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 |
|---|---|---|
| EP3066048B1 (de) | Verfahren zur behandlung von phosphathaltigen aschen aus abfallverbrennungsanlagen durch nasschemischen aufschluss zur gewinnung von aluminium-, kalzium-, phosphor- und stickstoffverbindungen | |
| 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 | |
| DE102021000786A1 (de) | Verfahren zur kombinierten Rückgewinnung von Phosphat und Stickstoff aus Klärschlamm und gegebenenfalls biologischen Abfällen | |
| 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 | |
| DE2118850A1 (de) | Verfahren zur Verwertung von Abfallprodukten | |
| Gorazda et al. | Possibilities of phosphorus recovering from municipal sewage and sewage sludge | |
| EP2653456A1 (en) | The method of obtaining the mineral-organic fertilizer from waste agricultural biogas digestate | |
| AU2022219144A1 (en) | Method for the combined recycling of phosphate and nitrogen from sewage sludge and optionally biological waste | |
| PL237364B1 (pl) | Sposób równoczesnego odzyskiwania do celów nawozowych związków fosforu i mikroelementów z ekstraktów po ługowaniu popiołów uzyskanych ze spalenia osadów ściekowych | |
| 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 | |
| Schick et al. | Techniques for P-recovery from waste water and sewage sludge and fertilizer quality of P-recycling products | |
| PL247847B1 (pl) | Sposób wytwarzania wielofunkcyjnego nawozu na bazie komunalnych osadów ściekowych | |
| EA048400B1 (ru) | Способ комбинированного извлечения фосфатов и азота из осадка сточных вод и, при необходимости, биологических отходов | |
| SU956441A1 (ru) | Способ получени двойного суперфосфата | |
| Shavkatovich et al. | ORGANOMINERAL FERTILIZERS BASED ON SEDIMENTS OF WASTE WATERS AND PHOSPHORITES OF CENTRAL KYSILKUM | |
| 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 | |
| Brotell | Continuous and semi-batch precipitation of calcium phosphate in a stirred tank and plug-flow crystallizer |