PL167377B1 - Sposób usuwania jonów amonowych i fosforanowych z roztworów odpadowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób usuwania jonów amonowych i fosforanowych z roztworów odpadowych poprzez reakcję wiązania związkami magnezu i wapnia, z końcową sedymentacją i filtracją, znamienny tym, że jako nośnika magnezu i wapnia stosuje się, co najmniej jednokrotnie palonego dolomitu w postaci suchej i/lub zawiesiny wodnej, w ilości niezbędnej do osiągnięcia wartości pH od 9,0 do 11,0, korzystnie od 9,5 do 10,5, przy czym podcz

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania jonów amonowych i fosforanowych z roztworów odpadowych, pochodzących zwłaszcza z zakładów przemysłu metalowego i wytwórni nawozów wieloskładnikowych.

Z artykułu L. Liberti, N. Limoni, A. Lopez, R. Passino pt. The rimnut process at west Bari for removal of nutriens from wastewater: first demonstration, opublikowanego w czasopiśmie Resources and Conservation, 12 (1986), s. 125-136, znany jest sposób oczyszczania ścieków, prowadzący do usunięcia jonów amonowych i fosforanowych, polegający na dodawaniu do ścieków chlorku magnezowego oraz węglanu sodowego albo wodorotlenku sodowego, które zapewniają optymalną wartość pH, wynoszącą 9. W wyniku zachodzącej reakcji chemicznej wytrąca się sześciowodny fosforan magnezowo-amonowy. W wypadku gdy stosunek molowy jonów amonowych do jonów fosforanowych przekracza 1, do oczyszczanych ścieków dodaje się kwas fosforowy, co zapewnia skuteczne usunięcie jonów amonowych.

Znany sposób usuwania jonów amonowych i fosforanowych wymaga stosowania czystego chlorku magnezowego, który ze względu na hygroskopijność jest surowcem kłopotliwym w transporcie. Wprowadzenie jonów chlorkowych i sodowych powoduje wzrost ilości soli w oczyszczonych ściekach. Ponadto używane substancje alkaliczne niejednokrotnie uniemożliwiają wykorzystywanie sposobu w praktyce przemysłowej.

Wynalazek dotyczy sposobu usuwania jonów amonowych i fosforanowych z roztworów odpadowych poprzez reakcję wiązania związkami magnezu i wapnia, z końcową sedymentacją i filtracją.

Istotą wynalazku jest to, że jako nośnika magnezu i wapnia stosuje się, co najmniej jednokrotnie, palonego dolomitu w postaci suchej i/lub zawiesiny wodnej, w ilości niezbędnej do osiągnięcia wartości pH od 9,0 do 11,0, korzystnie od 9,5 do 10,5, przy czym podczas wprowadzania palonego dolomitu roztwór odpadowy barbotuje się dwutlenkiem węgla. Palony dolomit stosuje się w postaci zawiesiny wodnej zawierającej co najmniej 2% masowych mieszaniny wodorotlenków wapnia i magnezu.

W sposobie według wynalazku jony amonowe i fosforanowe strącane są w postaci fosforanu magnezowo-amonowego, a jony wapniowe są wiązane w osad węglanu wapniowego. Wytrącone sole nadają się do wykorzystania jako kompleksowy nawóz mineralny. Przedawkowanie palonego dolomitu nie jest niebezpieczne, gdyż jego nadmiar jest wiązany w postaci

167 377 węglanów magnezowego i wapniowego albo pozostaje nieprzereagowany w postaci wodorotlenku magnezowego. Zawartość soli w oczyszczonym roztworze jest znacznie niższa niż w sposobie znanym, gdyż w procesie oczyszczania nie wprowadza się żadnych dodatkowych jonów. Dodatkową zaletą wynalazku jest dostępność i niski koszt stosowanych surowców, co umożliwia szerokie zastosowanie w warunkach przemysłowych.

Wynalazek jest objaśniony w przykładach wykonania, które przedstawiają sposób usuwania jonów amonowych i fosforanowych z roztworu odpadowego z fosforanowania stali.

Przykład I. Do 10 m³ roztworu odpadowego z fosforanowania stali o pH = 5,4, zawierającego 18,0 kg jonów NH+, 95,0 kg jonów PO3', 1,6 kg jonów MoOj, 0,27 kg jonów F', 2,0 kg jonów Cl' i 2,4 kg jonów Na²+, wprowadza się w sposób ciągły, w czasie 3,6 ks, 1 m3 wodnej zawiesiny zawierającej 142 kg palonego dolomitu, w tym 48 kg aktywnego tlenku magnezowego, 70 kg tlenku wapniowego oraz 24 kg zanieczyszczeń, którymi są związki chemiczne krzemu, glinu i żelaza. Całość miesza się i barbotuje gazowym dwutlenkiem węgla z szybko ścią 12,7 m3/ks. pH zawiesiny utrzymuje się w tych warunkach w granicach 6,8-7,2. Po wprowadzeniu zawiesiny dolomitu przerywa się wprowadzanie dwutlenku węgla i całość miesza przez 1,8 ks, w wyniku tego pH mieszaniny wzrasta do około 8. W trakcie dalszego mieszania wprowadza się do mieszaniny reakcyjnej 0,2 m3 wodnej zawiesiny palonego dolomitu, co powoduje wzrost pH do 9,6. Następnie całość miesza się jeszcze przez 1,8 ks, po czym poddaje sedymentacji i filtracji. Otrzymuje się 11,1 m3 oczyszczonego roztworu, który zawiera 0,72 kg jonów NH+ 0,48 kg jonów PO^, 1,6 kg jonów MoOj', 0,2 kg jonów F, 2,0 kg jonów Cl- i 2,4 kg jonów Na²+, a po wysuszeniu oddzielonego osadu w temperaturze 333 K otrzymuje się pozostałość nadającą się do stosowania jako kompleksowy nawóz mineralny, zawierającą w przeliczeniu na składniki nawozowe 15,65% masowych P2O5, 2,98% masowych N, 17,69% masowych CaO i 12,56% masowych MgO.

Przykład II. Do 10 m3 odpadowego roztworu po fosforanowaniu wyrobów stalowych o pH = 5,4, zawierającego 7,2 kg jonów NH+, 47,5 kg jonów PO³- 0,80 kg jonów MoO2, 0,14 kg jonów F- 1,0 kg jonów Cl’ i 1,2 kg jonów Na⁺, doprowadza się w sposób ciągły 0,50 m³ wodnej zawiesiny palonego dolomitu, zawierającej 71 kg dolomitu, w tym 24 kg aktywnego tlenku magnezowego i 35 kg tlenku wapniowego oraz 12 kg zanieczyszczeń, którymi są związki chemiczne krzemu, glinu i żelaza. Mieszając zawiesinę w ciągu 3,6 ks barbotuje się ją gazowym dwutlenkiem węgla z szybkością 6,35 m3/ks. W tych warunkach pH zawiesiny utrzymuje się w granicach 6,8-7,2. Po wprowadzeniu całej ilości wodnej zawiesiny dolomitu przestaje się doprowadzać dwutlenek węgla i miesza się całość przez 1,8 ks. pH zawiesiny wzrasta do około 8. W trakcie dalszego mieszania wprowadza się 0,1 m3 wodnej zawiesiny palonego dolomitu, co powoduje wzrost pH do 10. Następnie miesza się jeszcze przez 1,8 ks, po czym poddaje sedymentacji i filtracji. Otrzymuje się 10,6 m3 oczyszczonego roztworu, który zawiera 0,47 kg jonów Nh+, 0,45 kg jonów PO^, 0,80 kg jonów MoO^0,14 kg jonów F’, 1,0 kg jonów Cl, 1,2 kg jonów Na+. Wysuszony w temperaturze 333 K osad w ilości 225,9 kg zawiera, w przeliczeniu na składniki nawozowe 15,57% masowych P2O5, 2,32% masowych N, 17,62% masowych CaO i 12,48% masowych MgO.

Przykład III. Do 10 m3 roztworu odpadowego z fosforanowania wyrobów stalowych o pH = 5,5, zawierającego 18,0 kg jonów NH+4 95,0 kg jonów PO3 0,13 kg jonów F’, 1,00 kg jonów Cl-, 1,20 kg jonów Na²+ i 0,47 kg jonów MoOj- intensywnie mieszając, dozuje się w sposób ciągły, w czasie 3,6 ks, gazowy dwutlenek węgla, z szybkością 30,5 m3/ks oraz palony dolomit o uziarnieniu poniżej 0,1 mm, z szybkością 30,6 m3/ks. Dolomit zawiera 56,0% masowych CaO, 40,0% masowych MgO oraz 4,0% masowych zanieczyszczeń, głównie w postaci krzemionki, tlenku glinu i tlenku żelaza. Po czasie 3,6 ks przerywa się dozowanie gazowego dwutlenku węgla i palonego dolomitu, a mieszanie kontynuuje się jeszcze przez

1,8 ks. pH mieszaniny reakcyjnej Następnie dozuje się drugą porcję palonego dolomitu, w czasie 1,8 ks i z szybkością 10,2 kg/ks, celem podwyższenia pH do wartości równej około 10. Po zakończeniu dodawania drugiej porcji dolomitu całość miesza się przez 1,8 ks, po

167 377 czym wytrącony osad oddziela się i suszy w temperaturze 423 K. Uzyskuje się 9,8 m³ oczyszczonego roztworu, który zawiera 0,48 kg jonów PO3-, 1,08 kg jonów NH+, 0,11 kg jonów F, 1,00 kg jonów Cl’ i 1,20 kg jonów Na²⁺, 0,47 kg jonów MoOj’. Uzyskany w ilości 372,8 kg osad zawiera około 230 kg sześciowodnego fosforanu magnezowo-amonowego i 103 kg węglanu wapniowego o następującej zawartości składników nawozowych: 18,90% masowych P2O5, 3,53% masowych N, 13,0% masowych MgO i 19,30% masowych CaO.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,50 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób usuwania jonów amonowych i fosforanowych z roztworów odpadowych poprzez reakcję wiązania związkami magnezu i wapnia, z końcową sedymentacją i filtracją, znamienny tym, że jako nośnika magnezu i wapnia stosuje się, co najmniej jednokrotnie palonego dolomitu w postaci suchej i/lub zawiesiny wodnej, w ilości niezbędnej do osiągnięcia wartości pH od 9,0 do 11,0, korzystnie od 9,5 do 10,5, przy czym podczas wprowadzania palonego dolomitu roztwór odpadowy barbotuje się dwutlenkiem węgla.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że palony dolomit stosuje się w postaci wodnej zawiesiny zawierającej co najmniej 2% masowych mieszaniny wodorotlenków wapnia i magnezu.