass and the throttling valve, a continuous supply of sludge and acid is possible with a constant selection of the reacted mass and maintaining high pressure inside the apparatus. This ensures the specified residence time of the sludge in the apparatus under given conditions.
Целесообразно, чтобы штуцеры для подачи кислоты и ила были установлены напротив друг друга и встречно наклонены вниз. В этом случае происходит более активное перемешивание потоков ила и кислоты и более полное окисление целлюлозы. It is advisable that the fittings for the supply of acid and sludge were installed opposite each other and counter tilted down. In this case, more active mixing of the sludge and acid flows and more complete oxidation of the cellulose occur.
Корпус гидролизаппарата может быть выполнен из медных или титановых сплавов. Эти материалы представляются наиболее подходящими с точки зрения коррозионно-стойкости и долговечности аппарата. The housing of the hydrolysis apparatus can be made of copper or titanium alloys. These materials seem to be the most suitable from the point of view of corrosion resistance and durability of the apparatus.
Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых
фиг. 1 схематически изображает часть технологической линии для обработки иловых осадков сточных вод с гидролизаппаратом, выполненным в соответствии с изобретением;
фиг.2 изображает гидролизаппарат, выполненный в соответствии с изобретением;
фиг.3 изображает разрез А-А на фиг.2.The invention is illustrated by drawings, in which
FIG. 1 schematically depicts a portion of a processing line for treating sludge from sewage sludge with a hydrolysis apparatus made in accordance with the invention;
figure 2 depicts a hydrolysis apparatus made in accordance with the invention;
figure 3 depicts a section aa in figure 2.
Заявляемый способ реализован на технологической линии, часть которой показана на фиг.1. The inventive method is implemented on a production line, part of which is shown in figure 1.
Как видно из фиг.1, линия включает в себя мерник 1 кислоты, сообщающийся через трубопровод с насосом-дозатором 2, в свою очередь соединенным трубопроводом со змеевиком 3. Внутри змеевика 3 установлен нагреватель 4. Снаружи змеевик 3 защищен тепловым экраном 5. С помощью трубопровода змеевик 3 через штуцер 6 для подачи кислоты сообщается с внутренним пространством гидролизаппарата 7. Последний через дросселирующий клапан 8 с помощью трубопровода сообщается с внутренним пространством испарителя 9. В верхней части испарителя 9 установлен холодильник-конденсатор 10. Под испарителем 9 размещена приемная емкость 11, сообщающаяся с насосом 12. Насос 12, в свою очередь, сообщается с реактором окислительно-гидролитической деструкции (на фиг.1 не показан). As can be seen from FIG. 1, the line includes an
Более подробно конструкция гидролизаппарата 7 показана на фиг.2. In more detail, the design of the hydrolysis apparatus 7 is shown in figure 2.
Гидролизаппарат 7 включает в себя вертикально установленный цилиндрический корпус 13 с сужающейся нижней частью, сообщающейся с дросселирующим клапаном 8. В верхней части корпуса гидролизаппарата 7 в крышке установлены штуцеры 6 и 6а для подачи кислоты и илового осадка соответственно. На разрезе А-А (фиг.3) видно, что штуцеры 6 и 6а установлены напротив друг друга и встречно наклонены вниз. Гидролизаппарат 7 снабжен устройством 14 для термостатирования корпуса, выполненным, например, в виде нагревательной спирали. Гидролизаппарат 7 снабжен также устройством для регулирования уровня реакционной массы, включающим датчики 15 и 15а для контроля верхней и нижней границ уровня реакционной массы соответственно, и электрически связанным с ними управляющим устройством 16, которое также электрически соединено с дросселирующим клапаном 8. В качестве датчиков уровня реакционной массы могут быть использованы, например, стандартные ультразвуковые датчики. В верхней части гидролизаппарата 7 установлены также обычные для таких аппаратов контрольно-измерительные приборы - термопара 17 и манометр 18. The hydrolysis apparatus 7 includes a vertically mounted
Способ гидролиза иловых осадков сточных вод реализуется следующим образом. The method of hydrolysis of sludge sludge from wastewater is implemented as follows.
Концентрированная серная кислота обычным образом подается в мерник 1, откуда с помощью насоса-дозатора 2 перекачивается по трубопроводу в гидролизаппарат 7, проходя при этом через змеевик 3. В змеевике 3 кислота нагревается до температуры 270-280oС. Нагретая кислота через патрубок 6 поступает внутрь гидролизаппарата 7. Одновременно через патрубок 6а в гидролизаппарат 7 подается иловый осадок, сгущенный с помощью флокулянта до 85-90% влажности. Иловый осадок предварительно нагревают до температуры 180-220oС с помощью, например, устройства (на фиг.1 не показано), аналогичного нагревателю кислоты. Встречные потоки кислоты и илового осадка из наклоненных навстречу друг другу патрубков 6 и 6а соответственно перемешиваются. Температура реакционной смеси поддерживается в пределах 250-255oС с помощью нагревательного устройства 14. Возникающие из-за нагретых стенок гидролизаппарата конвекционные потоки усиливают перемешивание реакционной массы. Необходимое количество подаваемой в гидролизаппарат кислоты определяется расчетным путем с учетом исходной влажности илового осадка и регулируется с помощью, например, насоса-дозатора 2. Паровое давление внутри гидролизаппарата устанавливается в пределах 4-5 МПа, контролируется с помощью манометра и регулируется путем изменения температуры реакционной массы.Concentrated sulfuric acid is routinely fed to a
При взаимодействии илового осадка сточных вод, включающего в себя целлюлозосодержащие отходы, преимущественно бумагу, хлопчатобумажные ткани и пр. , флокулянт, органические высокомолекулярные соединения (белки, жиры и пр. ), металлы, в т.ч. тяжелые, и их соединения, и песок, гидролизу подвергаются в основном целлюлозосодержащие отходы. При этом образуются сахара и лигнин. Поскольку содержащиеся в иле целлюлозосодержащие отходы имеют относительно мелкий фракционный состав, при такой температуре и давлении они разлагаются в течение очень короткого промежутка времени. In the interaction of the sludge of sewage, including cellulose-containing waste, mainly paper, cotton fabrics, etc., flocculant, organic macromolecular compounds (proteins, fats, etc.), metals, including heavy, and their compounds, and sand, hydrolysis is mainly cellulose-containing waste. In this case, sugars and lignin are formed. Since the cellulose-containing wastes contained in the sludge have a relatively fine fractional composition, they decompose at this temperature and pressure in a very short period of time.
Как показали проведенные эксперименты, для разложения отходов достаточно пребывания в гидролизаппарате при указанном режиме в течение 30 с - 1,5 мин. Флокулянт разлагается очень быстро при достижении реакционной массой температуры 250-255oС. Органика (около 5% от общего количества) частично подвергается гидролизу, распадаясь на фрагменты, такие, как аминокислоты, жирные кислоты и пр. Металлы, в т.ч. тяжелые, переходят в раствор в виде солей.As the experiments showed, for the decomposition of waste, it is enough to stay in the hydrolysis apparatus at the indicated mode for 30 s - 1.5 min. The flocculant decomposes very quickly when the reaction mass reaches a temperature of 250-255 o C. Organics (about 5% of the total) is partially hydrolyzed, breaking up into fragments, such as amino acids, fatty acids, etc. Metals, including heavy, turn into solution in the form of salts.
Затем гидролизат через дросселирующий выпускной клапан 8 по трубопроводу поступает в испаритель 9, где охлаждается до температуры, необходимой для проведения окислительно-гидролитической деструкции, как это описано в упомянутом выше [1] , за исключением того, что подаваемая в реактор окислительно-гидролитической деструкции суспензия после высокотемпературного гидролиза не содержит флокулянта, целлюлоза практически полностью подверглась гидролизу, т. е. превратилась в частицы лигнина и сахара, органика (белки, жиры и пр.) частично перешли в форму аминокислот и жирных кислот. Then, the hydrolyzate through the throttling
Если конечной целью обработки является получение гуминовых веществ, применение заявляемого способа и аппарата возможно не только для гидролиза иловых осадков сточных вод, но и растительного сырья, например грибов. If the ultimate goal of processing is to obtain humic substances, the use of the proposed method and apparatus is possible not only for hydrolysis of sludge from sewage, but also plant materials, such as mushrooms.
Практическая реализация описанного способа и изготовление гидролизапарата в соответствии с изобретением не представляет особых трудностей. В эксперименте был изготовлен гидролизаппарат из медного сплава. Были использованы стандартные контрольно-измерительные приборы, применяющиеся в технике такого рода. Высота гидролизаппарата составила около 7 м при диаметре 0,2 м, а производительность около 4,5 м3/ч. Как показали проведенные эксперименты, по окончании обработки иловых осадков при использовании заявляемого способа гидролиза и гидролизаппарата количество НСО сократилось в 10-12 раз, наличие гелевых бляшек флокулянта в холодном фильтрате по окончании обработки не наблюдалось.The practical implementation of the described method and the manufacture of hydrolysis in accordance with the invention does not present any particular difficulties. In the experiment, a hydrolysis apparatus was made from a copper alloy. Standard instrumentation used in this type of technique was used. The height of the hydrolysis apparatus was about 7 m with a diameter of 0.2 m, and the productivity was about 4.5 m 3 / h. As the experiments showed, at the end of sludge treatment using the proposed method of hydrolysis and hydrolysis apparatus, the amount of HCO decreased by 10-12 times, the presence of gel flocculant plaques in the cold filtrate at the end of processing was not observed.
Источники информации
1. RU Патент РФ 2070165, 01.12.96.Sources of information
1. RU Patent of the Russian Federation 2070165, 12/01/96.
2. И.И. Королькова "Перколяционный гидролиз растительного сырья", изд-во "Лесная промышленность", 1968, c.c. 264-267, рис. 73. 2. I.I. Korolkova "Percolation hydrolysis of plant materials", publishing house "Forest industry", 1968, c.c. 264-267, fig. 73.
3. SU Авт.св. 1265217 A, 16.10.84. 3. SU Auto 1265217 A, 10.16.84.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001110052A RU2197439C2 (en) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Sewage sediment hydrolysis method and hydrolysis apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001110052A RU2197439C2 (en) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Sewage sediment hydrolysis method and hydrolysis apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2197439C2 true RU2197439C2 (en) | 2003-01-27 |
Family
ID=20248436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001110052A RU2197439C2 (en) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Sewage sediment hydrolysis method and hydrolysis apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2197439C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504521C2 (en) * | 2009-03-25 | 2014-01-20 | Штульц Х+Е Гмбх | Method and apparatus for thermal hydrolysis of organic material |
-
2001
- 2001-04-04 RU RU2001110052A patent/RU2197439C2/en active IP Right Revival
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Л.В. СОКОЛОВА и др. Получение питательной среды путем высокотемпературного гидролиза активного ила. Гидролизная и лесохимическая промышленность. 1991, №2, с.8-10. * |
| Н.В. ЧАЛОВ. Непрерывный гидролиз растительных материалов разбавленной серной кислотой в трубчатом реакторе идеального вытеснения. Гидролизная и лесохимическая промышленность. 1986, №1, с.11-12. С.В. ЧЕПИГО, Л.М. ДАНИЛЕНКО. Принципы технологии и типа аппаратов для осуществления непрерывного процесса гидролиза растительных материалов. Гидролизная и лесохимическая промышленность. 1983. №7, с.7-11. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504521C2 (en) * | 2009-03-25 | 2014-01-20 | Штульц Х+Е Гмбх | Method and apparatus for thermal hydrolysis of organic material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3354438B2 (en) | Method for treating aqueous medium containing organic matter and hydrothermal reactor | |
| CN106495384A (en) | The technique that a kind of utilization organic contamination high-salt wastewater prepares industrial purified salt | |
| CN101161597A (en) | Purifying recovery method of gallic acid production wastewater | |
| CN102240661A (en) | Pretreatment method and equipment for household garbage | |
| CN110304786A (en) | The processing water of debirs food waste water is without releasing processing equipment for recycling and its processing method | |
| CN111333304A (en) | Integrated treatment method and system for sludge | |
| CN204298219U (en) | Sludge hot hydrolysis reaction device | |
| CN106430728A (en) | Sludge drying and sewage treatment method | |
| CN114405980A (en) | Method for comprehensively recycling municipal sludge incineration slag | |
| CN101012092A (en) | Process for treating furfural waste water | |
| CN202543012U (en) | Fluid sludge treatment device for generating clean combustible gas | |
| RU2197439C2 (en) | Sewage sediment hydrolysis method and hydrolysis apparatus | |
| CN108569812A (en) | A kind of processing system and processing method of the waste water containing low-concentration sulfuric acid | |
| US20230149991A1 (en) | Waste biogasification treatment device and a waste biogasification treatment method | |
| JP2010194493A (en) | Method for treating polymer wax peeling waste liquid | |
| KR20010029655A (en) | Method for treating sludge and method for treating organic wastewater including the same | |
| RU2205158C1 (en) | Method for obtaining humic substances out of slime residues of domestic and/or industrial waste water | |
| Kim et al. | Feasibility of recycling residual solid from hydrothermal treatment of excess sludge | |
| CN106966766B (en) | Method for preparing fertilizer by treating bean dreg black mud through hydrothermal carbonization | |
| CN103011322A (en) | Method for treating wastewater produced by rosin deep processing | |
| RU2070165C1 (en) | Method of treating sediments from domestic or industrial waste water | |
| CN109437316A (en) | A kind of preparation method of nanometer level superfine iron zinc composite oxide material | |
| CN108531233A (en) | A kind of method that biomass fuel makes | |
| CN107585961A (en) | One kind is used for coal chemical industry enterprises high-concentration ammonia nitrogenous wastewater recycling treatment system | |
| JP3700845B2 (en) | Organic waste heat treatment equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070405 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080410 |