Система та спосіб обробки стічних вод з одночасним відокремленням твердих речовин добрива і фосфору

Реферат: Система для обробки стічних вод і спосіб видалення твердих речовин, патогенних мікроорганізмів, азоту і фосфору з міських і сільськогосподарських стічних вод, що включає здійснення процесів гомогенізації, видалення твердих речовин, денітрифікації, нітрифікації та повернення фосфорного шламу на початок процесу. UA 101808 C2 (12) UA 101808 C2 UA 101808 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ РІВЕНЬ ТЕХНІКИ [0001] Даний винахід стосується системи для обробки стічних вод, де використовується одночасне відокремлення твердих речовин і шламу фосфору з побутових стічних вод і промислових стічних вод, а також способів одночасного видалення твердих речовин добрива і фосфору з побутових і промислових стічних вод. КОРОТКИЙ ОПИС РІВНЯ ТЕХНІКИ [0002] Відведення міських і сільськогосподарських стічних вод являє собою основну проблему. Щодо сільськогосподарських тварин, то тварини скупчені на обмеженій території, де немає достатньої кількості придатних функціональних систем обробки. Рідкі відходи загалом обробляють у великих анаеробних ставках з періодичним відведенням через ґрунт (Stith, P. і Warrick, J., Boss Hog: North Carolina's pork revolution, The News & Observer, 1-3, Feb. 19-26, 1995; USEPA, Proposed regulations to address water pollution from concentrated animal feeding operations, EPA 833-F-00-016, Jan. 2001, Office of Water, Washington, D.C. 20460). Подібна система була розроблена на початку і в середині 20-го сторіччя до застосування сучасної технології в умовах скупчення худоби. Однією з основних проблем в можливості витримування є нестабільність азоту (N) і фосфору (P), що накопичуються у ґрунті (USEPA, вище; Cochran et al., Dollars and Sense: An economic analysis of alternative hog waste management technologies, Environmental Defense, Washington, D.C., 2000). Поживні речовини в добриві не присутні в такій пропорції, яка необхідна для вирощування врожаю, і якщо застосовують добриво, базуючись на потребі азоту для врожаю, то застосовують і надлишкову кількість фосфору, а це призводить до накопичення фосфору в ґрунті, відходів фосфору та евтрофікації поверхневих вод (Heathwaite et al., A conceptual approach for integrating phosphorus and nitrogen management at watershed scales, J. Environ. Qual., Volume 29, 158-166, 2000; Sharpley et al., Practical and innovative measures for the control of agricultural phosphorus losses to water: An overview, J. Environ. Qual., Volume 29, 1-9, 2000; Edwards and Daniel, Environmental Impacts of On-Farm Poultry Waste Disposal-A Review, Bioresource Technology, Volume 41, 9-33, 1992). [0003] Перехід від невеликих індивідуальних тваринницьких виробництв на великі, комерційні підприємства з обмеженою відповідальністю спричинив численні проблеми для тваринницької промисловості, наприклад, викид аміаку (NH 3) із відстійних ставків. Можна передбачити, що приблизно 50-80 % азоту (N), що входить у відстійні ставки для тварин, буде надходити до атмосфери шляхом випаровування NH3 (Miner and Hazen, Transportation and application of organic wastes to land, In: Soils for Management of Organic Wastes and Waste Waters, 379-425, eds: L. F. Elliot and F. J. Stevenson, Madison, Wis.: ASA/CSSA/SSSA; Barrington and Moreno, Swine Manure Nitrogen Conservation Using Sphagnum Moss, J. Environ. Quality, Volume 24, 603-607, 1995; Braum et al., Nitrogen Losses from a Liquid Dairy Manure Management System, I: Agron. Abstracts, Madison, Wis., ASA, 1997). Біологічне видалення азоту за допомогою способу нітрифікації і денітрифікації визнане найбільш ефективним та економічно здійсненним способом, доступним для видалення азоту із стічних вод (Tchobanoglous, G. and F. L. Burton, Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and Reuse, Boston, Mass:Irwin/McGraw-Hill, 1991). Ефективність біологічного способу видалення азоту залежить від здатності нітрифікуючих + організмів окиснювати іони (NH4 ) амонію до нітриту (NO2 ) і нітрату (NO3 ). Подальше зменшення вмісту молекулярного азоту, денітрифікація, може стати істотним, якщо бажано зменшити загальну кількість азоту, а також амонійного азоту. Вказана стадія є швидкою з утворенням доступного вуглистого субстрату і анаеробного середовища, тобто умов, які звичайно існують на фермах у штучних водно-болотних місцях або спорудах для зберігання рідкого добрива. Швидкість реакції нітрифікації є надзвичайно низькою в порівнянні зі швидкістю реакції денітрифікації; таким чином, нітрифікація звичайно буде являти собою стадію, що обмежує швидкість, у біологічному способі видалення азоту (Vanotti і Hunt, Transactions of the ASAE, Volume 43(2), 405-413, 2000). Нітрифікацію стічних вод можна здійснювати за допомогою багатьох способів, таких як наприклад нітрифікація із суспендованим ростом, нітрифікація з приєднаним ростом і т. п. За нітрифікацію відповідають два види бактерій. Бактерії Nitrosomonas окиснюють аміак до проміжного продукту нітриту, а нітрит перетворюється на нітрат за допомогою бактерій Nitrobacter. Термін "нітрифікуючі бактерії" є загальним терміном, який застосовується для позначення сукупності Nitrosomonas і Nitrobacter, добре відомих з рівня техніки. Нітрифікуючі бактерії присутні майже у всіх біологічних аеробних способах обробки, але їх кількості обмежені. Розроблено багато аеробних способів, що забезпечують нітрифікацію (Tchobanoglous G. і F. L. Burton; див. вище). Їх можна поділити на дві основні групи: із суспендованим ростом і приєднаним ростом (Grady, C.P.L., G.T. Daigger, і H.C. Lim. 1999. nd Biological Wastewater Treatment. 2 ed. Marcel Dekker, New York, NY). У нітрифікації із 1 UA 101808 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 суспендованим ростом нітрифікований шлам, що складається з вільних бактерій, змішують з рідиною стічних вод шляхом аерації або збовтування рідини. Спосіб активації шламу, який звичайно використовують, являє собою спосіб із суспендованим ростом, що поєднує усунення потреби у бактеріальному біологічному кисні (ПБК) і бактеріальну обробку (видалення азоту) за допомогою нітрифікації, яку здійснюють за допомогою окремих бактерій. В інших випадках, функції окиснення вуглецю і нітрифікації виконуються в окремих резервуарах. у нітрифікації з приєднаним ростом використовують різноманітні середовища, таким чином, що нітрифікуючі бактерії торкаються поверхні середовищ, приклади включають зрошувані обертальні біологічні контрактори з біофільтрами, реактори з шаром насадки, вихід потоку на ґрунт та інші, що відомі з рівня техніки. Інший вид системи з приєднаним ростом є проміжним в порівнянні із суспендованим і являє собою біологічний реактор з суспендованим шаром. У даному виді реактора нітрифікуючі гранули залишаються суспендованими у рідині, тобто, у киплячому шарі за допомогою сил опору, що асоціюються з верхнім потоком повітря і води. Нітрифікуючі бактерії приєднані до різних середовищ з легкою масою або захоплені в полімерні пористі матеріали, виготовлені з полівінілового спирту (ПВС) або поліетиленгліколю (ПЕГ) і псевдозріджені в резервуарі реактора. Однією з переваг використання таких нітрифікуючих гранул є те, що кількість мікроорганізмів у реакторі може збільшуватися, швидше видаляючи аміак. Щоб би ні використовували — біологічний реактор з суспендованим шаром, спосіб, який вимагає шести годин, або спосіб із суспендованим ростом, який триває два дні, — зміни у властивостях води після обробки є однаковими. Всі нітрифікуючі бактерії являють собою автотрофні мікроорганізми, які споживають аміак, кисень і вуглекислоту і продукують окиснений азот (нітрат і нітрит) і кислотність. Таким чином, спосіб нітрифікації видаляє як лужність карбонату, так і аміак з стічних вод і підвищує кислотність (Vanotti et al., Trans. ASAE, Volume 46(6), 1665-1674, 2003). Загалом, будь-який спосіб нітрифікації буде працювати, якщо забезпечуються бактерії, адаптовані для роботи в умовах високих концентрацій аміаку. В Патенті США № 6,893,567, виданий Vanotti et al., датований 17 травня 2005 р., стверджується, що, якщо лужні концентрації аміаку і карбонату у свинячих рідких відходах істотно зменшуються при попередній обробці за допомогою нітрифікації, то подальше додавання вапна швидко збільшує pH рідини, і, таким чином, видаляє розчинні фосфати, що містяться в стічній воді, забезпечуючи утворення осаду фосфору з невеликими кількостями доданих хімічних речовин. [0004] Основною проблемою, що пов'язана з нітрифікацією стічних вод з високим вмістом органічного вуглецю, є проблема низької швидкості росту нітрифікуючих бактерій; час генерації вказаних мікроорганізмів становить приблизно 15 годин. У порівнянні з гетеротрофними мікроорганізмами, для яких час генерації становить 20-40 хвилин, нітрифікуючі бактерії слабко конкурують через обмежену наявність кисню і поживних речовин, і вони прагнуть розростися або вимиваються з реактору (Figueroa і Silverstein, Water Environ. Res., Volume 64(5), 728733,1992; Wijffels et al., Possibilities of nitrification with immobilized cells in wastewater treatment Model or practical systems, Wat. Sci. Tech., Volume 27(5-6), 233-240, 1993). Нітрифікація стічних вод з відстійних ставків свиней є особливо складним способом через дуже низькі кількості Nitrosomonas і Nitrobacter, що звичайно виявляються після анаеробної обробки (Blouin et al., Nitrification of swine waste, Canadian J. Microbiol., Volume 36, 273-278,1990). Навіть при великому постачанні кисню необхідний період адаптації з метою досягнення мінімальної концентрації бактерій для ефективної нітрифікації. Потрібна рециклізація надлишку активованого шламу в аеробному реакторі або довгий час гідравлічного утримання (ЧГУ) з метою збереження автотрофних нітрифікуючих бактерій, що повільно розмножуються. На жаль, за відсутності збагачених популяцій нітрифікуючих бактерій, аеробна обробка відстійних ставків може потенційно бути доданою до проблем відгону аміаку в атмосферу, особливо, якщо використовують безконтрольні або надмірні швидкості потоку повітря (Burton, A review of the strategies in the aerobic treatment of pig slurry: Purpose, theory, and method, J. Agric. Eng. Res., Volume 53, 249-272, 1992). [0005] Правильне поводження із сільськогосподарськими джерелами фосфору і азоту в масштабі водозбірної площі з метою зменшення їх впливу на якість води вимагає збалансованого і цілісного підходу (Heathwaite et al., J. Environ. Qual., Volume 29, 158-166, 2000). У минулому, найбільший акцент робили на обробці азоту для зменшення втрати нітратів у ґрунтових водах. В той час, як добра розчинність і рухливість нітратів в межах сільськогосподарських систем може виправдовувати даний акцент, така схильність нехтує іншими критичними елементами, особливо фосфором. [0006] Введення фосфору, який потрапляє в прісну воду, прискорює евтрофікацію, і виявлено, що це є основною причиною погіршення якості води (Sharpley et al., 2000, див. вище). Евтрофікація обмежує використання води для потреб рибальства, відпочинку, промисловості і 2 UA 101808 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пиття через збільшення росту небажаних морських і річкових водоростей, що призводить до недостачі кисню, оскільки вони гинуть і розкладаються. Також масові поверхні великої кількості питної води, яка постачається у всьому світі, періодично "цвітуть" через ціанобактерії. Вказане цвітіння сприяє широкій низці пов'язаних з водою проблем, в тому числі загибелі риби влітку, неприємного смаку питної води, а також утворення тригалогенметану в процесі хлорування води. Внаслідок споживання заквітлої ціанобактеріями води або розчинних у воді нейро- і гепатотоксинів, що з'являються, коли закінчується "цвітіння", може загинути худоба, а також виникнути серйозна небезпека для здоров'я людей. На нещодавні спалахи dinoflagellate Pfiesteria piscicida у прибережних водах на сході Сполучених Штатів також могло вплинути збагачення поживними речовинами. Хоча безпосередня причина вказаних спалахів незрозуміла, науковці зійшлися у думках, що надмірна кількість поживних речовин сприяє створенню середовища, багатого на мікроорганізми і органічні речовини, які Pfiesteria і менхаден використовують як харчовий запас. При тривалому застосуванні зменшення кількості поживних речовин скоротить евтрофікацію і ймовірно зменшить ризик отруйних спалахів при цвітінні Pfiesteria-подібних dinoflagellates та інших шкідливих водоростей. Вказані спалахи і усвідомлення розвитку евтрофікації збільшили потребу в розчинах і відходах фосфору. [0007] Попередні спроби дослідження видалення фосфору із стічних вод, з використанням хімічного осадження, були невдалими через потребу у великій кількості хімічних речовин і обмежену цінність побічних продуктів, наприклад, шлам галуну, або через велику кількість хімічних речовин і величезні втрати аміаку при високому показнику pH, необхідному для осадження фосфору солями кальцію (Ca) і магнію (Mg) (Westerman і Bicudo, Tangential flow separation and chemical enhancement to recover swine manure solids and phosphorus, ASAE Paper No.98-4114, St. Joseph, Mich.: ASAE, 1998; Loehr et al., Development and demonstration of nutrient removal from animal wastes, Environmental Protection Technology Series, Report EPA-R2-73-095, Washington, D.C.: EPA, 1973). Інші способи, що використовуються для видалення фосфору, включають флокуляцію і осадження твердих речовин шляхом додавання полімеру, озонування, перемішування, аерацію і фільтрацію (Див. Патент США № 6,193,889, виданий Teran et al.). В Патенті США № 6,153,094, виданому Craig et al. розглядається додавання карбонату кальцію у формі подрібненого вапняку для утворення мінералу кальцію фосфату. В даному патенті також розглядається адсорбція фосфору на оксигідроксиді заліза у кислотних умовах. [0008] Здійснюються безперервні спроби з метою удосконалення способів обробки сільськогосподарських, тваринних і побутових відходів і розробки обладнання для даних цілей. В Патенті США № 5,472,472 і Патенті США № 5,078,882 (Northrup) розкритий спосіб перетворення відходів тваринного походження, в якому тверді речовини осаджують у реакторі для твердих речовин, і оброблену кашку обробляють за допомогою аеробних і анаеробних мікроорганізмів для утворення активної біомаси. Водна кашка, що містить біологічно перетворений фосфор, проходить у зону полірованого екореактору, де як мінімум одна частина кашки перетворюється на корисний гумусний матеріал. Робота системи вимагає численних кількостей хімічної сировини і ряду вологих осередків, що містять мікроорганізми, тварин і рослин. Див. також Патент США № 4,348,285 і 4,432,869 (Groeneweg et al); Патент США № 5,627,069, виданий Powlen; Патент США № 5,135,659, виданий Wartanessian; і Патент США № 5,200,082, виданий Olsen et al. (стосується залишків пестицидів); Патент США № 5,470,476, виданий Taboga; і Патент США № 5,545,560, виданий Chang. [0009] Обидва Патенти США № 6,177,077 (Lee et al.) і № 6,200,469 (Wallace) стосуються видалення азоту і фосфору із стічної води, де фосфат видаляють, використовуючи в аеробних резервуарах мікроорганізми, які поглинають фосфор, що вивільняється з денітрифікованої стічної води. Див. також Патент США № 6,113,788, виданий Molof et al., Патент США № 6,117,323, виданий Haggerty; Патент США № 6,139,743, виданий Park et al. [0010] Існує стурбованість з приводу введення і розповсюдження захворювань через стічні води. Наприклад, існує небезпека розповсюдження такого захворювання як ящур, у країнах всього світу. На сьогоднішній день в країнах, вільних від ящуру, діють фундаментальні програми на предмет попередження введення або розповсюдження даного захворювання. Ірландська Спілка з агрокультур і розвитку харчової промисловості (Teagasc) впровадила і здійснила план захисту від ящуру, що складається з 12 пунктів, включаючи обмеження розповсюдження рідкого добрива на полях, дозволяючи його застосування тільки у екстреному випадку, якщо існує ймовірне переповнення резервуарів для зберігання добрива. Якщо наявне захворювання, воно може розповсюджуватися в аерозолі при розповсюдженні рідкого добрива. Вірус може зберігатися в аерозолі протягом тривалого часу. Підтверджено, що достатня для ініціювання інфекції кількість вірусів може передаватися повітряним шляхом на відстані до 100 км (Blood, D.C., Radostits, O. M. і Henderson, J. A., Veterinary Medicine, 6.sup.th addition, pages 733-737, 3 UA 101808 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1983. Bailliere Tindall, London, U.K.). Вірус резистентний до загальних дезінфікуючих засобів і звичайних умов зберігання. Але він є особливо чутливим до змін pH, якщо показник pH не є нейтральним, або до термічної обробки за допомогою автоклаву під тиском. Звичайно pH рідкого свинячого добрива становить приблизно 6-8, а вірус ящуру може існувати в такому інтервалі pH. Зсув pH в будь-якому напрямі нижче 5 і вище 9 створює менш придатні умови для його виживання. Таким чином, інфекційність вірусу ящуру можна ефективно усунути за допомогою хімічних засобів, наприклад кислот і лугів (Callis, J., і Gregg, D., Foot-and-mouth disease in cattle, pages 437-439, 1986. In J. L. Howard (ed.), Current Veterinary Therapy 3. W. B. Saunders Company. Philadelphia, Pa.). На жаль, рідке свиняче добриво містить зв'язані буфери, переважно карбонати і аміак, які попереджають зміни pH окрім того, використовують великі кількості хімічних речовин. Крім великої потреби використання хімічних речовин, додавання кислоти до рідкого добрива призводить до раптового вивільнення сірководню і ризику отруєння газом. З другого боку, рівновага аміаку запобігає збільшенню pH до 9 при додаванні лужних хімічних речовин, наприклад кальцію гідроксиду (вапно) або натрію гідроксиду. Це означає, що луг використовують з метою перетворення аміаку на газоподібну форму для досягнення ефективного збільшення pH до значень вище 9. Звітрювання аміаку зі споруд, призначених для тварин, являє собою суто екологічну проблему. [0011] Патент США 6,893,567, виданий 7 травня 2005 р. (Vanotti et al.) стосується систем для обробки стічних вод і способів видалення твердих речовин, патогенних мікроорганізмів, азоту і фосфору з міських і сільськогосподарських стічних вод, що включають нітрифікацію стічних вод і збільшення pH денітрифікованої стічної води шляхом додавання солі, що містить метал, і гідроксиду для осадження фосфору з метою утворення потоку із специфічним співвідношенням азот/фосфор, придатного як добриво або спрей для лікування зараженого ґрунту. Система також зменшує присутність інфекційних мікроорганізмів, наприклад, ентеробактеріогених бактерій і пікарновірусів. Осаджений фосфор відновлюється і використовується для утворення придатних фосфоровмісних продуктів. [0012] Полімер ПAM інтенсивно використовується як засіб для осадження, для переробки продуктів харчування і пакування, у паперовому виробництві, у шахтах і обробки міських стічних вод, як освітлювач для екстракції цукру і обробки питної води і як кондиціонер для ґрунту з метою зменшення ерозії через іригацію води (Barvenick, Soil Science, Volume 158, 235-243, 1994). Також продемонстровано, що катіонні ПAM також використовують для істотного підвищення ефективності відокремлення суспендованих твердих речовин, органічних поживних речовин, і вуглецевих сполук з рідких тваринних добрив (Vanotti і Hunt, Trans. ASAE, Volume 42(6), 1833-1840, 1999; Chastain et al., Appl. Engr. Agric., Volume 17(3), 343-354, 2001; Vanotti et al., Trans. ASAE, Volume 45(6), 1959-1969, 2002; Walter і Kelley, Biores. Technol., Volume 90, 151158, 2003; Timby et al., Appl. Engr. Agric., Volume 20 (1), 57-64 2004; Estevez Rodriguez et al., Appl. Engr. Agric., Volume 21 (4), 739-742, 2005; Vanotti et al., Proc. WEFTEC’05, 4073-4092, 2005(c)). [0013] Хоча розроблені різноманітні системи для обробки стічних вод з метою видалення твердих речовин, патогенних мікроорганізмів, азоту і фосфору, в рівні техніки все ще залишається потреба в більш ефективній системі для обробки стічних вод. В даному винаході, який відрізняється від попередніх систем з рівня техніки, пропонується система, яка утворює єдиний потік твердих речовин замість двох потоків, а також полегшує обробку і роботу. Вона виключає стадію зневоднення і зменшує використання полімерів. У даному винаході можна комбінувати два або більше видів шламу з контрастними хімічними властивостями, де використовується застосування єдиних полімерних флокулянтів і одне загальне устаткування для зневоднення, що разом спрощує загальні інвестиції капіталу і витрати на роботу із зневоднення, що є важливою стадією в обробці стічних вод. КОРОТКИЙ ОПИС ВИНАХОДУ [0014] Таким чином, об'єктом даного винаходу є створення системи для обробки стічних вод, де вказана система одночасно відокремлює тверді речовини з двох джерел і утворює єдиний потік твердих речовин. [0015] Подальшим об'єктом даного винаходу є створення системи для обробки стічних вод, у який як мінімум один полімерний флокулянт використовують з метою одночасного відокремлення твердих речовин з двох потоків, що мають різні хімічні і фізичні властивості. [0016] Іншим об'єктом даного винаходу є створення системи для обробки стічних вод, де вказаний полімер являє собою поліакриламід. [0017] Ще одним об'єктом даного винаходу є створення системи для обробки стічних вод, де вказаний полімер являє собою катіонний поліакриламід. [0018] Іншим об'єктом даного винаходу є розробка способу обробки стічних вод, у якому два шлами стічних вод з різними хімічними і фізичними характеристиками змішують, обробляючи 4 UA 101808 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 суміш за допомогою полімеру, для відокремлення твердих речовин у вказаній суміші з метою утворення єдиного потоку твердих речовин і потоку очищених стічних вод, і подальша обробка вказаним потоком очищених стічних вод з метою видалення азоту шляхом способів нітрифікації і денітрифікації, з наступною стадією осадження фосфору для утворення шламу фосфору і обробленого потоку очищених стічних вод. [0019] Іншим об'єктом даного винаходу є розробка способу обробки стічних вод, у якому два шлами стічних вод являють собою свиняче добриво і шлам фосфору. [0020] Іншим об'єктом даного винаходу є розробка способу обробки стічних вод, у якому полімер являє собою поліакриламід. [0021] Іншим об'єктом даного винаходу є розробка способу обробки стічних вод, у якому поліакриламід являє собою катіонний поліакриламід. [0022] Подальші об'єкти і переваги даного винаходу стануть очевидними з наступного опису. КОРОТКИЙ ОПИС Фігур [0023] Фігури 1(a) і (b) являють собою схематичні рисунки системи для обробки свинячого добрива без відстійних ставків. Фігура 1(a) являє собою попередню систему в рівні техніки, що розкрита в Патенті США № 6,893,567, датованому 17 травня 2005 р. Фігура 1(b) являє собою рисунок системи за даним винаходом, де показано відокремлення і зневоднення шламу фосфору за допомогою пристрою для відокремлення твердих речовин. [0024] Фігура 2 являє собою рисунок, де схематично показано конфігурації способу за даним винаходом, які використовують для одночасного відокремлення твердих речовин із шламу фосфору і рідкого свинячого добрива, яке являє собою сирий відхід. [0025] Фігура 3 являє собою графік, де показано видалення загального фосфору (ЗФ) і загальної кількості суспендованих твердих речовин (ЗКСР) із сумішей рідкого свинячого добрива і осадженого шламу фосфору (ШФ) за допомогою флокуляції і пропускання крізь екран ПAM. Кожна точка показує середню величину для шести випробувань. Розширені аналізи для обробленого потоку показані в табл. 7. [0026] Фігура 4 являє собою графік ефективності використання полімеру, одержаного із збільшеною кількістю шламу фосфору, доданого до рідкого свинячого добрива. Ефективність використання полімеру обчислювали щодо загального вмісту фосфору і загальної кількості видалення суспендованих твердих речовин, використовуючи дані, наведені на фіг. 3. Кожна точка показує середню величину для шести випробувань. [0027] Фігура 5 являє собою графік, де показано загальну кількість фосфору, відновлену у вигляді твердих речовин, відокремлених з рідкого свинячого добрива і шламу фосфору (ШФ) за допомогою флокуляції і пропускання крізь екран ПAM. Дані демонструють показники виходу фосфору, що перевищують кількість, відновлену в контрольному досліді без додавання шламу фосфору (268,8±81,5 мг, табл. 8). Кожна точка показує середню величину для 2 повторень. ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ [0028] Даний винахід являє собою систему для обробки стічних вод, яка не включає відстійних ставків, і одночасного відокремлення твердих речовин з двох джерел, з одержанням єдиного потоку твердих речовин (фіг. 1b). Система 10 за даним винаходом виключає викидання відходів у поверхневі і ґрунтові води, істотно зменшує виділення аміаку і запахів, виключає вивільнення передаючих захворювання векторів і патогенних мікроорганізмів, що передаються повітряно-крапельним шляхом, а також зменшує або виключає зараження ґрунту і води поживними речовинами і важкими металами. В даному винаході обробляється весь потік відходів за допомогою трьохстадійної системи з послідовним відокремленням твердих речовин, нітрифікацією/денітрифікацією і видаленням розчинного фосфору. Система 10 очищає промите рідке добриво і відокремлює два види матеріалів: добриво з твердих речовин і лужні тверді речовини у вигляді кальцію фосфату. Вказані матеріали зневоднюються до того, як залишити пристрій для обробки. Аналогічна система з рівня техніки, що розкрита у Патенті США № 6,893,567, датованому 17 травня 2005 р. (в даному описі включений як посилання), включає три основні способи поряд з двома твердими потоками відокремлення: твердо-рідко-фазного відокремлення необробленого свинячого добрива (СД), з використанням катіонного поліакриламіду (ПAM), і подальшої обробки рідини за допомогою нітрифікації-денітрифікації і пристрою для видалення розчинного фосфору. У пристрої для видалення фосфору використовують гідратне вапно для осадження фосфору і аніонний ПAM для підсилення зневоднення шламу, збагаченого фосфором (ШФ). [0029] Даний винахід спрямований на систему, яка не включає відстійних ставків і флокулянтів і зневоднює як шлам, збагачений фосфором, так і необроблене свиняче добриво в ході однієї операції за допомогою одного устаткування для зневоднення, з утворенням єдиного потоку твердих речовин. Шлам, збагачений фосфором, має вище значення pH, ніж 5 UA 101808 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 необроблене свиняче добриво, ph 10,1 (ШФ) проти 7,5 (СД); у п'ять разів вищу загальну -1 -1 кількість суспендованих твердих речовин (ЗКСР), 29,5 г/л (ШФ) проти 5,7 г/л (СД); і у 9 разів -1 -1 вищу загальну кількість фосфору, 2,7 г/л для ШФ проти 0,3 г/л для СД. Якщо шлам, збагачений фосфором, доданий до необробленого свинячого добрива, шлам залишається твердою речовиною, а всі тверді речовини ефективно відокремлюються за допомогою застосування єдиного полімеру. Більше 90 % твердих речовин відокремлювалися. Придатні полімери за даним винаходом включають катіонний ПAM, катіонний поліетиленімін (ПЕІ), а також природні полімерні флокулянти, наприклад хітозан і полісахариди. В способі одночасного відокремлення не збільшується кількість полімеру, який звичайно використовувався для ефективної обробки одного тільки необробленого свинячого добрива. Подібні дози полімеру, -1 приблизно 60 мг/л були ефективними навіть, якщо суміш містила приблизно ще 43 % загальної кількості суспендованих твердих речовин і приблизно ще 94 % загального фосфору в результаті -1 додавання шламу, збагаченого фосфором, до приблизно 150 мл/л . Ефективність полімеру з точки зору загальної кількості суспендованих твердих речовин або загального вмісту фосфору збільшилася в способі одночасного відокремлення, з приблизно 108 до приблизно 160 ЗКСР г 1 -1 -1 -1 полимер , і з приблизно 4,7 до приблизно 11,4 загального фосфору г полимер . Масова ефективність видалення при найвищий швидкості шламу, збагаченого фосфором, становила приблизно 96,8 % для загальної кількості суспендованих твердих речовин і приблизно 94,7 % для загального фосфору. Якість води в обробленій рідини також покращується, а вміст фосфору відокремлених твердих речовин значно збільшується, з приблизно 9,5 до приблизно 16,9 % P2O5. [0030] Якщо полімери використовують з метою збільшення ефективності твердо-рідкофазного відокремлення шламу (Hunt, Trans. ASAE, Volume 42(6), 1833-1840, 1999; Szogi et al., Biores. Technol., Volume 97, 183-190, 2006), існує в промисловості загальна практика підбирати специфічні полімери для кожного виду шламового матеріалу (WERF, 1993), а потім обробляти кожен вид шламу окремо. Обробка потоків, що використовують у промисловості і тваринництві, часто дає більше одного виду шламу на одному заводі. Шлами, що мають різні хімічні або фізичні властивості, звичайно зневоднюють в спеціалізованому устаткуванні такому, як насоси для виготовлення полімеру, ємності для змішування, очисники, фільтри, преси і т. п., наприклад, для виробництва сухих твердих речовин, відповідальних за транспорт та/або кінцеве відведення. [0031] Полімери для використання в даному винаході включають, наприклад, поліакриламід (ПАМ). Поліакриламіди являють собою розчинні у воді полімери з довгим ланцюгом і середньою або високою молекулярною масою. Довгі молекули полімеру дестабілізують суспендовані частинки, адсорбуючись на них і будуючи мости між декількома суспендованими частинками. З флокуляцією ефективний розмір частинок збільшується шляхом агломерації маленьких частинок в більшу частинку або в пластівці, які відокремлюються від рідини і легше зневоднюються. ПАМ мають різні характеристики, наприклад молекулярну масу і тип заряду: +, 0, -, розповсюдження густини заряду: 0-100 %, структуру ланцюга і cпівмономер, які забезпечують різноманітні хімічні продуктивні характеристики і використання. Полімери, придатні для даного винаходу, включають ПАМ, в тому числі катіонні ПАМ. Приклади різноманітних ПАМ включають, наприклад, ПАМ-C такий, як Магніфлок (Magnifloc) 494C, що являє собою катіонний ПАМ з приблизно 20 моль % густиною заряду приблизно 85 % активного полімеру, Магніфлок (Magnifloc) 496C, що являє собою сухий катіонний ПАМ з приблизно 35 моль % густиною заряду приблизно 85 % активного полімеру, рецептури емульсій катіонних ПАМ Магніфлок (Magnifloc) 1594C і 1596C з 20 і 40 моль % заряду, відповідно, і 34 % активних полімерів, катіонні ПАМ Магніфлок (Magnifloc) 1598C з приблизно 55 % заряду і 41 % активного полімеру (всі ПАМ від Cytec Industries Inc., West Paterson, N.J.); SNF Флоергер (Floerger) FO4290, FO4350, FO4400, FO4440, FO4490, FO4550, FO4650 і FO4690, що являють собою сухі катіонні поліакриламідні флокулянти з приблизно 20, 25, 30, 35, 40, 45, 55, і 60 моль % густиною заряду, а також еквіваленти емульсій (SNF Floerger Chemtall, Riceboro, GA); та інші. [0032] Система 10 (фіг. 1b) за даним винаходом включає систему, яка збирає добриво під стійлами 12, використовуючи настили і систему повторного завантаження ям (не показано). В системі 10 використовуються три пристрої способу: (1) перший пристрій способу 2 відокремлює тверді речовини з двох хімічно і фізично різних потоків стічних вод за допомогою поліакриламідного (ПАМ) полімерного флокулянту; (2) другий пристрій способу 6, який біологічно перетворює аміак (NH4-N) на газоподібний N2 шляхом нітрифікації 6a і денітрифікації 6b; і (3) третій пристрій способу 10, який осаджує фосфор у вигляді твердої речовини кальцію фосфату (Vanotti et al, Trans. ASAE, Volume 46(6), 1665-1674, 2003), і знищує патогенні 6 UA 101808 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 мікроорганізми завдяки високим показникам pH в даному способі (Vanotti et al., Biores. Technol., Volume 96, 209-214, 2005a). [0033] Пристрій способу 1 включає пристрій для гомогенізації 2 і пристрій для відокремлення полімерної суміші/твердих речовин 4, що включає засоби пропускання крізь екран 4a, які відокремлюють тверді речовини і рідини (Див. фіг. 2). Відокремлення полімерної суміші/твердих речовин 4 забезпечує відокремлення і зневоднення шламу фосфору і необробленого рідкого добрива в ході однієї операції, з утворенням єдиного потоку твердих речовин (див. фіг. 1b). Необроблене промите добриво із стійл худоби 12 змішують у резервуарі для гомогенізації. В пристрої для твердо-рідко-фазного відокремлення використовується, наприклад, модуль для відокремлення Екопурин (Ecopurin) (Selco MC, Castellon, Spain). Він включає ін'єкцію катіонного ПАМ, реакцію в камері для перемішування 4 і відокремлення флокульованих твердих речовин добрива із засобами пропускання крізь екран 4a, що включають, наприклад, клиновий дротовий обертальний екран, з розміром отворів приблизно 250 мкм, виготовлений з неіржавіючої сталі. Невеликий поясний фільтрувальний прес (Monobelt, Tecknofanghi S.R.L., Italy) (не показано) забезпечує подальше зневоднення відокремлених екраном твердих речовин. Модуль твердорідко-фазного відокремлення 1 видаляє приблизно 93 % загальної кількості суспендованих твердих речовин, що містяться в необробленому добриві (Vanotti et al., 2005c, вище). В залежності від розміру пластівців, який варіює у відповідності до характеристик добрива і типу полімеру та застосованих доз, можна відібрати тип модулю для відокремлення, розміри екрану з інтервалу приблизно 200-1000 мкм таким чином, що це забезпечує найкраще відокремлення ЗКСР і прозорий потік без забруднення екрану. У випробуваннях поліакриламідів полімери застосовують для твердо-рідко-фазного відокремлення свинячого добрива, з використанням різноманітних стаціонарних екранів, Vanotti et al., Trans. ASAE, Volume 45(6), 1959-1969, 2002, що утворюють пластівці, які були достатньо великими для ефективного утримання відкритим екраном розміром 1 мм (95 % ефективності відокремлення ЗКСР). Ефективність екрану розміром 0,8 мм була аналогічною. Але використання екрану більшого розміру істотно зменшувало ефективність відокремлення ЗКСР (1,6-мм) (67 % ефективності). [0034] Можна використовувати інші пристрої для відокремлення твердих речовин, відомі з рівня техніки, після перемішування полімеру і його флокуляції, наприклад ротаційні машини, фільтрація вакууму, пилова камера, центрифуги, і т. п. В технології ротаційних машин використовується, наприклад, рухома камера або плита (ротаційний прес) після перемішування полімеру і флокуляції. Плита містить бічні екрани, що відокремлюють пластівці від рідини, а внутрішній тиск використовують з метою видалення вологи з пластівців, оскільки вони виходять з плити, утворюючи дуже суху масу. Прикладами пристроїв у вигляді ротаційної машини для відокремлення є ротаційний прес Фурн'є (Fournier Industries Inc., Thetford Mines, Quebec, Canada) і ротаційний вентиляторний прес фірми "Prime Solution" (Prime Solution, Inc., Allegan, MI). [0035] У даному винаході, кількість окисненого азоту (нітрати плюс нітрити), що міститься в обробленому потоці (Система 10, фіг. 1), можна регулювати, варіюючи внутрішню швидкість рідкого повторного циклу між пристроєм біореактору для нітрифікації 6a і пристроєм для денітрифікації 6b. Наприклад, низькі внутрішні швидкості повторного циклу менше 3:1 (тобто 3 об'єми внутрішньо рециклізуються між резервуаром для нітрифікації і резервуаром для денітрифікації для кожного об'єму введеного в пристрій способу 6 потоку, Фіг. 1) будуть утворювати потоки з найнижчою кількістю аміаку, але з високим вмістом окисненого N. Наприклад, приблизно 25 %, 33 %, 50 % і > 90 % внутрішнього потоку аміаку залишається у вигляді окисненого N, що діє в системі з внутрішніми співвідношеннями повторного циклу 3:1, 2:1, 1:1 і 0:1, відповідно). З другого боку, вищі швидкості повторних циклів в інтервалі 3,5:1-10:1 є бажаними для потоків, що містять низькі концентрації аміаку і окисненого N. Більша кількість окисненого нітрату в потоці є бажаною для повторного циклу і прибирання старих відстійних ставків для свиней, які замінені винайденою системою. Це потрібно, оскільки нітрат ефективно споживає шлам, накопичений у відстійних ставках; таким чином, коли потік системи зливається в старий відстійний ставок, він істотною мірою відновлює кількість шламу, яку необхідно розмістити, а це представляє значну економічну перевагу для фермера. [0036] Посилаючись на фіг. 2, шлам фосфору, що містить кальцію фосфат, спочатку змішують із свинячим добривом (СД) у резервуарі для гомогенізації (2), і суміш переносять у полімерну ємність для змішування (4), де вона реагує з ПАМ для флокуляції. Флокульовані тверді речовини, що містять добриво і доданий фосфор, відокремлюють шляхом пропускання рідини через засоби пропускання крізь екран (4a). [0037] Аналізи стічних вод і шламу фосфору включали загальну кількість суспендованих твердих речовин (ЗКСР), потребу в хімічному кисні (ПХК), загальний вміст фосфору (ЗФ) 7 UA 101808 C2 5 10 15 20 25 30 35 загальну кількість азоту за К'єльдалем (ЗАК), розчинний P (o-PO4), аміак-N (NH4-N), pH і лужність. Всі аналізи проведені згідно Стандартним Способам для Дослідження Води і Стічної води (APHA, 1998). Загальну кількість суспендованих твердих речовин (ЗКСР) визначали шляхом утримання твердих речовин на скляному волоконному фільтрі з розміром отворів 1,5 мкм (шкала Whatman 934-AH, Whatman Inc., Clifton, NJ), висушеному до температури приблизно 105 C (Стандартний Спосіб 2440 D). Потребу в хімічному кисні (ПХК) вимірювали при кип'ятінні із закритим зворотним холодильником, колориметричним методом (Стандартний Спосіб 5220 D). Розчинний P визначали за допомогою автоматизованого способу з використанням аскорбінової кислоти (Стандартний Спосіб 4500-P F) після фільтрації крізь мембранний фільтр з розміром отворів 0,45 мкм (тип Gelman Supor-450, Pall Corp, Ann Arbor, MI). Той же самий фільтрат використовували для вимірювання NH4-N за допомогою автоматизованого способу з використанням феноляту (Стандартний Спосіб 4500-NH3 G). Загальний фосфор і загальну кількість азоту за К'єльдалем визначали, використовуючи спосіб з використанням аскорбінової кислоти і спосіб з використанням феноляту, відповідно, адаптовані для екстрактів для розщеплення (Technicon Instruments Corp., 1977). Лужність визначали за допомогою кислотного титрування до кінцевої точки з індикатором бромкрезоловим зеленим (pH=4,5) і виражали як мг CaCO3/л. [0038] Наступні приклади призначені тільки для подальшої ілюстрації даного винаходу і не мають наміру обмежувати контекст винаходу, який визначений формулою винаходу. Відходи від свиней використовують як зразкову систему для даного винаходу. ПРИКЛАД 1 [0039] Промите необроблене свиняче добриво (СД) і шлам фосфору (ШФ), які використовували у всіх прикладах, зібрано з резервуару для гомогенізації і пристрою для відокремлення фосфору, відповідно, з системи, як описано в Патенті США 6,893,567 вище і показано на Фіг. 1a на установці, що діє в стаціонарних умовах. Зразки свинячого добрива 3 зібрані відразу після промивання приблизно 136 м добрива з трьох скотних дворів у резервуарі 3 для гомогенізації. Сучасна мішалка, що поринає (3,5 кВт, 12,1 м /хв, ABS Pumps, Inc., Meriden, CT), належним чином перемішувала добриво в ході взяття проби. Зразки свинячого добрива відбирали з середини резервуару для гомогенізації, використовуючи трубу з пластичного матеріалу, сполучену з перистальтичним насосним пробовідбірником (Sigma 900, American Sigma, Inc., Medina, Нью-Йорк), і збирали у пластикові контейнери місткістю 20 літрів. Зразки шламу фосфору відбирали з низу відстійника пристрою для відокремлення фосфору (Фіг. 1a), використовуючи сучасні ручні клапани, і також збирали у пластикові контейнери місткістю 20 літрів. Ємності перевозили у великих холодильниках, наповнених льодом, до лабораторії, і o зберігали при температурі приблизно 4 C до їх використання в наступних прикладах. Характеристики свинячого добрива і шламу фосфору наведені в табл. 1. Таблиця 1 Характеристики свинячого добрива і осадженого шламу фосфору. Промите свиняче добриво (1) Загальна кількість суспендованих твердих речовин (г/л) Потреба в хімічному кисні (г/л) Загальна кількість фосфору (мг/л) Розчинний фосфор (мг/л) Загальна кількість азоту за К'єльдалем (мг/л) Аміачний азот(мг/л) pH 40 Осаджений шлам фосфору (2) Співвідношення (2)/(1) 29,51 (0,14) 5,16 8,41 (1,69) 6,89 (1,07) 0,82 302 (55) 2741 (92) 9,08 71,6 (8,0) 0,2 (0,2) 0,03 942 (176) 251 (52) 0,27 557 (76) 7,5 (0,1) 87 (29) 10,1 (0,1) 0,16 1,35 5,72 (1,59) [a] [а] Наведені дані являють собою середнє значення і стандартне відхилення для дев'яти зразків. ПРИКЛАД 2 [0040] Не проводили додавання ПAM і пропускання крізь екран з метою оцінки можливого повторного розчинення шламу фосфору при його змішуванні з необробленим свинячим добривом. Шлам фосфору змішували з необробленим свинячим добривом при швидкості 8 UA 101808 C2 5 10 15 20 25 приблизно 33 мл/л, і суміш безперервно перемішували при приблизно 60 проміле протягом 24 години, використовуючи 6-програмний вібраційний прилад (модель PB-900, Phipps & Bird, Inc., Richmond, VA). Кількість приблизно 33 мл шламу фосфору на літр свинячого добрива базується 3 на середніх потоках приблизно 39 м /д свинячого добрива, що надходить до резервуару для 3 гомогенізації, і приблизно 26 м /д рідини, що надходить до реактору для відокремлення фосфору (Vanotti et al., 2005c), а норма генерації шламу фосфору, що обробляється в реакторі, становить приблизно 50 мл/л (Vanotti et al., 2003). Контрольний дослід включав необроблене свиняче добриво без додавання шламу фосфору. Даний експеримент здійснювали у потрійному повторенні. Зразки в кількості приблизно 30 мл відбирали приблизно через 0, 0,5, 1, 2, 3, 18, і 24 години з ємності для змішування і аналізували щодо наявності розчинного фосфору і змін pH. Шлам фосфору, що містить приблизно 3143 мг загального фосфору на літр і 0,05) при додаванні лужного шламу фосфору в порівнянні з контролем без додавання шламу фосфору (табл. 2). Хоча pH збільшується на 0,9 одиниць після періоду перемішування 24 години, вказане зростання було подібним для обох видів обробки: як з додаванням шламу фосфору, так і без нього. Зростання pH може бути пов'язане з аерацією необробленого свинячого добрива, спричиненою безперервним перемішуванням. Експерименти з аерації анаеробного необробленого свинячого добрива (Vanotti і Hunt, Trans. ASAE, Volume 43(2), 405-413, 2000; Zhu et al., J. Environ. Sci. & Health (Part B), Volume 36(2), 209-218, 2001) показали аналогічне зростання pH приблизно на 1 одиницю протягом першого дня обробки за допомогою аерації. 30 Таблиця 2 Оцінка повторного розчинення фосфорного осаду у резервуарі для гомогенізації шляхом вимірювання змін концентрації розчинного фосфору і pH після його додавання і змішування з рідким свинячим добривом. Змішана рідина pH [a] Час (ч) 0 0,5 1 2 3 18 24 35 40 Без ШФ )[c] 7,6 (0,02 7,7(0,05) 7,7 (0,01) 7,8 (0,01) 7,9 (0,01) 8,4 (0,01) 8,4 (0,02) З [b] ШФ 7,7 (0,02) 7,8 (0,04) 7,8 (0,02) 7,9 (0,01) 7,9 (0,01) 8,4 (0,01) 8,4 (0,03) Змішана рідина Розчинний фосфор (мг/л) Без З ШФ ШФ 65,9 (4,1) 33,8(4,6) 65,2 (1,0) 36,8 (2,7) 63,3 (3,9) 36,3 (1,1) 62,1 (7,5) 38,4 (3.,8) 65,7 (1,7) 42,7 (3,8) 53,1 (1,4) 32,4 (0,9) 50,8 (0,7) 28,9 (0,8) [а] Вказаний експеримент оцінює зміни кількості розчинного фосфору і pH у суміші промитого необробленого свинячого добрива (СД) і осадженого шламу фосфору (ШФ) в процесі змішування у резервуарі для гомогенізації (Фіг. 2) без додавання ПAM. Також включений контрольний дослід, що складається з СД без додавання ШФ. [b] ШФ додавали в кількості приблизно 33 мл на літр СД. Характеристики СД до змішування були наступними: pH=7,53, ЗФ = 342 мг/л, розчинний P=66 мг/л. Характеристики осадженого шламу фосфору були наступними: pH=10,24, ЗФ = 3143 мг/л, розчинний P=0,8 мг/л. [c] Дані являють собою середні значення і стандартне відхилення для трьох повторень. [0042] Для успішного здійснення способу одночасного твердо-рідко-фазного відокремлення шламу фосфору і свинячого добрива, осад кальцію фосфату, утворений при pH > 10,5, повторно не розчиняється, якщо шлам фосфору змішують з свинячим добривом при pH ≈ 7,5 у 9 UA 101808 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 резервуарі для гомогенізації (фіг. 2). Це важливо, оскільки подальше застосування ПAM в даному способі має на меті зібрати суспендовані тверді частинки в змішану рідину. ПAM не є ефективним для видалення розчинного P, що міститься в рідкому свинячому добриві (Vanotti і Hunt, 1999). Відсутність повторного розчинення шламу фосфору підтверджено шляхом оцінки рівнів розчинного P в суміші свинячого добрива і шламу фосфору протягом 24-годинного перемішування, і порівняння результатів з результатами контрольного досліду, що складається з перемішаного свинячого добриві без додавання шламу фосфору (табл. 2 вище). У даному прикладі шлам фосфору, що містить 3143 мг ЗФ/л і 9) забезпечує перетворення + NH4 на NH3 і виділення газоподібного N, що є протилежним по відношенню до функціонування загальної системи. Рідке свиняче добриво володіє високою буферною здатністю (Fordham і Schwertmann, 1977; Sommer і Husted, 1995), що утруднює збільшення його pH при додаванні лугу (Vanotti et al., 2003). Результати, одержані в ході експерименту з перемішування протягом 24 годин (табл. 2), показали, що pH змішаної рідини значно не збільшується (p > 0,05) при додаванні лужного шламу фосфору в порівнянні з контролем без додавання шламу фосфору (табл. 2). Хоча pH збільшується на 0,9 одиниць після періоду перемішування 24 години, вказане зростання було подібним для обох видів обробки (з додаванням шламу фосфору і без нього). Отже, це було пов'язано з додаванням шламу фосфору. Ймовірно, це пов'язано з аерацією свинячого добрива, спричиненою безперервним перемішуванням, оскільки експерименти з аерації анаеробного свинячого добрива (Vanotti і Hunt, 200; Zhu et al., 2001) показали подібне зростання pH приблизно на 1 одиницю протягом першого дня обробки за допомогою аерації. ПРИКЛАД 3 [0044] В даному прикладі порівнюється ефективність катіонних (+), нейтральних (0) і аніонних (-) ПАМ для твердо-рідко-фазного відокремлення сумішей свинячого добрива/шламу фосфору. Використовувані полімери являли собою комерційно доступні рецептури ПАМ (табл. 3). Для катіонного ПАМ оцінені два типи: один приблизно з 20 % густиною заряду, а інший приблизно з 75 % густиною заряду. Обробку ПАМ застосовували до суміші свинячого добрива/шламу фосфору (приблизно 33 мл шламу фосфору на літр свинячого добрива) з використанням робочих розчинів в кількості приблизно 60 мг активного інгредієнту (a. i.) на літр. Робочі розчини ПАМ являли собою приблизно 0,2 % вторинні розчини після приготування початкових розчинів з концентрацією приблизно 0,5 % (WERF, 1993). Свиняче добриво/шлам фосфору і ПАМ змішували протягом приблизно 30 секунд і наливали на екран розміром 0,25 мм з метою розділення суміші на тверді і рідкі (фільтрат) компоненти. Процес обробки визначали за різницею між загальною кількістю суспендованих твердих речовин, потребою в хімічному кисні (ПХК) і концентрацією загального фосфору у фільтраті і показниками вихідної суміші свинячого добрива/шламу фосфору перед використанням ПАМ і пропусканням крізь екран. Обробку проводили у подвійному повторенні і включали контрольну обробку без додавання полімеру. [0045] Вплив типу заряду ПAM і густини на загальну кількість суспендованих твердих речовин, потребу в хімічному кисні і відокремлення кількості загального фосфору із суміші необробленого свинячого добрива і шламу фосфору показаний у табл. 4. Суміш необробленого свинячого добрива/шламу фосфору (приблизно 33 мл на літр необробленого свинячого добрива) обробляли різними ПАМ (див. табл. 3), що мають різні типи заряду (аніонний, нейтральний і катіонний) і густину (в межах катіонної групи) з використанням однорідної норми приблизно 60 мг/л. Дані, представлені у табл. 4, показують характеристики обробленої рідини після пропускання крізь екран (розмір отворів екрану приблизно 0,25 мм) і включають контрольну обробку без додавання ПAM (тільки пропускання крізь екран). Без додавання ПAM 10 UA 101808 C2 5 10 15 20 потік був каламутним (приблизно 4030 мм загальної кількості суспендованих твердих речовин на літр), що в результаті давало відокремлення низької (< 38 %) ефективності для загальної кількості суспендованих твердих речовин, ПХК і загальної кількості фосфору щодо вихідної суміші необробленого свинячого добрива/шламу фосфору. Тип полімеру є дуже важливим для загальної ефективності оціненого способу одночасного твердо-рідко-фазного відокремлення. Як аніонний, так і надзвичайно-заряджений катіонний ПАМ (ПАМ-A і ПАМ-HC, табл. 4) не були придатними для даної заявки; ПАМ-A продемонстрував у цілому слабкі показники, які не відрізнялися від контрольного досліду, а ПАМ-HC був ефективним з точки зору захоплення твердих речовин добрива (приблизно 88 %), але взаємодіяв негативно із шламом фосфору, що призводило до низької ефективності (приблизно 12 %) видалення загального фосфору, яка була гіршою контрольного досліду. Навпаки нейтральні і помірно заряджені катіонні ПАМ (ПАМN і ПАМ-C, табл. 4) показали чудову дію, яка сумісна з оціненими індикаторами якості води, при чому ПАМ-C має саму високу і бажану ефективність видалення для загальної кількості суспендованих твердих речовин (приблизно 96 %), ПХК (приблизно 75 %), і загального фосфору (приблизно 83 %). Таким чином, катіонний ПАМ з приблизно 20 моль % густиною заряду (ПАМ-C) відібрали для використання в подальших експериментах. Реакція ПАМ-C і суміші необробленого свинячого добрива/шламу фосфору була миттєвою з утворенням великих, темно-коричневих пластівців з білими частинками кальцію фосфату, захопленими в пластівцях. У свою чергу, пластівці, що містять як необроблене свиняче добриво, так і тверді речовини шламу фосфору, легко відокремлювалися за допомогою екрану, залишаючи надзвичайно прозорий (загальна кількість суспендованих твердих речовин = приблизно 240 мг/л) рідкий потік (табл. 4). Таблиця 3 Характеристики різних видів поліакриламіду (ПAM) Хімічна обробка ПAM-N ПAM-А ПAM-С ПAM-HC 25 Назва [a] полімеру Магніфлок 985N Магніфлок 120L Магніфлок 494-C Ексель ультра 5000 Густина заряду моль % Активний полімер % Нейтральний 0 85 Порошок Аніонний 34 50 Рідина Катіонний 20 85 Порошок Катіонний 75 27 Рідина Тип заряду Фізична форма [а] Постачальник комерційних рецептур: 985N, 494C і Ексель ультра 5000 Cytec Industries Inc., West Patterson, N.J.; Постачальник Магніфлоку 120L Ciba Specialty Chemicals Water treatment, Inc., Suffolk, VA. 11 UA 101808 C2 Таблиця 4 Вплив типу заряду поліакриламідів (ПАМ) на відокремлення загальної кількості суспендованих твердих речовин (ЗКСР), ПХК і рецептурної суміші загального фосфору (ЗФ) промитого необробленого свинячого добрива і флокуляції і пропускання крізь екран осадженого шламу [a] фосфору. ЗКСР Хімічна [b] обробка Контрольний дослід ПАМ-N ПАМ-A ПАМ-C ПАМ-HC 5 10 15 20 25 30 35 40 ПХК ЕфективЕфективність КонцентраКонцентрація ність [c] видалення ція потоку Потоку (г/л) видалення (%) (г/л) (%) 4,03 (1,79) [d] 1,32 (0,14) 3,71 (1,43) 0,24 (0,02) 0,77 (0,33) ЗФ Концентрація потоку (мг/л) Ефективність видалення (%) 38,0 6,01(1,59) 27,4 244 (73) 36,6 79,7 42,9 96,3 88,2 2,61 (0,38) 5,82 (1,53) 2,09 (0,04) 2,86 (0,11) 68,5 29,7 74,8 65,5 74 (0,4) 218 (74) 65 (5) 337 (11) 80,7 43,2 83,1 12,1 [a] Експериментальна конфігурація показана на фіг. 2. Суміш промитого необробленого свинячого добрива (СД) і осадженого шламу фосфору (ШФ) обробляли різними ПАМ з різними типами заряду. Дані показують характеристики обробленої рідини після пропускання крізь екран. [b] Швидкість ПАМ = приблизно 60 мг активного полімеру/л; N = нейтральний, A = аніонний, C = катіонний з 20 % густиною заряду, HC = катіонний з 75 % густиною заряду (табл. 3). Контрольний дослід = потік після пропускання крізь екран без додавання ПАМ. [c] Ефективність видалення щодо концентрацій в суміші СД і ШФ (Гомогенізація, фіг. 2). Суміш, що містить приблизно 6,50 г загальної кількості суспендованих твердих речовин на літр, 8,28 г ПХК на літр, і 384 мг загального фосфору на літр; вміст шламу фосфору, становить приблизно 16 %, 4 %, і 22 % загальної кількості суспендованих твердих речовин, ПХК і загальної кількості фосфору в суміші, відповідно. [d] Дані являють собою середнє значення і стандартне відхилення для двох повторень. [0046] Для успішного виконання способу одночасного твердо-рідко-фазного відокремлення свинячого добрива і шламу фосфору, як мінімум застосовують одну обробку ПАМ, яка може одночасно впливати на обидві тверді речовини в суміші. Вплив типу заряду ПАМ і густини на загальну кількість суспендованих твердих речовин, потребу в хімічному кисні і відокремлення загальної кількості фосфору із суміші свинячого добрива і шламу фосфору показаний в табл. 4. Суміш свинячого добрива/шламу фосфору приблизно 33 мл шламу фосфору на літр свинячого добрива) обробляли різними ПАМ (табл. 3), що мають різні типи заряду (аніонний, нейтральний, катіонний) і густину (в межах катіонної групи), використовуючи однорідну норму приблизно 60 мг/л. Дані, представлені у табл. 4, показують характеристики обробленої рідини після пропускання крізь екран (розмір відкриття екрану приблизно 0,25 мм) і включають контрольну обробку без додавання ПAM (тільки пропускання крізь екран). Без додавання ПAM потік був каламутним (приблизно 4030 мм загальної кількості суспендованих твердих речовин/літр), що в результаті давало низьку ефективність відокремлення ( 90 % і > 70 %, відповідно, табл. 6). В обох випадках потік, що пройшов через екран, після застосування ПАМ був очищеним і містив відносно низькі загальні кількості суспендованих твердих речовин, приблизно 0,21-0,38 мг/л, в порівнянні з каламутним потоком, одержаним без обробки ПАМ, приблизно 2,75-3,16 мг/л загальної кількості суспендованих твердих речовин, або початкові рівні в ємностях для гомогенізації приблизно 3,93-4,40 мг/л загальної кількості суспендованих твердих речовин. Однак, у випадку застосування рівних кількостей ПАМ ефективність видалення загальної кількості фосфору була вищою для суміші свинячого добрива/шламу фосфору в порівнянні тільки із свинячим добривом: приблизно 78-80 % проти приблизно 60-64 %, відповідно. Більш висока загальна ефективність видалення фосфору із суміші свинячого добрива/шламу фосфору була частково результатом наявності більших кількостей твердого фосфору (твердий фосфор = загальний фосфор – розчинний фосфор), що відповідає за твердо-рідко-фазне відокремлення, приблизно 212 проти 145 мг/л, а частково — результатом додаткового захоплення розчинного фосфору приблизно 30 % додаткового шламу фосфору, фракцією, яка звичайно не відокремлюється при обробці тільки ПАМ (табл. 6). [0052] Пластівці, що утворюються при застосуванні ПАМ у суміші свинячого добрива/шламу фосфору, відокремлюються від екрану легше, оскільки вони не є такими липкими, як пластівці, що утворюються в результаті застосування ПАМ тільки у свинячому добриві. Така самоочисна дія представляє значну перевагу способу одночасного відокремлення, оскільки твердо-рідкофазне відокремлення добрива з використанням ПАМ і екранування вимагає частого миття поверхні екрану для того, щоб утримувати екран в незабрудненому і функціональному стані. [0053] Дані в табл. 7 і фіг. 3 показують, що якість води в обробленій рідині дійсно покращується, якщо до свинячого добрива додавати підвищені кількості шламу фосфору, приблизно до 15 % або приблизно 150 мг/л. Аналогічні дози ПАМ, приблизно 60 мг/л, були ефективними з точки зору відокремлення твердих речовин з усіх шести сумішей свинячого добрива/шламу фосфору, навіть, якщо додавання шламу фосфору збільшувало концентрацію загальної кількості суспендованих твердих речовин до приблизно 43 % (з приблизно від 6,93 до приблизно 9,93 г/л, фіг. 3); а загальну концентрацію фосфору до приблизно 94 % (з приблизно від 373 до приблизно 724 мг/л, фіг. 3). Ефективність видалення, що спостерігається при більшій кількості шламу фосфору (приблизно 150 мг/л) становила приблизно 96,8 % для загальної кількості суспендованих твердих речовин, приблизно 94,7 % для загальної кількості фосфору, приблизно 85,4 % для потреби в хімічному кисні, приблизно 61,5 % для розчинного фосфору, приблизно 39,5 % для загальної кількості азоту за К'єльдалем і приблизно 64,8 % для лужності. 14 UA 101808 C2 Таблиця 6 Видалення загальної кількості суспендованих твердих речовин (ЗКСР), усунення потреби в хімічному кисні (ПХК), загальної кількості фосфору (ЗФ), і розчинного фосфору з промитого свинячого добрива або суміші свинячого добрива і осадженого шламу фосфору за допомогою [a] флокуляції і пропускання крізь екран ПАМ. ЗКСР ПХК ЗФ Розчинний фосфор КатіонЕфективний Ефектив- Концент- Ефек- Концент- ЕфективКонцентра- ність ПАМ Концентрації ність рації тивність рації ність ції потоку видаленкількість потоку (г/л) видалення потоку видален- потоку видалення [b] (г/л) ня (мг/л) (%) (мг/л) ня (%) (мг/л) (%) (%) Обробка промитого свинячого добрива (мас./об.) Додавання шламу фосфору [c] 0 2,75 (1,91) 30,0 5,02(3,10) 27,6 189(142) 13,8 75,8(7,4) 0 30 0,51(0,02) 87,0 2,53(0,62) 63,5 152(127) 30,6 72,9(11,5) 1,7 60 0,37(0,07) 90,6 1,94(0,84) 72,0 87(12) 60,5 76,4(8,9) 0 90 0,31(0,16) 92,1 1,68(0,71) 75,8 80(14) 63,3 76,7(14,8) 0 120 0,21(0,09) 94,7 1,46(0,53) 78,9 79(16) 64,2 76,5(14,2) 0 Обробка суміші промитого свинячого добрива з додаванням шламу фосфору 0 3,16(2,04) 32,8 5,38(2,72) 22,1 222(132) 21,9 45,1(10,9) 37,1 30 0,54(0,08) 88,5 2,09(0,55) 69,8 128(108) 55,0 50,8(6,2) 39,2 60 0,38(0,07) 91,9 1,63(0,61) 76,4 62(14) 78,4 51,0(6,6) 28,9 90 0,23(0,09) 95,1 1,43(0,63) 79,3 59(10) 79,3 52,3(8,9) 27,1 120 0,24(0,10) 94,4 1,40(0,58) 79,7 56(14) 80,3 52,4(9,5) 27,0 5 10 15 20 25 30 35 [а] Конфігурація показана на фіг. 2. Дані показують характеристики обробленої рідини після пропускання крізь екран. [b] Ефективність видалення щодо концентрацій в ємності для гомогенізації перед обробкою ПАМ. Концентрації у свинячому добриві були наступними: ЗКСР = 3,93 г/л, ПХК = 6,93 г/л, ЗФ = 219 мг/л, розчинний фосфор = 74,1 мг/л. Концентрації у шламі фосфору були наступними: ЗКСР =27,9 г/л, ПХК = 6,10 г/л, ЗФ = 2254 мг/л, розчинний фосфор = 0,1 мг/л. Шлам фосфору додавали в кількості 33 мг/л, що давало суміш, яка містила приблизно 4,40 г/л ЗКСР, 6,91 г/л ПХК, 284 мг/л ЗФ і 71,8 мг/л розчинного фосфору. [c] Дані являють собою середнє значення і стандартне відхилення для двох повторень випробування, що здійснювали на трьох досліджуваних зразках (n=6). ПРИКЛАД 6 [0054] Здійснення всього способу відокремлення ПАМ оцінювали щодо якості води і виходу фосфору при додаванні різних кількостей шламу фосфору до свинячого добрива. Вихід фосфору у вигляді твердих речовин визначали, використовуючи рівновагу маси з урахуванням маси твердих речовин і концентрації фосфору. Дані статистично аналізували за допомогою обчислення середніх значень і стандартного відхилення (proc MEANS), варіативних аналізів (proc ANOVA) і випробування різниці найменших значень (РНЗ) на рівні 5 % для різниці істотних значень серед засобів обробки (SAS Institute, 1988). Аналіз методом лінійної регресії використовували з метою опису виходу фосфору у вигляді твердих речовин, що відносяться до фосфору, доданого до свинячого добрива разом із шламом фосфору. [0055] Використовували сім різних кількостей шламу фосфору для обробки з метою оцінки виходу фосфору після одночасної флокуляції промитим свинячим добривом, використовуючи ПАМ. Вміст фосфору визначали у відокремлених твердих речовинах, що одержують в даному способі. Кількість шламу фосфору для обробки становила приблизно 0, 15, 30, 60, 90, 120 і 150 мг/л свинячого добрива. Використовуваний ПАМ був катіонним з приблизно 20 % густиною заряду (Магніфлок 494C, табл. 3). Його застосовували в аналогічній кількості (приблизно 60 мг/л) з кожною комбінацією для обробки суміші свинячого добрива/шламу фосфору. Застосування полімеру і пропускання крізь екран здійснювали, як описано вище у Прикладі 3. Разом з визначенням якості води у фільтраті (загальної кількості суспендованих твердих речовин, потреби в хімічному кисні, загальної кількості азоту за К'єльдалем, лужності і pH), визначали масу сухої речовини і хімічний склад (загальний вміст фосфору і загальну кількість азоту за К'єльдалем) твердих речовин, відокремлених за допомогою екрану, з використанням методики блокування розщеплення за допомогою кислоти Gallaher et al. (Gallaher, R.N., C.O. 15 UA 101808 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Weldon, and F.C. Boswell. 1976. A semiautomated procedure for total nitrogen in plant and soil samples. Soil Sci. Soc. Am. J. 40:887-889.). Загальний вміст фосфору і загальну кількість азоту за К'єльдалем визначали за способом з використанням аскорбінової кислоти і способом з використанням фенату, відповідно, адаптованих до екстрактів для розщеплення (Technicon Instruments Corp., 1977). Лужність визначали шляхом кислотного титрування до кінцевої точки бромкрезолового зеленого (pH приблизно 4,5) і виражали як м CaCO 3/л. Масу сухих відокремлених твердих речовин визначали як різницю між показниками "маса фільтру" і "маса фільтру + маса твердих речовин", висушених при температурі приблизно 45 С протягом приблизно 24 годин у камері зі штучним повітрям. Аналогічну обробку шламу фосфору застосовували до трьох різних дослідних зразків у двох повтореннях. Контрольна обробка, що включає свиняче добриво після пропускання крізь екран без шламу фосфору або додавання ПАМ, також включена як порівняльна точка. [0056] Дані, наведені в табл. 7 і на фіг. 3, демонструють, що якість води в обробленій рідині значно покращувалася, якщо додавали збільшені кількості шламу фосфору до свинячого добрива (приблизно до 15 % або приблизно 150 мг/л). Аналогічні дози ПАМ (приблизно 60 мг/л), бул ефективними для відокремлення твердих речовин з усіх шести сумішей свинячого добрива/шламу фосфору, навіть, якщо додавання шламу фосфору збільшувало загальну кількість суспендованих твердих речовин на приблизно 43 % (від приблизно 6,93 до приблизно 9,93 г/л, фіг. 4) і загальну кількість фосфору до приблизно 94 % (від приблизно 373 до приблизно 723 мг/л, фіг. 3). Показники ефективності видалення, одержані при додаванні більшої кількості шламу фосфору (приблизно 150 мг/л), становили приблизно 96,8 %, для загальної кількості суспендованих твердих речовин, приблизно 94,7 % для загальної кількості фосфору, приблизно 85,4 % для потреби в хімічному кисні, приблизно 61,5 % для розчинного фосфору, приблизно 39,5 % для загальної кількості азоту за К'єльдалем і приблизно 64,8 % для лужності. Ефективність відповідного використання ПАМ щодо загальної кількості суспендованих твердих речовин (г видаленої ЗКСР/г ПАМ) лінійно збільшувалася (від приблизно 108 до приблизно 160 г відокремленої загальної кількості суспендованих твердих речовин/г ПАМ), із збільшенням кількості шламу фосфору, доданого до свинячого добрива, в інтервалі від приблизно 0 до приблизно 150 мг/л (фіг. 4). Ефективність використання полімеру також обчислювали з точки зору загальної кількості фосфату: г відокремленої загальної кількості фосфату/г ПАМ. Вказані показники ефективності також збільшувалися лінійно при додаванні шламу фосфору (від приблизно 4,7 до приблизно 11,4 г загальної кількості фосфору/г ПАМ, фіг. 4). Вказані результати демонструють, що спосіб одночасного відокремлення набагато більш ефективний з точки зору споживання полімеру в порівнянні з ситуацією, де використовують два пристрої для зневоднення з метою відокремлення однакових кількостей твердих речовин. [0057] Важливими показниками для оптимальної біологічної обробки азоту є pH і лужність; якщо стічна вода недостатньо лужна, то припиняється ріст автотрофної біомаси, оскільки відсутній неорганічний вуглець, який необхідний мікроорганізмам, а також через те, що значення pH є кислотним (Grady et al., 1999; Vanotti і Hunt, 2000). Показники pH і лужності рідини після способу одночасного відокремлення знаходилися в межах значень, що вважаються оптимальними для біологічної обробки азоту в рідкому свинячому добриві. Показник pH дещо збільшується (від приблизно 7,9 до приблизно 8,1) після додавання приблизно 150 мл/л лужного шламу фосфору, що демонструє високу буферну здатність свинячого добрива (див. табл. 7). Значення pH потоку, одержаного з різних сумішей свинячого добрива/шламу фосфору, знаходилося в межах інтервалу pH, про який повідомлялося, тобто віл приблизно 7,7 до приблизно 8,5, що оптимізує обробку свинячого добрива за допомогою нітрифікації (Vanotti і and Hunt, 2000). Лужність обробленої рідини була достатньою для здійснення повного біологічного видалення азоту з використанням конфігурації нітрифікації/денітрифікації, яка показана на фіг. 2. Наприклад, лужність приблизно 2,66 г/л, одержана при більшій кількості шламу фосфору (табл. 7), була вищою за мінімальну потребу у лужності (приблизно 1,98 г/л) для нітрифікації/денітрифікації рідини, що містить приблизно 554 мл азоту/л (табл. 7), вважаючи, що споживання лужності становить приблизно 3,57 мг CaCO3 на мг азоту, перетвореного на N2, + + тобто вивільнення приблизно 2 моль H на моль окисненого NH4 , і споживання приблизно 1 + моль H на моль відновленого NO3 (Tchobanoglous і Burton, 1991). [0058] Більш ніж приблизно 90 % загального фосфору, видаленого із суміші свинячого добрива/шламу фосфору, відновлювалося у відокремлених твердих речовинах, як показано у табл. 8. Обчислення включають початковий вміст фосфору у добриві, приблизно 373 мг/л, і вміст фосфору, доданого із шламом фосфору, приблизно 458,6 мг/л. Якщо розглядається покрокове збільшення виходу фосфору в твердих речовинах більше початкового рівня у добриві, то одночасний спосіб відокремлення дає кількісний вихід фосфору у шламі фосфору, 16 UA 101808 C2 5 доданого до свинячого добрива (фіг. 5). Як результат, вміст фосфору у вигляді відокремлених твердих речовин значно збільшується (від приблизно 9,5 % до приблизно 16,9 % P2O5), у відповідності до збільшення кількості шламу фосфору, доданого до добрива (табл. 8). Вказаний більш високий вміст фосфору у відокремлених твердих речовинах робить матеріал більш бажаним з точки зору його цінності як добрива. Наприклад, вищий вміст фосфору робить більш економічним його транспортування, якщо його використовують свіжим або у вигляді компосту для покращення врожаїв. Збагачений фосфором матеріал робить золу ціннішою, якщо матеріал використовують для виробництва енергії шляхом газифікації. Таблиця 7 Характеристики якості води в обробленій рідині шляхом одночасного відокремлення [a] твердих речовин з рідкого свинячого добрива і осадженого шламу фосфору. Шлам фосфору, доданий до свинячого добрива % мг/л (об./об.) 0 0 0 15 30 60 90 120 150 0 1,5 3 6 9 12 15 Характеристики якості води в обробленій рідині РозчинЗагальна Загальний ний кількість азоту Лужність фосфор фосфор за К'єльдалем г/л мг/л мг/л мг/л ПАМ не застосовували. Проводили тільки пропускання крізь екран [b] 4,84(1,17) 7,33(2,32) 266(58,8) 74,8(6,5) 1,001(200) 4,43(0,11) [c] Приблизно 60 мг/л катіонного ПАМ, доданого до суміші 0,45(0,24) 2,09(0,83) 91,7(14,3) 69,4(3,7) 638(162) 3,20(0,60) 0,42(0,21) 2,08(1,16) 74,1(24,9) 55,3(2,7) 621(184) 2,93(0,43) 0,39(0,24) 1,94(0,85) 68,4(14,4) 47,1(3,4) 623(162) 2,89(0,50) 0,38(0,13) 1,16(0,06) 54,2(4,1) 33,8(5,4) 608(118) 2,97(0,48) 0,36(0,08) 1,09(0,09) 36,8(10,9) 25,0(5,9) 546(183) 2,78(0,36) 0,39(0,03) 1,36(0,47) 37,6(6,1) 17,7(7,4) 544(148) 2,63(0,55) 0,32(0,08) 1,33(0,56) 38,3(10,8) 15,2(5,9) 554(110) 2,66(0,49) ЗКСР г/л ПХК г/л pH 7,82(0,15) 7,85(0,15) 7,90(0,21) 7,92(0,18) 7,97(0,17) 8,00(0,18) 8,07(0,16) 8,11(0,14) 10 15 20 [а] Експериментальна конфігурація показана на фіг. 2. [b] Дані являють собою середнє значення і стандартне відхилення для двох повторень випробування, що здійснювали на трьох досліджуваних зразках (n=6). Характеристики необробленого свинячого добрива були наступними: загальна кількість суспендованих твердих речовин = приблизно 6,91 г/л, потреба в хімічному кисні = приблизно 9,11 г/л, загальна кількість фосфору = приблизно 367 мг/л, розчинний фосфор = приблизно 71,8 мг/л, загальна кількість азоту за К'єльдалем = приблизно 1030 мг/л, лужність = приблизно 4,42 г/л, pH = приблизно 7,43. Характеристики шламу фосфору були наступними: загальна кількість суспендованих твердих речовин = приблизно 29,9 г/л, потреба в хімічному кисні = приблизно 6,37 г/л, загальна кількість фосфору = приблизно 3058 мг/л, розчинний фосфор = приблизно 0,3 мг/л, загальна кількість азоту за К'єльдалем = приблизно 200 мг/л, лужність = приблизно 8,10 г/л, pH = приблизно 10,1. [c] Катіонний ПАМ = Магніфлок 494C (табл. 3). 17 UA 101808 C2 Таблиця 8 Вміст фосфору і вихід у твердих речовинах, утворених із сумішей рідкого свинячого добрива і [a] шламу фосфору шляхом використання одночасного способу відокремлення Шлам Шлам фосфору, фосфору, доданий до доданий до свинячого свинячого добрива добрива (мг/л) % (об./об.) 0 15 30 60 90 120 150 5 10 15 20 25 30 35 40 0 1,5 3 6 9 12 15 Загальна Загальна кількість кількість фосфору, фосфору в додана до ємності для свинячого гомогенізації (1) добрива (мг) (мг/л) [b] 0 373,0(96,1) 45,8 (1,2) 418,9 (96,9) 91,8 (2,2) 464,7 (97,6) 183,4 (4,4) 556,5 (99,2) 275,2 (6,6) 648,2 (100,8) 367,0 (8,8) 740,0 (10,5) 458,6 (11,0) 831,7 (104,1) Загальна Вихід кількість загальної фосфору у кількості відокремлефосфору них твердих [(2/1) х 100] речовинах (2) (%) (мг) 268,8 (81,5) 71,7 (9,5) 381,5 (112,6) 90,2 (7,2) 417,1 (81,7) 90,0 (5,4) 525,9 (87,1) 94,9 (8,2) 635,1 (56,2) 98,8 (8,3) 748,1 (81,2) 101,4 (4,1) 881,5 (89,5) 106,6 (10,5) Вміст фосфору твердих речовинах (% P2O5) 9,5 (0,5) 11,4 (1,6) 12,4 (1,4) 13,7 (1,4) 14,9 (2,1) 15,8 (1,6) 16,9 (1,3) [а] Експериментальна конфігурація показана на фіг. 2. Різні суміші свинячого добрива і шламу фосфору обробляли приблизно 60 мг/л ПАМ і пропускали крізь екран. Дані показують вміст фосфору у відокремлених твердих речовинах. Характеристики якості води в обробленому потоці наведені в табл. 7 і на фіг. 3. Загальний вихід фосфору в точці обробки 0 мг/л показаний на фіг. 5. [b] Дані являють собою середнє значення і стандартне відхилення для двох повторень випробування, що здійснювали на трьох досліджуваних зразках (n=6). Загальний вміст фосфору є результатом обчислення маси, що базується на 1 л свинячого добрива. [0059] Вищевикладений детальний опис наведений з метою ілюстрації. Вказані подробиці викладені виключно для даної мети, і фахівці в даній галузі можуть модифікувати його без відходу від основної суті і контексту даного винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Система для обробки стічних вод, що містять добрива та фосфорний шлам, за допомогою полімерного флокулянта, що включає: a) гомогенізаційний резервуар для обробки вказаних неочищених стічних вод, що піддають гомогенізації, що пов'язаний з пристроєм для відокремлення твердих речовин та пристроємреактором для відокремлення фосфору, b) пристрій для відокремлення твердих речовин, що містить флокулянтний полімер та має відокремлений відстійник очищених стічних вод, що пов'язаний з денітрифікаційним пристроєм, с) денітрифікаційний пристрій, d) нітрифікаційний пристрій, що пов'язаний з денітрифікаційним пристроєм, е) пристрій-реактор для відокремлення фосфору, що має вихід для потоку фосфорних шламів, пов'язаний з гомогенізаційним резервуаром, де пристрій має непрямий зв'язок з рідкими відходами нітрифікаційного пристрою, а система утворює єдиний потік твердих речовин. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що включає додатково пристрій для подальшого очищення, який зв'язаний за допомогою рідини з вказаним пристроєм для нітрифікації і вказаним пристроєм для відділення фосфору. 3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що вказаний полімерний флокулянт у пристрої для відокремлення твердих речовин застосований для скупчення суспендованих твердих речовин у суміші добрив і фосфорного шламу. 4. Система за п. 3, яка відрізняється тим, що вказаний полімерний флокулянт вибраний з групи, що складається з катіонного поліакриламіду, катіонного поліетиленіміну, хітозану, полісахаридів і суміші вказаних компонентів. 5. Спосіб для обробки стічних вод, що містять добрива та фосфорний шлам, що включає а) забезпечення гомогенізованої стічної води, що містить шлам добрив з шламом фосфору, b) обробку вказаної суміші полімерним флокулянтом для відокремлення твердих речовин у вказаній суміші і одержання потоку твердої речовини і потоку очищених стічних вод, 18 UA 101808 C2 5 10 с) обробку вказаного потоку очищених стічних вод для видалення азоту шляхом використання процесів денітрифікації та нітрифікації для утворення нітрифікованого потоку очищених стічних вод, d) обробку вказаного нітрифікованого потоку очищених стічних вод для осадження фосфору і одержання осаду фосфорного шламу і обробленого потоку очищених стічних вод, e) циклізація вказаного осаду фосфорного шламу в резервуар для гомогенізації для одержання суміші шламу добрива і шламу фосфорного осаду. 6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що вказаний полімерний флокулянт вибраний з групи, що складається з катіонного поліакриламіду, катіонного поліетиленіміну, хітозану, полісахаридів і суміші вказаних компонентів. 19 UA 101808 C2 20 UA 101808 C2 21 UA 101808 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП ―Український інститут промислової власності‖, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 22