RU2160235C2

RU2160235C2 - Device for dehydrating and composing sediment of manure-containing sewage

Info

Publication number: RU2160235C2
Application number: RU96109159A
Authority: RU
Inventors: В.И. Штыков; С.Л. Лоптев; С.Г. Гордиенко
Original assignee: Унитарное государственное предприятие - научный центр "Северный НИИ гидротехники и мелиорации"
Priority date: 1996-05-05
Filing date: 1996-05-05
Publication date: 2000-12-10

Abstract

FIELD: processing of liquid wastes; dehydration of sediment of cattle-breeding complexes at hydraulic removal of litterless manure at simultaneous recovery of manure as fertilizer. SUBSTANCE: proposed device includes dehydrating and composting reservoir made from watertight pipes with chutes at the bottom for removal of liquid fraction, horizontal and vertical filter elements which are interconnected; vertical filter elements are mounted above height of reservoir at pitch of 2.0 to 2.5 m; distance between chutes is so selected that volume of filter elements is equal to 1:10 of volume of sediment of sewage. EFFECT: increased productivity of high-quality organic fertilizer; extended technical capabilities of device. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки жидких отходов производства и может быть использовано для обезвоживания осадка стоков животноводческих комплексов при гидравлическом удалении бесподстилочного навоза с одновременной его утилизацией в качестве удобрения. The invention relates to the field of processing liquid production waste and can be used for dewatering sludge from livestock farms with hydraulic removal of bedded manure with its simultaneous disposal as fertilizer.

Известно устройство для обработки фекальных сточных вод (RU 2010018, кл. C 02 F 11/16, 1994 г.), включающее отстойник и камеру разложения, где твердые органические вещества пересыпаются торфом и после разложения удаляются в компостную кучу на дозревание до готового удобрения. A device for treating fecal wastewater (RU 2010018, class C 02 F 11/16, 1994) is known, including a settling tank and a decomposition chamber, where solid organic substances are poured with peat and, after decomposition, are removed into a compost heap for ripening to ready fertilizer.

Недостатком такого решения является малая производительность получения органического удобрения и недостаточно высокое его качество. The disadvantage of this solution is the low productivity of organic fertilizers and its insufficient quality.

Известно устройство для очистки навозосодержащих сточных вод (SU 1730057, кл. C 02 F 11/12, 1992), принятое нами за прототип и включающее резервуар для накопления и отстаивания осадка из водонепроницаемых плит, уложенных с зазорами между торцевыми поверхностями, дренажную систему из дренажных труб в лотках, расположенных с наружной поверхности вдоль зазоров между плитами и фашинных дрен, уложенных на границах слоев сточных вод с закреплением из концов в зазорах между плитами и дренажных труб, расположенных по сторонам и в основании резервуара и сообщенных с дренажными трубами в лотках. Осушенный осадок вместе с фашинными дренами перемешивается и вывозится на поля на разложение. A device for treating manure-containing wastewater (SU 1730057, class C 02 F 11/12, 1992) is known, which we have adopted as a prototype and including a reservoir for accumulating and settling sludge from waterproof plates laid with gaps between the end surfaces, a drainage system from drainage pipes in trays located on the outer surface along the gaps between the plates and fascine drains laid at the boundaries of the wastewater layers with fixing from the ends in the gaps between the plates and drainage pipes located on the sides and at the base of the tank and connected with drainage pipes in trays. Drained sediment, together with fascine drains, is mixed and transported to the fields for decomposition.

Недостатком известного решения является низкая производительность получения готового органического удобрения, связанная с длительностью процесса осушения и разложения, т.к. нижние слои фашинных дрен быстро кольматируются, а верхние неравномерно и медленно отводят жидкую фракцию, а также с неэффективностью процесса разложения, т.к. не учитываются соотношения компонентов (осадка и фашинных дрен из растительного материала), что влияет на процесс разложения и качество удобрения. A disadvantage of the known solution is the low productivity of obtaining the finished organic fertilizer associated with the duration of the drainage and decomposition process, because the lower layers of fascin drains quickly clog, and the upper layers unevenly and slowly divert the liquid fraction, as well as the inefficiency of the decomposition process, because the ratio of components (sediment and fashine drains from plant material) is not taken into account, which affects the decomposition process and the quality of the fertilizer.

Кроме того, технология получения удобрения по данному решению технологически сложна, т. к. требует наличия устройств или техники для послойной укладки фашинных дрен (горизонтальных фильтрующих элементов) и требует дополнительных трудозатрат на устройство компостных площадок на полях. In addition, the technology for producing fertilizer according to this solution is technologically complicated, because it requires the availability of devices or equipment for layer-by-layer stacking of fascine drains (horizontal filtering elements) and requires additional labor costs for constructing composted fields in the fields.

Целью изобретения является повышение производительности получения высококачественного органического удобрения и расширение технологических возможностей устройства. The aim of the invention is to increase the productivity of obtaining high-quality organic fertilizers and expand the technological capabilities of the device.

Поставленная цель достигнута тем, что в устройстве для осушения и компостирования осадка навозосодержащих сточных вод, включающем резервуар для осушения и компостирования из водонепроницаемых плит с лотками на дне резервуара для отвода жидкой фракции и горизонтальные фильтрующие элементы (ФЭ), которые уложены в лотках, согласно изобретению, устройство дополнительно содержит вертикальные фильтрующие элементы, связанные с горизонтальными фильтрующими элементами и установленные в лотках с превышением высоты резервуара и шагом установки 2,0 - 2,5 м, при этом расстояние между лотками устанавливается с таким расчетом, чтобы объем горизонтальных и вертикальных фильтрующих элементов составил 1:10 объема осадка сточных вод. This goal is achieved in that in a device for draining and composting a sediment of manure-containing wastewater, including a tank for draining and composting of waterproof plates with trays at the bottom of the tank for draining the liquid fraction and horizontal filter elements (PE) that are stacked in trays, according to the invention , the device additionally contains vertical filter elements associated with horizontal filter elements and installed in trays with exceeding the height of the tank and the installation step and 2.0 - 2.5 m, the distance between the trays is set so that the amount of horizontal and vertical filter elements made 1:10 volume of sewage sludge.

Известно, что оптимальное соотношение азота и углерода при компостировании навоза и соломы составляет 10: 1 последних по массе (Справочник "Органические удобрения", М., АО "Агропродиздат", 1988 г., с. 93 - 97). Такое соотношение обеспечивает при компостировании эффективное разложение компостируемой массы и получение удобрения высокого качества. It is known that the optimal ratio of nitrogen and carbon during composting of manure and straw is 10: 1 last by weight (Handbook "Organic Fertilizers", M., JSC "Agroprodizdat", 1988, S. 93 - 97). This ratio ensures composting efficient decomposition of the composted mass and obtaining high quality fertilizer.

Расчетным путем, подтвержденным опытами, установлено, что в смеси при влажном компостировании (60 - 70%) удельная масса стоков близка к удельной массе навоза, что позволяет рассчитывать соотношения компостируемых компонентов в объемных единицах. By calculation, confirmed by experiments, it was found that in a mixture with wet composting (60 - 70%), the specific gravity of sewage is close to the specific mass of manure, which allows us to calculate the ratio of compostable components in volume units.

Устройство для осушения и компостирования осадка навозосодержащих сточных вод изображено на чертеже. A device for draining and composting the sediment of manure-containing wastewater is shown in the drawing.

Устройство содержит резервуар 1 для осушения и компостирования размером 300 м³ (10х15х2) м, который выполнен из водонепроницаемых плит с основанием 2 площадью 150 м², где устроены лотки 3 трапецеидального сечения 0,4 - 0,6 м и высотой 0,4 - 0,5 м. В лотках 3 уложены горизонтальные ФЭ 4, а между ними с шагом 2,0 - 2,5 м установлены вертикальные ФЭ 5 с превышением высоты резервуара 1. Сечение лотков 3, выполненное в форме трапеции с меньшим основанием по верху, позволяет удерживать вертикальные ФЭ 5 при разбухании соломы без дополнительных приспособлений. Фильтрующие элементы 4 и 5 представляют собой тюки соломы размером 0,5х0,5х1,0 м, полученные при уборке соломы пресс-подборщиком ПС-16.The device contains a tank 1 for drainage and composting with a size of 300 m ³ (10x15x2) m, which is made of waterproof plates with a base 2 with an area of 150 m ² , where trays 3 of a trapezoidal section of 0.4 - 0.6 m and a height of 0.4 - 0.5 m. In horizontal trays 3, FE 4 are stacked, and between them, with a pitch of 2.0 - 2.5 m, vertical FE 5 are installed with exceeding the height of tank 1. Section of trays 3, made in the form of a trapezoid with a smaller base at the top, allows you to hold vertical FE 5 when swelling straw without additional devices. The filtering elements 4 and 5 are straw bales of 0.5x0.5x1.0 m in size, obtained when straw was harvested using a PS-16 baler.

Расстояние между лотками 3 устанавливается следующим образом. Объем соломы в одном лотке длиной 15 м составит:

Объем соломы в вертикальных ФЭ, установленных над лотком через 2,5 м, составит: 0,5х0,5х6=3,75 м³. Общий объем соломы - 7,5 м³. После осушения стоков в резервуаре может быть накоплен объем осадка порядка 225 м³.The distance between the trays 3 is set as follows. The volume of straw in one tray with a length of 15 m will be:

The volume of straw in the vertical PV installed above the tray after 2.5 m will be: 0.5x0.5x6 = 3.75 m ³ . The total volume of straw is 7.5 m ³ . After draining the wastewater in the tank, a sediment volume of the order of 225 m ³ can be accumulated.

Из расчета объемов соломы и осадка 1:10, объем соломы должен составить 22,5 м³. Следовательно, необходимо иметь 3 лотка (22,5:7,5=3 шт.) по ширине резервуара.Based on the calculation of straw and sediment volumes of 1:10, the volume of straw should be 22.5 m ³ . Therefore, you must have 3 trays (22.5: 7.5 = 3 pcs.) Across the width of the tank.

Процесс осушения осуществляется следующим образом. В подготовленный таким образом резервуар заливаются навозосодержащие стоки на всю высоту резервуара. После разделения стоков через 25 - 35 дней осветленная вода через фильтрующие элементы 4 и 5 выводится за пределы резервуара в коллектор. При этом резервуар работает по принципу сифона за счет гидравлической связи с коллектором. После отвода осветленной воды и опускания взвешенного осадка до определенного уровня 6 снова подаются сточные воды. Фильтрация во втором, в третьем заполнении будет происходить в основном через вертикальные ФЭ, которые выполняют также и роль аэраторов, т.к. выступают над поверхностью стоков. Продолжают заливать резервуар до тех пор, пока не наберется полный резервуар осадка. После прекращения процесса осушения (до 65 - 75% влажности) осадок и фильтрующие элементы перемешиваются, например, дисковой бороной и оставляются в резервуаре на разложение. Через 2 - 3 месяца готовый компост отвозится на поля и сразу же используется в качестве готового органического удобрения. The drainage process is as follows. Manure-containing effluents are poured into the tank prepared in this way to the entire height of the tank. After the wastewater is separated, after 25 to 35 days the clarified water through the filter elements 4 and 5 is discharged outside the reservoir into the collector. At the same time, the tank works by the principle of siphon due to hydraulic connection with the collector. After draining the clarified water and lowering the suspended sludge to a certain level of 6, wastewater is supplied again. Filtration in the second, in the third filling will occur mainly through vertical PVs, which also act as aerators, because protrude above the surface of the drains. Continue to fill the tank until a full tank of sediment is collected. After the drying process is terminated (up to 65 - 75% humidity), the sediment and filter elements are mixed, for example, with a disk harrow and left in the tank for decomposition. After 2 - 3 months, the finished compost is transported to the fields and immediately used as a ready-made organic fertilizer.

Цикл подготовки удобрения следующий: март-апрель - 1 заливка, сентябрь - 3-4 заливки, октябрь - перемешивание осадка и ФЭ, январь - вывоз удобрения на поля. The fertilizer preparation cycle is as follows: March-April - 1 pouring, September - 3-4 pouring, October - mixing of sludge and PV, January - fertilizer removal to the fields.

По результатам исследований физического и аналогового моделирования выявлено, что оптимальным шагом установки вертикальных ФЭ является расстояние 2,0 - 2,5 м. При меньшем шаге укладки ФЭ идет перерасход фильтрующего материала, а при большем - процесс осушения идет медленно и неэффективно. According to the results of studies of physical and analog modeling, it was found that the optimal step for installing vertical PV is a distance of 2.0 - 2.5 m. With a smaller step of laying the PV, the filter material is overused, and with a larger step, the drainage process is slow and inefficient.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет повысить производительность получения высококачественного органического удобрения путем ускорения процесса осушения осадка и эффективного разложения компоста. Compared with the prototype, the proposed device can improve the productivity of obtaining high-quality organic fertilizers by accelerating the process of drainage of the sediment and the effective decomposition of compost.

Наличие вертикальных ФЭ, связанных с горизонтальными ФЭ и установленных с шагом 2,0 - 2,5 м, обеспечивает более равномерное и ускоренное осушение осадка. Установка вертикальных ФЭ с превышением высоты резервуара обеспечивает доступ кислорода в нижние слои осадка, что способствует более эффективному разложению. Установка лотков по дну резервуара с учетом соотношения 1: 10 объемов фильтрующих элементов и осадка обеспечивает равномерное осушение осадка, а требуемое соотношение азота и углерода способствует эффективному разложению после перемешивания и получению удобрения высокого качества. The presence of vertical PV associated with horizontal PV and installed in increments of 2.0 - 2.5 m, provides a more uniform and accelerated drainage of the sediment. The installation of vertical PV with excess tank height provides oxygen access to the lower sediment layers, which contributes to more efficient decomposition. The installation of trays along the bottom of the tank, taking into account a 1: 10 ratio of the volume of filter elements and sludge, ensures uniform drainage of the sludge, and the required ratio of nitrogen and carbon contributes to efficient decomposition after mixing and to obtain high quality fertilizer.

Предлагаемое устройство также позволяет получить готовое удобрение в одном цикле - процесс осушения и компостирования происходит в одном резервуаре, в более короткие сроки и без применения специальных машин для подготовки компостных площадок на полях. The proposed device also allows you to get the finished fertilizer in one cycle - the process of drainage and composting takes place in one tank, in a shorter time and without the use of special machines for preparing compost sites in the fields.

Кроме того, процесс подготовки устройства по сравнению с прототипом менее трудоемок, т. к. не требует больших трудозатрат при установке горизонтальных и между ними вертикальных ФЭ - они устанавливаются до начала процесса осушения и далее идет только заливка сточных вод. In addition, the preparation process of the device compared to the prototype is less time-consuming, since it does not require large labor costs when installing horizontal and vertical PVs between them - they are installed before the start of the drainage process and then only the wastewater is added.

Источники информации
1. Патент РФ N 2010018, C 02 F 11/16, на изобретение "Устройство для обработки фекальных сточных вод".Sources of information
1. RF patent N 2010018, C 02 F 11/16, for the invention "Device for the treatment of fecal wastewater".

2. АС СССР N 1730057, C 02 F 11/12, на изобретение "Способ очистки навозосодержащих сточных вод и устройство для его осуществления". 2. USSR AS N 1730057, C 02 F 11/12, on the invention "A method for treating manure-containing wastewater and a device for its implementation".

3. Справочник "Органические удобрения", М., АО "Аргопродиздат", 1988 г., с. 93, 97. 3. Reference "Organic fertilizers", M., JSC "Argoprodizdat", 1988, p. 93, 97.

Claims

A device for draining and composting a sediment of manure-containing wastewater, including a tank for draining and composting from waterproof plates with trays at the bottom of the tank and filter elements, characterized in that the filter elements are horizontally and vertically, horizontal filter elements are laid in the trays, and vertical filter elements connected with horizontal and installed in trays with exceeding the height of the tank, with an installation step of 2.0 - 2.5 m, while the distance between the trays is set It is calculated that the volume of the filtering elements is 1: 10 of the volume of sewage sludge.