RU2681617C1 - Method of treatment of sludge-lignin - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention can be used in the pulp and paper, chemical and hydrolysis industries for the treatment of sludge-lignin. For the implementation of the method the bond structure of the solid phase of the sediment with water is subjected to action of rotating magnetic field inside the tube made of a non-magnetic material into which ferromagnetic particles are introduced. Magnetostriction of particles is achieved, due to which cavitation is obtained in the water component of the sediment. Sludge lignin is then dehydrated. Duration of the process is 3–15 s.EFFECT: proposed method for treating sludge effectively, quickly and easily separates the aqueous and solid parts of sludge-lignin without the use of chemicals, without preheating and at low cost of electricity.1 cl

Description

Область техники, к которой относится изобретение.The technical field to which the invention relates.

Изобретение относится к области обработки осадков сточных вод, в частности шлам-лигнина целлюлозно-бумажной промышленности, а также может быть использовано в химической, гидролизной и других областях промышленности, где обработка осадков является одной из наиболее трудных, дорогостоящих и наименее разработанных проблем.The invention relates to the field of sewage sludge treatment, in particular lignin sludge from the pulp and paper industry, and can also be used in chemical, hydrolysis and other industries, where sludge treatment is one of the most difficult, expensive and least developed problems.

Уровень техники.The level of technology.

Известен способ подготовки осадков к обезвоживанию механическими методами (на вакуумфильтрах, на фильтрпрессах) с использованием в качестве химических реагентов для коагуляции хлорного железа, сернокислого окисного железа и других реагентов в сочетании с известью [Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. М., Стройиздат, 1975, с. 21-42].A known method of preparing precipitation for dehydration by mechanical methods (on vacuum filters, on filter presses) using as chemical reagents for coagulation of ferric chloride, ferrous sulfate and other reagents in combination with lime [Turovsky I.S. Wastewater sludge treatment. M., Stroyizdat, 1975, p. 21-42].

В целлюлозно-бумажной промышленности формирование свойств осадка начинается на стадии очистки сточной воды, включающей обработку коагулянтом сернокислым алюминием. При этом количество осадка шлам-лигнина с влажностью 99,7-99,8% составляет 7-10% очищаемых сточных вод.In the pulp and paper industry, the formation of sludge properties begins at the stage of wastewater treatment, including coagulant treatment with aluminum sulfate. The amount of sludge from lignin sludge with a moisture content of 99.7-99.8% is 7-10% of the treated wastewater.

Известен способ обработки осадка, в частности шлам-лигнина, флокулянтами с последующим механическим обезвоживанием (Альтовский Г.С. Современное состояние и основные направления развития технологии обработки осадков сточных вод. Советско-американский симпозиум по обработке осадков сточных вод. М., 1975, с. 5-15).A known method of processing sludge, in particular sludge-lignin, flocculants, followed by mechanical dehydration (Altovsky G.S. Current state and main directions of development of wastewater sludge treatment technology. Soviet-American symposium on wastewater sludge treatment. M., 1975, p. 5-15).

К недостаткам способа можно отнести плохую водоотдачу осадка при последующем механическом обезвоживании и, как следствие, высокую влажность осадка.The disadvantages of the method include poor sludge yield during subsequent mechanical dehydration and, as a result, high sludge moisture.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату выбрано в качестве прототипа изобретение по патенту RU 2129533 Способ обработки шлам-лигнина, включающий обработку коагулянтом, флокулянтом и в качестве гидрофобизатора используют аммониевую соль октилбетатиопропионовой кислоты с последующим механическим или флотационным обезвоживанием. В этом техническом решении для увеличения водоотдачи изменяют структуру связей твердой фазы осадков с водой. Изменение структуры приводит к количественному перераспределению форм связи влаги в сторону увеличения содержания свободной воды вследствие уменьшения общего количества связанной воды. Такое изменение структуры осадков позволяет несколько ускорить процесс водоотдачи и добиваться более глубокого их обезвоживания.The invention closest in technical essence and the achieved result was selected as a prototype according to patent RU 2129533 A method for treating sludge-lignin, including treating with a coagulant, flocculant and using an ammonium salt of octyl betatiopropionic acid followed by mechanical or flotation dehydration. In this technical solution, in order to increase water loss, the structure of the bonds of the solid phase of precipitation with water is changed. A change in the structure leads to a quantitative redistribution of the moisture bond forms towards an increase in the content of free water due to a decrease in the total amount of bound water. Such a change in the structure of precipitation makes it possible to somewhat accelerate the process of water loss and achieve deeper dehydration.

Этот способ реализован на Байкальском целлюлозно-бумажном комбинате.This method is implemented at the Baikal Pulp and Paper Mill.

Недостатком прототипа является применение дефицитных реагентов, достаточная длительность процесса (измеряемая часами) и необходимость в нагреве осадка.The disadvantage of the prototype is the use of scarce reagents, a sufficient duration of the process (measured in hours) and the need for heating the precipitate.

Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.

Задачей предлагаемого решения является создание более эффективного способа обезвоживания шлам-лигнина за счет ускорения процесса без применения химических реагентов.The objective of the proposed solution is to create a more effective method of dewatering sludge-lignin by accelerating the process without the use of chemicals.

В предлагаемом техническом решении задача решается тем, что в способе обработки шлам-лигнина, включающим воздействие на структуру связей твердой фазы осадка с водой и последующее обезвоживание шлам-лигнина, новым является то, что воздействие на структуру связей твердой фазы осадка с водой производят во вращающемся магнитном поле внутри трубы из немагнитного материала, в которую вводят ферромагнитные частицы, создают вращающимся магнитным полем их хаотическое движение и столкновения между собой, достигают магнитострикции частиц, за счет которой получают кавитацию в водной составляющей осадка и разрывают молекулярные связи шлам-лигнина с водой, после чего шлам-лигнин обезвоживают.In the proposed technical solution, the problem is solved by the fact that in the method for treating sludge-lignin, including the impact on the structure of the bonds of the solid phase of the sludge with water and subsequent dewatering of the sludge-lignin, it is new that the effect on the structure of the bonds of the solid phase of the sludge is carried out in a rotating the magnetic field inside the pipe of non-magnetic material into which the ferromagnetic particles are introduced creates a chaotic movement of the particles and collisions between them by a rotating magnetic field, achieve magnetostriction of the particles, due to m which is obtained cavitation in the aqueous component of the precipitate and break molecular bonds lignin slurry with water, and then dewatered sludge lignin.

Осуществление изобретения.The implementation of the invention.

Предлагаемый способ обработки шлам-лигнина позволяет реализовать его в промышленных условиях в виде реактора, представляющего собой трубу из немагнитного материала, которую охватывает или статор асинхронного двигателя или кольцевая конструкция из постоянных магнитов. В качестве реактора был применен статор асинхронного электродвигателя АИР315М2 внутри которого разместили трубу диаметром 100 мм и толщиной стенок 2 мм из легированной стали 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-2014. Во внутрь трубы поместили ферромагнитные элементы из стали ШХ15 ГОСТ 801-78 в виде стержней, кубиков или пластинок произвольной формы. При подаче напряжения в обмотку проводили регулировку частоты вращения магнитного поля с помощью преобразователя частоты INNOVERT серии ITD, добиваясь магнитострикции ферромагнетиков. При этом масса ферромагнетиков начинает вести себя как ротор асинхронного двигателя и ферромагнетики при вращении сталкиваются между собой и взаимодействуют со шлам-лигнином, который ввели вовнутрь трубы. Произошла массовая кавитация в водной составляющей осадка и разрыв молекулярных связей шлам-лигнина с водой. В конце процесса отводят воду.The proposed method of processing sludge-lignin allows you to implement it in an industrial environment in the form of a reactor, which is a pipe made of non-magnetic material, which covers either the stator of an induction motor or a ring structure of permanent magnets. As the reactor, the stator of the AIR315M2 induction motor was used inside which a pipe with a diameter of 100 mm and a wall thickness of 2 mm made of 12X18H10T alloy steel GOST 5632-2014 was placed. Ferromagnetic elements from steel ШХ15 GOST 801-78 in the form of rods, cubes or plates of arbitrary shape were placed inside the pipe. When voltage was applied to the winding, the rotation frequency of the magnetic field was adjusted using the ITN INNOVERT frequency converter, achieving magnetostriction of ferromagnets. At the same time, the mass of ferromagnets begins to behave like a rotor of an induction motor and ferromagnets collide with each other during rotation and interact with lignin sludge that is introduced into the pipe. Mass cavitation occurred in the water component of the sediment and the breaking of molecular bonds of sludge-lignin with water. At the end of the process, water is removed.

Предлагаемый способ очистки осадков позволяет легко и быстро разделить водную и твердую части шлам-лигнина без применения химреагентов и без предварительного подогрева, при затратах электроэнергии 1 кВт/ч на 1 тонну лигнина, сократив длительность процесса до 3-15 секунд.The proposed method for cleaning sediments allows you to easily and quickly separate the water and solid parts of the lignin sludge without the use of chemicals and without preheating, at an electric power cost of 1 kW / h per 1 ton of lignin, reducing the process time to 3-15 seconds.

Claims (1)

Способ обработки шлам-лигнина, включающий воздействие на структуру связей твердой фазы осадка с водой и последующее обезвоживание шлам-лигнина, отличающийся тем, что воздействие на структуру связей твердой фазы осадка с водой производят во вращающемся магнитном поле внутри трубы из немагнитного материала, в которую вводят ферромагнитные частицы, создают вращающимся магнитным полем их хаотическое движение и столкновения между собой, достигают магнитострикции частиц, за счет которой получают кавитацию в водной составляющей осадка и разрывают молекулярные связи шлам-лигнина с водой, после чего шлам-лигнин обезвоживают.A method of treating sludge-lignin, including the impact on the structure of the bonds of the solid phase of the precipitate with water and subsequent dehydration of the sludge-lignin, characterized in that the impact on the structure of the bonds of the solid phase of the precipitate with water is carried out in a rotating magnetic field inside a pipe of non-magnetic material into which ferromagnetic particles create a chaotic motion and collisions between them by a rotating magnetic field, achieve magnetostriction of the particles, due to which cavitation in the water component of the sediment and discontinuity molecular bonds lignin slurry with water, and then dewatered sludge lignin.