RU2421289C2

RU2421289C2 - Method of preparing slimes

Info

Publication number: RU2421289C2
Application number: RU2009114390/03A
Authority: RU
Inventors: Римма Павловна Наумова (RU); Римма Павловна Наумова; Александр Александрович Несмелов (RU); Александр Александрович Несмелов; Татьяна Владимировна Григорьева (RU); Татьяна Владимировна Григорьева
Original assignee: Римма Павловна Наумова; Александр Александрович Несмелов; Татьяна Владимировна Григорьева
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2011-06-20
Also published as: RU2009114390A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to treatment of effluents sediments with subsequent use as, particularly, organic additives introduced into soil for enrichment with nutritive and biologically active substances. Slimy sediment is formed in effluents treatment to be stored in special storages. Proposed method comprises withdrawing slime from storages, its transportation, its distribution in layers on solid watertight foundation at ambient temperature below slime freezing point, holding it to complete freezing, coating frozen slime surface with layer of nutritive wastes, holding said slime to thawing and variation in structure, adding fertilisers over said layer of nutritive wastes, mixing said layers, another coating with layer of nutritive wastes, holding prepared mix to acceptable toxicity level, secondary mixing and, if required, additional reprocessing. Proposed method may be used for preparing slime for bio processing, preparation of slime for combustion or extraction of its components for further storage or production of construction materials.

EFFECT: higher quality and efficiency at lower costs.

6 cl

Description

Предполагаемое изобретение относится к технологическим процессам и может быть использовано для обработки отстоя сточных вод, преимущественно промышленных предприятий и очистных сооружений населенных пунктов.The alleged invention relates to technological processes and can be used for the treatment of sewage sludge, mainly industrial enterprises and treatment facilities of settlements.

В ходе очистки сточных вод, например - использующих жиры производств, углеводородное сырье и материалы, образуется отстой (далее по тексту - шлам). Шлам складируют и хранят в специальных хранилищах. Хранилища часто переполняются, бывают изношены и создают экологическую угрозу. Переработка и обезвреживание шламов осложнены ввиду их специфического состава, а именно - одновременного высокого содержания воды, минеральных частиц и токсичных компонентов, например - углеводородов. Структура шламов, в сочетании с их составом, высоким уровнем их загрязнения и токсичности, в большинстве случаев исключает возможность их непосредственного обезвреживания.During wastewater treatment, for example, using fats, hydrocarbons and materials, sludge is formed (hereinafter referred to as sludge). Sludge is stored and stored in special storage facilities. Warehouses are often full, worn out and pose an environmental threat. The processing and disposal of sludge is complicated due to their specific composition, namely, the simultaneous high content of water, mineral particles and toxic components, for example, hydrocarbons. The structure of the sludge, in combination with their composition, a high level of pollution and toxicity, in most cases excludes the possibility of their direct neutralization.

Известен способ очистки нефтешлама от нефти и нефтепродуктов [1]. По способу шлам подвергают двухстадийной биологической обработке. Первоначально шлам разбавляют опилками, укладывают в водонепроницаемой емкости послойно с песком и почвой, вносят удобрения, белковый стимулятор и биопрепарат, содержащий микроорганизмы-деструкторы. Во время процесса обезвреживания шлам рыхлят, поливают водой и продувают воздухом. Атмосферу от загрязнения летучими компонентами шлама при этом защищают путем укрытия шлама полиэтиленовой пленкой. На втором этапе частично обезвреженную смесь доочищают, выращивания на шламе растения-фитомелиоранты.A known method of cleaning oil sludge from oil and oil products [1]. According to the method, the sludge is subjected to a two-stage biological treatment. Initially, the sludge is diluted with sawdust, laid in a waterproof container in layers with sand and soil, fertilizers, a protein stimulant and a biological product containing destructive microorganisms are applied. During the process of neutralization, the sludge is loosened, watered with water and purged with air. The atmosphere from pollution by volatile components of the sludge is protected by covering the sludge with a plastic film. At the second stage, the partially neutralized mixture is further purified by growing phytomeliorant plants on the sludge.

Недостатками способа [1] являются сложность осуществления, существенная продолжительность (минимально - два сезона) процесса, высокая стоимость работ. Недостатки обусловлены необходимостью предварительного разбавления шлама опилками, сложностью системы полива шлама, укрытого пленкой, сохранения целостности пленочного покрытия, энергозатратами на продувку шлама воздухом, а также затратами на приобретение и транспортировку почвы, песка, биопрепарата и белкового стимулятора. Кроме того, воздух, продуваемый через шлам, уносит летучие компоненты шлама, накапливается под пленкой и неочищенным поступает в атмосферу, загрязняя ее летучими компонентами шлама.The disadvantages of the method [1] are the complexity of the implementation, a significant duration (minimum - two seasons) of the process, the high cost of the work. The disadvantages are due to the need for preliminary dilution of the sludge with sawdust, the complexity of the system for irrigation of the sludge covered with a film, the integrity of the film coating, the energy consumption for blowing the sludge with air, as well as the costs for the acquisition and transportation of soil, sand, biological product and a protein stimulator. In addition, air blown through the sludge carries away the volatile components of the sludge, accumulates under the film and enters the atmosphere untreated, polluting it with the volatile components of the sludge.

Известен способ биоремедиации почв и грунтов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами [2]. По [2] до стадии биологической переработки проводят подготовку шлама путем разбавления (шлама) незагрязненной почвой и органическим разрыхлителем, например - древесной щепой. Далее подготовленный шлам перерабатывают, используя культуру разлагающих компоненты шлама микроорганизмов-деструкторов и растения.A known method of bioremediation of soils and soils contaminated with oil and oil products [2]. According to [2], the sludge is prepared prior to the biological processing stage by diluting (sludge) with uncontaminated soil and an organic disintegrant, for example, wood chips. Next, the prepared sludge is processed using a culture of decomposing components of the sludge of destructive microorganisms and plants.

Недостатками способа [2] являются сложность его осуществления, обусловленная необходимостью выполнения работ по транспортировке почвы и органического разрыхлителя, разбавления шлама почвой и разрыхлителем, приготовления используемой культуры микроорганизмов. Выполняемые работы характеризуются низкой производительностью труда и высокой стоимостью. Кроме того, при применении способа происходит загрязнение атмосферы летучими компонентами шлама из-за открытого размещения шлама.The disadvantages of the method [2] are the complexity of its implementation, due to the need to carry out work on the transportation of soil and organic baking powder, diluting sludge with soil and baking powder, preparing the used culture of microorganisms. The work performed is characterized by low labor productivity and high cost. In addition, when applying the method, the atmosphere is polluted with volatile components of the sludge due to the open placement of the sludge.

Наиболее близким по существу к предполагаемому изобретению является способ переработки шламов очистных сооружений нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств [3]. По способу подготовку шлама к биологическому обезвреживанию осуществляют за счет его (шлама) подсушивания. Частично обезвоженный шлам смешивают с почвой, скошенной травой и выдерживают до готовности к биологическому обезвреживанию. Затем обезвреживание шлама продолжают путем выращивания на шламе растений-фитомелиорантов и их последующего запахивания.The closest to the essence of the alleged invention is a method of processing sludge from wastewater treatment plants of petrochemical and oil refining industries [3]. According to the method, the preparation of sludge for biological disposal is carried out due to its (sludge) drying. Partially dehydrated sludge is mixed with soil mown with grass and kept until ready for biological disposal. Then the neutralization of the sludge is continued by growing phytomeliorant plants on the sludge and their subsequent smelling.

Недостатком способа [3] является загрязнение атмосферы летучими компонентами шлама вследствие их (компонентов) испарения при открытом размещении, рыхлении и переработке шлама. Это наносит ущерб окружающей природной среде и здоровью людей, поскольку для летучих компонентов шлама характерна высокая токсичность, мутагенность и канцерогенность [4]. Кроме того, разбавление (более чем 6 кратное) шлама почвой и скошенной травой сопровождается затратами труда и средств на приобретение и транспортировку почвы, осуществление смешивания. Другим недостатком способа является необходимость предварительного подсушивания шлама. Шлам представляет собой стойкую водно-углеводородную эмульсию, хорошо удерживает воду от испарения и подсыхает за весьма продолжительное время. Это снижает результативность обезвреживания. Процесс осуществляется с применением ручного труда и характеризуется низкой производительностью.The disadvantage of this method [3] is the pollution of the atmosphere with volatile components of the sludge due to their (components) evaporation during open placement, loosening and processing of sludge. This is detrimental to the environment and human health, since the volatile components of the sludge are characterized by high toxicity, mutagenicity and carcinogenicity [4]. In addition, dilution (more than 6 times) of sludge with soil and mowed grass is accompanied by labor and funds for the acquisition and transportation of soil, mixing. Another disadvantage of this method is the need for preliminary drying of the sludge. Sludge is a persistent water-hydrocarbon emulsion, well retains water from evaporation and dries out in a very long time. This reduces the effectiveness of neutralization. The process is carried out using manual labor and is characterized by low productivity.

Целью предполагаемого изобретения является повышение качества обезвреживания шлама, повышение производительности труда при удешевлении работ и снижении ущерба окружающей природной среде.The aim of the proposed invention is to improve the quality of the disposal of sludge, increasing labor productivity while reducing the cost of work and reducing damage to the environment.

Цели достигают тем, что шлам распределяют на прочном водонепроницаемом основании при температуре окружающей среды ниже точки замерзания шлама. Прочностью основания обеспечивают возможность использования технических средств при манипуляциях со шламом. Распределенный шлам выдерживают до полного замораживания, его поверхность укрывают слоем растительных отходов, выдерживают шлам до оттаивания и достаточного изменения его структуры, вносят удобрения поверх слоя растительных отходов, перемешивают шлам с удобрениями и растительными отходами, укрывавшими шлам. Полученную смесь повторно укрывают слоем растительных отходов, выдерживают до приемлемого уровня контрольного параметра, например - токсичности, вторично перемешивают смесь с укрывавшим слоем растительных отходов и при необходимости продолжают ее переработку. Способ применяют для подготовки шлама к биологической переработке. Способ применяют для подготовки шлама к термическому обезвреживанию. Способ применяют для подготовки шлама к экстракции его компонентов. Способ применяют для подготовки шлама к дальнейшему хранению. Способ применяют для подготовки шлама как сырья для изготовления строительных материалов, например - дорожных покрытий.The goals are achieved in that the sludge is distributed on a durable waterproof base at an ambient temperature below the freezing point of the sludge. The strength of the base provides the ability to use technical means for handling sludge. The distributed sludge is kept until complete freezing, its surface is covered with a layer of plant waste, the sludge is maintained until thawed and its structure is sufficiently changed, fertilizers are applied over the layer of plant waste, the sludge is mixed with fertilizers and plant waste that covered the sludge. The resulting mixture is re-covered with a layer of plant waste, maintained to an acceptable level of a control parameter, for example, toxicity, the mixture is mixed again with a covering layer of plant waste and, if necessary, continue its processing. The method is used to prepare sludge for biological processing. The method is used to prepare sludge for thermal disposal. The method is used to prepare slurry for extraction of its components. The method is used to prepare sludge for further storage. The method is used to prepare sludge as a raw material for the manufacture of building materials, for example, pavements.

Способ осуществляют, например, следующим путем.The method is carried out, for example, in the following way.

Пусть для дальнейшей биологической переработки необходимо подготовить шлам, извлеченный из шламового накопителя очистного сооружения химического производства. Шлам характеризуется неоднородным по объему и высоким уровнем загрязнения органическими компонентами, например - до 600 г/кг в расчете на сухое вещество. Органические компоненты шлама представлены углеводородами, содержание хлороформ-экстрагируемых токсичных веществ - до 500 г/кг. Влажность шлама до 90%, специфическое состояние - вязкая масса.Suppose that for further biological processing it is necessary to prepare sludge recovered from the sludge storage tank of a chemical treatment plant. Sludge is characterized by heterogeneous volume and high level of contamination with organic components, for example up to 600 g / kg calculated on dry matter. Organic components of the sludge are represented by hydrocarbons, the content of chloroform-extracted toxic substances is up to 500 g / kg. Slurry humidity up to 90%, specific state - viscous mass.

Шлам, например - складированный в накопителе под открытым небом, извлекают (например - экскаватором) при температуре окружающей среды ниже точки замерзания шлама, например - поздней осенью, и перемещают к месту обработки - открытой прочной водонепроницаемой площадке с уклоном, оборудованной дренажной системой. В качестве площадки используют, например, бетонированное дно свободного шламового накопителя. Извлеченный шлам при температуре окружающей среды ниже точки замерзания шлама, например - поздней осенью, распределяют на площадке, например - слоем толщиной 0,4 м. Под открытым небом шлам выдерживают до замораживания. После промораживания всего слоя шлама его поверхность укрывают растительными отходами, например - древесными опилками слоем толщиной 0,1 м и оставляют на площадке на весь период года (сезон) с отрицательными температурами природной среды. После наступления периода года (сезона) с положительными температурами шлам выдерживают до оттаивания. При этом отводят снеговую и поступающую из масс шлама воду, перекачивают ее (воду) в систему очистки сточных вод предприятия. Оттаявший шлам выдерживают, например - до 80 суток, до достаточного изменения его состава и структуры, определяемых лабораторными анализами и зависимых от свойств конкретного шлама. Затем в шлам вносят удобрения, например - азотные и фосфорные, перемешивают шлам с удобрениями и слоем растительных отходов, укрывавших шлам. Полученную после перемешивания смесь повторно укрывают растительными отходами, например - древесными опилками слоем 0,1 м. Затем выдерживают смесь шлама с растительными отходами и удобрениями, поливами поддерживая ее влажность, например - на уровне не менее 30%, до готовности для дальнейших манипуляций, например - биологической доочистки. Лабораторными анализами проб отслеживают во времени снижение контролируемого параметра, например - токсичности, до допустимых пределов. Тип и допустимый уровень контролируемого параметра определяют, исходя из требований дальнейшей обработки, например - жизнестойкостью растений, используемых в дальнейшем для обезвреживания шлама. По достижении приемлемой токсичности шламовую смесь перемешивают с укрывающим слоем растительных отходов, завершая процесс подготовки шлама по предлагаемому способу, например - для дальнейшей переработки.Sludge, for example, stored in a drive in the open air, is removed (for example, by an excavator) at an ambient temperature below the freezing point of the sludge, for example, in late autumn, and moved to a treatment site - an open, durable, waterproof area with a slope equipped with a drainage system. As a platform, for example, a concrete bottom of a free slurry accumulator is used. The recovered sludge at an ambient temperature below the freezing point of the sludge, for example, in late autumn, is distributed on the site, for example, with a layer of 0.4 m thick. Under the open sky, the sludge is kept until freezing. After freezing the entire layer of sludge, its surface is covered with plant waste, for example, wood sawdust with a layer thickness of 0.1 m and left on the site for the entire period of the year (season) with negative ambient temperatures. After the onset of the period of the year (season) with positive temperatures, the sludge is kept until thawing. In this case, snow and water coming from the masses of sludge is removed, it is pumped (water) into the enterprise’s wastewater treatment system. Thawed sludge can withstand, for example, up to 80 days, until a sufficient change in its composition and structure is determined by laboratory tests and dependent on the properties of a particular sludge. Then fertilizers are introduced into the sludge, for example, nitrogen and phosphorus fertilizers, the sludge is mixed with fertilizers and a layer of plant waste covering the sludge. The mixture obtained after stirring is re-covered with plant waste, for example, wood sawdust with a layer of 0.1 m. Then, a mixture of sludge with vegetable waste and fertilizers is kept, watering maintaining its moisture content, for example, at least 30%, until ready for further manipulations, for example - biological treatment. Laboratory analyzes of samples track in time the decrease in a controlled parameter, for example, toxicity, to acceptable limits. The type and acceptable level of the controlled parameter is determined based on the requirements of further processing, for example, the viability of plants used in the future for the disposal of sludge. Upon reaching acceptable toxicity, the slurry mixture is mixed with a covering layer of plant waste, completing the process of preparing the slurry according to the proposed method, for example, for further processing.

Повышения (по сравнению с аналогами и прототипом) качества подготовки шлама к обезвреживанию, повышения производительности труда, удешевления работ достигают за счет использования особенностей процессов промораживания с последующим оттаиванием, происходящих без затрат энергии, путем использования климатических факторов. Особенностью процессов промораживания с последующим оттаиванием является существенно повышенная (по сравнению с прототипом) интенсивность обезвоживания шлама. Укрытие шлама слоем растительных отходов, поглощающих летучие компоненты шлама, проведение манипуляций со шламом на открытой площадке при температурах ниже точки его замерзания существенно уменьшают выделение токсичных летучих компонентов шлама в атмосферу. В итоге снижают ущерб окружающей природной среде.Improving (compared with analogues and prototype) the quality of the preparation of sludge for disposal, increasing labor productivity, reducing the cost of work is achieved through the use of features of freezing processes with subsequent thawing, which occur without the use of energy, by using climatic factors. A feature of the freezing process with subsequent thawing is a significantly increased (compared with the prototype) intensity of sludge dehydration. Covering the sludge with a layer of plant waste that absorbs the volatile components of the sludge, handling the sludge in an open area at temperatures below its freezing point significantly reduces the emission of toxic volatile components of the sludge into the atmosphere. As a result, they reduce damage to the environment.

Приведенным примером осуществление способа не ограничивается. Способ с учетом специфики производства применяют также для подготовки шламов водно-химического хозяйства тепловых электростанций, предприятий нефтедобычи, нефтепереработки, нефтехимии, органического синтеза, черной и цветной металлургии, расположенных в климатических поясах с перемежающимися посезонно отрицательными и положительными температурами окружающей среды.The above example, the implementation of the method is not limited. The method, taking into account the specifics of production, is also used for the preparation of sludges from the water chemistry of thermal power plants, oil production enterprises, oil refineries, petrochemicals, organic synthesis, ferrous and non-ferrous metallurgy located in climatic zones with alternating seasonally negative and positive ambient temperatures.

Способ применяют для подготовки шлама к биологической переработке, обеспечивая ускоренное снижение влажности и токсичности шлама. Способ применяют для подготовки шлама к термическому обезвреживанию, обеспечивая снижение влажности шлама до пределов горючести. При этом достигают уменьшения энергоемкости процесса и расхода топлива на огневое обезвреживание. Способ применяют для подготовки шлама к экстракции его компонентов, обеспечивая снижение его влажности и расхода реагентов, используемых для экстракции. Способ применяют для подготовки шлама к дальнейшему хранению, обеспечивая снижение его объема, влажности и риска миграции загрязнений. Способ применяют для подготовки шлама как сырья для изготовления строительных материалов, например - используемых в качестве покрытия автомобильных дорог, обеспечивая утилизацию и нейтрализацию шламов.The method is used to prepare sludge for biological processing, providing an accelerated reduction in moisture and toxicity of the sludge. The method is used to prepare sludge for thermal neutralization, providing a decrease in sludge moisture to the limits of combustibility. At the same time, a reduction in the energy intensity of the process and fuel consumption for fire neutralization is achieved. The method is used to prepare sludge for extraction of its components, providing a decrease in its moisture content and consumption of reagents used for extraction. The method is used to prepare sludge for further storage, providing a decrease in its volume, moisture and the risk of migration of contaminants. The method is used to prepare sludge as a raw material for the manufacture of building materials, for example, used as a coating for roads, ensuring the utilization and neutralization of sludge.

Предполагаемое изобретение соответствует критериям патентоспособности «новизна», так как по сравнению с прототипом оно обладает рядом существенных отличительных признаков.The alleged invention meets the criteria of patentability "novelty", as compared with the prototype, it has a number of significant distinguishing features.

Изобретение имеет «изобретательский уровень», так как в аналогичных технических решениях отсутствует стадия подготовки шлама к переработке, основанная на использовании явлений, сопровождающих промораживание с последующим оттаиванием, при дренировании массы шлама. Такое воздействие обеспечивает разрушение шлама, его разделение на фазы и снижение его влажности. Вследствие этого происходит формирование из шлама почвоподобной структуры с высокой пористостью, через поры обеспечивающей поступление воздуха в шлам. Это способствует активизации жизнедеятельности микрофлоры шлама, которая разрушает загрязнения и снижает токсичность шлама.The invention has an "inventive step", as in similar technical solutions there is no stage of preparation of the sludge for processing, based on the use of phenomena accompanying freezing and subsequent thawing, when draining the mass of sludge. This effect ensures the destruction of the sludge, its separation into phases and a decrease in its moisture content. As a result of this, a soil-like structure with high porosity is formed from the sludge, through the pores providing air to the sludge. This helps to activate the activity of the microflora of the sludge, which destroys pollution and reduces the toxicity of the sludge.

Предлагаемый способ позволяет обезвредить шламы, освободить шламовые хранилища от содержимого, улучшить состояние окружающей природной среды.The proposed method allows to neutralize sludge, to free slurry storage from the contents, to improve the state of the environment.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ "Способ очистки нефтешлама от нефти и нефтепродуктов". RU №2332362, 7МПК C02F 3/34, C12S 1/00, C12N 1/26, приоритет от 15.02.2005. Бюл. 24, 2008.1. RF patent "Method for the purification of oil sludge from oil and oil products." RU No. 2332362, 7MPK C02F 3/34, C12S 1/00, C12N 1/26, priority dated 02.15.2005. Bull. 24, 2008.

2. Патент РФ "Способ биоремедиации почв и грунтов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами". RU №2193464, 7МПК В09С 1/10, C12N 1/26. C12N 1/26, C12R1:01, приоритет от 14.11.2001. Описание изобретения.2. RF patent "Method for bioremediation of soils and soils contaminated with oil and oil products." RU No. 2193464, 7MPK V09C 1/10, C12N 1/26. C12N 1/26, C12R1: 01, priority dated 11/14/2001. Description of the invention.

3. Патент РФ "Способ переработки шламов очистных сооружений нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств". RU №2329200, 7МПК C02F 11/00, В09В 3/00, В09С 1/00, приоритет от 06.05.2006. Бюл. 20, 2008.3. RF patent "Method for processing sludge from sewage treatment plants of petrochemical and oil refining industries". RU №2329200, 7MPK C02F 11/00, В09В 3/00, В09С 1/00, priority dated 05/06/2006. Bull. 20, 2008.

4. Ramzi F. Hejazi, Tahir Husain, Faisal I. Khan / Landfarming operation of oily sludge in arid region-human health risk assessment // Joumal of Hazardous Materials, Vol.99, Number 3, pp.287-302, 2003.4. Ramzi F. Hejazi, Tahir Husain, Faisal I. Khan / Landfarming operation of oily sludge in arid region-human health risk assessment // Joumal of Hazardous Materials, Vol.99, Number 3, pp. 287-302, 2003.

Claims

1. The method of preparation of sludge, including the extraction of sludge from storage sites, transportation, distribution of the sludge layer on a durable waterproof base at an ambient temperature below the freezing point of the sludge, keeping the sludge until completely frozen, covering the surface of the frozen sludge with a layer of vegetable waste, keeping the sludge before thawing changes in its structure, fertilizing on top of a layer of plant waste, mixing sludge with fertilizers and plant waste, re-shelter obtained with esi layer vegetable waste, exposing the mixture to an acceptable level of toxicity, stirring the mixture with a secondary layer harboring plant waste and, if desired - further processing.

2. The method of preparation of sludge according to claim 1 is used to prepare sludge for biological processing.

3. The method of preparation of sludge according to claim 1 is used to prepare the sludge for its burning.

4. The method of preparation of sludge according to claim 1 is used to prepare the sludge for the extraction of its components.

5. The method of preparation of sludge according to claim 1 is used to prepare the sludge for further storage.

6. The method of preparation of sludge according to claim 1 is used for the preparation of sludge as a raw material for the manufacture of building materials.