CC BY
103
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства в Северо-Западной зоне России.
УДК 631.862 И.А. МАРЦУЛЕВИЧ
НОВЫЕ МЕТОДЫ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКОВ СВИНОВОДЧЕСКИХ СТОКОВ
Приведены результаты экспериментальных исследований и производственных испытаний по обезвоживанию осадков сооружений по обработке навозосодержащих стоков крупных свинокомплексов центрифугированием с применением флокулянтов.
Навоз на свиноводческих комплексах в результате многократного разбавления водой превращается в навозные стоки влажностью до 98,5 % . Удобрительная ценность их низка, а опасность загрязнения природной среды велика. Поэтому навозные стоки подготавливают к использованию на специальных сооружениях. В технологической линии обработки навозных стоков на очистных сооружениях получают осадок первичных отстойников влажностью до 95% и избыточный биологический ил влажностью 98-99%. В настоящее время они используются для приготовления торфонавозных компостов или вывозятся на поля. Это не решает проблему использования осадка и ила кардинально, а является вынужденной мерой: при компостировании на 1 т осадка и ила расходуется до 2,5 т торфа, качество этих удобрений низкое, а транспортные затраты на доставку торфа и вывоз удобрений - огромны. Проблему можно решить только путём снижения влажности осадки и ила. В этом направлении находит все большее практическое применение реагентное механическое обезвоживание осадков и ила на вакуум - фильтрах и осадительных шнековых центрифугах.
Применение интенсивных методов обезвоживания осадков требует коагуляции взвешенных веществ химическими реагентами. В качестве реагентов всё чаще используют водорастворимые высокомолекулярные вещества - флокулянты.
Водоотдача осадка зависит от размера частиц твёрдой фракции: чем больше частица, тем больше водоотдача. Абсолютно сухое вещество осадка можно разделить на четыре составляющие: взве-
93
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2001. Вып. 72.
шенные вещества, переходная часть от взвешенных веществ к коллоидам, коллоиды и растворённая часть. Следует ожидать, что химико-механическим путём можно обезводить первые две части и возможно часть коллоидов. Анализ состава осадков первичных отстойников различных свинокомплексах показывает, что они отличаются неоднородностью по фракционному гранулометрическому составу. Тем не менее основную часть абсолютно сухого вещества составляют взвешенные вещества (от 20 до 57 %) и примеси переходной части от взвешенных веществ к коллоидам (от 37 до 67%). Вместе они составляют 85-95%. Это, вероятно, и является пределом химикомеханического обезвоживания осадка первичных отстойников.
Состав осадка первичных отстойников зависит от применяемых на комплексах кормов и системы удаления навоза. При скармливании сбалансированных концентрированных комбикормов заводского производства в навозе свиней содержится большее количество мелкодисперсной фракции, чем в навозе, полученном при кормлении кормами, приготовленными в хозяйстве.
Длительное нахождение навоза в каналах свинарников ведёт к разложению твёрдой фракции, что, в свою очередь, увеличивает процентное содержание примесей размером 0,25-10-3-160-10-6 м и уменьшает водоотдачу осадка. Наименьший срок нахождения навоза на ферме при бесканальной смывной системе, наибольший - при самотечной системе периодического действия.
С целью определения оптимального расхода флокулянта и получения максимального эффекта обезвоживания осадка первичных отстойников проведены лабораторные исследования, а затем производственная проверка на очистных сооружениях свинокомплекса «Спутник» Ленинградской области.
Исходя из практики обезвоживания осадков бытовых сточных вод, в качестве рабочего раствора приняли 0,1% раствор флокулянта. В 100 мл осадка вводили различные дозы флокулянта, а затем перемешивали лопастной мешалкой в течение 30 с с частотой 6,7 с-1. Оптимальный расход флокулянта на единицу массы сухого вещества осадка определяли по максимальной скорости влагоотдачи осадка [1]. Для осадков сроком хранения от 1 до 3 суток и содержанием сухого вещества от 40 до 75 кг/м3 получено эмпирическое выражение для
94
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства в Северо-Западной зоне России.
определения оптимального расхода флокулянта «Акромидан» ЛК-100, изготовленного в лабораторных условиях Института высокомолекулярных соединений Российской академии наук (ИВС РАН):
Дфл = 9,7 - 0,08С,
где Дфл - расход флокулянта, кг/т абсолютно сухого веще-
ства (АСВ) осадка; С - концентрация АСВ осадка , кг/м3.
После определения оптимального расхода флокулянта осадок центрифугировали на стаканчиковой центрифуге РС-6 в течение 3 минут с частотой 41,7с-1 и определяли физико-химические показатели фугата и кека. В таблице приведен гранулометрический состав фугата, полученного при центрифугировании осадка без флокулянта (контроль1), с добавлением в осадок воды (контроль 2), объём которой равен объёму вводимого водного раствора флокулянта и с флоку-лянтом (опыт).
Гранулометрический состав примесей фугата при различных вариантах обезвоживании осадка первичных отстойников
Примеси фугата Без флокулянта (контроль 1) С добавлением воды (контроль 2) С флокулян-том (опыт)
Абсолютно сухое вещество, (АСВ), г/л 5,42 4,52 2,75
Взвешенные вещества (0,25-10-3 ...160-10-6 м), % от АСВ осадка 1,48 0,86 0,024
Примеси коллоидной степени дисперсности, % от сухого вещества: (> 100-110)10-6 м 5,15 4,82 4,01
(> 40-50)10-6 м 3,15 3,00 2,90
(> 20-30)10-6 м 1,36 1,32 1,30
(> 5-10) 10-6 м 1,20 4,20 1,19
Содержание абсолютно сухого вещества в фугате, полученном при обезвоживании осадков с применением флокулянта (2,75г/л), в два раза меньше, чем в контрольном варианте (5,42г/л). В опытном
95
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2001. Вып. 72.
варианте в фугате полностью осталась коллоидная часть и незначительная часть примесей переходной части от взвешенных веществ к коллоидам. В контрольном варианте также осталась коллоидная часть и 1,48 % от АВС осадка более крупных примесей. Введение воды в осадок практически не влияет на изменение концентрации примесей в фугате.
В целом было выделено взвешенных веществ из осадка при применении флокулянта 83-90% в контроле - до 84%. Влажность твердой фракции была 82-85%.
Производственные испытания по обезвоживанию осадка с применением отечественных и импортных флокулянтов проводили на центрифуге фирмы Гумбольдт (ФРГ). Отечественные флокулянты «Акромидан» ЛК - 100 изготовлены по разработке ИВС РАН на Волжском заводе органического синтеза (филиал НИИХИМПОЛИМЕР), импортный флокулянт - Z-53, производства ФРГ.
Испытания по обезвоживанию осадка на шнековой центрифуге проточного типа с применением флокулянтов показали, что при оптимальном расходе флокулянта 3-4 кг/т сухого вещества эффективность выделения абсолютно сухого вещества составляет 84-87%, а взвешенных веществ - 93%. Остаточное содержание взвешенных веществ в фугате составляет 0,5 - 0,8 г/л.
Эффективность выделения абсолютно сухого вещества при обезвоживании осадка без флокулянта оказалась ниже и составила 60 - 73 %. Остаточное содержание сухого вещества в фугате составило 9,3 - 11,7 г/л, а взвешенных веществ 4,1 - 8,8 г/л. Влажность кека в обоих случаях примерно одинакова и не превышала 83% (см. рис.)
96
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства в Северо-Западной зоне России.
Сф
Влияние расхода флокулянта Дфл на влажность твердой фракции WTB и содержание взвешенных веществ в жидкой фракции Сф:
- ♦ - - осадок первичных отстойников; - избыточный активный ил; д- - смесь осадка с илом (1:1); -х- - влажность осадка;
-* -- влажность избыточного ила
Обезвоживание осадков центрифугированием с применением флокулянтов позволяет сократить их объём в 2,0-2,5 раза, что обеспечит резкое сокращение потребности в наполнителе при компостировании осадков.
Производственные испытания выявили зависимость влажности кека и концентрации взвешенных веществ в фугате от расхода флокулянта, которые описываются уравнениями регрессии: влажность кека:
WK = 79,673+1,018 Дфл при R=0,978;
97
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2001. Вып. 72.
концентрация взвешенных веществ в фугате:
Сф = - 0,061+0,203 ( Дфл+1 )+5,86 ( Дфл+1 )2 при R=0, 999.
Таким образом, применение интенсивной технологии обезвоживания осадков первичных отстойников позволяет получать кек влажностью не выше 83% и фугат с содержанием взвешенных веществ не более 0.8 г/л. Оптимальный расход флокулянтов 3-4 кг/т сухого вещества. При этом сокращается потребность в наполнителе при компостировании в 5-6 раз и уменьшается объем транспортных работ в 5 раз.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вайсберг О.Я., Марцулевич И.А., Плазий В.И. Результаты обезвоживания осадков сточных вод свинокомплексов с применением флокулянтов. //Интенсификация технологических процессов в животноводстве Нечерноземной зоны РСФСР: Сб. научн. тр. - Л.: НИПТИМЭСХ НЗ. - 1989. - Вып. 55.
Получено 23.04.01
УДК 631.816
В.Н. АФАНАСЬЕВ, д-р техн. наук;
И.А. МАРЦУЛЕВИЧ
ГРАВИТАЦИОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ НАВОЗОСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ СВИНОКОМПЛЕКСОВ
Проведен анализ процессов разделения навоза на фильтрующих устройствах и отстойниках. Даны результаты производственной проверки радиальных отстойников
При гидравлических способах удаления навоза, широко применяемых на предприятиях по производству свинины и говядины, допускается значительное поступление воды в навоз. В результате
98
