PL193582B1 - Sposób otrzymywania granulowanych nawozów organiczno-mineralnych - Google Patents

Abstract

Sposób otrzymywania granulowanych nawozów organiczno-mineralnych, polegający na aglomerowaniu dowolnego nawozu mineralnego lub mieszaniny takich nawozów z materiałami odpadowymi, do których wprowadza się składniki spowalniające szybkość ich rozpuszczania, znamienny tym, że do dowolnego nawozu mineralnego lub mieszaniny nawozów mineralnych wprowadza się w charakterze składnika spowalniającego szybkość ich rozpuszczania, odwodniony osad ściekowy pochodzący z oczyszczalni ścieków komunalnych, w ilości 30 - 80% w przeliczeniu na suchą masę produktu, przy czym w przypadku stosowania nawozów amonowych lub mocznika, osad ściekowy przed zmieszaniem poddaje się obróbce kwasem siarkowym lub fosforowym dla uzyskania wartości pH wyciągu wodnego osadu kierowanego do aglomeracji w przedziale 6,5 - 8,0, a uzyskaną mieszaninę poddaje się granulowaniu i sezonowaniu znanymi metodami.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania granulowanych nawozów organicznomineralnych z udziałem nadmiarowych osadów ściekowych z komunalnych oczyszczalni ścieków, a przeznaczonych do rekultywacji gruntów zdegradowanych, nawożenia terenów zielonych, upraw roślin ozdobnych i innego wykorzystania rolniczego.

Niedobór substancji odżywczych w glebie uzupełnia się poprzez jej nawożenie. Często jednak, licząc na lepszy skutek nawożenia, stosuje się bardzo duże dawki nawozów, co wpływa niekorzystnie na środowisko naturalne. Rolnictwo intensywne, stosuje wysokie dawki nawozów mineralnych, przyczynia się w znaczący sposób do zanieczyszczania wód gruntowych i powierzchniowych oraz degradacji ekosystemów wodnych. Nie wykorzystane przez rośliny składniki nawozowe wymywane są z gleby przez wody opadowe, pogarszające jakość i przydatność gospodarczą wód użytkowych. Za stan ten odpowiedzialne są przede wszystkich wypłukiwane z wierzchniej warstwy gruntu, nieprzyswojone przez uprawianą roślinność, azotany (saletra) oraz fosforany. Nawozy te wypłukiwane są z gleby tak szybko, że uprawiane rośliny nie nadążają z przyswojeniem całej dawki stosowanego nawozu. Nadmierna eutrofizacja wód powierzchniowych zmusza do podejmowania wszelkich zabiegów i działań mających na celu rozwiązanie tego ogólnoświatowego problemu.

Znanych jest szereg metod otrzymywania mieszanek nawozowych bądź przeznaczonych do późniejszej utylizacji z wykorzystaniem osadów ściekowych. Przykładem przyrodniczego wykorzystania osadów z biologicznych oczyszczalni ścieków jest polski opis patentowy nr 162341. Osady ściekowe rozkładane są w kwaterach warstwami, do których wpuszcza się dżdżownice i okresowo przemieszcza się do kolejnych kwater. W celu utrzymania wilgotności niezbędnej dla procesów życiowych dżdżownic kwatery osadowe okresowo zraszane są wodą. W efekcie, po określonym czasie, uzyskuje się biohumus do zastosowań rolniczych.

Inny znany sposób wytwarzania nawozu polega na wymieszaniu osadów z biologicznych oczyszczalni ścieków z odpadami węgla brunatnego i zasileniu mieszanki dodatkiem nawozu potasowego.

Wadą znanych sposobów otrzymywania nawozów jest utrata własności użytkowych w okresie dłuższego magazynowania.

Celem wynalazku jest podniesienie efektywności nawożenia nawozami mineralnymi oraz ograniczenie eutrofizacji wód powierzchniowych wraz z jednoczesnym zagospodarowaniem nadmiarowych osadów ściekowych z komunalnych oczyszczalni ścieków.

Istota wynalazku polega na tym, że do dowolnego nawozu mineralnego lub mieszaniny nawozów mineralnych wprowadza się w charakterze składnika spowalniającego szybkość ich rozpuszczania, odwodniony osad ściekowy pochodzący z oczyszczalni ścieków komunalnych, w ilości 30 - 80% w przeliczeniu na suchą masę produktu. W przypadku stosowania nawozów amonowych lub mocznika, osad ściekowy przed zmieszaniem poddaje się obróbce kwasem siarkowym lub fosforowym dla uzyskania wartości pH wyciągu wodnego kierowanego do aglomeracji w przedziale 6,5 - 8,0. Wytworzoną mieszaninę poddaje się granulacji i sezonowaniu znanymi metodami.

Granulowane nawozy organiczno-mineralne wytwarza się z nadmiarowych osadów ściekowych pochodzących z komunalnych oczyszczalni ścieków oraz dowolnego nawozu mineralnego, w tym również siarczanu amonowego pochodzącego z procesu oczyszczania gazu koksowniczego. Skład mieszanki do aglomerowania oraz sposób jej przygotowania określa się każdorazowo na podstawie wymagań asymilacyjnych roślinności uprawianej na nawożonej glebie bądź rekultywowanym gruncie oraz właściwości użytego osadu ściekowego i nawozu mineralnego. Granulat formuje się z wykorzystaniem znanych technik homogenizowania i suszenia. Wilgotne granulki suszy się „na zimno w temperaturze do 70°C. W przypadku granulatów wytwarzanych z nawozów amonowych lub mocznika, osady ściekowe - w razie konieczności - poddaje się obróbce kwasem siarkowym tak, aby wartość pH wyciągu wodnego osadów kierowanych do aglomeracji mieściła się w przedziale 6,5 - 8,0. Procedura ta zapobiega wydzielaniu się wolnego amoniaku w trakcie preparacji granul. Obniżenie lepkości mieszanki przeznaczonej do aglomeracji uzyskuje się poprzez dodatek rozdrobnionego dolomitu. Operacja ta podnosi pH gleby, co jest korzystne w przypadku występowania w niej lub w osadzie ściekowym metali ciężkich, z racji ograniczania ich asymilacji przez rośliny. Dolomit zawiera również magnez, który jest składnikiem niezbędnym do wzrostu każdej rośliny zielonej.

Realizację sposobu według wynalazku obrazują przykłady wykonania.

PL 193 582 B1

P r z y k ł a d 1.

Wytwarzanie granulowanych nawozów organiczno-mineralnych prowadzono w grudkowniku bębnowym o średnicy bębna 1 m z regulowaną szybkością obrotów w zakresie 10-25 [1/min] i zmiennym kącie nachylenia bębna, wyposażonym w nadmuch ciepłego powietrza o temperaturze od 20 do 70°C. Mieszanki wsadowe surowców przygotowywano z wykorzystaniem malaksera. Granulowany nawóz organiczno-mineralny wytworzono z:

- nadmiarowego, przefermentowanego, stabilizowanego polielektrolitem i mechanicznie odwodnionego osadu z biologiczno-chemicznej oczyszczalni ścieków komunalnych; uwodnienie osadu -80%, zawartość azotu organicznego w suchej masie - 4%,

- mielonego, bezwodnego, czystego azotanu sodu.

W malakserze zmieszano do uzyskania jednorodnej masy 3 kg osadu ściekowego podsuszonego do wilgotności 54% oraz 0,6 kg saletry sodowej. Uzyskaną masę poddano procesowi granulacji. Wytworzone granulki wysuszono w temperaturze 50°C. Otrzymano granulowany nawóz organiczno-mineralny o składzie:

- osad ściekowy - ok. 70% s. m.,

- saletra sodowa - ok. 30% s. m.

(w tym: azot azotowy - ok. 5% s.m., zwrot organiczny -ok. 3% s.m.).

Wytworzony granulat zmieszano w kolbie z wodą destylowaną w proporcjach 1:10. W drugiej kolbie zmieszano z wodą destylowaną saletrę sodową i suchy osad ściekowy w ilościach odpowiadających zawartości tych składników w kolbie pierwszej. Uziarnienie granulatu, saletry oraz suchego osadu wyniosło 0-2 mm. Zawartości naczyń mieszano mieszadłem magnetycznym przez 10 sekund przed każdym pomiarem elektrycznego przewodnictwa właściwego cieczy nadosadowej - wielkości odzwierciedlającej stopień rozpuszczenia i wymycia saletry z granulatu. Pomiary przewodnictwa w obydwu roztworach wykonano w pierwszej godzinie co 5 minut i dalej co godzinę. Stały poziom przewodnictwa właściwego roztworu w kolbie drugiej (wolna saletra) równy 33,5 mS/cm, uzyskano po upływie 1 godziny. Zbliżony poziom przewodnictwa cieczy nadosadowej w kolbie z granulatem równy 33,0 mS/cm, uzyskano po ok. 12 godzinach prowadzenia testu.

W warunkach eksperymentu czas rozpuszczania i wymywania tych samych składników, lecz użytych w różnych formatach fizycznych, różnił się około 12 krotnie.

P r z y k ł a d 2.

Do wytwarzania granulowanego nawozu organiczno-mineralnego użyto materiałów jak w przykładzie 1, z tym że dodatkowo wykorzystano mielony dolomit o uziarnieniu poniżej 0,5 mm i składzie: 22,5% MgO, 25,3% CaO oraz 43,5% CO2.

W malakserze zmieszano do uzyskania jednorodnej masy 3,2 kg osadu ściekowego o wilgotności 80%, 0,4 kg saletry sodowej oraz 0,4 kg mielonego dolomitu. Uzyskaną masę poddano granulacji. Wytworzone granulki wysuszono w temperaturze 50°C. Otrzymano granulowany nawóz organicznomineralny o następującym składzie:

- osad ściekowy - ok. 44% s.m.,

- saletra sodowa - ok. 28% s.m.,

- dolomit -ok. 28% s.m., (w tym: azot azotanowy - ok. 4,6% s.m., azot organiczny - ok. 1,8% s.m., MgO -ok. 6,3% s.m., CaO - 7,1% s.m.).

Kinetykę rozpuszczania i wymywania saletry sodowej z wytworzonego granulatu badano tak jak w przykładzie 1. Stały poziom przewodnictwa właściwego roztworu w kolbie drugiej (wolna saletra) równy 31,0 mS/cm, uzyskano po upływie 45 minut. Zbliżony poziom przewodnictwa cieczy nadosadowej w kolbie z kompozytem równy 32,0 mS/cm, uzyskano po ok. 8 godzinach prowadzenia testu. W warunkach eksperymentu czas rozpuszczania i wymywania tych samych składników, lecz użytych w różnych formach fizycznych, różnił się około 10 krotnie.

P r z y k ł a d 3.

Granulowany nawóz organiczno-mineralny wytworzono z:

- nadmiarowego, przefermentowanego, stabilizowanego polielektrolitem i mechanicznie odwodnionego osadu z biologiczno-chemicznej oczyszczalni ścieków komunalnych; uwodnienie osadu -80%, zawartość azotu organicznego w suchej masie - 4%,

- czystego siarczanu amonowego.

Po zmieszaniu osadu ściekowego z siarczanem amonowym nastąpiło wyczuwalne wydzielanie się wolnego amoniaku. Dlatego też, dokonano obróbki osadu (podsuszanego wcześniej do zawartości

PL 193 582 B1 wilgoci równej 50%), 0,1 n roztworem kwasu siarkowego. Procedura ta miała na celu zredukowanie pH wyciągu wodnego osadów ściekowych z wartości ok. 9 do odczynu obojętnego (pH~8), co pozwala na uniknięcie wydzielania się wolnego amoniaku w trakcie preparacji. Podsuszony osad w ilości 3 kg wymieszano dokładnie z ok. 10 ml 0,1 n roztworu H2SO4. Następnie w malakserze zmieszano do uzyskania jednorodnej masy 3 kg wstępnie przygotowanego osadu ściekowego oraz 1 kg siarczanu amonowego. Gazowy amoniak nie wydzielał się. Uzyskaną masę poddano procesowi granulacji. Wytworzone granulki wysuszono w temperaturze 50°C. Otrzymano granulowany nawóz organicznomineralny o składzie:

-osad ściekowy - ok. 60% s.m.,

- siarczan amonowy -ok. 40 % s. m.

Analiza wyników opisanych w przykładzie 1 i 2 wskazuje na znaczące (10 -12 krotne) zwiększenie czasu rozpuszczania i wymywania tych samych składników z granulatu w stosunku do mieszaniny rozwodnionego nawozu mineralnego i suchego osadu ściekowego. Przykład 3 wykazuje, że w przypadku preparacji nawozów organiczno-mineralnych z wykorzystaniem nawozów amonowych, możliwe jest uniknięcie wydzielania się wolnego amoniaku poprzez wstępną korektę pH wyciągu wodnego osadu ściekowego do wartości 7-8.

Stosowanie granulowanych nawozów organiczno-mineralnych otrzymanych sposobem według wynalazku pozwala na ograniczenie przenikania nawozów mineralnych drogą infiltracji wód powierzchniowych i gruntowych oraz zapewnia równomierną asymilację składników pokarmowych z mniejszej dawki jednostkowej nawozu. Ponadto zastosowanie nawozów granulowanych pozwala na uzyskanie odpowiedniej struktury gruzełkowatej gleby oraz korzystnych warunków wegetacyjnych dla roślinności. Dobrze wyważona kompozycja organiczno-mineralna nawozu pozwala na optymalne odżywianie roślin i zapobiega powstawaniu szkód w środowisku naturalnym. Dodatkową zaletą nawozów granulowanych jest łatwość magazynowania, transportu i dozowania.

Claims (1)

1. Sposób otrzymywania granulowanych nawozów organiczno-mineralnych, polegający na aglomerowaniu dowolnego nawozu mineralnego lub mieszaniny takich nawozów z materiałami odpadowymi, do których wprowadza się składniki spowalniające szybkość ich rozpuszczania, znamienny tym, że do dowolnego nawozu mineralnego lub mieszaniny nawozów mineralnych wprowadza się w charakterze składnika spowalniającego szybkość ich rozpuszczania, odwodniony osad ściekowy pochodzący z oczyszczalni ścieków komunalnych, w ilości 30 - 80% w przeliczeniu na suchą masę produktu, przy czym w przypadku stosowania nawozów amonowych lub mocznika, osad ściekowy przed zmieszaniem poddaje się obróbce kwasem siarkowym lub fosforowym dla uzyskania wartości pH wyciągu wodnego osadu kierowanego do aglomeracji w przedziale 6,5 -8,0, a uzyskaną mieszaninę poddaje się granulowaniu i sezonowaniu znanymi metodami.