PL210459B1 - Sposób termicznej utylizacji osadów o wysokiej zawartości związków żelaza z oczyszczania ścieków komunalnych - Google Patents
Sposób termicznej utylizacji osadów o wysokiej zawartości związków żelaza z oczyszczania ścieków komunalnychInfo
- Publication number
- PL210459B1 PL210459B1 PL363768A PL36376803A PL210459B1 PL 210459 B1 PL210459 B1 PL 210459B1 PL 363768 A PL363768 A PL 363768A PL 36376803 A PL36376803 A PL 36376803A PL 210459 B1 PL210459 B1 PL 210459B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- sludge
- phosphorus
- nitric acid
- ash
- ashes
- Prior art date
Links
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 title 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 25
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 23
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims description 20
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 claims description 10
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 claims description 6
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 4
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011019 hematite Substances 0.000 claims description 4
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 5
- CKMXBZGNNVIXHC-UHFFFAOYSA-L ammonium magnesium phosphate hexahydrate Chemical compound [NH4+].O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O CKMXBZGNNVIXHC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 229910052567 struvite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229920000388 Polyphosphate Polymers 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- RBLGLDWTCZMLRW-UHFFFAOYSA-K dicalcium;phosphate;dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O RBLGLDWTCZMLRW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 4
- 239000001205 polyphosphate Substances 0.000 description 4
- 235000011176 polyphosphates Nutrition 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K aluminium phosphate Chemical class O1[Al]2OP1(=O)O2 ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910000399 iron(III) phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 2
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 241000607534 Aeromonas Species 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 229910014497 Ca10(PO4)6(OH)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 239000005955 Ferric phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 235000019730 animal feed additive Nutrition 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L calcium hydrogenphosphate Chemical compound [Ca+2].OP([O-])([O-])=O FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000012297 crystallization seed Substances 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 235000019700 dicalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000009294 enhanced biological phosphorus removal Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 229940032958 ferric phosphate Drugs 0.000 description 1
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H magnesium phosphate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000004137 magnesium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000157 magnesium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960002261 magnesium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 235000010994 magnesium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000392 octacalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Fertilizers (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób termicznej utylizacji osadów o wysokiej zawartości związków żelaza z oczyszczania ścieków komunalnych, umożliwiający otrzymanie ekstraktu przydatnego jako półprodukt do wytwarzania surowców nawozowych.
Złoża rud fosforowych o charakterze komercyjnym mogą wyczerpać się w ciągu najbliższych 70-100 lat. Stąd też zainteresowanie możliwościami odzysku fosforu ze ścieków i osadów komunalnych i zastosowania go jako substytutu surowców naturalnych. Najwięcej fosforu wykorzystuje się do produkcji nawozów mineralnych (80-85%), dodatków do pasz zwierzęcych (5%), detergentów (12%). W Wielkiej Brytanii produkowane jest rocznie około 40 min ton ścieków komunalnych i 150 min ton ścieków z farm hodowlanych. Zawierają one odpowiednio 45000 i 200000 ton fosforu. Jest to łącznie ponad 6 razy więcej niż wynosi roczna konsumpcja wszystkich produktów zawierających fosfor w Wielkiej Brytanii. W krajach Unii Europejskiej całkowita ilość fosforu zawartego w ściekach komunalnych przekracza 2000 ton P2O5 dziennie. Przeciętny mieszkaniec miasta zrzuca do ścieków 2-3 g fosforu na dobę.
Jednocześnie rośnie szybko ilość osadów wytwarzanych przy oczyszczaniu ścieków komunalnych. Szacuje się, że w Polsce składuje się na składowiskach odpadów około 5 min ton rocznie osadów z oczyszczania ścieków komunalnych. Zakładając, że osad taki zawiera około 70% wilgoci obliczono, że zawiera on taką ilość fosforu, którą można przekształcić w odpowiednik około 100 tys. ton 100% H3PO4.
Aktualnie większość oczyszczalni ścieków komunalnych w Europie stosuje do usuwania fosforu metody strąceniowe strącając fosforany żelaza lub glinu poprzez dodatek FeCl3 (rzadziej FeSO4), Al2(SO4)3 · 14H2O i wapnia w postaci mleka wapiennego. Otrzymywane osady zawierające fosforany żelaza i glinu są trudno przyswajalne przez rośliny, a także powodują retodegradację innych obecnych w glebie fosforanów. Zależ nie od stosowanego czynnika strącają cego ilość osadu jest różna. Przy wszystkich swoich wadach metody strąceniowe są najpowszechniej stosowane, gdyż są efektywne, proste i tanie.
Z metod biologicznych należy wymienić proces Biological Phosphorus Removal BPR nazwany także PHOSTRIP, w którym stworzone są warunki do rozwoju bakterii akumulujących fosfor w nadmiarze w stosunku do potrzeb metabolicznych. W konwencjonalnych procesach bakterie pochłaniają fosfor w ilościach niezbędnych do ich metabolizmu, usuwając ze ścieków 20-40% fosforu. Niektóre bakterie, np. Acinatobacter-Moraxella-Mima lub Aeromonas i Pseudomonas Spp., akumulują w warunkach tlenowych duże ilości polifosforanów wewnątrz komórek. Po zmianie warunków z aerobowych na anaerobowe bakterie żywią się łańcuchowymi kwasami tłuszczowymi, a źródłem energii dla tych procesów są właśnie polifosforany. W zamian za polifosforany komórki magazynują octany. Osad biologiczny ubogi w polifosforany przechodzi z kolei do obszaru aerobowego i tam przy udziale tlenu stwarzane są warunki do nadmiarowego pochłaniania fosforu ze szlamów i fazy ciekłej. Fosfor usuwa się więc poprzez naprzemienne stwarzanie warunków aerobowych i anaerobowych ingerując w metabolizm bakterii, które odżywiają się naprzemiennie ortofosforanami lub organicznymi związkami węgla. Zaopatrzenie w związki węgla w obszarze anaerobowym osiąga się przez prefermentację lub dodatek do ścieków kwasów tłuszczowych (także octanu sodu lub kwasu octowego). W efekcie stosowania tego procesu powstają dwa rodzaje osadu, odpadowy osad biologiczny i osad zawierający nieorganiczne związki fosforu.
Znane procesy krystalizacji z dodatkiem CaO pozwalają na otrzymanie ze ścieków fosforowych (zależnie od pH, stosunków molowych oraz stężenia) fosforanów amorficznych. Faza amorficzna ulega krystalizacji przechodząc w fosforany takie jak: CaHPO4 · 2H2O - bruszyt lub fosforan dwuwapniowy dwuwodny (DCPD), Ca8H2(PO4)6 · 5H2O - fosforan ośmiowapniowy (OCP), Ca10(PO4)6(OH)2 - hydroksyapatyt (HA).
Najbardziej znaną metodą krystalizacji jest metoda znana pod nazwą DHV Crystalactor i dotyczy odzysku ze ścieków fosforanu wapnia w krystalizatorze fluidalnym. Innym produktem otrzymywanym w efekcie krystalizacji jest fosforan amonowo magnezowy struwit MgNH4PO4 · 6H2O stosowany do celów nawozowych, który zawiera 9,9% Mg, 12,62% P, 5,71% N.
Znanych jest wiele technologii wytwarzania struwitu znanych pod nazwami: Kurita, Unitaka, RemNut, czy CSIR. Z najbardziej charakterystycznych należy wymienić proces krystalizacji w złożu fluidalnym CSIR. Odzysk struwitu odbywa się w reaktorze przy kontrolowanych warunkach zgodnych
PL 210 459 B1 z kinetyką krystalizacji struwitu, czyli przy relatywnie wysokim stopniu przesycenia roztworu i pH > 8. Jako zarodki krystalizacji stosowane są żółte łupki i koksik (popiół lotny).
Metoda Phosnix Unitaka jest trójstopniowym procesem odzysku fosforu w postaci struwitu, wykorzystującym strumień ścieku wzbogacony wcześniej w fosfor (30-905 mg P/l) na drodze biologicznej. Proces prowadzony jest w reaktorze fluidalnym zasilanym powietrzem, do którego dozowane są jony Mg w postaci chlorku magnezu do uzyskania stosunku Mg:P na poziomie 1-1,3 oraz soda kaustyczna, aby utrzymywać pH na poziomie 8,5-9.
Inne znane metody utylizacji osadów ściekowych stosowane w praktyce to np. proces Swiss Combi polegający na suszeniu osadów komunalnych. 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. Wysuszony, wolny od patogenów osad mieszany jest z ziemią i stosowany do rekultywacji.
Kolejny proces znany pod nazwą Simon-N-Viro-Viro polega na tym, że do osadów po odwodnieniu na filtrach taśmowych dodaje się alkalia (pyły cementowe i wapno), pasteryzuje się przez 12 h w 52°C, a następnie kompostuje w takiej samej temperaturze przez 5-9 dni, co usuwa substancje patogenne. Osad po zmieszaniu z ziemią używany jest w rolnictwie.
W procesie Krepro poprzez wstępne ługowania osadów kwasem siarkowym lub solnym przy pH 1,5-2 rozpuszcza się zawarty w nim fosforan żelazowy, odsącza biomasę (wraz z SiO2) i przez podniesienie pH do 2-2,8 (dodatkiem MgO) ponownie wytrąca FePO4 · 2H2O. Po odwirowaniu otrzymuje się osad zawierający w 35% swojej suchej masy do 15% P. Osad ten nie powinien zawierać krzemionki, natomiast w jego fazie wodnej mogą występować pewne ilości MgSO4 lub MgCl2. Nowszy stosowany proces Cambi/Krepro przewiduje hydrolizę odwodnionych osadów za pomocą pary wodnej, spalanie pozostałej po hydrolizie części osadu i biologiczne utlenianie związków organicznych zawartych w hydrolizacie. Odwodniony osad może być także obrabiany kwasem siarkowym.
Kolejną znaną technologią jest proces Bio-Con, w którym na popioły ze spalania osadów działa się kwasem siarkowym, a kwas fosforowy odzyskuje się na wymiennikach jonowych.
Japoński proces EBPR proponuje intensywne przemywanie popiołu w temperaturach do 53°C wodą zdemineralizowaną.
Celem wynalazku jest opracowanie technologii obróbki termicznej największej ilościowo części osadów komunalnych o wysokiej zawartości związków żelaza, tj. osadów biologicznych (mieszaniny osadu wstępnego i nadmiernego) i uzyskanie popiołów o składzie fazowym umożliwiającym prowadzenie selektywnej i wysoce efektywnej ekstrakcji kwasami mineralnymi, co pozwala w efekcie na uzyskanie półproduktu do wytwarzania surowców nawozowych.
Sposób termicznej utylizacji osadów ściekowych o wysokiej zawartości związków żelaza z oczyszczania ścieków komunalnych, w którym odwodnione mechanicznie lub wysuszone osady poddaje się spalaniu i ekstrakcji fosforu kwasem azotowym, polega według wynalazku na tym, że zawarte w osadzie związki żelaza immobilizuje się poprzez przeprowadzenie ich w formę hematytu na drodze kalcynacji osadu w temperaturze 900-1000°C w czasie 1-2 godzin w atmosferze utleniającej. Popioły po kalcynacji ekstrahuje się kwasem azotowym w temperaturze otoczenia lub nieco wyższej, w czasie od 0,5 do 28 godzin, przy stosunku wagowym popioł ów do kwasu azotowego w zakresie 3:1 do 1:2, przy czym przed ługowaniem popioły miesza się z wodą w ilości zapewniającej stężenie kwasu azotowego w wodzie w przedziale 15-40%, zaś proces ekstrakcji prowadzi się przy ciągłym mieszaniu zawiesiny.
Sposób według wynalazku umożliwia selektywną ekstrakcję fosforu tak, aby jak najmniejsza była zawartość żelaza w wyekstrahowanym roztworze. Za dopuszczalną wartość maksymalną przyjęto stosunek masowy Fe/PO43- równy 0,02, co umożliwia potencjalne wykorzystanie ekstraktu jako surowca do produkcji nawozów zawierających fosfor.
Nieoczekiwanie okazało się, że selektywne ługowanie związków fosforu możliwe było w efekcie pojawienia się w popiele fazy hematytu, słabo rozpuszczalnego w kwasie azotowym. Najkorzystniejszą do ługowania jest temperatura kalcynacji popiołu 900-1000°C, bowiem w tym zakresie temperatur występuje najlepiej wykształcona faza krystaliczna hematytu w popiele. Potwierdziły to także badania zależności jonów PO43-, Ca2+ i Fe3+ w roztworach i osadzie po ługowaniu. Ekstrakty z popiołów prażonych w 900-1000°C, ługowane przez 28 h zawierają najwięcej PO43-, podczas gdy osad z ługowania popiołu zawiera najmniej jonów fosforanowych. We wszystkich próbach wyekstrahowano z popiołu powyżej 90% fosforu zawartego w popiele i w granicach zalewie 2% zawartego w nim tlenku żelaza.
Wynalazek objaśniono poniżej w dwóch przykładach jego realizacji.
PL 210 459 B1
P r z y k ł a d I
100 g odwodnionego osadu biologicznego z oczyszczania ścieków komunalnych zawierającego 30,5% suchej masy spalono i kalcynowano w temperaturze 900°C w czasie 1,2 godziny w atmosferze utleniającej w laboratoryjnym piecu komorowym, otrzymując 10 g popiołu zawierającego 20,5% PO43-, 15,7% Fe oraz 12,3% Ca. Popiół zmieszano z 20 g wody, a następnie do zawiesiny popiołowo-wodnej dodano 5 g stężonego (w przeliczeniu na 100%) kwasu azotowego. Całość mieszano przez 45 minut, po czym zawiesinę przefiltrowano otrzymując 25,7 g fihratu zawierającego 7,9% PO43- i 0,15% Fe oraz
9,3 g osadu zawierającego 0,2% PO43- i 16,6% Fe.
P r z y k ł a d II
100 g odwodnionego osadu biologicznego z oczyszczania ścieków komunalnych zawierającego 30,0% suchej masy spalono i kalcynowano w temperaturze 950°C w czasie 2 godzin w atmosferze utleniającej w laboratoryjnym piecu komorowym, otrzymując 10 g popiołu zawierającego 20,9% PO43-, 15,3% Fe oraz 12,% Ca. Popiół zmieszano z 20 g wody, a następnie do zawiesiny popiołowo-wodnej dodano 13 g stężonego (w przeliczeniu na 100%) kwasu azotowego. Całość mieszano przez 28 godzin, po czym zawiesinę przefiltrowano otrzymując 36 g filtratu zawierającego 5,8% PO43- i 0,11% Fe oraz 9,0 g osadu zawierającego 0,11% PO43- i 17,1% Fe.
Claims (1)
- Sposób termicznej utylizacji osadów o wysokiej zawartości związków żelaza z oczyszczania ścieków komunalnych, w którym odwodnione mechanicznie lub wysuszone osady poddaje się spalaniu i ekstrakcji fosforu kwasem azotowym, znamienny tym, że zawarte w osadzie związki żelaza immobilizuje się poprzez przeprowadzenie ich w formę hematytu na drodze kalcynacji osadu w temperaturze 900-1000°C w czasie 1-2 godzin w atmosferze utleniającej, po czym popioły po kalcynacji ekstrahuje się kwasem azotowym w temperaturze otoczenia lub nieco wyższej, w czasie od 0,5 do 28 godzin, przy stosunku wagowym popiołów do kwasu azotowego w zakresie 3,1 do 1,2, przy czym popioły przed ługowaniem miesza się z wodą w ilości zapewniającej stężenie kwasu azotowego w wodzie w przedziale 15-40%, zaś proces ekstrakcji prowadzi się przy ciągłym mieszaniu zawieśmy
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL363768A PL210459B1 (pl) | 2003-11-27 | 2003-11-27 | Sposób termicznej utylizacji osadów o wysokiej zawartości związków żelaza z oczyszczania ścieków komunalnych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL363768A PL210459B1 (pl) | 2003-11-27 | 2003-11-27 | Sposób termicznej utylizacji osadów o wysokiej zawartości związków żelaza z oczyszczania ścieków komunalnych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL363768A1 PL363768A1 (pl) | 2005-05-30 |
| PL210459B1 true PL210459B1 (pl) | 2012-01-31 |
Family
ID=35396225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL363768A PL210459B1 (pl) | 2003-11-27 | 2003-11-27 | Sposób termicznej utylizacji osadów o wysokiej zawartości związków żelaza z oczyszczania ścieków komunalnych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL210459B1 (pl) |
-
2003
- 2003-11-27 PL PL363768A patent/PL210459B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL363768A1 (pl) | 2005-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2856883T3 (es) | Procedimiento para el tratamiento de cenizas con contenido de fosfato, procedentes de instalaciones de incineración de residuos, mediante descomposición química por vía húmeda para la obtención de compuestos de aluminio, de calcio, de fósforo y de nitrógeno | |
| DE102014006278B3 (de) | Verfahren zur Reinigung von Roh-Phosphorsäure (z.B. MGA-Säure) durch Zugabe von Aschen aus Abfall-Verbrennungsanlagen umfassend die Gewinnung von reiner Phosphorsäure, Kalziumsulfat, wasserlöslichen Kalziumhydrogenphosphaten und Metallsalz-Lösung | |
| DE102013018652B4 (de) | Verfahren zur Behandlung von phosphathaltigen Feststoffen durch nasschemischen Aufschluss zur Gewinnung von Aluminium-, Kalzium-, Phosphor- und Stickstoffverbindungen | |
| Brienza et al. | Ammonia stripping and scrubbing for mineral nitrogen recovery | |
| KR102722152B1 (ko) | 산을 사용한 포스페이트 공급원의 에칭 방법 | |
| PL210459B1 (pl) | Sposób termicznej utylizacji osadów o wysokiej zawartości związków żelaza z oczyszczania ścieków komunalnych | |
| DE102021000786A1 (de) | Verfahren zur kombinierten Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff aus Klärschlamm und gegebenenfalls biologischen Abfällen | |
| DE2118850A1 (de) | Verfahren zur Verwertung von Abfallprodukten | |
| US20240116792A1 (en) | Method for the combined recycling of phosphate and nitrogen from sewage sludge and optionally biological waste | |
| EP2653456A1 (en) | The method of obtaining the mineral-organic fertilizer from waste agricultural biogas digestate | |
| Gorazda et al. | Possibilities of phosphorus recovering from municipal sewage and sewage sludge | |
| EA031039B1 (ru) | Комплексное органоминеральное мелиорант-удобрение | |
| CN118993036B (zh) | 水滑石辅助水热炭化减少农业生物质废弃物磷流失的方法 | |
| AT314567B (de) | Verfahren zur Verwendung von Abwasserschlamm und Schlacke oder Asche zur Bildung eines Düngers | |
| US20250340464A1 (en) | System and method for recovery of phosphate from wastewater as granular natural struvite | |
| EP3728164A1 (de) | Verfahren zur behandlung eines phosphorhaltigen materials | |
| Wzorek et al. | Phosphorus recovery from waste-methods review | |
| Schick et al. | Techniques for P-recovery from waste water and sewage sludge and fertilizer quality of P-recycling products | |
| PL237364B1 (pl) | Sposób równoczesnego odzyskiwania do celów nawozowych związków fosforu i mikroelementów z ekstraktów po ługowaniu popiołów uzyskanych ze spalenia osadów ściekowych | |
| PL247847B1 (pl) | Sposób wytwarzania wielofunkcyjnego nawozu na bazie komunalnych osadów ściekowych | |
| SU956441A1 (ru) | Способ получени двойного суперфосфата | |
| IT201900012378A1 (it) | Metodo a idrolisi termica per il trattamento di biomasse e procedimento di depurazione di acque reflue che utilizza il metodo di trattamento | |
| SU812786A1 (ru) | Способ переработки отходовфОСфОРНОгО пРОизВОдСТВА | |
| PL198431B1 (pl) | Sposób przerobu osadów zawierających fosforany żelaza | |
| PL243439B1 (pl) | Wieloskładnikowy nawóz organiczno-mineralny zwłaszcza do kukurydzy |