CS266153B1 - Method of sewage waters cleaning coming from excrements from domestic animals' large-scale breeding - Google Patents

Abstract

Způsob čištění odpadních vod pocházejících z exkrementů z velkochovu hospodářských zvířat probíhá po jejich mechanickém nebo biologickém předčištění přídavkem hydroxidu nebo oxidu vápenatého. Na odpadní vodu pocházející z exkrementů z velkochovu hospodářských zvířat po mechanickém nebo/a biologickém předčištění se působí oxidem vápenatým nebo hydroxidem vápenatým v kombinaci s dvouvrstvými nebo třivrstvými jíly, výhodně bentonitem v množství 12 až 14 kg na 1 m3 odpadní vody a takto vzniklá sráženina se zahustí. Oxidem vápenatým nebo hydroxidem vápenatým se působí v množství 15 až 18 kg na 1 m5 odpadní vody při teplotě )0 až 90 °C, výhodné 20 až 60 °C na pH 8 až 13, výhodně 11 až 12,5, Způsob čištění odpadních vod pocházejících z exkrementů z velkochovu hospodářských zvířat je využitelný v zemědělství při čištění odpadních vod pocházejících z exkrementů z velkochovu hospodářských zvířat.Method of waste water treatment excrements from farm farming animals or biological pre-treatment by addition calcium hydroxide or oxide. For waste water from farmhouse excrements livestock after mechanical or / and biological pretreatment is treated with oxide calcium or calcium hydroxide in combination with two-layer or three-layer clays, preferably bentonite in an amount of 12 to 14 kg per 1 m3 of wastewater and the resulting precipitate are concentrated. Calcium oxide or calcium hydroxide is applied in an amount 15 to 18 kg per 1 m5 of waste water at temperature 0 to 90 ° C, preferably 20 to 60 ° C to pH 8 to 13, preferably 11 to 12.5, purification method wastewater from manure livestock farming is useful in agriculture for cleaning wastewater from manure livestock farming.

Description

Vynález řeší problem čištění odpadních vod pocházejících z exkrementů z velkochovu zemědělských zvířat.The invention solves the problem of treating wastewater originating from excrement from large-scale farming of agricultural animals.

Likvidace odpadních vod pocházejících z exkrementů z velkochovu zemědělských zvířat jo vážným ekologickým problémem, který dosud nebyl uspokojivě vyřeáen. V současné době se odpadní vody převážně likvidují rozvozem na zemědělské plochy, což je však spojeno s řadou ih'UohI al ků. Hlavními n<’d<u< ( a I ky jo zljoi Πον/ιιι í v I a η I iu ut I í pudy a znoě I Γί( ován í rtpodních vod.Disposal of wastewater from excrement from large-scale farming is a serious environmental problem that has not yet been satisfactorily resolved. At present, wastewater is mainly disposed of by distribution to agricultural areas, but this is associated with a number of needles. The main n <’d <u <(a I ky jo zljoi Πον / ιιι í v I a η I iu ut I í pudy a znoě I Γί (ován í rtpodních vod.

Nejbližší řešení je známo podle československého autorského osvědčení číslo 201 654, které se týká mimo jiné čištění vod z tekutých substrátů zbývajících po metanovém vypírání organických kalů nejprve odčpavkováním při teplotě varu a potom přídavkem vápna. Tento postup má tu nevýhodu, že odpadní voda po biologickém předtištění a separaci hrubých nečistot obsahuje značné množství koloidu, respektive rozptýlených látek, které komplikují technologické řešení odčpavkování těchto vod, například zanášejí teplovýměnný systém nebo vyžadují speciální řešení výměny tepla. Obdobné problémy vznikají v samotné odčpavkovací koloně. Vyřešení odstranění podstatné části koloidních látek z odpadních vod pocházejících z exkrementů ještě před odčpavkováním tyto nedostatky odstraňuje.The closest solution is known according to the Czechoslovak author's certificate number 201 654, which concerns, among other things, the purification of water from liquid substrates remaining after methane washing of organic sludge, first by dehumidification at boiling temperature and then by the addition of lime. This process has the disadvantage that the wastewater after biological pre-printing and separation of coarse impurities contains a considerable amount of colloid or dispersed substances, which complicate the technological solution of dewatering this water, for example clogging the heat exchange system or requiring special heat exchange solutions. Similar problems arise in the dehumidification column itself. The solution of removing a substantial part of colloidal substances from wastewater originating from excrements before de-ammonization eliminates these shortcomings.

Toto i další dosud známé technologie čištění těchto vod jsou ekonomicky náročné a jsou vždy spojeny s použitím chemických látek, jejichž likvidace a využití v zemědělství je problematické. K tomuto účelu byla například používána flokulační a koagulační činidla typu trojmocných kovů, minerálních kyselin, vysokomolekulárních polyelektrolytů a podobně.This and other hitherto known technologies for the purification of these waters are economically demanding and are always associated with the use of chemicals, the disposal and use of which in agriculture is problematic. For this purpose, for example, flocculating and coagulating agents such as trivalent metals, mineral acids, high molecular weight polyelectrolytes and the like have been used.

Čištění těchto vod, to je odstranění látek vytvářejících trvalé hrubé i koloidní disperze ve vodě, za použití běžných fyzikálních procesu jako jsou sedimentace, flotace, filtrace, je rovněž nereálné, nebot je nutno je provádět na technicky velmi náročném zařízení, například ultrafiltraci, což je spojeno opět s vysokými ekonomickými náklady.Purification of these waters, i.e. the removal of substances forming permanent coarse and colloidal dispersions in water, using conventional physical processes such as sedimentation, flotation, filtration, is also unrealistic, as they must be performed on technically very demanding equipment, such as ultrafiltration, which is again associated with high economic costs.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob čištění odpadních vod pocházejících z exkrementů z velkocho’vu hospodářských zvířat, probíhající po jejich mechanickém nebo biologickém předčištění přídavkem hydroxidu nebo oxidu vápenatého, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že na odpadní vodu, pocházející z exkrementů z velkochovu hospodářských zvířat po mechanickém nebo/a biologickém předčištění se působí oxidem vápenatým nebo hydroxidem vápenatým v kombinaci s dvouvrstvými nebo třívrstvými jíly, výhodně bentonitem v množství 3 až 14 kg na 1 m odpadní vody, a takto vzniklá sraženina se zahustí, přičemž oxidem vápenatým nebo hydroxidem vápenatým se působí v množství 15 až 18 kg na 1 m^J odpadní vody při teplotě 10 až 90 °C výhodně 20 až 60 °C na pH 8 až 13, výhodně 11 až 12,5.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the method for the treatment of waste water originating from the excrement of livestock from livestock, which takes place after their mechanical or biological pre-treatment by the addition of hydroxide or calcium oxide, according to the invention. Its essence lies in the fact that wastewater originating from livestock excreta after mechanical and / and biological pre-treatment is treated with calcium oxide or calcium hydroxide in combination with two-layer or three-layer clays, preferably bentonite in an amount of 3 to 14 kg per 1 m of waste water, and the precipitate thus formed is concentrated, whereby calcium oxide or calcium hydroxide is treated in an amount of 15 to 18 kg per 1 m ^{J of} waste water at a temperature of 10 to 90 ° C, preferably 20 to 60 ° C to pH 8 to 13, preferably 11 to 12.5.

Čištěním odpadních vod pocházejících z exkrementů z velkochovu zemědělských zvířat podle vynálezu jsou z vod odstraňovány nežádoucí látky, to je koloidní a dispergované částice, na základě jejich chování a změn jejich fyzikálních vlastností v přítomnosti třetí látky v pevné fázi. Při způsobu podle vynálezu všechny pevné produkty vznikající v průběhu čisticího procesu jsou pro zemědělství využitelné, potřebné pro přípravu kompostů, přímé hnojení nebo jiné běžné postupy s cílem zlepšení kvality půdy. Pro čištění vod odpadajících při velkochovu zemědělských zvířat se podle vynálezu používá kombinace čištění za použití uhličitanu vápenatého v amorfní formě a jílových suspenzí, tak zvaných dvouvrstvých a třívrstvých jílů. Amorfní uhličitan vápenatý vzniká v průběhu čisticího procesu reakcí vápenatých iontů, výhodně za použití vápna nebo vápenné vodní suspenze s uhličitanovými ionty, které jsou přítomny v čištěných vodách za současné úpravy pH vody na požadovanou hodnotu 8 až 13, s výhodou 11,5 až 12,5. Tím se dosáhne snížení rozpustnosti znečišťujících látek a snížení pohyblivosti dispergovaných látek a dochází k agregaci. U podstatné části disperzního podílu dochází k přechodu koloidní disperze na hrubou disperzi, která se společně s přítomným amorfním uhličitanem vápenatým oddělí na základě jejich rozdílných fyzikálních vlastností.By treating wastewater from excreta from large-scale farm animals according to the invention, undesirable substances, i.e. colloidal and dispersed particles, are removed from the water on the basis of their behavior and changes in their physical properties in the presence of a third substance in the solid phase. In the process according to the invention, all solid products formed during the cleaning process are usable for agriculture, necessary for the preparation of composts, direct fertilization or other conventional processes in order to improve the quality of the soil. According to the invention, a combination of purification using calcium carbonate in amorphous form and clay suspensions, so-called two-layer and three-layer clays, is used for the treatment of waste water from large-scale animal husbandry. Amorphous calcium carbonate is formed during the purification process by the reaction of calcium ions, preferably using lime or a lime aqueous suspension with carbonate ions present in the purified water while adjusting the pH of the water to the desired value of 8 to 13, preferably 11.5 to 12. 5. This reduces the solubility of the contaminants and reduces the mobility of the dispersed substances, and aggregates. In a substantial part of the dispersion fraction, the colloidal dispersion changes to a coarse dispersion, which, together with the amorphous calcium carbonate present, separates on the basis of their different physical properties.

V tomto stupni čištění dochází k odstranění disperzí převážně hydrofobního charakteru a zbytků mikroorganismů vzniklých v průběhu předcházejících pochodů.In this purification step, dispersions of a predominantly hydrophobic nature and residues of microorganisms formed during the previous processes are removed.

CS 266 153 BlCS 266 153 Bl

Nezkoagulované podíly, převážně koloidní disperze hydrofilního charakteru se podle vynálezu mohou v dalším stupni čištění odstranit přídavkem dvouvrstvých nebo třívrstvých jílů například typu bentonitu, kaolinu, které jsou schopny vytvářet ve vodném prostředí koloidní disperzi. Oba disperzní koloidy, to je nečistoty a jíly na sebe vzájemně působí, co·/, vodo ko I; o, i < μι I. i < · I .i I ΙοΚιιΙ.ίοΙ k o 1 o I <1 ti í cli lůtck n vzniku In ubč dl upnrzního nyntčmu, který se od vody nebo vodných roztoků oddělí na základě rozdílných fyzikálních vlastností.According to the invention, uncoagulated components, predominantly colloidal dispersions of a hydrophilic nature, can be removed in a further purification step by adding bilayer or trilayer clays, for example of the bentonite, kaolin type, which are capable of forming a colloidal dispersion in an aqueous medium. Both disperse colloids, i.e. impurities and clays, interact with each other, such as water; o, i <μι I. i <· I .i I ΙοΚιιΙ.ίοΙ k o 1 o I <1 ti í cli lútck n formation In ubč dl of a solidification nynthym, which is separated from water or aqueous solutions on the basis of different physical properties.

V průběhu procesu se příznivě projeví i čiřící účinky obou zkoagulovaných disperzí. Oba stupně čištění, to je čištění amorfním uhličitanem vápenatým a jílovou disperzí, je výhodné podle vynálezu provádět současně a sediment CaCO^ a například bentonit oddělovat společně. Zahuštění získaného sedimentu před kompostováním se výhodně provádí na odstředivce, používané k izolaci kalu po biologickém rozkladu exkrementu při výrobě bioplynu.During the process, the clarifying effects of both coagulated dispersions also have a favorable effect. According to the invention, it is advantageous to carry out the two purification steps, i.e. the purification with amorphous calcium carbonate and the clay dispersion, simultaneously and to separate the CaCO 3 sediment and, for example, the bentonite together. The concentration of the obtained sediment before composting is preferably carried out on a centrifuge used to isolate the sludge after the biodegradation of the excrement in the production of biogas.

Vynález a jeho účinky jsou blíže objasněny v příkladech provádění způsobu Čištění od- * padních vod pocházejících z exkrementů z velkochovu hospodářských zvířat podle vynálezu.The invention and its effects are further elucidated in the examples of carrying out the process for the treatment of waste water originating from livestock excreta according to the invention.

Příklad 1Example 1

Směs prasečích a hovězích exkrementů, po oddělení sedimentujících podílů, byla načerpána do flokulačního reaktoru objemu 20 Flokulační reaktor měl tvar válcové nádoby v horní a spodní části ukončené konickými dny. Spodní konické dno bylo upraveno pro homogenizaci · celého objemu reaktoru pomocí vzduchu přiváděného do rozdělovacího věnce a cirkulačním čerpadlem a směšovací tryskou. Horní víko reaktoru bylo opatřeno násypkou pro dávkování pevných látek. Vyčištěná voda byla vypouštěna pohyblivou násoskou. Zahuštěný kal byl vypouštěn do nejnižšího místa konické části reaktoru.The mixture of pig and beef excrements, after separation of the sedimenting fractions, was pumped into a flocculation reactor of volume 20. The flocculation reactor had the shape of a cylindrical vessel in the upper and lower part terminated by conical bottoms. The lower conical bottom was adapted to homogenize the entire volume of the reactor by means of air supplied to the distribution ring and by a circulation pump and a mixing nozzle. The upper lid of the reactor was equipped with a hopper for dosing solids. The treated water was discharged with a moving suction cup. The concentrated sludge was discharged to the lowest point of the conical part of the reactor.

Po naplnění reaktoru směsnými exkrementy bylo za stálého míchání směsi dávkováno do reaktoru vápno a byla upravena alkalita čištěné vody na pH 12 až 12,5. Směs vysráženého uhličitanu vápenatého a zkoagulovaných koloidú byla míchána ještě po dobu 10 minut. Sedimentace hrubě dispergovaných podílů byla prováděna po dobu dvou hodin. Zahuštěný kal byl odpuštěn. K předčištěné vodě, za stálého míchání, byl nadávkován aktivovaný bentonit a směs míchána ještě po dobu 10 minut. Po čtyřech hodinách sedimentace byla vyčištěná voda z reaktoru odtažena. Kal byl po čiření s bentonitem ponechán v reaktoru a oddělil se společně s kalem po vápnění v dalším cyklu čištění.After filling the reactor with mixed excrement, lime was metered into the reactor while stirring the mixture, and the alkalinity of the purified water was adjusted to pH 12 to 12.5. The mixture of precipitated calcium carbonate and coagulated colloids was stirred for another 10 minutes. Sedimentation of the coarsely dispersed fractions was performed for two hours. The concentrated sludge was released. Activated bentonite was added to the pre-purified water with stirring, and the mixture was stirred for another 10 minutes. After four hours of sedimentation, the purified water was withdrawn from the reactor. The sludge was left in the reactor after clarification with bentonite and separated together with the sludge after liming in the next purification cycle.

Technologické podmíny:Technological conditions:

o spotřeba vápna 15 kg/m čištěné vody spotřeba aktivovaného bentonitu 12 kg/mo consumption of lime 15 kg / m of purified water consumption of activated bentonite 12 kg / m

Analytické hodnocení:Analytical evaluation:

surová voda vyčištěná vodaraw water purified water

CHSK mgo₂/l 8 700 960COD mgo ₂ / l 8 700 960

Příklad 2Example 2

Prasečí exkrementy byly podrobeny anerobnímu rozkladu za vzniku bioplynu. Pevné podíly byly separovány na odstředivce. Voda zbavená pevných podílů byla kontinuálně čerpána do srážecího míchaného reaktoru, do kterého byla kontinuálně dávkována i vodná suspenze hydroxidu vápenatého. Nastřikované množství Ca/0II/₂ bylo řízeno v závislosti na pH vody na výstupu z reaktoru. Přitom pH bylo udržováno v rozmezí 11,5 až 12,5. Vzniklé hrubé disperze se oddělily v průtočném lamelovém odlučovači s kontinuálním odčerpáváním kalu. Předčištěná voda se zbavovala čpavku na desorpční koloně. Dočištění vody se provádělo v průtočném reaktoru za použití bentonitu. K čištění bylo použito bentonitu z mostecké lokality. Doba zdržení v reaktoru byla 15 min. Oddělení hrubých disperzí bylo prováděno v průtočné sedimentačníPig excrement was subjected to anerobic digestion to produce biogas. The solids were separated on a centrifuge. The demineralized water was continuously pumped into a precipitation stirred reactor, to which an aqueous suspension of calcium hydroxide was also continuously fed. The amount of Ca / OII / ₂ injected was controlled depending on the pH of the water at the reactor outlet. The pH was maintained between 11.5 and 12.5. The resulting coarse dispersions were separated in a flow-through lamellar separator with continuous sludge pumping. The pre-purified water was freed of ammonia on a desorption column. Water purification was performed in a flow reactor using bentonite. Bentonite from the Most locality was used for cleaning. The residence time in the reactor was 15 min. Separation of coarse dispersions was performed in flow sedimentation

CS 266 153 Bl nádobě s plovoucí filtrační náplní tvořenou drobnými polystyrénovými kuličkami. Vyčištěná voda byla upravována C0₂ obsaženým v bioplynu na požadovanou hodnotu pH. Vyčištěná voda byla používána k technologickým účelům v lokalitě velkochovu. Odpadající kaly v průběhu procesu čištění byly zahušťovány na odstředivce a použity k přípravě kompostů.CS 266 153 Bl container with a floating filter cartridge consisting of small polystyrene balls. The purified water was treated with the CO ₂ contained in the biogas to the desired pH value. The treated water was used for technological purposes in the large-scale breeding area. The waste sludge during the cleaning process was concentrated in a centrifuge and used to prepare compost.

Trrhnn ) (iq J rké pothiifnky ΝΛίΑηί,ΐ spotřeba vápna 17 kg/m spotřeba bentonitu 13 kg/m^ *Trrhnn) (iq J rké pothiifnky ΝΛίΑηί, ΐ lime consumption 17 kg / m bentonite consumption 13 kg / m ^ *

Analytické hodnocení: · surová vodaAnalytical evaluation: · raw water

CHSK mgO₂/lCOD mgO ₂ / l

300 vyčištěná voda300 purified water

030030

Příklad 3Example 3

Směs prasečích a hovězích exkrementů byla podrobena anerobnímu rozkladu za vzniku bioplynu. Produkt biologického rozkladu byl oddělen na odstředivce na kal a fugát byl shromážděn v zásobníku, odkud byl kontinuálně čerpán odstředivým čerpadlem do míchaného reaktoru. Na sání čerpadla byla dávkována vodní suspenze hydroxidu vápenatého k vysrážení přítomných uhličitanů a úpravě pH na 10,5 až 12. Směs byla dále vedena do reaktoru, válcové nádoby opatřené ve spodní části tangenciálním vstupním hrdlem, které bylo ukončeno tryskou. K míchání reaktoru bylo využito kinetické energie vstupní směsi, která byla přiváděna do reaktoru tangenciálním hrdlem se směšovací tryskou. V důsledku této úpravy reaktoru docházelo postupně po výšce reaktoru ke snižování intenzity míchání, to znamená, že docházelo k plynulému přechodu z perikinetické do ortokinetické koagulace. Doba zdržení v reaktoru byla 10 minut. Vzniklá směs byla vedena do flokulaČního reaktoru, kam byla kontinuálně dávkována vodní disperze bentonitu. Doba zdržení v reaktoru byla 10 minut. Oddělení vzniklých hrubých disperzí bylo prováděno v usazovací nádrži s vertikálním průtokem. Vyčištěná voda byla v letních měsících používána k závlahám, v zimních měsících po odčpavkování jako technologická voda se využívala v místní lokalitě velkochovu.The mixture of pig and beef excrement was subjected to anaerobic decomposition to produce biogas. The biodegradation product was separated on a sludge centrifuge and the slurry was collected in a tank, from where it was continuously pumped by a centrifugal pump into a stirred reactor. An aqueous suspension of calcium hydroxide was metered into the pump suction to precipitate the carbonates present and adjust the pH to 10.5 to 12. The mixture was further fed to the reactor, a cylindrical vessel equipped with a tangential inlet at the bottom, which was terminated by a nozzle. The kinetic energy of the feed mixture was used to stir the reactor, which was fed to the reactor through a tangential nozzle with a mixing nozzle. As a result of this modification of the reactor, the stirring intensity gradually decreased along the height of the reactor, i.e. there was a smooth transition from perikinetic to orthokinetic coagulation. The residence time in the reactor was 10 minutes. The resulting mixture was fed to a flocculation reactor, where an aqueous dispersion of bentonite was continuously metered in. The residence time in the reactor was 10 minutes. The resulting coarse dispersions were separated in a settling tank with vertical flow. Purified water was used for irrigation in the summer months, in the winter months after dehydration as a process water was used in the local locality of large-scale breeding.

Technologické podmínky:Technological conditions:

spotřeba vápna 16 kg/m spotřeba bentonitu 12,5 kg/m^lime consumption 16 kg / m bentonite consumption 12.5 kg / m 2

Analytické hodnocení:Analytical evaluation:

surová vodaraw water

CHSK mgO₂/lCOD mgO ₂ / l

400 vyčištěná voda400 purified water

790790

Způsob čištění odpadních vod pocházejících z exkrementů z velkochovu hospodářských zvířat podle vynálezu je využitelný v zemědělství při čištění odpadních vod pocházejících z exkrementů z velkochovu hospodářských zvířat.The method of treating wastewater originating from livestock excrement according to the invention is useful in agriculture in the treatment of wastewater originating from livestock excrement.

Claims (1)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUOBJECT OF THE INVENTION Způsob čištční odpadních vod pocházejících z exkrementů z velkochovu hospodářských zvířat, probíhající po jejich mechanickém nebo biologickém předčištřní přídavkem hydroxidu ιη'Ιό o?: l<ln v/t । i úlu >, vy zn.iún ) í< í t I m, že nn odpad til vodu pocházející z exkrementů 7. velkochovu hospodářských zvířat po mechanickém nebo/a biologickém předčiStění se působí oxidem vápenatým nebo hydroxidem vápenatým v kombinaci s dvouvrstvými nebo třívrstvými jíly, 3 výhodně bentonitem v množství 12 až 14 kg na 1 m odpadní vody, a takto vzniklá sraženina se zahustí, přičemž oxidem vápenatým nebo hydroxidem vápenatým se působí v množství 15 až 18 kg na 1 odpadní vody při teplotě 10 až 90 °C, výhodně 20 až 60 °C na pH 0 až 13, výhodně 11 až 12 , 5. ,Process for the treatment of waste water derived from excreta from large-scale livestock farming, carried out after its mechanical or biological pre-treatment with the addition of hydroxide ιη'Ιό o ?: l <ln v / t। In the case of livestock farming after mechanical and / or biological pre-treatment, it is treated with calcium oxide or calcium hydroxide in combination with two-layer or three-layer clays. 3 preferably with bentonite in an amount of 12 to 14 kg per 1 m of waste water, and the precipitate thus formed is concentrated, treating with calcium oxide or calcium hydroxide in an amount of 15 to 18 kg per 1 of waste water at a temperature of 10 to 90 ° C, preferably 20 to 60 ° C to pH 0 to 13, preferably 11 to 12, 5.