JP2019522610A - リン酸塩含有肥料の製造 - Google Patents
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Abstract
Description
− 廃水処理プロセスからリン酸塩含有沈殿物を提供する工程、
− 沈殿物から水を分離して、脱水スラリーケーキを提供する工程、および
− 任意に、窒素、カリウムおよび追加的リン含有化合物から選択される少なくとも1種の化合物を添加または混合する工程
を含む、方法を提供することである。
− 任意に、上記スラリーを混合する工程、
− 任意に、水を添加する工程、および
− スラリーをペレット化または造粒して、ペレットまたは顆粒を得る工程
をさらに含む。
三次処理におけるリン回収を、生物学的処理プロセスを有する廃水処理プラントからの廃水を使用して実験室規模でシミュレートした。今日の廃水処理粒子はリンの除去を必要とするので、廃水中の総リンをプラントでこれらの要件を満たすために、0.3mgP/l未満に減少させた。したがって、リンレベルは最初に、Na3PO4を使用して所望のレベルに上昇させた。
FePO4である、得られた脱水リン酸塩沈殿物を、尿素(窒素源)および塩化カリウム(カリウム源)と混合して、NPK−肥料を生成させる。以下の成分および量を混合する:300.0gの尿素(46.0重量%N)、300.0gのKCl(60重量%K2O=49.8重量%K)、および3000.0gのFePO4脱水ケーキ(9.0重量%PのDS=20.6重量%P2O5のDS、および90重量%H2O)。乾燥固体基準での最終肥料中のN、P2O5およびK2Oの量は、15.33重量%N、6.88重量%P2O5および20.00重量%K2Oである。このスラリー混合物は、75%の水を含有し、スラリー肥料としてそのままで使用され得る。このスラリー肥料中のN、P2O5およびK2Oの量は、3.83重量%N、1.72重量%P2O5および5.00重量%K2Oである。
FePO4である、得られた脱水リン酸塩沈殿物を、尿素(窒素源)、リン酸二アンモニウム(窒素および開始リン源)、および塩化カリウム(カリウム源)と混合して、NPK−肥料を生成させる。以下の成分および量を混合する:291.5gの尿素(46.0重量%N)、301.0gのKCl(60重量%K2O=49.8重量%K)、2000.0gのFePO4脱水ケーキ(9.0重量%PのDS=20.6重量%P2O5のDS、および85重量%H2O)、および258.0gの(NH4)2HPO4(46重量%P2O5=20.1重量%P、18.0重量%N)。乾燥固体基準での最終肥料中のN、P2O5およびK2O量は、15.69重量%N、15.69重量%P2O5、および15.70重量%K2Oである。このスラリー混合物は、59.64%のH2Oを含有し、スラリー肥料としてそのまま使用され得る。このスラリー肥料中のN、P2O5、およびK2Oの量は、6.33重量%N、6.33重量%P2O5、および6.34重量%K2Oである。
硫酸第二鉄、Kemira PIX−105(Fe11.2重量%、密度1.50g/cm3)を廃水処理プラント(プラント2)で使用して、別に精製廃水から沈殿工程後にリンを沈殿させ、その後、水を受容者に放出した。試料採取期間の間、廃水流量は、20700〜21900m3/日であり、PIX投与量は1820〜2210kg/日であり、水中PO4−Pは、1.1〜2.3mg/lであった。リン沈殿物が形成された。沈殿物を沈降槽中で沈降させ、デカンタ遠心分離を使用して沈降スラリーをさらに脱水した。
凝集剤、Kemira Superfloc A120HMWを沈降および脱水に添加して、固体液体分離を改善した。凝集剤は、0.02〜0.05%溶液として使用した。
100kgの脱水リン酸塩ケーキを、実施例4に記載された廃水処理プロセス(プラント2)からデカンタ遠心分離から取った。25kgのこの脱水ケーキを5つの大きなプレート上に広げて、2つの異なる条件:42℃で6夜の間、および100℃で1夜の間で空気循環を備えたオーブン中で乾燥させた。得られた結晶の特性を分析した(表6)。
プラント2からの25kgの得られた脱水リン酸塩ケーキを5つの大きなプレート上に広げ、空気循環を備えたオーブン中100℃で24時間乾燥させた。乾燥材料の組成を表7に提示する。
448.76gのそのように調製乾燥させたリン酸塩沈殿物を取り、Merckからの、分析用の1277.89gの硫酸アンモニウム(NH4)2SO4、1.01217.5000およびVWR Chemicalsからの233.35gの硫酸カリウムK2SO4 GPR Rectapur、26994.362と混合した。得られた混合物をRetschミルType SR2を使用して2回摩砕した。100gのそのように調製摩砕した塩混合物を、Mars Mineralからの実験室規模プレート造粒機、36cmの直径を有するModel No.DP−14上に置いた。プレートにスイッチを入れ、40rpmの速度で回転させた。造粒が開始し、塩床が、小シャベルの助けによってプレート上で穏やかに移動させた。造粒中に、小部分の水を移動塩床上に噴霧して、顆粒の形成を支援した。最初の初期顆粒が形成されると直ぐに、小部分の塩混合物をプレートに添加した。必要な場合は常に、塩混合物に水を小部分で一様に噴霧して、造粒を支援した。顆粒を成長させ、緩く摩砕された塩が顆粒形成に消費されてしまったときに常に次ぎの塩添加を行った。摩砕した塩のすべてを消費した。造粒中に、合計で230gのH2Oを造粒に使用した。造粒時間は1時間であった。得られた顆粒をオーブン中80℃で3時間乾燥させ、60℃で一夜にわたって続けた。
702.44gのそのように調製乾燥させたリン酸塩沈殿物を取り、Merckからの、分析用の1147.98gの硫酸アンモニウム(NH4)2SO4、1.01217.5000およびVWR Chemicalsからの109.58gの塩化カリウムKCl GPR Rectapur、26759.462と混合した。得られた混合物をRetschミルType SR2を使用して2回摩砕した。100gのそのように調製摩砕した塩混合物を、Mars Mineralからの実験室規模プレート造粒機、36cmの直径を有するModel No.DP−14上に置いた。プレートにスイッチを入れ、40rpmの速度で回転させた。造粒が開始し、塩床を、小シャベルの助けによってプレート上で穏やかに移動させた。造粒中に、小部分の水を移動塩床上に噴霧して、顆粒の形成を支援した。最初の初期顆粒が形成されると直ぐに、小部分の塩混合物をプレートに添加した。必要な場合は常に、塩混合物に水を小部分で一様に噴霧して、造粒を支援した。顆粒を成長させ、緩く摩砕された塩が顆粒形成に消費されてしまったときに常に次ぎの塩添加を行った。摩砕した塩のすべてを消費した。造粒中に、合計で240gのH2Oを形成顆粒上に一様に、かつゆっくりと噴霧して、顆粒形成を支援した。造粒時間は1時間であった。得られた顆粒をオーブン中80℃で2時間乾燥させ、60℃で一夜にわたって続けた。
伝統的な市販の肥料塩のみを使用して、乾燥リン酸塩沈殿物なしの造粒を調製した。Merckからの、分析用の1128.43gの硫酸アンモニウム(NH4)2SO4、1.01217.5000を取り、VWR Chemicalsからの233.35gの硫酸カリウムK2SO4 GPR Rectapur、26994.362、VWR Chemicalsからの174.37gのリン酸水素二アンモニウム、技術グレード、21306.362、およびShiilinjaerviからの423.85gの硫酸カルシウム二水和物CaSO4・2H2O廃棄物(結合剤)と混合した。得られた混合物を、RetschミルType SR2を使用して2回摩砕した。100gのそのように調製摩砕した塩混合物を、Mars Mineralからの実験室規模プレート造粒機、36cmの直径を有するModel No.DP−14上に置いた。プレートにスイッチを入れ、40rpmの速度で回転させた。造粒が開始し、塩床を、小シャベルの助けによってプレート上で穏やかに移動させた。造粒中に、小部分の水を移動塩床上に噴霧して、顆粒の形成を支援した。最初の初期顆粒が形成されると直ぐに、小部分の塩混合物をプレートに添加した。必要な場合は常に、塩混合物に水を小部分で一様に噴霧して、造粒を支援した。顆粒を成長させ、緩く摩砕された塩が顆粒形成に消費されてしまったときに常に次ぎの塩添加を行った。摩砕された塩のすべてを消費した。造粒中に、200gのH2Oを形成顆粒上に一様に、かつゆっくりと噴霧して、顆粒形成を支援した。造粒時間は1時間であった。得られた顆粒をオーブン中80℃で6時間乾燥させ、60℃で一夜にわたって続けた。
処方1:N−P−K 11−4.1−6.6
処方2:N−P−K 11−5.7−3.9
参照処方:N−P−K 14−4.8−6.7。
Claims (21)
- リン酸塩含有肥料生成物の製造方法であって、
− 廃水処理プロセスからリン酸塩含有沈殿物を提供する工程、
− 前記沈殿物から水を分離して、脱水スラリーケーキを提供する工程、および
− 任意に、窒素、カリウムおよび追加的リン含有化合物から選択される少なくとも1種の化合物を添加または混合する工程
を含む方法。 - 前記リン酸塩含有沈殿物が、前記廃水処理プロセスの三次処理における水相から沈殿される、請求項1に記載の方法。
- 前記リン酸塩含有沈殿物のリン酸塩が、リン酸鉄、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム、およびリン酸マグネシウムアンモニウムの群から選択され、好ましくはリン酸第二鉄、リン酸第一鉄、リン酸水酸化鉄、リン酸一カルシウム、リン酸二カルシウム、リン酸三カルシウム、リン酸水酸化カルシウム、リン酸アルミニウム、およびリン酸マグネシウムアンモニウムの群から選択され、好ましくはリン酸第二鉄、リン酸第一鉄、リン酸水酸化鉄、およびリン酸アルミニウムの群から選択される塩である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記窒素含有化合物が、尿素、硫酸アンモニウム、メチレン尿素、アンモニア、塩化アンモニウム、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、硝酸アンモニウム、硝酸カリウム、硝酸、およびUAN(尿素および硝酸アンモニウムおよび任意に水)の窒素溶液、ならびにそれらの任意の組み合わせの群から選択されてもよい、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カリウム含有化合物が、硫酸カリウム、塩化カリウム、硝酸カリウム、リン酸カリウム、およびギ酸カリウム、ならびにそれらの任意の組み合わせの群から選択されてもよい、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記脱水スラリーケーキが、4〜80重量%の、好ましくは5〜70重量%、6〜60重量%、7〜50重量%、7〜40重量%、7〜30重量%、および8〜20重量%の範囲のいずれか1つから選択される乾燥固体含量を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記脱水スラリーケーキが、約4〜30重量%の、好ましくは4〜25重量%、4〜17重量%、4〜13重量%、6〜13重量%、7〜13重量%、8〜13重量%または8〜12重量%の範囲のいずれか1つから選択される、乾燥固体含量に対して計算されたリン含量を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法が、好ましくは熱的衛生化、化学的衛生化、オゾン化、またはUV線から選択される、衛生化工程をさらに含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記熱的衛生化が、約50〜180℃、好ましくは50〜120℃、好ましくは50〜100℃、好ましくは70〜95℃、および好ましくは70〜80℃の温度で行われる、請求項8に記載の方法。
- 前記化学的衛生化が、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、石灰、過ギ酸、過酢酸、過酸化水素、およびアンモニア、ならびにそれらの任意の組み合わせの群から選択される化合物の添加によって行われる、請求項8に記載の方法。
- 前記方法が、
− 任意に、前記スラリーを混合する工程、
− 任意に、水を添加する工程、および
− 前記スラリーをペレット化または造粒して、それぞれ、ペレットおよび顆粒を得る工程
をさらに含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。 - 前記方法が、前記脱水スラリーケーキおよび/または前記形成ペレットもしくは顆粒を乾燥させる工程をさらに含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記乾燥脱水ケーキおよび/または任意に、前記乾燥形成ペレットもしくは顆粒が、70〜100重量%、80〜99.8重量%、90〜99.8重量%、95〜99.8重量%、および98〜99.5重量%の範囲の群から選択される乾燥固体含量を有する、請求項11または12に記載の方法。
- 前記方法が、任意の順序で、前記ペレットもしくは顆粒を冷却する工程、および/または前記ペレットもしくは顆粒を選別する工程をさらに含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法が、前記ペレットまたは顆粒を、好ましくは植物油、鉱油、パーム油、タルク、およびマイカ、ならびにそれらの任意の組み合わせの群から選択される化合物を含むコーティングによってコーティングする工程をさらに含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 廃水処理プロセスから得られたリン酸塩を含む、肥料。
- 請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法から得られた肥料。
- 肥料の製造における廃水処理から得られたリン酸塩の使用。
- 栽培培地、好ましくは土壌上での、請求項16もしくは17に記載の肥料、または請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法で得られた肥料の使用。
- 前記リン酸塩が、カルシウム、マグネシウム、鉄、アルミニウム、およびそれらの任意の組み合わせの群から選択され、好ましくはカルシウム、鉄、およびアルミニウム、ならびにそれらの任意の組み合わせから選択され、好ましくは鉄および/またはアルミニウムから選択される金属を含む任意の塩である、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法、または請求項16もしくは17に記載の肥料。
- 前記肥料が、5〜8、好ましくは5.5〜7.5、好ましくは6〜7のpHを有する、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法、または請求項16もしくは17に記載の肥料。
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