RU2687907C1 - Method for sectoral freezing of colloidal sludge-lignin sediments with vertical perforation - Google Patents
Method for sectoral freezing of colloidal sludge-lignin sediments with vertical perforation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687907C1 RU2687907C1 RU2018139567A RU2018139567A RU2687907C1 RU 2687907 C1 RU2687907 C1 RU 2687907C1 RU 2018139567 A RU2018139567 A RU 2018139567A RU 2018139567 A RU2018139567 A RU 2018139567A RU 2687907 C1 RU2687907 C1 RU 2687907C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- freezing
- sludge
- colloidal
- lignin
- sediment
- Prior art date
Links
- 238000007710 freezing Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 230000008014 freezing Effects 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 239000013049 sediment Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 title claims abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 30
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 10
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 9
- 238000010257 thawing Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 241000208445 Sarcodes Species 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 239000012595 freezing medium Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/18—Treatment of sludge; Devices therefor by thermal conditioning
- C02F11/20—Treatment of sludge; Devices therefor by thermal conditioning by freezing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу интенсификации процессов вымораживания коллоидных осадков шлам-лигнина в картах-накопителях посредством создания условий естественного секторального вымораживания осадка с его вертикальной перфорацией.The invention relates to a method of intensifying the processes of freezing of colloidal sludge-lignin precipitation in storage cards by creating the conditions for the natural sectoral freezing of sediment with its vertical perforation.
Изобретение относится к критическим технологиям для России и к приоритетному направлению развития науки и технологий «Рациональное природопользование» (утверждено 21.05.2006 г.) и «Технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов», поскольку включает в себя технологию интенсификации процессов вымораживания отходов, которая позволит разрушить коллоидную структуру осадков шлам-лигнина, удалить коллоидно-связанную воду, уменьшить влажность, объем и свойства исходных коллоидных осадков, что позволит пропорционально сократить технико-экономические затраты на его дальнейшую переработку и расширить область его применения.The invention relates to critical technologies for Russia and to the priority direction of development of science and technology "Environmental Management" (approved 21.05.2006) and "Technology for processing and recycling of man-made structures and waste", because it includes the technology of intensification of freezing of waste, which will allow to destroy the colloidal structure of sludge-lignin sediments, remove colloid-bound water, reduce the humidity, volume and properties of the original colloidal sediments, which will allow to reduce the technical and economic costs of its further processing and expand the scope of its application.
Наиболее сложной проблемой, препятствующей утилизации и использованию таких отходов целлюлозно-бумажной промышленности как многотонажные осадки шлам-лигнина, является их сложный морфологический состав и коллоидная структура, в состав которой входит до 70% коллоидно-связанной влаги, не удаляющейся с использованием известных методов, что затрудняет их переработку.The most difficult problem that hinders the utilization and use of such wastes of the pulp and paper industry as multi-tonnage lignin sludge is their complex morphological composition and colloidal structure, which includes up to 70% of colloid-bound moisture that is not removed using known methods, makes it difficult to process them.
Существуют следующие основные направления решения данной проблемы:There are the following main ways to solve this problem:
- механическая деструкция коллоидной структуры;- mechanical destruction of the colloidal structure;
- деструкция коллоидной структуры осадков шлам-лигнина с использованием химических реагентов;- destruction of the colloidal structure of sludge-lignin precipitation using chemical reagents;
- сжигание осадка.- Sludge incineration.
Данные методы деструкции коллоидной структуры осадков имеют целый ряд существенных недостатков:These methods of destruction of the colloidal structure of sediments have a number of significant drawbacks:
- большие энергетические и эксплуатационные затраты, идущие на обслуживание оборудования и закупку реагентов;- high energy and operating costs for maintenance of equipment and the purchase of reagents;
- большие дозы реагентов для обезвоживания (коагулянты, флокулянты) и большое количество воды для их разведения.- large doses of dehydration reagents (coagulants, flocculants) and a large amount of water for their dilution.
- вторичное загрязнение объектов окружающей среды загрязняющими веществами, входящими в состав реагентов.- secondary pollution of environmental objects by pollutants that are part of the reagents.
- вторичное образование отходов.- secondary waste generation.
Из уровня техники известен способ обработки гидрооксидных осадков (RU №2021976, МПК C02F 1/22, C02F 11/20, опубликовано 30.10.1994). Изобретение относится к способам обработки шламов водоочистки и может быть использовано для обработки гидрооксидных осадков, являющихся продуктом очистки природных вод. Сущность данного изобретения: замораживание осадка в мелкодисперсном виде ведут путем непосредственного контакта с газообразным хладагентом, а полученные твердые частицы осадка подвергают оттаиванию. Недостатком данного способа является то, что для создания условий вымораживания осадка, необходимо его диспергировать (например в установке искусственного снега), а также необходим источник замораживающей среды (газообразный хладагент), устройство для оттаивания частиц осадка, что ведет к большим технико-экономическим затратам на эксплуатацию оборудования, а также затраты на электроэнергию. Также данный способ не эффективен для многотонажных накопленных коллоидных осадков, которые расположены в картах-накопителях.The prior art processing method hydroxide precipitation (RU # 2021976, IPC C02F 1/22, C02F 11/20, published 30.10.1994). The invention relates to methods for treating sludge water treatment and can be used for the treatment of hydroxide sludge, which is a product of natural water purification. The essence of this invention: freezing of sediment in fine form lead by direct contact with gaseous refrigerant, and the resulting solid particles of sediment is subjected to thawing. The disadvantage of this method is that in order to create conditions for freezing sludge, it is necessary to disperse it (for example, in an artificial snow plant), and a source of freezing medium (gaseous refrigerant), a device for thawing sludge particles is necessary, which leads to large technical and economic costs for equipment operation, as well as energy costs. Also, this method is not effective for large accumulated colloidal sediments, which are located in the drive cards.
Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом являются два этапа обезвоживания осадков очистки загрязненных вод:Common features of the claimed invention with the analogue are two stages of sludge dewatering of polluted water treatment:
Первый этап - Замораживание коллоидных осадков, вследствие чего происходит количественное перераспределение различных форм связанной воды с твердым веществом и переводом связанной воды в свободное состояние с образование льда;The first stage is the freezing of colloidal sediments, resulting in a quantitative redistribution of various forms of bound water with solids and transfer of bound water to its free state with the formation of ice;
Второй этап - Оттаивание осадка, в результате которого происходит разрушение коллоидной структуры осадка и льда с образованием твердой и жидкой фаз, при этом твердая фаза представляет собой деструктированный коллоидных осадок с меньшим объемом, влажностью, дзетта-потенциалом и удельным сопротивлением, который легко поддается обработке.The second stage is the thawing of sediment, which results in the destruction of the colloidal structure of the sediment and ice with the formation of solid and liquid phases, while the solid phase is a destructed colloidal sediment with a smaller volume, humidity, zeta potential and resistivity that is easy to process.
Также известен способ обезвоживания коллоидных сапропелевых суспензий (RU №2075459, МПК C02F 11/20, C05F 7/00, опубликовано 20.03.1997), включающий фильтрацию, замораживание, отличающийся тем, что после фильтрации суспензию гомогенизируют, а замораживание ведут при одновременном распылении суспензии и ее обработке охлажденным до температуры ниже 0°С встречным потоком воздуха, подаваемого в центральную и периферийную зоны распыления с разными скоростями. Недостатком данного способа является то, что для создания условий вымораживания осадка, необходимо предусматривать вентиляторно-холодильный агрегат серийного изготовления, оборудование для центробежного способа распыления, что ведет к затратам на обслуживание оборудования и электроэнергию. Также данный способ малоэффективен для многотонажных накопленных коллоидных осадков, которые расположены в картах-накопителях.A method of dewatering colloidal sapropel suspensions is also known (RU # 2075459, IPC C02F 11/20, C05F 7/00, published 03/20/1997), including filtration, freezing, characterized in that after filtration the suspension is homogenized, and freezing is carried out while simultaneously spraying the suspension and processing it cooled to a temperature below 0 ° C by a counter-flow of air supplied to the central and peripheral spraying zones at different speeds. The disadvantage of this method is that to create conditions for freezing sediment, it is necessary to provide a fan-cooling unit for mass production, equipment for centrifugal spraying, which leads to the cost of equipment maintenance and electricity. Also, this method is ineffective for accumulated accumulated colloidal sediments, which are located in the drive cards.
Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом являются - воздействие отрицательных температур на коллоидную систему, вследствие чего происходит ее замораживание, что ведет к количественному перераспределению различных форм связанной воды с твердым веществом и переводом связанной воды в свободное состояние с образованием льда, а также дальнейшее разделение коллоидной системы после вымораживания на две фракции - твердой, с меньшим объемом и улучшенной влагоотдачей и жидкой - минерализованная вода.Common features of the claimed invention with the analogue are the effect of negative temperatures on the colloid system, resulting in its freezing, which leads to a quantitative redistribution of various forms of bound water with solids and transfer of bound water into a free state with the formation of ice, as well as further separation of the colloidal system after freezing into two fractions - solid, with a smaller volume and improved moisture recovery and liquid - mineralized water.
Также известен способ круглогодичного обезвоживания осадков муниципальных сточных вод на иловых площадках (RU №2393122, МПК C02F 11/14, C02F 11/20, C02F 1/56, B01D 21/01, опубликовано 27.06.2010), включающий послойное замораживание осадка, оттаивание, отвод талой воды и подсушку осадка в естественных условиях, отличающийся тем, что все стадии обезвоживания осадка осуществляют в одной иловой площадке, в которую подают сфлокулированный осадок, при этом используют флокулянт, содержащий полиэтиленоксид с молекулярной массой не менее 1⋅106. Недостатком данного способа является то, что для создания условий вымораживания осадка, необходимо использовать флокулянт, что увеличивает технико-экономические затраты, также данная технология подходит для осадка, загружаемого послойно в течении процесса его образования и не эффективно для многотоннажных накопленных коллоидных осадков.Also known is the method of year-round dewatering of municipal sewage sludge at sludge sites (RU No. 2393122, IPC C02F 11/14, C02F 11/20, C02F 1/56, B01D 21/01, published on 27.06.2010), including layer-by-layer freezing of sludge, thawing , removal of melt water and sludge drying in natural conditions, characterized in that all stages of sludge dewatering are carried out in one sludge platform, to which flocculated sludge is fed, using a flocculant containing polyethylene oxide with a molecular weight of at least 1⋅10 6 . The disadvantage of this method is that to create conditions for freezing sediment, it is necessary to use flocculant, which increases the technical and economic costs, this technology is also suitable for sludge loaded in layers during the process of its formation and is not effective for large accumulated colloidal sediments.
Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом являются - воздействие отрицательных температур на коллоидную систему, вследствие чего происходит ее замораживание, что ведет к разрушению коллоидной структуры осадка и переходом коллоидно-связанной воды в свободное состояние с образованием льда, а также дальнейшее разделение коллоидной системы после вымораживания на две фракции - твердой, с меньшим объемом и улучшенной влагоотдачей и жидкой - минерализованная вода.Common features of the claimed invention with the analogue are the effect of negative temperatures on the colloid system, resulting in its freezing, which leads to the destruction of the colloidal structure of the sediment and the transition of colloid-bound water to its free state with the formation of ice, as well as further separation of the colloidal system after freezing two fractions - solid, with a smaller volume and improved moisture recovery and liquid - mineralized water.
За прототип принят способ обезвоживания коллоидных осадков-шлам-лигнина в картах-накопителях с созданием условий естественного вымораживания посредством удаления с поверхности карт-накопителей снежного покрова, препятствующего промерзанию осадка и образовавшегося льда (Богданов А.В. и др. Экологически безопасная технология переработки накопленных коллоидных осадков шлам-лигнина ОАО «Байкальский ЦБК», ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ, 2018, №8(3), с. 126-134) отличающийся тем, что для достижения промерзания всей толщи осадка осуществляется удаление с поверхности карт-накопителей снежного покрова, препятствующего промерзанию осадка и образовавшегося льда. Недостатки данного способа:The prototype adopted the method of dehydration of colloidal sludge-sludge-lignin in drive cards with the creation of natural freezing conditions by removing snow cover from the surface of drive-cards that prevent freezing of sediment and formed ice (Bogdanov AV and others. Environmentally safe technology for processing accumulated colloidal sludge-lignin sediments of JSC Baikal Pulp and Paper Mill, HIGHER EDUCATION INSTITUTIONS. APPLIED CHEMISTRY AND BIOTECHNOLOGY, 2018, No. 8 (3), p. 126-134) characterized by the fact that to achieve freezing of the whole sediment suschestvlyaetsya removal from the snow surface drives cards preventing freezing of sludge and the formed ice. The disadvantages of this method:
1) Зависимость от погодных условий, в случае теплой зимы, когда среднемесячная температура не опускается ниже -15 - -20°С вымораживание осадка происходит менее эффективно;1) Dependence on weather conditions, in the case of a warm winter, when the average monthly temperature does not fall below -15 - -20 ° С, freezing the sediment occurs less effectively;
2) Промораживание толщи осадка до глубины не более 1,5-2 м, тогда как глубина карт может достигать 4-5 м;2) Freezing of the sediment to a depth of no more than 1.5-2 m, while the depth of the maps can reach 4-5 m;
3) Время промерзания осадка в прототипе в три раза больше чем в заявляемом способе;3) The time of freezing of sediment in the prototype is three times longer than in the claimed method;
4) Дополнительные технико-экономические затраты на периодическую срезку льда4) Additional technical and economic costs for periodic ice cuts
Отличие заявляемого способа от прототипа заключается в том, что вымораживание коллоидного осадка шлам-лигнина в прототипе достигается путем удаления с поверхности карт-накопителей снежного покрова, препятствующего промерзанию осадка и срезанию образовавшегося льда, тогда как в предлагаемом способе вымораживание осуществляется в картах-накопителях посредством их деления на квадратные сектора в соотношении: количество секторов n к общей площади карты S (м2) - n:S, как 1:4, в которых осуществляется вертикальная перфорация всей толщи осадка, с диаметром отверстий 0,2 м.The difference of the proposed method from the prototype lies in the fact that the freezing of colloidal sludge-lignin sludge in the prototype is achieved by removing from the surface of the storage cards of the snow cover that prevents the freezing of the sediment and cutting off the formed ice, while in the proposed method the freezing is carried out in storage cards by means of dividing into square sectors in the ratio: the number of sectors n to the total area of the map S (m 2 ) - n: S, as 1: 4, in which the vertical perforation of the entire thickness of the sediment takes place, with a hole diameter of 0.2 m.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features allows to make a conclusion about the compliance of the claimed invention to the condition of patentability "novelty."
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение заключается в том, чтобы интенсифицировать процесс вымораживания многотонажных коллоидных осадков шлам-лигнина, складированных в картах-накопителях с целью разрушения их коллоидной структуры, снижения влажности, объема и улучшения качественные характеристик, что позволит снизить технико-экономические затраты на их утилизацию и расширить область их применения.The problem to which the invention is directed is to intensify the process of freezing multi-tonnage colloidal sludge-lignin sediments stored in storage cards for the purpose of destroying their colloidal structure, reducing humidity, volume and improving quality characteristics, which will reduce technical and economic the cost of their disposal and expand their scope.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в интенсификации процессов разрушения коллоидной структуры многотонажных осадков шлам-лигнина.The technical result of the claimed invention is to intensify the processes of destruction of the colloidal structure of multi-tonnage sludge-lignin precipitation.
Указанный технический результат достигается тем, что способ вымораживания коллоидных осадков шлам-лигнина, включающий естественное вымораживание осадка в холодное время года, с последующим оттаиванием и откачкой талых вод, сопровождающийся разрушением его пластинчатой коллоидной структуры и переходом в гранулированное состояние, согласно изобретению, осуществляют в картах-накопителях посредством их деления на квадратные сектора в соотношении: количество секторов n к общей площади карты S (м2) - n:S, как 1:4, в которых осуществляется вертикальная перфорация всей толщи осадка, с диаметром отверстий 0,2 м.This technical result is achieved by the fact that the method of freezing colloidal sludge-lignin precipitation, including the natural freezing of sediment in the cold season, followed by thawing and pumping melt water, accompanied by the destruction of its lamellar colloidal structure and the transition to the granular state, according to the invention, carried out in maps storage rings by dividing them into square sectors in the ratio: number of sectors of n the total area maps S (m 2) - n: S, 1: 4, in which the vert Calne perforation entire sludge column, with holes diameter of 0.2 m.
Преимущества перед прототипом заключаются в том, что заявляемый способ снижает зависимость эффективности процесса вымораживания перед температурными влияниями в холодное время года, так как данный процесс может происходить при более высоких температурах, при этом скорость вымораживания коллоидных осадков шлам-лигнина и глубина его промерзания увеличиваются, а также исключается технологический процесс срезки льда с поверхности карт.The advantages over the prototype lie in the fact that the claimed method reduces the dependence of the efficiency of the freezing process over temperature effects in the cold season, since this process can occur at higher temperatures, while the freezing rate of colloidal sludge-lignin precipitation increases and the depth of its freezing increases also eliminates the technological process of cutting ice from the surface of the cards.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что при предлагаемом способе вымораживания коллоидных осадков шлам-лигнина создаются условия процессов его естественного вымораживания в холодное время года посредством деления поверхности карты-накопителя на квадратные сектора, в которых осуществляется вертикальная перфорация всей толщи осадка для достижения теплообмена между теплыми потоками воздуха, отходящего из толщи осадка, и поступающим атмосферным холодным воздухом, создающим фронт промерзания по всей толщи сектора осадка.The essence of the claimed invention lies in the fact that the proposed method of freezing colloidal sludge-lignin sludge creates the conditions of its natural freezing process in the cold season by dividing the surface of the storage card into square sectors in which the vertical perforation of the entire thickness of the sediment is carried out to achieve heat exchange between warm air flows from the sediment layer, and cold atmospheric air entering, creating a frost penetration front throughout the entire siege sector a.
Осуществляют данный способ вымораживания коллоидных осадков шлам-лигнина следующим образом:Carry out this method of freezing colloidal sludge-lignin sludge as follows:
Первый этап: вымораживание осадка. Создание условий процессов естественного вымораживания осадка в картах-накопителях в холодное время года, посредством деления каждой карты-накопителя на квадратные сектора в соотношении: количество секторов n к общей площади карты S (м2) - n:S, как 1:4, в которых осуществляется вертикальная перфорация всей толщи осадка, с диаметром отверстий 0,2 м. Так как коллоидный осадок шлам-лигнина по показателю текучести (IL=0,63 д.е.) близок к мягкопластинчатым глинам, то полученные отверстия сохраняют свою форму до полного промерзания всей толщи осадка. Отверстия бурятся в центре сектора мотобуром с диаметром 200 мм (0,2 м), для доступа ко всем участкам карты используется мини-земснаряд. Для периодической прочистки отверстий от попадающего в них снега, отверстия обновляются бурением с использованием мини-земснаряда.First stage: freezing sediment. Creating conditions for the natural freezing of sediment in drive cards in the cold season, by dividing each drive card into square sectors in the ratio: the number of sectors n to the total area of the map S (m 2 ) - n: S, like 1: 4, vertical perforation of the entire thickness of the sediment, with a hole diameter of 0.2 m. Since the colloidal sediment of sludge-lignin in terms of turnover (I L = 0.63 d.e.) is close to soft clay clays, the openings retain their shape to complete freezing of the entire thickness of the sediment. The holes are drilled in the center of the sector with a motor drill with a diameter of 200 mm (0.2 m), and a mini-dredger is used to access all parts of the map. To periodically clean the holes from the snow falling into them, the holes are updated by drilling using a mini-dredger.
Второй этап: оттаивание осадка. Оттаивание осадка происходит в теплое время года, сопровождающееся сбросом талой воды черед дренажные колодцы и естественным уплотнением осадка. После полного цикла процессов замораживания и оттаивания осадка шлам-лигнина образуется три продукта: деструктированный коллоидный осадок шлам-лигнина в объеме 50-70%, деминерализованная вода в виде льда с поверхности карт - 20-40%, минерализованная вода - 5-10%.The second stage: thawing sediment. Thawing of sediment occurs in the warm season, accompanied by discharge of melt water to the turn of drainage wells and natural compaction of sediment. After a complete cycle of freezing and thawing of sludge-lignin sludge, three products are formed: destructed colloidal sludge-lignin sludge in the amount of 50-70%, demineralized water in the form of ice from the surface of the cards - 20-40%, saline water - 5-10%.
Проведены исследования, в ходе которых осуществлялось вымораживание осадка при разных соотношениях размера сектора к площади поверхности карт, а также при разном соотношении площади сектора к диаметру отверстий перфорации.Studies were carried out during which the sedimentation was carried out at different ratios of the sector size to the surface area of the maps, as well as at different ratios of the sector area to the diameter of the perforation holes.
Первоначально проводились исследования по выбору отношения диаметра отверстия к сектору. Для этого брались четыре пластиковых контейнера с размером 20×20×15 см, которые заполнялись исходным коллоидным осадком шлам-лигнина массой 3 кг, при этом в одном пластиковом контейнере вертикальная перфорация не осуществлялась, в остальных же контейнерах делались отверстия диаметром: 0,5, 1,0, 2,0 см. Соотношение диаметра отверстия (d) к длине стороны квадратного сектора (L) составило (d:L): 1:40, 1:20, 1:10. Затем данные контейнеры помещались в морозильный ларь при температуре -12°С, через сутки контейнеры доставали и распиливали пополам для оценки степени их промерзания. Как показали исследования, наиболее целесообразно использовать соотношение диаметра отверстия к площади сектора (d:L) 1:10, так как степень промерзания для соотношений 1:40, 1:20, 1:10 составила соответственно 48, 62, 87%. Степень промерзания оценивалась визуально по площади фронта льдообразования осадка.Initially, studies were conducted on the choice of the ratio of the diameter of the hole to the sector. To do this, four plastic containers with a size of 20 × 20 × 15 cm were taken, which were filled with the initial colloidal sediment of 3 kg lignin slurry, while vertical perforation was not carried out in one plastic container; in the other containers, holes with a diameter of: 0.5, 1.0, 2.0 cm. The ratio of the hole diameter (d) to the length of the side of the square sector (L) was (d: L): 1:40, 1:20, 1:10. Then these containers were placed in a freezer chest at -12 ° C, after a day the containers were taken out and sawed in half to assess the degree of their freezing. As studies have shown, it is most appropriate to use the ratio of the diameter of the hole to the sector area (d: L) 1:10, since the degree of freezing for the ratios 1:40, 1:20, 1:10 was 48, 62, 87%, respectively. The degree of freezing was estimated visually by the area of the ice formation front of the sediment.
Далее проводились исследования по выбору соотношения количества секторов к общей площади карты. Для этого бралось пять пластиковых контейнеров с площадью поверхности 400 см2, которые заполнялись исходным коллоидным осадком шлам-лигнина, затем поверхность контейнеров делилась на разное количество квадратных секторов: 1, 4, 16, 100, соответственно соотношение составило: 1:400, 1:100, 1:25, 1:4. Затем в секторах делались вертикальные отверстия, далее данные контейнеры помещались в морозильный ларь при температуре -12°С и через сутки контейнеры доставали и распиливали пополам для оценки степени их промерзания. Как показали исследования, наиболее целесообразно использовать соотношение количества секторов n к общей площади карты S (n/S), как 1:4 так как степень промерзания для соотношений n:S - 1:400, 1:100, 1:25, 1:4 составила 47, 65, 78, 100%. Степень промерзания оценивалась визуально по площади фронта льдообразования осадка.Further studies were conducted on the choice of the ratio of the number of sectors to the total area of the map. To do this, take five plastic containers with a surface area of 400 cm 2 , which were filled with the original colloidal sludge-lignin sediment, then the surface of the containers was divided into different number of square sectors: 1, 4, 16, 100, respectively, the ratio was: 1: 400, 1: 100, 1:25, 1: 4. Then in the sectors vertical holes were made, then these containers were placed in a freezing chest at -12 ° C and after one day the containers were taken out and sawed in half to assess the degree of their freezing. As studies have shown, it is most expedient to use the ratio of the number of sectors n to the total area of the S card (n / S), as 1: 4 since the degree of freezing for the ratios n: S is 1: 400, 1: 100, 1:25, 1: 4 was 47, 65, 78, 100%. The degree of freezing was estimated visually by the area of the ice formation front of the sediment.
Также проводились исследования по влиянию температуры на скорость и эффективность вымораживания коллоидных осадков шлам-лигнина в сравнении со способом, приведенным в прототипе (Богданов А.В. и др. Экологически безопасная технология переработки накопленных коллоидных осадков шлам-лигнина ОАО «Байкальский ЦБК», ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ, 2018, №8(3), с. 126-134) и заявляемом способе. Для этого в пластиковые контейнеры помещался исходный коллоидный осадок шлам-лигнина, а также коллоидный осадок шлам-лигнина, поделенный на квадратные сектора, в которых была произведена вертикальная перфорация. Далее данные контейнеры помещались в морозильный ларь при температуре от -8 до -20°С и через каждые сутки в течении трех дней контейнеры доставали и распиливали пополам для оценки степени их промерзания. Результаты исследований приведены в таблице 1:Studies were also conducted on the effect of temperature on the speed and efficiency of freezing colloidal sludge-lignin sludge in comparison with the method described in the prototype (AV Bogdanov and others. Environmentally safe technology for processing accumulated colloidal sludge-lignin sludge from OJSC Baikal Pulp and Paper Mill, Izvestia UNIVERSITIES: APPLIED CHEMISTRY AND BIOTECHNOLOGY, 2018, No. 8 (3), pp. 126-134) and the claimed method. To do this, the original colloidal sludge lignin precipitate was placed in plastic containers, as well as the colloidal sludge lignin precipitate divided into square sectors in which vertical perforation was performed. Further, these containers were placed in a freezer chest at a temperature of from -8 to -20 ° C and every day for three days the containers were taken out and sawed in half to assess the degree of their freezing. The research results are summarized in table 1:
Как видно из таблицы, вымораживание коллоидных осадков шлам-лигнина по заявленному способу более эффективно, при этом увеличивается эффективность вымораживания при более высоких температурах. Способ (Богданов А.В. и др. Экологически безопасная технология переработки накопленных коллоидных осадков шлам-лигнина ОАО «Байкальский ЦБК», ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ, 2018, №8(3), с. 126-134) эффективен при -15°С и ниже, тогда как заявляемый способ эффективен при - 10°С и ниже. Также снижается и время вымораживания осадка. Так, при -15°С полностью вымораживается осадок в заявляемом способе на 100% за первые сутки, тогда как в прототипе только до 96% на третьи сутки.As can be seen from the table, the freezing of colloidal sludge-lignin precipitation according to the claimed method is more efficient, while the efficiency of freezing at higher temperatures increases. The method (Bogdanov AV and others. Environmentally safe technology for the processing of accumulated colloidal sludge sludge-lignin by OJSC Baikal Pulp and Paper Mill, HIGH SCHOOL EDUCATION. APPLIED CHEMISTRY AND BIOTECHNOLOGY, 2018, No. 8 (3), p. 126-134) is effective for -15 ° C and below, while the claimed method is effective at - 10 ° C and below. The time taken to freeze sediment is also reduced. So, at -15 ° C, the precipitate in the claimed method is 100% freezed out completely during the first day, whereas in the prototype only up to 96% on the third day.
Сравнение технических характеристик заявленного способа обезвоживания и уже известных ранее приведено в таблице 2Comparison of the technical characteristics of the claimed method of dehydration and the previously known ones are given in table 2
Как видно из таблицы, в отличие от прототипа, заявляемый способ позволяет интенсифицировать процесс вымораживание коллоидных осадков шлам-лигнина, улучшить его качественные характеристики, сократить время вымораживания, а также позволяет деструктировать осадок при более высоких температурах и снизить технико-экономические затраты за счет исключения операций удаления образовавшегося льда с поверхности карт. В отличие от аналогов, заявляемый способ позволяет не использовать различные реагенты, что снижает нагрузку на окружающую среду вследствие предупреждения вторичного загрязнения объектов окружающей среды веществами, входящими в состав реагентов, при этом снижаются и технико-экономические затраты, так как заявляемый способ не требует дополнительных энергетических и эксплуатационных затрат, идущих на обслуживание оборудования для смешивания и подготовки реактивов и закупку реагентов. Также, в отличие от аналогов заявляемый способ позволяет обезвоживать ранее накопленные многотоннажные коллоидные осадки шлам-лигнина, а не только в течение процесса его периодического образования.As can be seen from the table, in contrast to the prototype, the inventive method allows to intensify the process of freezing colloidal sludge-lignin sediments, improve its quality characteristics, reduce the time of freezing, and also allows to destroy the sediment at higher temperatures and reduce technical and economic costs by eliminating operations remove ice from the surface of the maps. Unlike analogs, the inventive method allows not to use various reagents, which reduces the environmental load due to the prevention of secondary pollution of environmental objects with substances that are part of the reagents, while reducing technical and economic costs, since the proposed method does not require additional energy and operating costs for maintaining equipment for mixing and preparing reagents and purchasing reagents. Also, unlike the analogues, the inventive method allows to dehydrate previously accumulated large-tonnage colloidal sludge-lignin precipitation, and not only during the process of its periodic formation.
Использование заявляемого изобретения позволит деструктировать коллоидную структуру осадков шлам-лигнина, что приведет к сокращению объемов, влажности и улучшению свойств многотоннажных отходов, что в свою очередь позволит сократить технико-экономические затраты на их дальнейшую переработку и расширить область их использования.The use of the claimed invention will allow destructively colloidal structure of sludge-lignin precipitation, which will reduce the volume, moisture content and improve the properties of large-tonnage waste, which in turn will reduce the technical and economic costs of their further processing and expand their use.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139567A RU2687907C1 (en) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | Method for sectoral freezing of colloidal sludge-lignin sediments with vertical perforation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139567A RU2687907C1 (en) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | Method for sectoral freezing of colloidal sludge-lignin sediments with vertical perforation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2687907C1 true RU2687907C1 (en) | 2019-05-16 |
Family
ID=66579028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018139567A RU2687907C1 (en) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | Method for sectoral freezing of colloidal sludge-lignin sediments with vertical perforation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2687907C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717520C1 (en) * | 2019-09-17 | 2020-03-23 | Андрей Викторович Богданов | Method for freezing colloidal sludge-lignin residues by trenching |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2021976C1 (en) * | 1991-01-03 | 1994-10-30 | Высоцкий Лев Ильич | Method of treatment of hydroxide precipitations |
| RU2105617C1 (en) * | 1996-02-27 | 1998-02-27 | Уфимский государственный нефтяной технический университет | Method of storage of waste of petrochemical processes |
| RU2136599C1 (en) * | 1998-07-20 | 1999-09-10 | Иркутский государственный технический университет | Method of purification of sewage |
| RU2173222C1 (en) * | 2000-04-20 | 2001-09-10 | Закрытое акционерное общество "Центр экологических технологий" | Method for storing bottom oil slimes |
| US20080027676A1 (en) * | 2006-07-28 | 2008-01-31 | Oxford Instruments Analytical Limited | Method and apparatus for analysing a dataset of spectra |
| RU2421289C2 (en) * | 2009-04-15 | 2011-06-20 | Римма Павловна Наумова | Method of preparing slimes |
| RU2526983C2 (en) * | 2012-11-14 | 2014-08-27 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук | Recultivation of slurry reservoirs of bleached sulphate cellulose manufacturers |
-
2018
- 2018-11-08 RU RU2018139567A patent/RU2687907C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2021976C1 (en) * | 1991-01-03 | 1994-10-30 | Высоцкий Лев Ильич | Method of treatment of hydroxide precipitations |
| RU2105617C1 (en) * | 1996-02-27 | 1998-02-27 | Уфимский государственный нефтяной технический университет | Method of storage of waste of petrochemical processes |
| RU2136599C1 (en) * | 1998-07-20 | 1999-09-10 | Иркутский государственный технический университет | Method of purification of sewage |
| RU2173222C1 (en) * | 2000-04-20 | 2001-09-10 | Закрытое акционерное общество "Центр экологических технологий" | Method for storing bottom oil slimes |
| US20080027676A1 (en) * | 2006-07-28 | 2008-01-31 | Oxford Instruments Analytical Limited | Method and apparatus for analysing a dataset of spectra |
| RU2421289C2 (en) * | 2009-04-15 | 2011-06-20 | Римма Павловна Наумова | Method of preparing slimes |
| RU2526983C2 (en) * | 2012-11-14 | 2014-08-27 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук | Recultivation of slurry reservoirs of bleached sulphate cellulose manufacturers |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717520C1 (en) * | 2019-09-17 | 2020-03-23 | Андрей Викторович Богданов | Method for freezing colloidal sludge-lignin residues by trenching |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2017181964A1 (en) | Method and apparatus for treating black and odorous river | |
| CN101037286A (en) | Deoiling treatment process for oily sludge | |
| CN102874952B (en) | Treatment method of waste drilling fluid | |
| US20160075584A1 (en) | Dynamic dewatering system | |
| RU2687907C1 (en) | Method for sectoral freezing of colloidal sludge-lignin sediments with vertical perforation | |
| CN113683274A (en) | A system and method for ex-situ treatment of sludge in urban pipe gallery | |
| JPH06114294A (en) | Method and device for treatment of muddy water or sand and soil-containing material | |
| KR100764136B1 (en) | High-temperature, high-pressure steam spraying system using waste heat from incinerator | |
| Shammas et al. | Sedimentation | |
| CN203079712U (en) | Freeze-thaw equipment for suspended sewage treatment | |
| RU2475454C2 (en) | Method of compacting saponite-bearing sediments of tailing dumps | |
| US4481114A (en) | Sludge dewatering system | |
| RU2717520C1 (en) | Method for freezing colloidal sludge-lignin residues by trenching | |
| US3823767A (en) | Process for treating water | |
| CN116651026A (en) | Dull and stereotyped high-efficient sedimentation tank of multilayer | |
| US2846072A (en) | Method and apparatus for grit removal from | |
| Lukashenko et al. | Enhancing the treatment efficiency of fat-containing wastewater using elastic polyurethane foam filters | |
| JPS6034886B2 (en) | Wastewater treatment method | |
| Krasauskas | Review of sludge disposal practices | |
| CN103351065A (en) | Mixed type foundry waste sand wet reclamation wastewater processing method | |
| US3887459A (en) | Process for treating water | |
| KR870001854A (en) | Method and apparatus for separating solid from liquid | |
| CN204097270U (en) | Mobile emergency casing Magneto separate integration apparatus | |
| Ghangrekar | Unit operations and chemical unit processes | |
| JP4002536B2 (en) | Sludge drying method |