PL198431B1

PL198431B1 - Method of processing a sludge containing iron phosphates

Info

Publication number: PL198431B1
Application number: PL345717A
Authority: PL
Inventors: Zygmunt Kowalski; Marek Jodko; Krystyna Kozień
Original assignee: Politechnika Krakowska
Priority date: 2001-02-05
Filing date: 2001-02-05
Publication date: 2008-06-30

Abstract

1. Sposób przerobu osadów zawierających fosforany żelaza, zwłaszcza pochodzących z oczyszczalni ścieków metodą strąceniową, znamienny tym, że po rozbełtaniu osadów wodą w stosunku wagowym osadów do wody wynoszącym od 1: 1 do 1 : 15 traktuje się je wodorotlenkiem sodu, przeprowadzając w fosforan sodu i wodorotlenek żelaza, przy czym proces konwersji prowadzi się przy pH =12 - 13,5, temperaturze 20 - 90°C, w czasie 0,5 - 2 godzin i stosunku molowym NaOH/FePO4 wynoszącym 2,5 - 3,5, a następnie w znany sposób oddziela się roztwór fosforanu sodu od osadu wodorotlenku żelaza.Method for the treatment of sludge containing iron phosphates, especially from a wastewater treatment plant by the precipitation method, characterized in that after smudging the sludge with water in a weight ratio of sludge to water ranging from 1: 1 to 1:15, it is treated with sodium hydroxide, converting into sodium phosphate and iron hydroxide, the conversion process is carried out at pH = 12-13.5, temperature 20-90 ° C, for 0.5-2 hours and a molar ratio of NaOH / FePO4 of 2.5-3.5, and the sodium phosphate solution is then separated from the precipitate of iron hydroxide in a known manner.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przerobu osadów zawierających fosforany żelaza, zwłaszcza z oczyszczalni ścieków fosforanowych.The present invention relates to a process for the treatment of iron phosphate-containing sludge, in particular from phosphate wastewater treatment plants.

Zainteresowanie możliwościami odzysku fosforu ze ścieków i zastosowanie go jako substytutu surowców naturalnych zwiększyło się w związku z przewidywanym wyczerpywaniem się złóż rud fosforanowych o charakterze komercyjnym w ciągu najbliższych lat. Uzyskiwany tą drogą fosfor może być wykorzystywany głównie do wytwarzania nawozów mineralnych, detergentów a także dodatków do pasz zwierzęcych. Fosfor odzyskiwany może być ze ścieków komunalnych, ze źródeł rolniczych i hodowli zwierzą t.The interest in recovering phosphorus from wastewater and using it as a substitute for natural resources has increased due to the expected depletion of commercial phosphate ore deposits in the coming years. The phosphorus obtained in this way can be used mainly for the production of mineral fertilizers, detergents and animal feed additives. Phosphorus can be recovered from municipal wastewater, from agricultural sources and from animal husbandry.

W przypadku oczyszczania ś cieków od fosforu, aktualnie w większości przypadków stosuje się metody strąceniowe - często połączone z biologicznymi - strącając fosforany żelaza lub glinu poprzez dodatek FeCI3 (rzadziej FeSO4), AI2(SO4)3 14H2O i wapnia w postaci mleka wapiennego. Fosforany żelaza i glinu są trudno przyswajalne przez rośliny, a także powodują retodegradację (ograniczanie przyswajalności) innych obecnych w glebie fosforanów. Zależnie od stosowanego czynnika strąceniowego ilość szlamu jest różna. Osad próbuje się stosować w rolnictwie (np. po spopieleniu), ale bez większego powodzenia. Nie są znane efektywne metody przerobu tych szlamów.In the case of cleaning sewage from phosphorus, currently, in most cases, precipitation methods are used - often combined with biological ones - precipitating iron or aluminum phosphates by adding FeCl3 (less often FeSO4), Al2 (SO4) 3 14H2O and calcium in the form of milk of lime. Iron and aluminum phosphates are difficult to absorb by plants, and also cause the retodegradation (reduction of absorption) of other phosphates present in the soil. The amount of sludge varies depending on the precipitant used. There are attempts to use the sludge in agriculture (e.g. after incineration), but without much success. There are no known effective treatment methods for these sludges.

Znana jest też metoda przerobu szlamów z oczyszczalni ścieków polegająca na wysuszeniu osadu, przy czym temperatura suszonego i granulowanego osadu dochodzi do 150°C, a temperatura gazów odlotowych do 450°C. Gazy odlotowe są zawracane po odpyleniu do komory spalania ogrzewającej suszarkę.There is also a known method of processing sludge from sewage treatment plants, which consists in drying the sludge, where the temperature of the dried and granulated sludge reaches 150 ° C, and the temperature of exhaust gases up to 450 ° C. After dedusting, the exhaust gases are returned to the combustion chamber which heats the dryer.

Inny znany sposób wykorzystania odpadów z oczyszczalni ścieków komunalnych polega na tym, że do osadów po odwodnieniu na filtrach taśmowych dodaje się alkalia (pyły cementowe i wapno), pasteryzuje przez 12 godzin w temperaturze 52°C, a następnie kompostuje w takiej samej temperaturze przez 5 - 9 dni. Usuwa to substancje patogenne. Osad po zmieszaniu z wodą może być używany do celów rolniczych.Another known way of using wastes from municipal wastewater treatment plants is that alkali (cement dust and lime) is added to the sludge after dewatering on belt filters, pasteurized for 12 hours at 52 ° C, and then composted at the same temperature for 5 - 9 days. This removes pathogens. The sludge, when mixed with water, can be used for agricultural purposes.

Znane jest też z międzynarodowego zgłoszenia, nr WO96/20894 rozwiązanie dotyczące sposobu obróbki osadów ze ścieków, zawierających przynajmniej jeden metal, pochodzący z koagulanta używanego do obróbki ścieków oraz fosfor i ciężkie metale, w celu odzyskania wymienionego przynajmniej jednego metalu i fosforu oraz usunięcia wymienionych ciężkich metali. W tym sposobie zakwasza się wymienione osady ze ścieków w celu rozpuszczenia metali zawartych w tych osadach, otrzymując w ten sposób zakwaszony roztwór osadu, zawierający przynajmniej 1% wagowy przynajmniej jednego odzyskiwanego metalu. W pierwszym etapie strącania pH wymienionego zakwaszonego roztworu osadu podwyższa się w celu strącenia przynajmniej jednego metalu odzyskiwanego w postaci fosforanu, a następnie wydziela się ten osad fosforanowy, pozostawiając w ten sposób roztwór zawierający ciężkie metale. W drugim etapie strącania pH wymienionego roztworu zawierającego ciężkie metale podwyższa się oraz w razie potrzeby, dodaje się odpowiedni związek chemiczny w celu strącania ciężkich metali, a następnie usuwa ich osad.There is also known from the international application, No. WO96 / 20894, a solution for a method of treating sewage sludge containing at least one metal, derived from a coagulant used for the treatment of wastewater and phosphorus and heavy metals, in order to recover said at least one metal and phosphorus and remove said heavy metals. In this process, said wastewater sludge is acidified to dissolve the metals contained in these sludge, thereby obtaining an acidified sludge solution containing at least 1% by weight of at least one recovered metal. In the first precipitation step, the pH of said acidified sludge solution is raised to precipitate at least one recovered metal as phosphate, and then this phosphate sludge is separated, thereby leaving a solution containing heavy metals. In the second precipitation step, the pH of said heavy metal-containing solution is raised and, if necessary, a suitable chemical is added to precipitate the heavy metals, and then the precipitate is removed.

Celem wynalazku jest opracowanie metody przerobu niużytecznych fosforanów żelaza na rozpuszczalne w wodzie związki, które mogą być wykorzystane w różnych dziedzinach przemysłu, a dzię ki zastosowaniu recyklingu cała metoda jest bezodpadowa.The aim of the invention is to develop a method of processing useful iron phosphates into water-soluble compounds that can be used in various industries, and thanks to the use of recycling, the entire method is waste-free.

Istota wynalazku polega na tym, że po rozbełtaniu osadów wodą w stosunku wagowym osadów do wody wynoszącym od 1 ; 1 do 1 : 15 traktuje się je wodorotlenkiem sodu, przeprowadzając w fosforan sodu i wodorotlenek żelaza. Proces konwersji prowadzi się przy pH = 12 - 13,5, temperaturze 20 - 90°C w czasie 0,5 - 2 godzin i stosunku molowym NaOH/FePO4 wynoszącym 2,5 - 3,5 a następnie w znany sposób oddziela się roztwór fosforanu sodu od osadu wodorotlenku żelaza. Osady zawierające fosforany przed procesem konwersji korzystnie poddaje się prażeniu w temperaturze 400 - 600°C w czasie 1 - 3 godzin. Uzyskany osad wodorotlenku żelaza korzystnie rozpuszcza się w kwasie solnym a otrzymany chlorek ż elaza jest zawracany i ponownie wykorzystywany w procesie strącania osadów zawierających fosforany żelaza, stanowiących produkt wyjściowy.The essence of the invention consists in the fact that after breaking the sediments with water in a weight ratio of sediments to water ranging from 1; They are treated 1 to 1:15 with sodium hydroxide, converting to sodium phosphate and iron hydroxide. The conversion process is carried out at pH = 12 - 13.5, temperature 20 - 90 ° C for 0.5 - 2 hours and a molar ratio of NaOH / FePO4 of 2.5 - 3.5, and then the phosphate solution is separated in a known manner sodium from the iron hydroxide precipitate. Prior to the conversion process, the phosphate-containing sludge is preferably calcined at 400-600 ° C for 1-3 hours. The resulting iron hydroxide precipitate is preferably dissolved in hydrochloric acid and the resulting iron chloride is recycled and reused in the precipitation process of the starting product iron phosphate containing precipitates.

Nieoczekiwanie okazało się, że konwersja fosforanu żelaza ługiem sodowym w środowisku silnie alkalicznym i zastosowaniu warunków pH według wynalazku przebiega praktycznie ilościowo, a otrzymany osad moż na recyrkulować .Surprisingly, it turned out that the conversion of iron phosphate with sodium hydroxide in a strongly alkaline environment and using the pH conditions according to the invention is practically quantitative, and the obtained sludge can be recirculated.

P r z y k ł a d l g fosforanu żelaza rozbełtano z 245 g wody i następnie dodawano 24 ml 49% roztworu NaOH w ciągu 1 godziny, utrzymując temperaturę 20°C i pH = 12,3. Następnie roztwór filtrowanoExample 1 g of iron phosphate was triturated with 245 g of water and then 24 ml of 49% NaOH solution was added over 1 hour, maintaining the temperature at 20 ° C and pH = 12.3. The solution was then filtered

PL 198 431 B1 otrzymując 38,5 g osadu zawierającego wodorotlenek żelaza oraz 243,5 g roztworu ortofosforanów sodu o stężeniu 5,12% Na3PO4. Osad rozpuszczano w stężonym kwasie solnym otrzymując 59 g 30% roztworu FeCI3.PL 198 431 B1 obtained 38.5 g of a precipitate containing iron hydroxide and 243.5 g of sodium orthophosphate solution with a concentration of 5.12% Na3PO4. The precipitate was dissolved in concentrated hydrochloric acid to obtain 59 g of 30% FeCl3 solution.

P r z y k ł a d II g fosforanu żelaza rozbełtano z 30 g wody, a następnie dodawano 45 g 30% roztworu NaOH w ciągu 2 godzin, utrzymując temperaturę 80°C. Następnie osad odfiltrowano otrzymując 40 g osadu zawierającego wodorotlenek żelaza oraz 55 g roztworu ortofosforanu sodu o stężeniu 38% Na3PO4.Example II g of iron phosphate was triturated with 30 g of water, and then 45 g of a 30% NaOH solution was added over 2 hours, maintaining the temperature at 80 ° C. The precipitate was then filtered off to obtain 40 g of precipitate containing iron hydroxide and 55 g of sodium orthophosphate solution with 38% Na3PO4 concentration.

Claims

Method for the treatment of sludge containing iron phosphates, especially from a sewage treatment plant by the precipitation method, characterized in that after smudging the sludge with water in a weight ratio of sludge to water ranging from 1: 1 to 1:15, it is treated with sodium hydroxide, transforming into sodium phosphate and iron hydroxide, the conversion process is carried out at pH = 12-13.5, temperature 20-90 ° C, for 0.5-2 hours and a molar ratio of NaOH / FePO4 of 2.5-3.5, and the sodium phosphate solution is then separated from the precipitate of iron hydroxide in a known manner.

2. The method according to p. The method of claim 1, wherein the iron phosphate-containing sludges are calcined at 400-600 ° C for 1-3 hours prior to conversion.

3. The method according to p. A process as claimed in claim 1, characterized in that the obtained iron hydroxide precipitate is dissolved in hydrochloric acid and the obtained iron chloride is recycled to the precipitation process of iron phosphate containing precipitates.