PL169896B1 - Sposób higienizacji osadów pofermentacyjnych - Google Patents

Abstract

1- Sposób higienizacji osadów pofermentacyjnych z jednoczesnym przeprowadzeniem toksycznych metali w trudno rozpuszczalne związki chemiczne, znamienny tym, że miesza się 10 części wagowych osadu pofermentacyjnego, o zawartości 18% wag. suchej masy, z 1 częścią wagową pyłu cementowego z elektrofiltru z cementowni zawierającego 34% wag. tlenku wapniowego, a następnie do powstałej mieszaniny dodaje się 1,1 część wagową wyprażonego dolomitu w temp. 873 K przez 2h zawierającego 12% wagowych tlenku magnezowego.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób higienizacji osadów pofermentacyjnych, a zwłaszcza osadów pofermentacyjnych z komunalnych oczyszczalni ścieków, z jednocześnym przeprowadzeniem toksycznych metali w trudno rozpuszczalne związki chemiczne, co ogranicza stopień ich wymywania z osadów, z równoczesnym zapewnieniem pełnej higienizacji tych osadów oraz możliwością wykorzystania otrzymanego produktu jako organicznego nawozu magnezowopotasowego.

Znany jest powszechnie problem bardzo uciążliwych dla środowiska naturalnego osadów pofiltracyjnych i pofermentacyjnych powstających w trakcie oczyszczania ścieków komunalnych. Zagospodarowanie tych osadów jest trudne, ze względu na podwyższoną zawartość metali ciężkich i zagrożenie epidemiologiczne, jakie pojawiają się przy próbie zastosowania ich jako nawozów. Zwykle są wywożone na wysypiska śmieci, gdzie są potencjalnym zagrożeniem dla środowiska naturalnego. Dotychczasowe próby zagospodarowania osadów nie przynosiły efektów, ze względu na niepełną higienizację szlamu zarówno metodami termicznymi, jak i przy pomocy wapnowania.

Także ogólnie wiadomo, że osad po procesie fermentacji, w porównaniu do osadu po mechanicznym oczyszczaniu ścieków, zawiera jeszcze więcej metali ciężkich w związku z częściową przemianą masy organicznej w biogaz.

Znany jest sposób opisany w polskim zgłoszeniu patentowym P. 290774 otrzymania mieszanki nawozowej z odwodnionych osadów ściekowych o uwodnieniu 65 - 85% (tzn. 35 -15% s.m.) z tlenkiem wapniowym, stosunek osadu ściekowego do wapna wynosi od 1:4 do 3:1. W zgłoszeniu patentowym P. 290 774 zastrzeżono stosowanie wapna palonego nawet przy znacznym nadmiarze w stosunku do osadu (4:1) bez jakiegokolwiek uzasadnienia technologicznego. Wapno palone o takim składzie (90% wag. CaO) jest produktem handlowym o wysokiej cenie rynkowej, co nawet przy uwzględnieniu proporcji wapna palonego do osadu 1,5 : 1 czyni wyżej wymieniony proces zbyt kosztownym. Zaproponowana technologia wapnowania osadów ściekowych, według zgłoszenia patentowego P. 290774 zakłada, że otrzymana według zastrzeżonej receptury mieszanka nawozowa jest pozbawiona pasożytów oraz, że mogą być używane osady pochodzące z oczyszczonych ścieków kołumualnych nie zawierających nadmiernych ilości metali ciężkich.

Znany jest z opisu patentowego EP 283 153 sposób higienizacji osadów komunalnych, polegający na dodaniu do nich pyłów cementowych, zawierających obok węglanów, tlenek wapnia, tlenek magnezu, tlenek potasu. Pyły te są stosowane jako stabilizatory chemiczne, przy odwadnianiu, zagęszczaniu i kondycjonowaniu osadów ściekowych. Dodawać można od 10 do 200% wag. alkalicznego składnika np. pyłu cementowego, dolomitu do osadu ściekowego. Jednak, w tym opisie patentowym EP 283 153 nie ma żadnych danych o stopniu zanieczyszczenia metalami ciężkimi osadów z oczyszczalni ścieków stosowanych w procesie higienizacji. Podano jedynie najwyższe dopuszczalne zawartości kadmu, miedzi, ołowiu, niklu, rtęci i cynku w wymienionych pyłach. Nie omawiano, czy metoda ta nadaje się do stosowania w przypadku, gdy w osadzie komunalnym znajdują się znaczące ilości metali ciężkich.

169 896

Znane jest także przedstawione w opisie patentowym St. Zjedn. Am. 4410350 wytwarzanie nawozów organicznych ze ścieków komunalnych, które miesza się z co najmniej jednym nieorganicznym wypełniaczem. Jako wypełniacze stosuje się dolomit, pył dolomitowy, pył cementowy. W patencie tym nie zastrzegano sposobu higienizacji organicznych odpadów, szczególnie osadów ze ścieków komunalnych oraz jakiejkolwiek metody metali ciężkich ewentualnie w nich zawartych. Patent ten zastrzega sposób produkcji granulowanych nawozów zawierających od 50 do 90% wag. co najmniej jednego wodorotlenku, tlenku lub węglanu wapnia, magnezu lub jednego i drugiego.

Wadą opisanych powyżej metod jest nietrwałe wiązanie jonów toksycznych metali zawartych w osadzie. Wprawdzie początkowo wysokie pH sprawia, że w otrzymanym po procesie higienizacji nawozie, metale te są w postaci trudno rozpuszczalnych związków węglanowych, to jednak pod wpływem różnych czynników, na przykład kwaśnych deszczów mogą zostać ponownie uwodnione. Źródłem jonów toksycznych metali są zarówno osady z oczyszczalni, jak i stosowany do higienizacji pył cementowy.

Celem niniejszego wynalazku jest usunięcie wymienionych wyżej wad. Opracowano w nim metodę higienizacji osadów pofermentacyjnych z jednoczesnym przeprowadzeniem toksycznych metali w trudno rozpuszczalne związki chemiczne, rozwiązując zarazem problem nadmiernego wymywania metali ciężkich z otrzymanego organicznego nawozu magnezowo-potasowego.

Sposób higienizacji osadów pofermentacyjnych, a szczególnie osadów pofermentacyjnych z komunalnych oczyszczalni ścieków, z jednoczesnym przeprowadzeniem toksycznych metali w trudno rozpuszczalne związki chemiczne, co ogranicza stopień ich wymywania z osadów, z równoczesnym zapewnieniem pełnej higienizacji tych osadów oraz z możliwością wykorzystania otrzymanego produktu jako organicznego nawozu magnezowo-potasowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że miesza się 10 części wagowych osadu pofermentacyjnego, o zawartości 18% wag. suchej masy, z komunalnej oczyszczalni ścieków z 1 częścią wagową pyłu cementowego z elektrofiltru zawierającego 34% wag. tlenku wapniowego, a następnie do powstałej mieszaniny dodaje się 1,1 część wagową częściowo wyprażonego dolomitu, w temp. 873 K przez 2K, zawierającego 12% wagowych tlenku magnezowego.

Korzystnie do mieszaniny dodaje się 1,5 części wagowej prażonej, w temp. 673 K przez 4h, zwietrzeliny bazalto wej.

Zastosowanie według wynalazku częściowo prażonego dolomitu, w temp. 873 K przez 2h, polega na dodaniu tlenku magnezu powstającego z termicznego rozkładu węglanu magnezowego oraz nierozłożonego w tej temperaturze węglanu wapniowego do mieszaniny o składzie opisanym zastrzeganą recepturą. Węglan wapniowy w tej mieszaninie spełnia rolę długotrwałego stabilizatora pH gleby nawożonej organicznym nawozem magnezowo-potasowym. Uzyskane zwiększenie stabilizacji metali toksycznych według wynalazku, osiąga się poprzez dodanie do reagującej mieszaniny prażonej, w temp. 673 K przez 4h, zwietrzeliny bazaltowej. Zwietrzelina bazaltowa zawiera glinokrzemiany związane między innymi z żelazem dwu- i trójwartościowym, wapniem i magnezem. W podanej temperaturze i czasie prażenia zwietrzelina bazaltowa ulega korzystnym przemianom, zwiększa się powierzchnia właściwa i objętość porów, co sprawia, że tak spreparowany minerał pełni funkcję naturalnego sorbentu i wymieniacza jonowego o silnym powinowactwie do jonów metali ciężkich oraz ich wodorotlenków. Tak otrzymana mieszanina, zawiera unieruchomione metale ciężkie, które w niewielkim stopniu ulegają wymyciu kwasem octowym przy pH powyżej 4.

Nowatorskim rozwiązaniem metody higienizacji szlamów jest dobór i sposób przygotowania krajowych surowców mineralnych, pozwalający osiągnąć wyższy poziom stabilizacji metali ciężkich, pH gleby powyżej 4. Uwzględniono przy tym cenę i dostępność surowców mineralnych, oraz ich strukturę i skład chemiczny. Zaletą wynalazku jest pełna higienizacja szlamów pofermentacyjnych oraz rozwiązanie problemu przenikania do wód glebowych, a tym samym do wód powierzchniowych i gruntowych metali ciężkich i mikroorganizmów chorobotwórczych. Walorem wynalazku jest sposób przekształcenia niebezpiecznego dla środowiska odpadu, jakim jest szlam pofermentacyjny oraz drugiego odpadu, równie uciążliwego dla środowiska, jakim jest pył z elektrofiltrów cementowni, w organiczny nawóz magnezowo-potasowy wzbogacony w składniki niezbędne dla gleby.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w dwóch przykładach wykonania.

169 896

Przykład I. Do 10 kg pofermentacyjnego (18% wag. suchej masy) z komunalnej oczyszczalni ścieków w Sitkówce k/Kielc dodaje się 1 kg pyłu cementowego z elektrofiltru z cementowni Nowiny k/Kielc zawierającego 34% wag. tlenku wapniowego oraz 1,1 kg częściowo wyprażonego dolomitu (w temp. 873 K przez 2h) zawierającego 12% wagowych tlenku magnezowego. Te składniki należy dobrze wymieszać tak, aby osiągnąć początkową temperaturę 331 K. Po 48 godzinach produkt ekstrahuje się roztworem kwasu octowego utrzymując pH = 4 przez 24 godziny. Początkowa zawartość ołowiu, cynku i chromu w masie składników przed zmieszaniem wynosi odpowiednio: 32 ppm, 212 ppm, 236 ppm w przeliczeniu na suchą masę. Zawartość tych metali w ekstrakcie octowym produktu (ołowiu, cynku i chromu) wynosi odpowiednio 2.3 ppm, 25.3 ppm, 14.1 ppm.

Tabela 1

Próbka	Miano Coli	Miano Clostridium perfrigens	Bakterie z rodzaju Salmonella	Jaja Ascaris lumbrieoides i Trichocephalus	Liczba bakterii wegetatywnych w 1g osadu
szlam surowy	0,0001 g	0,00001	nie stwierdzono	A 22,/100 g T19/10O g	180 000 000
produkt	>1g	> 1 g	nie stwierdzono	martwe	0

Zestawienie wyników badań bakteriologicznych i parazytologicznych szlamu surowego i próbki produktu sporządzonego zgodnie z powyższym opisem dowodzi, że higienizacja osadu pofermentacyjnego przebiega całkowicie. Otrzymany produkt spełnia wymagania polskich norm sanitarnych, ponieważ osady ściekowe mogą być uznane za bezpieczne z punktu widzenia higieny i dopuszczone do wykorzystania w rolnictwie, jeśli odpowiadają następującym warunkom:

— miano Coli (po uwzględnieniu wilgotności) - 0,001 g — miano Clostridium perfrigens (po uwzględnieniu wilgotności) g 0,0001 g — bakterie z rodzaju Salmonella - nie stwierdza się — inwazyjne jaja Ascaris lumbrieoides lub Trichocephalus trichiura - do 10 w 1 kg osadu

Przykładu. Do 10 kg osadu pofermentacyjnego (o zawartości 18% suchej masy) z komunalnej oczyszczalni ścieków w Sitkówce k/Kielc dodaje się 1 kg pyłu cementowego z elektrofiltru z cementowni Nowiny k/Kielc o zawartości 34% wag. tlenk wapniowego, 1,1 kg częściowo wybrażonego dolomitu ( w temp. 873 K przez 2 h) zawierającego 12% wagowych tlenku magnezowego, oraz 15 kg prażonej (w temp. 673 K przez 4 h) zwietrzeliny bazaltowej z Dunino k/Legnicy. Te składniki należy dobrze wymieszać, aby osiągnąć początkową temperaturę 326 K. Po 48 godzinach produkt ekstrahuje się roztworem kwasu octowego utrzymując pH = 4 przez 24 godziny. Początkowa zawartość ołowiu, cynku i chromu w masie składników przed zmieszaniem wynosi odpowiednio: 28 ppm, 195 ppm, 193 ppm w przeliczeniu na suchą masę. Zawartość tych metali w ekstrakcie octowym produktu (ołowiu, cynku i chromu) wynosi odpowiednio 1,7 ppm, 16,8 ppm, 7,6 ppm.

Tabela 2

Próbka	Miano Coli	Miano Clostridium perfrigens	Bakterie z rodzaju Salmonella	Jaja Ascaris lumbrieoides i Trichocephalus	Liczba bakterii wegetatywnych w 1 g osadu
szlam surowy	0,0001 g	0,00001	me stwierdzono	A 22/100 g T19/100 g	180 000 000
produkt	> 1 g	>lg	nie stwierdzono	martwe	5

169 896

Zestawienie wyników badań bakteriologicznych i parazytologicznych szlamu surowego i próbki produktu sporządzonego zgodnie z powyższym opisem dowodzi, że higienizacja osadu pofermentacyjnego przebiega całkowicie, i spełnia wymagania polskich norm sanitarnych.

169 896

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patento w e

   1. Sposób higienizacji osadów pofermentacyjnych z jednoczesnym przeprowadzeniem toksycznych metali w trudno rozpuszczalne związki chemiczne, znamienny tym, że miesza się 10 części wagowych osadu pofermentacyjnego, o zawartości 18% wag. suchej masy, z 1 częścią wagową pyłu cementowego z elektrofiltru z cementowni zawierającego 34% wag. tlenku wapniowego, a następnie do powstałej mieszaniny dodaje się 1,1 część wagową wyprażonego dolomitu w temp. 873 K przez 2h zawierającego 12% wagowych tlenku magnezowego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do mieszaniny dodaje się 1,5 części wagowej prażonej, w temp. 673 K przez 4h, zwietrzeliny bazaltowej.