PL165439B1 - S p o s ó b o b r ó b k i o s a d u s c i e k o w e g o PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób obróbki osadu sciekowego, w którym to sposobie osad sciekowy najpierw suszy sie wstepnie, nastepnie poddaje sie pirolizie i wreszcie pozostalosci wypala sie w piecu do wypalania, znamienny tym, ze osad sciekowy suszy sie do zawartosci co najmniej 85% substancji suchej i nastepnie poddaje sie niskotemperaturowej konwersji w warunkach beztlenowych w temperaturze okolo 250-350°C wyodrebnia organiczny wegiel w postaci oleju, a zostajace po tym pozostalosci wypala sie w temperaturze co najmniej 1250°C wobec dodatku czystego tlenu i wreszcie pozostale po tym skladniki nieorganiczne stosuje sie w drobno zmielonej postaci jako substytut hydraulicznego srodka wiazacego, zwlaszcza cementu. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki osadu -ściekowego.

Znany jest sposób obróbki osadu ściekowego, polegający na tym, że osad ściekowy poddaje się obejmującej proces suszenia obróbce cieplnej w temperaturze rosnącej do 350°C wobec wykluczenia dostępu powietrza i przy tym otrzymaną, drobnoziarnistą pozostałość stosuje się jako dodatek do surowców ceramicznych [porównaj opis patentowy Republiki Federalnej Niemiec nr De 2238 328-A1, klasa C02F 11/12, 1983].

W tym znanym sposobie otrzymaną w wyniku obróbki cieplnej drobnoziarnistą pozostałość dodaje się do masy przeznaczonej na produkcję cegieł z gliny.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu obróbki odpadów, który prowadziłby do uzyskania hydraulicznego środka wiążącego z osadu ściekowego.

Osiąga się ten cel za pomocą sposobu obróbki osadu ściekowego, w którym to sposobie osad ściekowy najpierw suszy się wstępnie, następnie poddaje się pirolizie i wreszcie pozostałości wypala się w piecu do wypalania, polegający według wynalazku na tym, że osad ściekowy suszy się do zawartości co najmniej 85% substancji suchej i następnie poddaje się niskotemperaturowej konwersji w warunkach beztlenowych w temperaturze około 250-350°C w celu wyodrębnienia organicznego węgla w postaci oleju, że zostające po tym pozostałości wypala się w temperaturze co najmniej 1250°C wobec dodatku czystego tlenu i wreszcie pozostałe po tym składniki nieorganiczne stosuje się w drobno zmielonej postaci jako substytut hydraulicznego środka wiążącego, zwłaszcza cementu.

Korzystnie nieskotemperaturową konwersję prowadzi się w temperaturze około 300°C, zaś pozostałości korzystnie wypala się w temperaturze około 1450°C.

Suszenie tego osadu ściekowego następuje na drodze obróbki gorącym powietrzem w temperaturze suszenia 100-150°C aż do zawartości 85-100% substancji suchej, korzystnie do zawartości 5-95% substancji suchej. Przed tym suszeniem można przeprowadzić mechaniczne odwadnianie wstępne.

Obróbkę cieplną z reguły prowadzi się w temperaturze 250-350°C, korzystnie w temperaturze 280-350°C, w ciągu co najwyżej 30 minut, korzystnie w ciągu 15-25 minut. Analogicznie do tworzenia się ropy naftowej i węgla w przyrodzie powstają w tej obróbce oleje o relatywnie wysokiej zawartości węgla i o wysokim cieple spalania. Olej ten po przemyciu spala się niemal bez pozostałości, toteż jest bardzo odpowiedni jako paliwo. Nadto powstający, głównie z CO 2 składający się, gaz reakcyjny można zawracać jako gaz ochronny w celu utrzymania odcięcia dopływu powietrza. Olej i woda podczas obróbki cieplnej przechodzą do fazy gazowej i w wielu stanowiskach lub jako frakcja całkowita mogą być odbierane i wydzielane w skraplaczu.

165 439

Związki metali ciężkich nie mogą ulatniać się poprzez fazę gazową, pozostają one raczej w stałej pozostałości, która oprócz składników nieorganicznych z osadu ściekowego zawiera węgiel, utworzony obok oleju ze składników organicznych.

Podczas wypalania, które prowadzi się w ciągu co najwyżej 30 minut, korzystnie w ciągu 10-25 minut, następuje spiekanie substancji nieorganicznych, zawartych w pozostałości z obróbki cieplnej. Dzięki doprowadzeniu czystego tlenu osiąga się nie tylko temperaturę 1200-1450°C, potrzebną do spiekania składników nieorganicznych, lecz też zapobiega się spaleniu dodatkowych, nie regenerowalnych nośników energetycznych, które powodowałoby nie tylko powstawanie dalszych ilości dwutlenku węgla, lecz przede wszystkim powstawanie tlenków azotu, silnie obciążających środowisko naturalne. W reakcji resztkowego węgla z tlenem powstają wprawdzie pewne ilości dwutlenku węgla, lecz porównawczo są one małe, podobnie jak gazy nitrozowe, które tworzą się z azotu zawartego w resztkowym węglu.

Czysty tlen, stosowany do spalania, można na nieszkodliwej dla środowiska naturalnego drodze uzyskiwać zwłaszcza ze skroplonego powietrza dzięki frakcjonowanej destylacji i skraplaniu. W związku z tym można też stosować regenerowalne źródła energii, takie jak energia słoneczna i hydroenergia, które prawie nieograniczone są do dyspozycji w określonych warunkach klimatycznych.

Sposób według wynalazku prowadzi zatem nie tylko do całkowitego wykorzystania zawartych w osadzie ściekowym składników organicznych ze względu na ich energię, lecz także do tego, żeby pozostające składniki nieorganiczne można było stosować jako hydrauliczny środek wiążący, taki jak cement, w produkcji betonu. Sposób według wynalazku ma również jeszcze i tą zaletę, że metale ciężkie podczas tej obróbki nie zostają wydzielone lecz występują w nieorganicznej masie resztkowej tlenków, czyli w postaci odpowiadającej ich naturalnemu występowaniu, tak więc nie istnieje żadne niebezpieczeństwo, by ewentualnie wskutek wymycia trafiły do obiegu spożywczego.

Podane niżej przykłady objaśniają bliżej sposób według wynalazku.

Przykład I. Dotyczy on osadu ściekowego, wytworzonego przez populację 100 tysięcy mieszkańców, przykładowo z miasta na obrzeżu dużej aglomeracji miejskiej. Miasto takie ma globalną produkcję osadu ściekowego równą około 30 tys. ton/rok. Dla doprowadzenia do stanu suchego należy ten ciekły osad ściekowy mechanicznego odwadniać wstępnie do zawartości około 20-30% substancji suchej. W celu suszenia można następnie stosować suszarkę taśmową, na którą poddawany suszeniu osad ściekowy nakłada się w postaci kiełbasek i poddaje obróbce gorącym powietrzem w temperaturze schnięcia 100-130°C. Tą drogą można osiągnąć stopień suszenia równy 85-95% substancji suchej. Odnosząc do ilości wyjściowej odpowiada ta ilość substancji suchej około 1500 ton.

Osuszony tą drogą osad ściekowy doprowadza się następnie do etapu obróbki cieplnej w temperaturze 250-350°C, w którym to etapie wyodrębnia się około 300 ton oleju. Otrzymaną ilość pozostałości około 1200 ton poddaje się następnie wypalaniu wobec dodatku czystego tlenu w temperaturze powyżej 1250°C. Spalają się przy tym pozostałości węgla, a pozostaje około 750 ton składników nieorganicznych, które łącznie stanowią około 50% substancji suchej. Ilość ta odpowiada około 12% pierwotnej objętości osadu ściekowego po odwadnianiu wstępnym. Ilość tę można bez trudu ulokować albo w postaci granulatu jako dodatek, albo w stanie drobno zmielonym w ramach istniejącego w budownictwie zużycia cementu.

Wykorzystuje się tu właściwość tych składników nieorganicznych, iż one po, zbliżonym do wypalania klinkieru cementowego, wypalaniu w piecach obrotowych lub szybowych tworzą wskutek spiekania nowe związki, wykazujące przynajmniej utajone właściwości hydrauliczne, podobne do właściwości żużla wielkopiecowego i popiołu lotnego. W podanej niżej tabeli 1 porównano chemiczny wkład wypalonych składników nieorganicznych osadu | ściekowego ze składem chemicznym cementu portlandzkiego.

Przez zmieszanie z cementem portlandzkim można, podobnie jak w przypadku żużla wielopiecowego, osiągnąć wartości, które prawie odpowiadają danym dla cementu hutniczego. W niżej podanej tabeli 2 zestawiono porównanie składów mieszanin cementu portlandzkiego ze spiekiem z osadu ściekowego o stosunkach zmieszania 80:20 (%), 70:30 (%) i 60:40 (%) i składu cementu hutniczego.

165 439

Tabela 1

Zawartość w	Spiek z osadu	Cement
% wagowych:	ściekowego	portlandzki
CaO	21,2	61-69
SiO2	46,1	18-24
AlaO3	8,9	4-8
FeiOs	3,0	1-4
Mn^Os	0,1	0,0-0,5
MgO	3.3	0,5-4,0
SOs	5,0	2,0-3,5
Tabela 2.
Zawartość w Cement portlandzki: osad ściekowy Cement % wagowych: 80:20 (%) 70:30 (%) 60:40 (%) hutniczy
CaO 56,2	51,2 46,9	43-60
SiO2 25,2	27,8 30,4	23-32
AbOa 5,8	6.2 6,6	6-14
Fe2O3 2,6	2.6 2,7	0,5-3
MnsO3 0,1	0,1 0,1	0,1-2,5
MgO 1,8	2,0 2,2	1.9-9,5
SO3 3,0	3,2 3.5	1,0-4,5
Przykład II. W sposobie według wynalazku obróbce poddaje się wstępnie odwodniony, komunalny osad ściekowy o zawartości 25% substancji suchej. Zdolność przerobowa wynosi 200 kg/h. Jako produkt osuszony otrzymuje się 55 kg/h osadu o zawartości 90% substancji suchej oraz otrzymuje się 145 kg/h skroplin oparów. Niskotemperaturową konwersję w warunkach

beztlenowych przeprowadza się w temperaturze 350°C; w wyniku postępowania sposobem według wynalazku otrzymuje się:

- 6 kg/h oleju,

- 36 kg/h spieku,

-10 kg/h wody wytlewnej,

- 3 kg/h gazu resztkowego,

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób obróbki osadu ściekowego, w którym to sposobie osad ściekowy najpierw suszy się wstępnie, następnie poddaje się pirolizie i wreszcie pozostałości wypala się w piecu do wypalania, znamienny tym, że osad ściekowy suszy się do zawartości co najmniej 85% substancji suchej i następnie poddaje się niskotemperaturowej konwersji w warunkach beztlenowych w temperaturze około 250-350°C wyodrębnia organiczny węgiel w postaci oleju, a zostające po tym pozostałości wypala się w temperaturze co najmniej 1250°C wobec dodatku czystego tlenu i wreszcie pozostałe po tym składniki nieorganiczne stosuje się w drobno zmielonej postaci jako substytut hydraulicznego środka wiążącego, zwłaszcza cementu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że niskotemperaturową konwersję prowadzi się w temperaturze około 300°C.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pozostałości wypala się w temperaturze około 1450°C.