CZ115396A3 - Process of treating waste water and conversion of soluble phosphates in the waste water - Google Patents
Process of treating waste water and conversion of soluble phosphates in the waste water Download PDFInfo
- Publication number
- CZ115396A3 CZ115396A3 CZ961153A CZ115396A CZ115396A3 CZ 115396 A3 CZ115396 A3 CZ 115396A3 CZ 961153 A CZ961153 A CZ 961153A CZ 115396 A CZ115396 A CZ 115396A CZ 115396 A3 CZ115396 A3 CZ 115396A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- waste water
- ions
- atomization
- wastewater
- ice crystals
- Prior art date
Links
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 title claims description 11
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 title claims description 10
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 title claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 17
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 16
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 claims description 9
- -1 ammonia ions Chemical class 0.000 claims description 6
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims description 4
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 4
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H magnesium phosphate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 3
- 239000004137 magnesium phosphate Substances 0.000 claims description 3
- 229910000157 magnesium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229960002261 magnesium phosphate Drugs 0.000 claims description 3
- 235000010994 magnesium phosphates Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 claims description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 8
- 229910017840 NH 3 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 241000475481 Nebula Species 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012223 aqueous fraction Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D9/00—Crystallisation
- B01D9/0018—Evaporation of components of the mixture to be separated
- B01D9/0027—Evaporation of components of the mixture to be separated by means of conveying fluid, e.g. spray-crystallisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
- C02F1/586—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds by removing ammoniacal nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/22—Treatment of water, waste water, or sewage by freezing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/33—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using wind energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S210/00—Liquid purification or separation
- Y10S210/902—Materials removed
- Y10S210/906—Phosphorus containing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Description
(57) Anotace:
Řešení se týká způsobu zpracování odpadní vody, který spočívá v atomizaci této odpadní vody za určitých atmosférických podmínek za v podstatě úplné změny skupenství této odpadní vody. Atomizace se provádí rozprašováním této odpadní vody do atmosféry z trysky (1) namontované na věži (2), která je uspořádána poblíž záchytné oblasti pro shromažďování ledových krystalků (5) vznikajících přeměnou skupenství atomizované odpadní vody v ledové krystalky (5) za atmosférických podmínek vhodných pro mrznutí atomizovaných kapek odpadní vody v led. Řešení se dále týká způsobu přeměny rozpustných fosfátů v odpadní vodě, která obsahuje fosfátové ionty, plynný čpavek, čpavkové ionty, vápníkové ionty a hořčíkové ionty. Odpadní voda se atomizuje za atmosférických podmínek vhodných pro v podstatě úplnou změnu skupenství této odpadní vody v ledové krystalky a vodní páru, takže čpavkové ionty pod vlivem zvýšené hodnoty pH této odpadní vody tvoří plynný čpavek a fosfátové ionty v této odpadní vodě se slučují s vápníkovými nebo hořčíkovými ionty ve fosforečnan vápenatý a fosforečβ.''**/. 1
J. Mí Tel.
Způsob zpracování odpadní vody a přeměny rozpustných fosfátů v této odpadní vodě
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu zpracování odpadní vody a dále způsobu přeměny rozpustných fosfátů v odpadní vodě, která obsahuje fosfátové ionty, plynný čpavek, čpavkové ionty, vápníkové ionty a hořčíkové ionty. Vynález se týká způsobu, který je zvláště účinný v chladném klimatu, to jest klimatu v horských oblastech, popřípadě v severských oblastech v zimě.
Dosavadní stav technikv
Odpadní vody vznikají v průběhu roku v každé společnosti ve velkých množstvích. Pod výrazem odpadní vody se rozumí použitá voda ze sanitárních zařízení, to jest voda ze sanitárních stok, průmyslové odpadní vody, to jest vody vytékající z továren, závodů, rafinerií a od jiných uživatelů vody v komerčním průmyslovém měřítku, jako jsou podniky služeb, například restaurace a čisticí průmysl. Ve vyspělých společnostech se požaduje, aby se nějakým způsobem zpracovalo 100 % produkovaných odpadních vod, čímž se má zajistit minimální negativní ovlivnění životního prostředí. Z tohoto důvodu jsou ve většině měst vybudovány rozsáhlé systémy stok a zařízení na zpracování odpadní vody. Tato zařízení se vyznačují mimořádně vysokými investičními náklady a vysokými náklady na provoz a údržbu. Kromě toho mají tato zařízení jen omezenou kapacitu.
Pokud jsou správně projektována, pracují tato zařízení efektivně na průtokovém principu a jsou schopna zpracovat veškerou odpadní vodu vyprodukovanou v kterémkoliv časovém intervalu. Bohužel, v zimním období je efektivní činnost těchto zařízení obtížnější, protože mohou zamrznout usazovací nádrže a odpadní nádrže, přičemž zamrzají i řeky, zatímco splašky přitékají stále. Mnohá z těchto zařízení jsou pak v jarním období přetížena a lze předpokládat, že v době jarního tání je často nevyhnutelné vypouštět do okolní přírody, to jest do místní vodoteče, nezpracovanou nebo jen zčásti zpracovanou odpadní vodu.
Dále, řada komunit žije v oblastech se severským klimatem nebo jiných oblastech, kde zpracování vod ze stok nebo odpadních vod obecně jev podstatě nemožné, protože množství odpadní vody, které musí být skladováno po dobu mrazivých měsíců, do té míry přesahuje množství odpadní vody, které může být zpracováno v průběhu následujících mírnějších měsíců, že zpracování odpadních vod konvenčními metodadami je neproveditelné. Podobně, jsou určité komunity, například lyžařská a jiná zimní střediska, které mají poměrně nízký počet stálých obyvatel, avšak velmi mnoho zimních návštěvníků. Tyto komunity nemají potřebu velké kapacity zpracování odpadní vody v letních měsících a musí stávající čisticí zařízení,vystavovat vysokému a měnícímu se sezónnímu zatížení.
Je třeba zmínit i průmyslové procesy prováděné v severských oblastech, například získávání ropy z roponosných písků, které vyžadují velká množství vody, která nelze snadno zpracovat konvenčními technologiemi. Podobně, potravinářský průmysl má také často největší výrobu v mrazivých měsících, které následují po sklizni, a produkuje proto odpadní vody právě v průběhu těchto mrazivých měsíců.
Jsou čtyři základní aspekty zpracování běžných sanitárních odpadních vod. Prvním aspektem je objem odpadní vody, který se má zpracovat. Tento apekt rozhodující měrou ovlivňuje náklady, protože zájmem je s minimálními náklady zpracovat maximální objemy odpadní vody separací odpadu a živin z této odpadní vody.
Dalším aspektem a záměrem je snížení obsahu dusíku v odpadní vodě, aby se docílilo zpracované vody, která bude v podstatě zbavena dusíku. Dusík je v odpadní vodě obvykle přítomen ve formě NH3, NH4 +, N03 nebo N02’ a je potenciální příčinou znečištění, protože je podstatným zdrojem živin pro mnoho mikroorganismů, které mohou být přítomny ve vodě určené pro spotřebu lidmi.
Další aspektem a potřebou je snížení množství bakterií ve zpracované odpadní vodě pod normované úrovně, které jsou obecně řádově 100 až 1000 na 100 ml.
Konečně, z hlediska estetických kvalitt vody je nezbytné snížit obsah fosforu v odpadní vodě. Hladina fosforu, přítomného v odpadní vodě obvykle ve formě rozpustných fosfátových iontů, by se měla udržet pod hodnotou 1 mg/1 a ještě lépe 0,05 mg/1, aby se potlačil růst řas a plevelů, protože řasy ochuzují vodoteč, kam zpracovaná odpadní voda vytéká, o kyslík O2.
Způsob podle vynálezu je ve své základní myšlence nebiologický a dosahuje se všech výše zmíněných základních záměrů. Způsob podle vynálezu je ekonomicky výhodný pro zpracování velkých množství odpadních vod z obydlených oblastí a z komerčních nebo průmyslových zdrojů v podmínkách chladného klimatu a produkuje čistou vodu, aniž by bylo třeba odpadní vodu skladovat do nástupu mírnějšího počasí. Způsob podle vynálezu stanoví a výhodně využívá řadu jevů, které se vyskytují při atomizaci kapaliny a změně skupenství odpadní vody z kapalného v pevné, za atmosférických podmínek nízkých teplot pod 0 °C. Navíc, způsob podle vynálezu tak činí odlišně od starších pokusů, které byly všechny poměrně neúspěšné, a to využitím psychrometrických jevů při zpracování odpadní vody. Například, ve studii nazvané Low-Temperature Sewage Disposal Through Snowmaking autorů Zapf-Gilde, Russel and Mavinic se diskutují účinky koncentrování nečistot v nezmrzlé frakci ledových krupek nebo podobných struktur. Autoři Zapf-Gilge a kol. však nedosáhli využitelných výsledků, protože shledali nepřijatelně vysokou koncentraci dusíku a fosforu ve výsledné vodě z tajícího sněhu.
Jejich studie se pak zaměřila na myšlenku zpracování postupně tajících frakcí sněhové hromady. Stručným shrnutím tohoto pokusu může být, že nepředstavuje použitelný způsob zpracování odpadní vody a je zaměřen spíše na koncentrování nečistot v odpadní vodě, což neřeší problém výsledné vody z tohoto procesu.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol řeší a nedostatky známých způsobů zpracování odpadní vody do značné míry odstraňuje způsob zpracování odpadní vody podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že tato odpadní voda se atomizuje za určitých atmosférických podmínek za v podstatě úplné změny skupenství této odpadní vody.
Je výhodné, jestliže atomizace se provádí rozprašováním této odpadní vody do atmosféry za použití stlačeného vzduchu.
Přitom je výhodné, jestliže atomizace se provádí rozprašováním této odpadní vody do atmosféry ve směru svírajícím s vodorovnou rovinou úhel v rozsahu 0° až 90°, a to za teploty atmosféry nižší než 0 °C při vlhkém teploměru.
Při praktickém provádění způsobu podle vynálezu je výhodné, jestliže atomizace se provádí rozprašováním této odpadní vody z trysky namontované na věži, která je uspořádána poblíž záchytné oblasti pro shromažďování ledových krystalků vznikajících přeměnou skupenství atomizované odpadní vody v ledové krystalky, přičemž atomizace se provádí za takového převažujícího větru, aby ledové krystalky padaly očekávaným způsobem do určené oblasti.
Změna skupenství této odpadní vody v průběhu atomizace přitom spočívá ve zmrznutí odpadní vody v led, odpařování odpadní vody ve vodní páru a maximalizaci sublimace ledových krystalků ve vodní páru.
Předmětem vynálezu je rovněž způsob přeměny rozpustných fosfátů v odpadní vodě, která obsahuje fosfátové ionty, plynný čpavek, čpavkové ionty, vápníkové ionty a hořčíkové ionty, který spočívá podle vynálezu v tom, že tato odpadní voda se atomizuje za atmosférických podmínek vhodných pro v podstatě úplnou změnu skupenství této odpadní vody v ledové krystalky a vodní páru, takže čpavkové ionty pod vlivem zvýšené hodnoty pH této odpadní vody tvoří plynný čpavek a fosfátové ionty v této odpadní vodě se slučují s vápníkovými nebo hořčíkovými ionty ve fosforečnan vápenatý a fosforečnan hořečnatý a poté se srážejí jako nerozpustné soli.
Způsob podle vynálezu je tedy postupem, jehož výsledkem není převážně jen koncentrování živin a nečistot. Způsobem podle vynálezu se z odpadní vody odstraní v podstatě všechen dusík a současně se z odpadní vody jako neškodné alkalické soli vysrážejí fosfáty. Navíc, výsledkem způsobu podle vynálezu je i virtuálně kompletní eliminace bakterií z odpadní vody.
Způsob podle vynálezu tedy ze širšího hlediska spočívá v tom, že odpadní voda se atomizuje za určitých atmosférických podmínek za v podstatě úplné změny skupenství této odpadní vody.
Jiným aspektem vynálezu je způsob přeměny rozpustných fosfátů v odpadní vodě, která obsahuje fosfátové ionty, plynný čpavek, čpavkové ionty, vápníkové ionty a hořčíkové ionty, který spočívá v tom, že tato odpadní voda se atomizuje za atmosférických podmínek vhodných pro v podstatě úplnou změnu skupenství této odpadní vody v ledové krystalky a vodní páru, takže čpavkové ionty pod vlivem zvýšené hodnoty pH této odpadní vody tvoří plynný čpavek a fosfátové ionty v této odpadní vodě se slučují s vápníkovými nebo hořčíkovými ionty ve fosforečnan vápenatý a fosforečnan hořečnatý a poté se srážejí jako nerozpustné soli.
Přehled obrázků na výkresech
Podstata vynálezu je dále objasněna na neomezujících příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují:
- na obr. 1 schematické znázornění provádění způsobu podle vynálezu,
- na obr. 2 postupové srovnávací zobrazení způsobu podle vynálezu a jeho kvantitavní porovnání s některými typickými základními běžnými způsoby zpracování odpadní vody.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je schematicky znázorněno typické provedení a použití způsobu podle vynálezu. Obsah zásobníku 4 s nezpracovanou neb zčásti zpracovanou odpadní vodou, která může nebo nemusí být podrobena usazování, v závislosti na koncentraci pevných částeček a místních podmínkách rozložení kalu, se čerpá potrubím 3. do zpracovávacího zařízení podle vynálezu. Je použita tryska 1, uspořádaná nikoliv nutně na věži 2. Tryska 1 je provedena jako atomizační tryska pro vodu se stlačeným vzduchem, která je popsána v US patentu č. 5,135,167. Tyto trysky jsou ve srovnání s tryskami používanými komerčně pro výrobu sněhu upraveny, aby bylo zajištěno dokonalé vymrazení. V předloženém vynálezu nacházejí tyto trysky vynikající využití, a to zásluhou jejich schopnosti jemně atomizovat celý paprsek procházející tryskou 1. Při vystřikování paprsku z trysky 1 pod vysokým tlakem vzduchu v rozsahu 690 kPa až 3,5 MPa nebo více, působí na kapalinu prudký pokles tlaku z kolem 3,5 MPa na kolem 100 kPa, který způsobí atomizaci a okamžité odpaření kolem 8 až 10 % obsahu vody. Navíc, oxid uhličitý, část plynného čpavku, oxid siřičitý a podobně, které jsou za těchto podmínek těkavé, se od kapek atomizované odpadní vody oddělí dříve, než z této vody vzniknou ledové krystalky.
Při těkání plynného čpavku bude mít rovnováha mezi čpavkem, NH3 a čpavkovými ionty tendenci se posunout následovně:
(normální) NH4 + + OH’ = NH3 + H20 (těkající NH3) NH/ + OH' = NH3 Ť + H2O
Dále, při oddělování C02 z atomizované odpadní vody nastává následuj ící proces:
HCO3' -» C02 ť + OH’
HCO3’ je obvyklá forma CO2 ve vodném roztoku. Tudíž, při oddělování C02 se vodný roztok stává více zásaditým. Protože rovnovážná konstanta Kb pro čpavek, 1.8 x 10 5 se vypočte ze vztahu [NHf] [OH'] [NHJ při zvětšování obsahu [OH’] , to jest při zvyšování pH, se pak při konstantní Kb bude snižovat obsah [NH4 +] a obsah [NH3] se bude absolutně zvyšovat, avšak v roztoku v důsledku pokračujícího těkání NH3 mírně snižovat.
Tedy, prvním významným zjištěním je skutečnost, že výsledkem způsobu podle vynálezu je snížení koncentrace NH4 + v odpadní vodě. Je to NH4+, které rozpouští PO4 a PO3” a rozpouští se v odpadní vodě. Při snižování koncentrace NH4 + budou mít tyto fosfátové ionty tendenci se slučovat s Ca++ nebo Mg+ nacházejícími se v odpadní vodě, vysrážet se a zůstat jako nerozpustná sůl v půdě
Způsob podle vynálezu tedy způsobí současné snižování koncentrací NH3, NH4 +, P03 a P04” a působením za podmínek vedoucích k v zásadě úplnému vymrazení ledových krystalků je tohoto cíle dosaženo. Kromě toho, je to tento podstatný znak vynálezu, toto v zásadě úplné vymrazení krystalků odpadní vody, který odlišuje vynález od nezdařených pokusů na tomto poli v minulosti. Jestliže vymrazení není úplné, bude dále v průběhu celého letu částečně zmrzlých krystalků ledu existovat kapalná vodní frakce. Tato kapalná frakce bude obsahovat reaktivní C02, NH4 + a fosfáty, kterým se musí věnovat pozornost na zemi.
V podstatě, výsledkem je nezpracovaná voda nahoru, nezpracovaná voda dolů. Výsledkem způsobu podle vynálezu je však nezpracovaná voda nahoru, v podstatě čistá voda dolů, určité množství neškodných pevných solí, uvolňování neškodného plynného čpavku a uvolňování C02.
Co se týká bakterií, způsob podle vynálezu, při kterém se doahuje úplného vymrazení atomizované odpadní vody, bude mít smrtelné účinky na téměř všechny bakterie. Bakterie nacházející se v odpadní vodě jsou jednobuněčné organismy obsahující vodu. Neúplné vymrazení odpadní vody, které bylo výsledkem starších nezdařených pokusů a studií, mělo za následek uložení značného množství bakterií ve sněhu. Bakterie měly sníženou aktivitu, byly však naživu. Při způsobu podle vynálezu však úplné promrznutí ledových krystalků způsobí úplné vyhubení přítomných bakterií, a to bud přímým roztrháním buněčných stěn v důsledku expanzivní povahy mrazicího procesu, nebo v důsledku destrukce buněčných stěn osmotickým tlakem za teploty, pod kterou mnoho druhů bakterií nepřežije. Těchto podmínek lze dosáhnout jen tehdy, jestliže se dosáhne stoprocentní změny skupenství.
Z předchozího rozboru by tedy mělo být zřejmé, že podstatným znakem vynálezu jev podstatě úplné vymrazení ledových krystalků vytvořených důslednou atomizací a vytvořením krystalizačních zárodků v paprsku odpadní vody.
S odkazem na obr. 1 je toho dosaženo:
i) prováděním způsobu pouze za poměrně nízkých teplot. Nezbytná je teplota pod 0 °C při yhlkém teploměru, výhodná je teplota pod - 5 °C a ještě výhodnější jsou teploty pod
- 10 °C.
ii) Pro maximální účinnost vymrazení a rozprášení by ledové krystalky vystřelované z trysky 1 měly mít výsledný směr letu svírající s vodorovnou rovinou úhel kolem 45°. Tento směr může být v daný den stanoven nastavením úhlu trysky 1 podle rychlosti větru. Je zapotřebí rychlost větru větší než 0 a do 70 km/hod., s výhodou 5 km/hod. až 70 km/hod., při které krystalky a vedlejší produkty budou padat do známé oblasti a tvořit sněhové hromady 7, které jsou naznačeny na obr. 1. Úhel trysky 1 vůči vodorovné rovině se bude měnit v rozsahu 0° až 90° a volí se tak, aby kombinovaný účinek větru a náměru odpovídal náměru 45° za bezvětří. Náměr 45° je nejvýhodnější z hlediska dlouhé doby letu, úplného vymrazení a optimálního rozprášení na sněhové hromady 7.
iii) Používá se již zmíněná tryska se stlačeným vzduchem. Je třeba poznamenat, že lze použít i kapalinové trysky nebo trysky bez vzduchu, avšak s méně uspokojivými výsledky, co se týká vymrazení. Tyto trysky také vyžadují speciální činidla za účelem vytváření zárodků. Použití trysky se stlačeným vzduchem přináší vytváření velkého množství velmi malých kapek, které lépe pohlcují vzduch, tvoří páru 8., lepší atomizaci a poměrně rychlé vytváření velkého množství ledových krystalků 5. malé až střední velikosti, u kterých dojde před dopadem na vytvářenou sněhovou hromadu 7 k úplnému vymrazení. Navíc, vytváří se jemná mlhovina 6. velmi malých částeček ledu, která zásluhou nízké hmotnosti, lepší aerodynamiky a nižší konečné rychlosti klesá dolů jen velmi pomalu. Tato mlhovina 6 krystalků bude tvořit oblast zárodečných jader pro případně větší kapky vody, které mohou padat dolů a dosud nezačaly mrznout.
Na obr. 2 jsou typické výsledky, které jsou dosažitelné způsobem podle vynálezu, srovnávány s alternativními metodami. Je také znázorněn malý rozdíl mezi jakostí vody ze způsobu podle vynálezu, to jest vody vypouštěné do půdy nebo výsledné vody, a exfiltrovanou vodou, do jest vodou, která půdou prosákla do hladiny podzemní vody.
Zcela vpravo jsou kvantifikovány parametry surové odpadní vody. V další linii je znázorněno zpracování odpadní vody v odkalovací nádrži bez aerace, rozprašování nebo nebo filtrace, typické výsledky dosažené s rozprašovacím zavlažováním a konečně s rozsáhlou filtrací, jsou znázorněny v dalších dvou liniích. Je třeba poznamenat, že je obvykle snaha dosáhnout výsledků podle posledních dvou linií a jsou-li tyto výsledky dosaženy, jsou považovány za dostatečné pro normy sekundárního zpracování. Následující dvě linky údajů zaznamenávají výsledky dosažené při povrchovém odběru a filtraci půdou odpadní vody zpracované podle vynálezu. Lze konstatovat, že výsledky způsobu podle vynálezu v mnoha aspektech dosahují nebo přesahují výsledky dosažené konvenčním zpracováním odpadní vody (lepší než terciární zpracování).
Na levé straně a ve spodní části diagramu je způsob podle vynálezu znázorněn spolu s účinky přírodních sil, které na odpadní vodu při jejím zpracováním způsobem podle vynálezu budou působit. Znamená to, že způsob podle vynálezu spočívá v podstatě v regulované atomizaci odpadní vody za určitých atmosférických podmínek. Přírodní děje, které následují po provedení způsobu podle vynálezu, již regulovatelné nejsou, avšak počítalo se s nimi při vývoji tohoto vynálezu. Například, stárnutí sněhových hromad 7 probíhá přirozenou cestou. Je prokázán příznivý účinek tohoto přirozeného procesu, což však není součástí tohoto vynálezu.
Je samozřejmé, že výše popsané příklady neomezují rozsah vynálezu. Lze očekávat, že pro osobu znalou oboru, kterého se vynález týká, bude zřejmá řada dalších variant nevybočujících z myšlenky vynálezu. Rozsah vynálezu je vymezen pouze následujícími patentovými nároky.
Claims (8)
1. Způsob zpracování odpadní vody, vyznačuj ící se tím, že tato odpadní voda se atomizuje za určitých atmosférických podmínek za v podstatě úplné změny skupenství této odpadní vody.
2. Způsob zpracování odpadní vody podle nároku 1, vyznačující se tím, že atomizace se provádí rozprašováním této odpadní vody do atmosféry za použití stlačeného vzduchu.
3. Způsob zpracování odpadní vody podle nároku 2, vyznačující se tím, že atomizace se provádí rozprašováním této odpadní vody do atmosféry ve směru svírajícím s vodorovnou rovinou úhel v rozsahu 0° až 90°.
4. Způsob zpracování odpadní vody podle nároku 3, vyznačující se tím, že atomizace se provádí za teploty atmosféry nižší než 0 °C při vlhkém teploměru.
5. Způsob zpracování odpadní vody podle nároku 4, vyznačující se tím, že atomizace se provádí rozprašováním této odpadní vody z trysky (1) namontované na věži (2), která je uspořádána poblíž záchytné oblasti pro shromažďování ledových krystalků (5) vznikajících přeměnou skupenství atomizované odpadní vody v ledové krystalky.
6. Způsob zpracování odpadní vody podle nároku 5, vyznačující se tím, že atomizace se provádí za takového převažujícího větru, aby ledové krystalky (5) padaly očekávaným způsobem do určené oblasti.
7. Způsob zpracování odpadní vody podle nároku 6, vyznačující se tím, že změna skupenství této odpadní vody v průběhu atomizace spočívá ve zmrznutí odpadní vody v led, odpařování odpadní vody ve vodní páru a maximalizaci sublimace ledových krystalků (5) ve vodní páru.
8. Způsob přeměny rozpustných fosfátů v odpadní vodě, která obsahuje fosfátové ionty, plynný čpavek, čpavkové ionty, vápníkové ionty a hořčíkové ionty, vyznačuj ící se tím, že tato odpadní voda se atomizuje za atmosférických podmínek vhodných pro v podstatě úplnou změnu skupenství této odpadní vody v ledové krystalky a vodní páru, takže čpavkové ionty pod vlivem zvýšené hodnoty pH této odpadní vody tvoří plynný čpavek a fosfátové ionty v této odpadní vodě se slučuj í s vápníkovými nebo hořčíkovými ionty ve fosforečnan vápenatý a fosforečnan hořečnatý a poté se srážejí jako nerozpustné soli.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002160329A CA2160329C (en) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | Waste water treatment method and apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ115396A3 true CZ115396A3 (en) | 1997-04-16 |
Family
ID=4156748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ961153A CZ115396A3 (en) | 1995-10-11 | 1996-04-22 | Process of treating waste water and conversion of soluble phosphates in the waste water |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5726405A (cs) |
| EP (1) | EP0768278B1 (cs) |
| JP (1) | JPH09206738A (cs) |
| KR (1) | KR970020978A (cs) |
| CN (1) | CN1148030A (cs) |
| AT (1) | ATE193872T1 (cs) |
| CA (1) | CA2160329C (cs) |
| CZ (1) | CZ115396A3 (cs) |
| DE (1) | DE69608867T2 (cs) |
| HU (1) | HU221096B1 (cs) |
| NO (1) | NO313133B1 (cs) |
| PL (1) | PL313833A1 (cs) |
| RO (1) | RO118199B1 (cs) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6508078B2 (en) * | 2000-10-26 | 2003-01-21 | Crystal Peak Farms | Separation of purified water and nutrients from agricultural and farm wastes |
| CN1321071C (zh) * | 2004-07-05 | 2007-06-13 | 宜兴市通达化学有限公司 | 一种生产纤维素醚废液处理方法 |
| CN100391857C (zh) * | 2005-11-11 | 2008-06-04 | 武汉科梦科技发展有限公司 | 高分散去除溶液中氨氮的方法 |
| US8926792B1 (en) * | 2012-10-31 | 2015-01-06 | Kelly K. Houston | System and method for disposing of leachate and wastewater |
| US9890057B2 (en) | 2013-10-24 | 2018-02-13 | Kelly K. Houston | System and method for on site aerial dissemination and atmospheric disposal of all leachates and wastewaters |
| CN103588255B (zh) * | 2013-11-22 | 2015-04-22 | 北京万邦达环保技术股份有限公司 | 浓盐水蒸发方法 |
| CN104454297A (zh) * | 2014-10-16 | 2015-03-25 | 广西玉林宏江能源科技有限公司 | 高原江面浮轮发电抽水上雪山制冰、冰流发电供冰供水新法新装置 |
| US11365133B1 (en) | 2018-05-10 | 2022-06-21 | Advanced Cooling Technologies, Inc. | Vacuum freezing nucleated liquid water for purifying brackish water |
| CN109179546A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-01-11 | 中国矿业大学 | 一种喷射冻结循环净化去除水中污染物的方法及系统 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1517429A1 (de) * | 1965-09-13 | 1969-06-12 | Herbert Hohmann | Verfahren zur Suesswassergewinnung aus Seewasser |
| DE1517538A1 (de) * | 1965-09-13 | 1970-01-22 | Herbert Hohmann | Verfahren zur Gewinnung von Suesswasser aus Seewasser auf Berghoehen mit natuerlicher Kaelte |
| US3751358A (en) * | 1972-01-19 | 1973-08-07 | Great Canadian Oil Sands | Freeze-thaw separation of solids from tar sands extraction effluents |
| US4018682A (en) * | 1975-09-08 | 1977-04-19 | Sunoco Energy Development Co. | Freeze-thaw method for reducing mineral content of a clay-water mixture |
| LU77015A1 (cs) * | 1977-03-25 | 1978-11-03 | ||
| JPH0646234B2 (ja) * | 1985-12-03 | 1994-06-15 | 日本碍子株式会社 | 放射性廃液の粉体化処理方法 |
| WO1988004193A1 (en) * | 1986-12-03 | 1988-06-16 | Hoffman Frank W | Liquid purification system |
| JPH0352685A (ja) * | 1989-07-20 | 1991-03-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | 写真廃液の処理方法 |
| RU1798313C (ru) * | 1990-06-07 | 1993-02-28 | Якутский Отдел Сибирского Научно-Исследовательского Института Гидротехники И Мелиорации | Способ сброса сточных вод в гидрографическую сеть |
| US5208998A (en) * | 1991-02-25 | 1993-05-11 | Oyler Jr James R | Liquid substances freeze-drying systems and methods |
| US5360163A (en) * | 1993-05-17 | 1994-11-01 | Dupre Herman K | Adjustable snow making tower |
| JPH0731966A (ja) * | 1993-07-16 | 1995-02-03 | Nitto Kikai Kk | 高濃度アンモニア含有水からアンモニアをガス状で分離、処理する方法 |
| US5400619A (en) * | 1993-12-14 | 1995-03-28 | Technology International Incorporated | Freezing purification system and method for decontamination and desalination of water |
-
1995
- 1995-10-11 CA CA002160329A patent/CA2160329C/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-25 US US08/547,817 patent/US5726405A/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-04-12 NO NO19961463A patent/NO313133B1/no not_active IP Right Cessation
- 1996-04-15 DE DE69608867T patent/DE69608867T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-04-15 EP EP96302613A patent/EP0768278B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-15 AT AT96302613T patent/ATE193872T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-04-18 PL PL96313833A patent/PL313833A1/xx unknown
- 1996-04-22 HU HU9601049A patent/HU221096B1/hu not_active IP Right Cessation
- 1996-04-22 CZ CZ961153A patent/CZ115396A3/cs unknown
- 1996-04-22 CN CN96104633A patent/CN1148030A/zh active Pending
- 1996-04-26 JP JP8130646A patent/JPH09206738A/ja active Pending
- 1996-04-29 RO RO96-00884A patent/RO118199B1/ro unknown
- 1996-06-24 KR KR1019960023190A patent/KR970020978A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUP9601049A3 (en) | 1999-03-29 |
| HU221096B1 (en) | 2002-08-28 |
| PL313833A1 (en) | 1997-04-14 |
| KR970020978A (ko) | 1997-05-28 |
| CA2160329A1 (en) | 1997-04-12 |
| HU9601049D0 (en) | 1996-06-28 |
| US5726405A (en) | 1998-03-10 |
| NO961463D0 (no) | 1996-04-12 |
| JPH09206738A (ja) | 1997-08-12 |
| NO961463L (no) | 1997-04-14 |
| DE69608867D1 (de) | 2000-07-20 |
| EP0768278B1 (en) | 2000-06-14 |
| RO118199B1 (ro) | 2003-03-28 |
| NO313133B1 (no) | 2002-08-19 |
| EP0768278A1 (en) | 1997-04-16 |
| ATE193872T1 (de) | 2000-06-15 |
| CN1148030A (zh) | 1997-04-23 |
| DE69608867T2 (de) | 2001-02-22 |
| HUP9601049A2 (en) | 1997-06-30 |
| CA2160329C (en) | 2002-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6508078B2 (en) | Separation of purified water and nutrients from agricultural and farm wastes | |
| US8440439B2 (en) | Method of carbon sequestration | |
| CN101007687A (zh) | 反冲洗、曝气型潜流湿地水体净化设备及水体净化方法 | |
| CN106395926A (zh) | 一种气田采出水减量及无害化处理方法 | |
| US20090032387A1 (en) | Desalination of ocean water | |
| CZ115396A3 (en) | Process of treating waste water and conversion of soluble phosphates in the waste water | |
| CN108128983A (zh) | 一种高含硫、高含盐气田采出水深度净化处理工艺 | |
| KR100808303B1 (ko) | 물의 증발을 향상시키기 위한 방법 및 장치 | |
| CN111072219A (zh) | 一种湿地前置塘富营养化控制方法 | |
| Kostenko et al. | Mitigating the adverse environmental impact resulting from closing down of mining enterprises | |
| US6436296B1 (en) | Waste water treatment method and apparatus | |
| AU2001249750A1 (en) | Improved desalination of ocean water | |
| RU2357041C1 (ru) | Накопитель дренажного стока гидромелиоративных систем | |
| CN201003011Y (zh) | 反冲洗、曝气型潜流湿地水体净化设备 | |
| NO178296B (no) | Produkter inneholdende vannlöslige forbindelser av nitrogen og fosfor som er rasktvirkende gjödsel, fremgangsmåte ved fremstilling av dette, samt anvendelse derav | |
| KR101827856B1 (ko) | 다기능성 토양 개량, 식물 영양 공급 및 토양 오염물질 제거용 액상 영양 크리너 조성물 제조방법 | |
| US20060175236A1 (en) | Evaporation of water from concentrated brines and sludges to produce a solid fertilizer product | |
| RU2370511C2 (ru) | Противогололедный материал | |
| FR3023280B1 (fr) | Procede de traitement des effluents liquides | |
| Guzmán | Control of cane sugar wastes in Puerto Rico | |
| Saha et al. | Salt Stress and its Mitigation Strategies for Enhancing Agricultural Production | |
| FR3092575A1 (fr) | Dispositif d’épuration d’eaux usées comportant un dispositif de déphosphatation de l’eau à partir d’apatite, et procédé de déphosphatation d’eaux usées | |
| Burns | Water pollution and water resources planning | |
| WO2002102721A1 (fr) | Procede et installation d'epuration d'effluents au moins partiellement biodegradables | |
| Rosik-Dulewska et al. | Dynamics of soil and water properties of land irrigated with wastewater from yeast production. Part I |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |