PL239931B1

PL239931B1 - Bentonite preparation and method for its application with the purpose to improve sedimentation of active sludge during the biological sewage treatment and method for producing the bentonite preparation

Info

Publication number: PL239931B1
Application number: PL423497A
Authority: PL
Inventors: Jacek Jaworski; Aneta Czudec; Mateusz Marć
Original assignee: Hekobentonity Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2017-11-18
Filing date: 2017-11-18
Publication date: 2022-01-31
Also published as: PL423497A1

Description

PL 239 931 B1PL 239 931 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest preparat bentonitowy do poprawy sedymentacji osadu czynnego podczas biologicznego oczyszczania ścieków i sposób jego wytwarzania.The subject of the invention is a bentonite preparation for improving the sedimentation of activated sludge during biological wastewater treatment and a method of its production.

Minerały ilaste zaliczają się do grupy glinokrzemianów warstwowych. Ze względu na swoją budowę oraz właściwości stanowią grupę wszechstronnych surowców wykorzystywanych w różnych dziedzinach i technologiach. Jedną z ich istotnych cech jest duża jonowymienność pozwalająca na przyłączanie do swojej struktury zarówno różnych substancji i związków chemicznych. Dzięki temu znalazły szerokie zastosowanie jako znakomity sorbent rozmaitych substancji chemicznych. Wśród wszystkich minerałów ilastych największy potencjał w tym zakresie posiadają minerały grupy smektytu m.in. montmorylonit, saponit, nontronit i beidellit. Petrograficznie najbardziej popularną skałą zawierającą minerały z tej grupy jest bentonit, którego głównym składnikiem jest montmorylonit. Montmorylonit posiada budowę pakietową, co oznacza, że pojedynczy kryształ minerału składa się z wielu warstw krystalicznych płytek, które w środowisku wodnym mogą ulegać rozproszeniu, tworząc dyspersję. Tak rozproszony minerał poprzez swoją zdolność wymiany kationowej CEC (cation exchange capacity) posiada dużą pojemność sorpcyjną. Główny składnik bentonitów tj. montmorylonit należy do grupy glinokrzemianów warstwowych składających się z pakietów trój warstwowych T-O-T charakterystycznych dla krzemianów o strukturze 2:1. Pomiędzy pakietami występuje przestrzeń, w której znajdują się kationy metali elektrododatnich tj. Ca²⁺, Na⁺, Mg²⁺, Li⁺, oraz Al³⁺, które są zdolne do wymiany.Clay minerals belong to the group of layered aluminosilicates. Due to their structure and properties, they constitute a group of versatile raw materials used in various fields and technologies. One of their important features is the high ion exchange that allows both different substances and chemical compounds to be attached to their structure. Thanks to this, they have been widely used as an excellent sorbent for various chemical substances. Among all clay minerals, the smectite group minerals have the greatest potential in this regard, including montmorillonite, saponite, nontronite and beidellite. Petrographically, the most popular rock containing minerals from this group is bentonite, the main component of which is montmorillonite. Montmorillonite has a package structure, which means that a single mineral crystal consists of many layers of crystalline plates that can disperse in an aqueous medium, forming a dispersion. The dispersed mineral, due to its cation exchange capacity (CEC), has a high sorption capacity. The main component of bentonites, i.e. montmorillonite, belongs to the group of layered aluminosilicates consisting of three-layer TOT packages characteristic of silicates with a 2: 1 structure. There is a space between the packets in which there are electropositive metal cations, ie Ca ²⁺ , Na ⁺ , Mg ²⁺ , Li ⁺ , and Al ³⁺ , which are capable of exchange.

Ogólny wzór chemiczny montmorylonitu to:The general chemical formula of montmorillonite is:

AI2[(OH)2Si4O10]-nH2OAl2 [(OH) 2Si4O10] -nH2O

Bentonity pochodzące z różnych złóż mogą wykazywać pewne różnice, dotyczące zwłaszcza ich budowy izomorficznej. Surowiec bentonitowy jest naturalną skałą powstałą jako produkt montmorylonityzacji szkliwa magmowego, drobnoziarnistych osadów piroklastycznych tj. tufów. W związku z tym, że złoża bentonitów cechują się dużą zmiennością jakości wydobywanego surowca, w przypadku ich wykorzystywania w procesach przemysłowych kluczowa staje się odpowiednia kontrola jakości na etapie selekcji materiału do produkcji.Bentonites from different deposits may show some differences, especially in their isomorphic structure. The bentonite raw material is a natural rock formed as a product of montmorillonitization of igneous glaze, fine-grained pyroclastic deposits, i.e. tuffs. Due to the fact that the deposits of bentonites are characterized by high variability of the quality of the extracted raw material, in the case of their use in industrial processes, appropriate quality control at the stage of selecting the material for production becomes crucial.

Znane są problemy dotyczące funkcjonowania biologicznych oczyszczalni ścieków wynikające z zaburzenia prawidłowej sedymentacji osadu czynnego. W związku z wymaganiami uzyskania wysokich redukcji zanieczyszczeń, zwłaszcza substancji biogennych, wiele oczyszczalni boryka się z problemami technologicznymi, przy czym głównym problemem jest brak sedymentacji, a więc osiadania osadu w osadnikach wtórnych, który dotyczy zarówno oczyszczalni komunalnych jak i przemysłowych. Problem ten występuje okresowo lub przez cały rok. Przyczyną może być puchnięcie nitkowate wywołane nadmiernym wzrostem bakterii nitkowatych, puchnięcie lepkie związane z masowym pojawieniem się bakterii śluzowych czy też przeciążenie ładunkiem zanieczyszczeń. Stosowanie znanych środków chemicznych tj. koagulantów glinowych i żelazowych w celu polepszenia sedymentacji osadu czynnego nie zawsze jest wystarczające.There are known problems with the functioning of biological wastewater treatment plants resulting from the disturbance of the proper sedimentation of the activated sludge. Due to the requirements of obtaining high reductions of pollutants, especially of biogenic substances, many wastewater treatment plants struggle with technological problems, the main problem being the lack of sedimentation, i.e. sludge settling in secondary sedimentation tanks, which applies to both municipal and industrial wastewater treatment plants. This problem occurs periodically or throughout the year. The cause may be filamentous swelling caused by excessive growth of filamentous bacteria, sticky swelling associated with the massive appearance of mucous bacteria, or overloading with a load of pollutants. The use of known chemicals, i.e. aluminum and iron coagulants, in order to improve the sedimentation of the activated sludge is not always sufficient.

Dokument US6447686 ujawnia sposób i instalację służącą do szybkiego oczyszczania ścieków poprzez proces koagulacji-flokulacji. Opisana metoda w ogóle nie przewiduje oczyszczania biologicznego poprzez stosowanie osadu czynnego, a dodatek mineralny np. zeolit lub surowy bentonit są wykorzystywane jedynie w celu absorbowania stałych zanieczyszczeń zawartych w ścieku oraz ułatwienia klarowania obrabianego w ostatnim osadniku ścieku i uzyskiwania osadu, który jest następnie wykorzystywany do produkcji porowatej ceramiki w procesie obróbki termicznej.US6447686 discloses a method and plant for rapidly treating waste water through a coagulation-flocculation process. The described method does not provide for biological treatment by using activated sludge at all, and a mineral addition, e.g. zeolite or raw bentonite, is only used to absorb solid pollutants contained in the sewage and to facilitate clarification treated in the last sewage sludge and to obtain sludge, which is then used for production of porous ceramics by thermal treatment.

Dokument CN104326635 ujawnia kompozycję składającą się z 10-15% szczepu mikroorganizmu, 35-45% związku potasu, 30-40% pyłu zeolitowego o 5-15% bentonitu przeznaczonego do poprawy jakości wody w stawach hodowlanych, zwłaszcza poprzez absorbowanie zanieczyszczeń jonami metali ciężkich, co wpływa korzystnie na dobrostan zwierząt hodowanych w stawie. Dokument ten nie dotyczy jednak preparatu bentonitowego służącego do ograniczania puchnięcia osadu czynnego stosowanego w biologicznej metodzie oczyszczania ścieków, ani sposobu uzyskiwania takiego preparatu z surowego bentonitu.Document CN104326635 discloses a composition consisting of 10-15% of a strain of a microorganism, 35-45% of a potassium compound, 30-40% of zeolite dust by 5-15% of bentonite intended to improve the water quality in breeding ponds, especially by absorbing pollutants with heavy metal ions, which has a positive effect on the welfare of animals kept in the pond. However, this document does not deal with a bentonite preparation for limiting the swelling of the activated sludge used in a biological method of wastewater treatment, nor with a method for obtaining such a preparation from raw bentonite.

Dokument WO2013012395 dotyczy co prawda biologicznego sposobu oczyszczania ścieków obejmującego stosowanie osadu czynnego jednak istotą opisanego w nim rozwiązania jest stosowanie osadu czynnego o podwyższonej gęstości i o specjalnej strukturze, składającego się z drobin mineralnego porowatego podłoża, na którym wzrastają bakterie osadu czynnego. W jedynym opisanym przykładzie wykonania do uzyskania takiego osadu czynnego wykorzystano wermikulit, natomiastAlthough the document WO2013012395 relates to a biological method of wastewater treatment involving the use of activated sludge, the essence of the solution described therein is the use of an activated sludge with increased density and a special structure, consisting of particles of a mineral porous substrate on which activated sludge bacteria grow. In the only described embodiment, vermiculite was used to obtain such an activated sludge, while

PL 239 931 B1 w treści tego dokumentu wymieniono szereg innych minerałów, które zdaniem autorów mogłyby być teoretycznie również wykorzystane do uzyskania zmodyfikowanego osadu czynnego, w tym między innymi bentonit. Dokument WO2013012395 odnosi się wyłącznie do ograniczania puchnięcia osadu czynnego stosowanego w biologicznej metodzie oczyszczania ścieków opartej na tradycyjnym osadzie czynnym. Całkowicie nieoczywiste pozostają również kluczowe parametry preparatu bentonitowego, które są istotne podczas stosowania tego preparatu do tłumienia puchnięcia osadu czynnego i zapewniają uzyskanie pożądanego efektu technicznego tj. uzyskane bezpośrednio w wyniku zastosowania preparatu: obniżenie objętości w teście sedymentacyjnym w zakresie min. 150 ml/l osadu czynnego w stosunku do próby kontrolnej oraz obniżenie wartości indeksu IOO o minimum 40 cm ³/g w stosunku do próby kontrolnej. Cechy preparatu bentonitowego gwarantujące uzyskanie takiego efektu zostały ustalone dopiero w wynalazku ujawnionym w niniejszym zgłoszeniu.The content of this document lists a number of other minerals which, according to the authors, could theoretically also be used to obtain the modified activated sludge, including bentonite, among others. WO2013012395 only relates to the limitation of swelling of activated sludge used in a biological wastewater treatment method based on traditional activated sludge. The key parameters of the bentonite preparation, which are important when using this preparation to suppress the swelling of the activated sludge, and ensure the desired technical effect, i.e. obtained directly as a result of using the preparation, are also completely unclear: reduction of the volume in the sedimentation test in the range of min. 150 ml / l of activated sludge compared to the control sample and reduction of the IOO index value by a minimum of 40 cm ³ / g compared to the control sample. The characteristics of the bentonite formulation to obtain such an effect were only established in the invention disclosed in this application.

Dokument CA2908947 ujawnia natomiast udoskonalony proces oczyszczania ścieków w którym stosuje się kompozycję składającą się z węglanu wapnia i glinokrzemianu warstwowego, zwłaszcza bentonitu. Kompozycja ta jest dodawana do ścieków w celu poprawy ich czystości chemicznej i działają jako łatwe do oddzielenia w dalszej obróbce substancje dobrze absorbujące zanieczyszczenia chemiczne. Zatem dokument ten nie sugeruje jednak cech preparatu bentonitowego służącego do ograniczania puchnięcia osadu czynnego, ani sposobu uzyskiwania takiego preparatu z surowego bentonitu.CA2908947, on the other hand, discloses an improved wastewater treatment process using a composition consisting of calcium carbonate and layered aluminosilicate, especially bentonite. This composition is added to wastewater in order to improve its chemical purity and act as easily separable substances that absorb chemical contaminants easily in further treatment. Thus, this document does not suggest features of a bentonite formulation for limiting the swelling of the activated sludge, nor a method of obtaining such a formulation from raw bentonite.

Celem wynalazku jest dostarczenie preparatu, który w efektywny sposób wpłynie na ograniczenie puchnięcia osadu czynnego, zwłaszcza poprzez poprawę właściwości sedymentacyjnych, zarówno w oczyszczalniach ścieków komunalnych jak i przemysłowych. Pożądane jest również, aby preparat taki, po wprowadzaniu go do systemu oczyszczania nie stanowił zagrożenia dla biocenozy osadu czynnego.The aim of the invention is to provide a preparation that will effectively reduce the swelling of the activated sludge, especially by improving sedimentation properties, both in municipal and industrial wastewater treatment plants. It is also desirable that such a preparation, when introduced into the treatment system, does not pose a threat to the biocenosis of the activated sludge.

Szczególnym celem wynalazku jest dostarczenie preparatu, którego stosowanie pozwoli na uzyskanie poprawy sedymentacji osadu czynnego obserwowanej jako zmniejszenie objętości osadu czynnego w teście sedymentacyjnym o co najmniej 150 ml/I osadu czynnego (tj. o co najmniej 15%) w stosunku do próby kontrolnej.A particular object of the invention is to provide a preparation, the use of which will allow for the improvement of activated sludge sedimentation observed as a reduction in the activated sludge volume in the sedimentation test by at least 150 ml / I of activated sludge (i.e. by at least 15%) compared to the control sample.

Jednocześnie pożądane jest obniżenie wartości indeksu objętościowego osadu (IOO) o minimum 40 cm³/g w stosunku do próby kontrolnej.At the same time, it is desirable to lower the value of the sludge volume index (IOO) by a minimum of 40 cm ³ / g compared to the control sample.

Nieoczekiwanie określony powyżej problem techniczny został rozwiązany w niniejszym wynalazku.Unexpectedly, the technical problem defined above has been solved by the present invention.

Przedmiotem wynalazku jest preparat bentonitowy do poprawy sedymentacji osadu czynnego wykorzystywanego do biologicznego oczyszczania ścieków, znamienny tym, że stanowi ił bentonitowy o wysokiej dyspersyjności, posiadający następujące cechy:The subject of the invention is a bentonite preparation for improving the sedimentation of activated sludge used for biological wastewater treatment, characterized in that it is a highly dispersive bentonite clay with the following features:

- wartość jego współczynnika wymiany kationowej wynosi powyżej 40 meq/100g, korzystnie powyżej 60 meq/100 g.,- its cation exchange factor is greater than 40 meq / 100g, preferably greater than 60 meq / 100g,

- wartość jego wilgotności wynosi od 7,5% wag. do 10% wag., korzystnie od 8,8% wag. do 10% wag.,- its humidity value is from 7.5% by weight. % to 10 wt.%, preferably 8.8 wt.%. up to 10 wt.%,

- zawartość cząstek o wymiarach poniżej 40 μm wynosi co najmniej 87% wag., korzystnie 99% wag., przy czym za preparat o wysokiej dyspersyjności uznaje się preparat, którego wodna zawiesina o stężeniu 200 g/l uzyskana poprzez mieszanie przez 5 minut za pomocą mieszadła obrotowego z prędkością 11000 obr./min posiada lepkość o wartości co najmniej 78 cP, mierzoną reometrem obrotowym o współosiowych cylindrach typu Fann dla 300 obr./min.- the content of particles with dimensions below 40 μm is at least 87% by weight, preferably 99% by weight, wherein a highly dispersive preparation is a preparation whose aqueous suspension with a concentration of 200 g / l obtained by mixing for 5 minutes with the 11000 rpm rotary stirrer has a viscosity of at least 78 cP as measured by a rotary rheometer with coaxial Fann cylinders at 300 rpm.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania preparatu bentonitowego do poprawy sedymentacji osadu czynnego, znamienny tym, że ustala się wilgotność surowego bentonitu, przy czym jako surowy bentonit stosuje się bentonit posiadający wymianę kationową powyżej 40 meq/100 g, korzystnie powyżej 60 meq/100 g, następnie suszy się go wstępnie, korzystnie dwukrotnie, w temperaturze nieprzekraczającej 300°C, do uzyskania wilgotności w zakresie od 14% wag. do 23% wag., a potem dosusza się w temperaturze nieprzekraczającej 100°C, aż do uzyskania poziomu wilgotności od 7,5% wag. do 10% wag., korzystnie od 8,8% wag. do 10% wag., przy czym podczas dosuszania poddaje się go rozdra bnianiu, korzystnie mieleniu, i oddziela się frakcję iłu bentonitowego, w której zawartość cząstek o wymiarach poniżej 40 μm wynosi co najmniej 87% wag., korzystnie 99% wag.Another object of the invention is a method for the production of a bentonite preparation for improving the sedimentation of activated sludge, characterized in that the moisture of raw bentonite is determined, whereby bentonite having a cationic exchange above 40 meq / 100 g, preferably above 60 meq / 100 g is used as raw bentonite, it is then pre-dried, preferably twice, at a temperature not exceeding 300 ° C, to a moisture content in the range of 14% by weight. % to 23% by weight and then further dried at a temperature not exceeding 100 ° C until the moisture level is from 7.5% by weight. % to 10 wt.%, preferably 8.8 wt.%. % up to 10% by weight, while during post-drying it is subjected to comminution, preferably grinding, and a bentonite clay fraction is separated, the content of which is at least 87% by weight, preferably 99% by weight, of particles with dimensions below 40 μm.

PL 239 931 B1PL 239 931 B1

Korzystnie, w przypadku stosowania różnych partii surowego bentonitu, partie produktu otrzymywane z każdej partii surowca są składowane osobno w silosach homogenizacyjnych, w których uzyskuje się końcowy preparat bentonitowy poprzez dokładne wymieszanie różnych partii produktów.Preferably, when different batches of raw bentonite are used, the batches of product obtained from each batch of raw material are stored separately in homogenization silos, where the final bentonite preparation is obtained by thoroughly mixing the different batches of products.

Równie korzystnie, przed rozpoczęciem suszenia surowy bentonit oczyszcza się z zanieczyszczeń w postaci kamieni, rozdrabnia się na kruszarkach walcowych, a następnie wytłacza się za pomocą przecieraka sitowego.Equally preferably, before starting the drying process, the raw bentonite is cleaned of stone impurities, crushed on roller crushers and then extruded with a sieve.

Równie korzystnie, suszenie wstępne prowadzi się w otaczarkach bębnowych.Equally preferably, the pre-drying is carried out in drum mixers.

Równie korzystnie, dosuszanie prowadzi się za pomocą generatora ciepłego powietrza.The pre-drying is likewise preferably carried out by means of a warm air generator.

Równie korzystnie, mielenia prowadzi się przy pomocy separatora odśrodkowego.Equally preferably, the milling is carried out with a centrifugal separator.

Równie korzystnie, otrzymywany preparat bentonitowy transportuje się do silosa załadunkowego lub pakowaczki turbinowej, w której prowadzi się pakowanie w worki lub big-bagi.Equally preferably, the obtained bentonite preparation is transported to a loading silo or a turbine packing machine where packing into bags or big bags is carried out.

Szczegółowy opis wynalazkuDetailed Description of the Invention

Sposób poprawy sedymentacji osadu czynnego w procesie oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych według wynalazku, charakteryzuje się tym, że do osadu czynnego lub ścieku wprowadza się preparat bentonitowy w formie proszku w ilości od 0,1 do 10 kg/m³ korzystnie od 0,25 do 5 kg/m³ będący zmielonym smektytycznym iłem bentonitowym o wysokiej dyspersyjności.The method of improving the sedimentation of activated sludge in the process of municipal and industrial wastewater treatment according to the invention is characterized in that a bentonite preparation in the form of a powder is introduced into the activated sludge or sewage in an amount of 0.1 to 10 kg / ^m3 , preferably 0.25 to 5 kg / m ³ , which is a ground smectitic bentonite clay with high dispersibility.

Zgodnie z wynalazkiem preparat bentonitowy uznaje się za posiadający wysoką dyspersyjność jeśli lepkość jego wodnej zawiesiny, o stężeniu 200g/l sporządzonej przy pomocy mieszadła obrotowego 11000 obr/min przez 5 minut, mierzona (w temperaturze pokojowej) reometrem obrotowym o współosiowych cylindrach typu Fann dla 300 obr./min jest większa niż 78 cP (centipoise).According to the invention, a bentonite preparation is considered to have high dispersibility if the viscosity of its aqueous suspension, with a concentration of 200 g / l, prepared with a rotary stirrer 11,000 rpm for 5 minutes, measured (at room temperature) with a rotating rheometer with coaxial cylinders of the Fann type for 300 rpm is greater than 78 cP (centipoise).

Korzystne jest stosowanie preparatu o:It is advantageous to use the preparation with:

- wymianie kationowej powyżej 40 meq/100 g, korzystniej powyżej 60 meq/100 g,- a cation exchange of more than 40 meq / 100 g, more preferably more than 60 meq / 100 g,

- poziomie wilgotności od 7,5 do 10%, korzystniej do 8,8%,- a moisture level from 7.5 to 10%, more preferably up to 8.8%,

- zawartości co najmniej 87% wagowych, korzystniej co najmniej 99% wagowych, cząstek o wymiarach poniżej 40 μm.- a content of at least 87% by weight, more preferably at least 99% by weight, of particles with a size less than 40 µm.

Wprowadzony preparat ulega szybkiej dyspersji w ścieku i przyłączając się do osadu czynnego poprawia jego właściwości sedymentacyjne.The introduced preparation quickly disperses in the sewage and joins the activated sludge to improve its sedimentation properties.

Efektem stosowania preparatu jest poprawa właściwości sedymentacyjnyc h osadu czynnego przejawiająca się jako:The effect of using the preparation is the improvement of sedimentation properties of the activated sludge, which is manifested as:

- dla testu sedymentacyjnego, obniżenie w zakresie min. 150 ml/l osadu czynnego w stosunku do próby kontrolnej,- for the sedimentation test, reduction in the range of min. 150 ml / l of activated sludge compared to the control sample,

- dla indeksu IOO, obniżenie o minimum 40 cm³/g w stosunku do próby kontrolnej.- for the IOO index, a minimum reduction of 40 cm ³ / g compared to the control sample.

Tworzenie wodnej zawiesiny preparatu bentonitowego polega na rozpadzie zmielonych cząstek bentonitu na mniejsze części pod wpływem wody, docelowo na pojedyncze płytki odpowiadające pojedynczym warstwom kryształu montmorylonitu. Testy, które doprowadziły do prezentowanego wynalazku, nieoczekiwanie dowiodły, że zdolność do szybkiego tworzenia dyspersji w środowisku wodnym (czyli wysoka dyspersyjność) warunkuje wysoką skuteczność preparatu bentonitowego w poprawie sedymentacji osadu czynnego.The formation of an aqueous suspension of the bentonite preparation consists in the disintegration of the ground bentonite particles into smaller parts under the influence of water, ultimately into individual plates corresponding to single layers of montmorillonite crystal. The tests that led to the present invention surprisingly proved that the ability to quickly disperse in an aqueous medium (i.e. high dispersibility) determines the high efficiency of the bentonite preparation in improving the sedimentation of the activated sludge.

Należy przypuszczać, że wysoka dyspersyjność preparatu bentonitowego pozwala łatwo przejść ze struktury ziarna mineralnego do frakcji koloidalnej, uniemożliwiając sedymentację bentonitu na dnie. Wiązanie tak rozproszonego minerału z ładunkiem zanieczyszczeń występującym w osadzie czynnym powoduje w efekcie poprawę sedymentacji tego osadu w sposób szybki i efektywny. Dodatkowym korzystnym efektem działania preparatu oprócz poprawy sedymentacji osadu jest redukcja zanieczyszczeń ścieku, azotu ogólnego Nog i azotu amonowego NNH4, fosforu Pog, obniżenie wskaźnika chemicznego zapotrzebowania tlenu ChZT.It should be assumed that the high dispersibility of the bentonite preparation allows easy transition from the structure of the mineral grain to the colloidal fraction, preventing sedimentation of the bentonite at the bottom. The binding of such a dispersed mineral with the pollutant load present in the activated sludge results in the improvement of the sedimentation of this sludge in a fast and effective manner. An additional beneficial effect of the preparation, apart from the improvement of sedimentation of the sludge, is the reduction of sewage pollutants, total nitrogen Nog and ammonium nitrogen NNH4, phosphorus Pog, reduction of the chemical oxygen demand COD index.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Wpływ dyspersyjności preparatu bentonitowego na uzyskanie poprawy sedymentacji osadu czynnego, określenie parametrów preparatu skorelowanych z dyspersyjnością.The influence of bentonite preparation dispersibility on the improvement of activated sludge sedimentation, determination of preparation parameters correlated with dispersibility.

Zauważono, że szybkość tworzenia dyspersji i uzyskiwane rozproszenie pojedynczych pakietów preparatu bentonitowego w komorze napowietrzania, bądź innym miejscu oczyszczalni, wpływa na jego skuteczność w procesie poprawy sedymentacji osadu czynnego. Założono, że rozwijanie struktury pakietów minerału w pojedyncze warstwy (faza rozproszona) w rozpuszczalniku jaki stanowi woda (faza ciągła), a następnie oddziaływania elektryczne pomiędzy rozproszonymi pakietami powodują wzrost lepkości uzyskiwanej zawiesiny. Zatem, im wyższa lepkość zawiesiny osiągnięta w okreIt was noticed that the speed of dispersion formation and the obtained dispersion of single packages of bentonite preparation in the aeration chamber or other place of the sewage treatment plant affect its effectiveness in the process of improving sedimentation of activated sludge. It was assumed that the development of the structure of the mineral packages into single layers (dispersed phase) in a solvent which is water (continuous phase), and then the electrical interactions between the dispersed packages increase the viscosity of the obtained suspension. Thus, the higher the slurry viscosity achieved in the period

PL 239 931 B1 ślonym, stosunkowo krótkim czasie jej przyrządzania, tym wyższa jest dyspersyjność preparatu bentonitowego (tj. jego zdolność do szybkiego tworzenia zawiesiny).Due to the relatively short preparation time, the higher the dispersibility of the bentonite preparation (i.e. its ability to suspend rapidly).

Dlatego, w niniejszym opisie przyjęto, że miarą dyspersyjności jest lepkość zawiesiny preparatu bentonitowego mierzona opracowanym testem.Therefore, in the present specification it is assumed that a measure of the dispersibility is the viscosity of the bentonite suspension formulation as measured by the developed test.

W badaniach, które doprowadziły do uzyskania wynalazku nieoczekiwanie potwierdzono związek pomiędzy dyspersyjnością preparatu bentonitowego, a jego skutecznością w procesie poprawy sedymentacji osadu czynnego. Ponadto określono pożądaną wartość dyspersyjności preparatu zapewniającą uzyskanie tego efektu technicznego.In the research that led to the invention, the relationship between the dispersibility of the bentonite preparation and its effectiveness in the process of improving the sedimentation of activated sludge was unexpectedly confirmed. Moreover, the desired value of the dispersion of the preparation ensuring the achievement of this technical effect was determined.

Jednocześnie udało się zidentyfikować korelację dyspersyjności preparatu bentonitowego z jego innymi parametrami fizykochemicznymi łatwymi do kontrolowania i pomiaru. Poniżej opisano szczegółową metodykę wykonywanych testów.At the same time, it was possible to identify a correlation between the dispersibility of the bentonite preparation and its other physicochemical parameters that are easy to control and measure. The detailed methodology of the performed tests is described below.

Test dyspersyjnościDispersion test

Zawiesina preparatu bentonitowego nie jest płynem newtonowskim i jej lepkość jest zależna od prędkości ścinania. Wytypowano kluczowe prędkości ścinania pozwalające określić wystarczający dla skuteczności procesu poprawy sedymentacji poziom lepkości zawiesiny.The suspension of the bentonite preparation is not a Newtonian fluid and its viscosity depends on the shear rate. Key shear rates were selected to determine the level of suspension viscosity sufficient for the effectiveness of the sedimentation improvement process.

Dla ograniczenia wpływu energii mieszania na proces tworzenia wodnej dyspersji bentonitu zastosowano krótki czas przygotowania zawiesiny wynoszący 5 minut. Opracowany test dyspersyjności polega na badaniu lepkości wodnej zawiesiny testowanego preparatu o stężeniu 200 kg/m³, przy czym testowana zawiesina była każdorazowo uzyskiwana poprzez mieszanie wody i próbki preparatu przez 5 minut przy użyciu mieszadła o prędkości obrotowej 11000 obr./min. Pomiar lepkości wykonywano w temperaturze pokojowej przy pomocy reometru obrotowego o współosiowych cylindrach typu Fann.In order to reduce the influence of mixing energy on the process of forming an aqueous bentonite dispersion, a short suspension preparation time of 5 minutes was used. The developed dispersion test consists in testing the viscosity of an aqueous suspension of the tested preparation at a concentration of 200 kg / m ³ , where the tested suspension was each time obtained by mixing water and a sample of the preparation for 5 minutes using a stirrer with a rotational speed of 11,000 rpm. Viscosity was measured at room temperature using a rotary rheometer with coaxial Fann cylinders.

Badanie zawartości części aktywnychExamination of the content of active parts

Badanie było wykonywane metodą adsorpcji błękitu metylenowego (MBT Methylene Blue Test) wg Normy API 13 B-1/ISO 10414-1 Test Methylene Blue Capacity.The test was performed using the methylene blue adsorption method (MBT Methylene Blue Test) according to API 13 B-1 / ISO 10414-1 Test Methylene Blue Capacity.

Zasada metody polega na miareczkowaniu zawiesiny bentonitu przy pomocy roztworu błękitu metylenowego. Wymiana kationowa jest naturalną cechą glinokrzemianów warstwowych. Pojemność wymiany kationowej (CEC) jest definiowana jako zdolność minerałów ilastych do zaadsorbowania kationów w takiej formie, aby mogły zostać łatwo wymienione na inne kationy występujące w roztworze wodnym. Parametr ten określa ilość kationów zdolnych do wymiany, wyrażany jest najczęściej w miligram równoważnikach na 100 g minerału [meq/100 g] lub m.in. [mval/100 g].The principle of the method is to titrate the bentonite suspension with a methylene blue solution. Cationic exchange is a natural feature of layered aluminosilicates. Cation Exchange Capacity (CEC) is defined as the ability of clay minerals to adsorb cations in such a form that they can be easily exchanged with other cations present in an aqueous solution. This parameter determines the amount of exchangeable cations, it is most often expressed in milligram equivalents per 100 g of the mineral [meq / 100 g] or, among others, [mval / 100 g].

WilgotnośćHumidity

Badanie jest dokonywane przy pomocy wagosuszarki Typ Radwag MA 50.R. Pomiar wykonywany jest temperaturze do 105 stopni Celsjusza. Należy odważyć odpowiednią ilość minerału, następnie suszyć próbkę w urządzeniu aż do uzyskania stabilizacji.The test is performed with the use of a Radwag MA 50.R type moisture analyzer. The measurement is performed at a temperature of up to 105 degrees Celsius. Weigh the appropriate amount of the mineral, then dry the sample in the device until stabilization is obtained.

Dla określenia bezpośredniego wpływu dyspersyjności na efektywność oddziaływania na osad czynny tj. ograniczenie puchnięcia osadu czynnego poprzez poprawę właściwości sedymentacyjnych, wykonano następujące testy:In order to determine the direct effect of dispersion on the effectiveness of the impact on activated sludge, i.e. limiting the swelling of activated sludge by improving sedimentation properties, the following tests were performed:

Test sedymentacyjnySedimentation test

Badanie ma na celu określenie wpływu testowanych preparatów bentonitowych na ograniczenie puchnięcia osadu czynnego poprzez poprawę właściwości sedymentacyjnych. Właściwości sedymentacyjne oraz klarowność ścieków oczyszczonych ocenia się wykorzystując 30 minutowy test opadalności, przeprowadzany w cylindrach pojemności 1000 ml. Przed wprowadzeniem preparatów do osadów czynnych wyznacza się określoną dawkę: np. 1-2 g/dm³. Następnie po aplikacji określonej dawki osad miesza się za pomocą mieszadła magnetycznego i wykonywany jest 30 minutowy test opadalności. Równolegle z próbami wzbogaconymi o testowane preparaty bentonitowe wykonuje się badania tzw. prób kontrolnych tj. osadów bez aplikacji preparatów. Stopień poprawy właściwości sedymentacyjnych wyraża się poprzez wartość wyrażoną w ml/l.The aim of the study is to determine the effect of the tested bentonite preparations on limiting the swelling of the activated sludge by improving the sedimentation properties. Sedimentation properties and clarity of treated sewage are assessed using a 30-minute drop test, carried out in 1000 ml cylinders. Before introducing the preparations into the activated sludge, a specific dose is determined: e.g. 1-2 g / dm ³ . Then, after the application of a given dose, the sediment is mixed with a magnetic stirrer and a 30-minute drop test is performed. Parallel to the tests enriched with the tested bentonite preparations, the so-called control tests, i.e. sediments without the application of preparations. The degree of improvement in sedimentation properties is expressed by the value expressed in ml / l.

Indeks Objętościowy Osadu (IOO)Sludge Volume Index (IOO)

Indeks objętościowy osadu jest odwrotnością indeksu gęstości osadu i oznacza objętość w ml, zajmowaną przez 1,0 g osadu czynnego, po 30-minutowym osiadaniu mieszaniny ścieków z osadem czynnym pobranej z komory napowietrzania.The sludge volume index is the reciprocal of the sludge density index and represents the volume in ml occupied by 1.0 g of activated sludge after a 30-minute settling of the mixture of sewage and activated sludge taken from the aeration chamber.

Polega to na określeniu stosunku objętości zawiesin osadu do ich masy po 30-minutowym teście opadalności.It consists in determining the ratio of the volume of sludge suspensions to their weight after a 30-minute drop test.

W celu oznaczenia wartości IOO należy odmierzyć 1000 ml badanej zawartości z komory napowietrzania do cylindra miarowego. Po upływie 30 minut odczytać objętość zajmowaną przez osad i określić ją w ml. Wymieszać dokładnie zawartość cylindra i oznaczyć stężenie osadu w następujący sposób.In order to determine the IOO value, 1000 ml of the tested content should be measured from the aeration chamber into a measuring cylinder. After 30 minutes, read the volume occupied by the sediment and determine it in ml. Mix the cylinder contents thoroughly and determine the sediment concentration as follows.

PL 239 931 B1 ml zawartości cylindra przesączyć przez uprzednio przygotowany (wysuszony w temp. 105°C przez pól godziny) i zważony sączek. Sączek wraz z zawiesiną suszyć w temp. 105°C przez 20 minut, oziębić w eksykatorze i zważyć.Filter ml of the contents of the cylinder through a previously prepared (dried at 105 ° C for half an hour) and weighed filter. Dry the filter with the suspension at 105 ° C for 20 minutes, cool it in a desiccator and weigh it.

Indeks osadu obliczyć wg wzoru:Calculate the sludge index according to the formula:

IOO ml/g = V/x gdzie: V - objętość osadu po 30 minutowym zagęszczeniu w cylindrze ml/L, x - stężenie suchej masy g/L100 ml / g = V / x where: V - volume of sediment after 30 minutes of thickening in the cylinder, ml / L, x - concentration of dry matter g / L

Rozmiar cząstekParticle size

Rozmiar cząstek badano przy pomocy analizy sitowej. Początkowo badane próbki były mielone w laboratorium zakładowym za pomocą młynka udarowego, następnie dokonywano przesiewania na sitach laboratoryjnych o odpowiedniej średnicy oczek sita, aż do uzyskania wymaganego procentowego udziału wagowego poniżej 40 μm. Docelowo kontrola parametru tj. analiza rozmiaru cząstek będzie dokonywana przy pomocy metody pomiaru laserowego np. laserowy analizator wielkości cząstek lub optyczny analizator wielkości i kształtu cząstek.The particle size was tested by sieve analysis. Initially, the tested samples were ground in the factory laboratory using an impact mill, then sieving was performed on laboratory sieves with an appropriate sieve mesh diameter, until the required percentage by weight was below 40 μm. Ultimately, the control of the parameter, i.e. particle size analysis, will be performed using a laser measurement method, e.g. a laser particle size analyzer or an optical particle size and shape analyzer.

Wyniki uzyskane dla różnych próbek testowanych preparatów bentonitowych zostały przedstawione w Tabeli 1.The results obtained for the various samples of the tested bentonite formulations are presented in Table 1.

PL 239 931 Β1PL 239 931 Β1

Tabela 1Table 1

Nazwa próbki Sample name Wilgotność [%] Moisture [%] Pozostałość na sicie 40 pm [%] Sieve residue 40 pm [%] Zawartość części aktywnych ÓEC [meq/100g] The content of active parts of ÓEC [meq / 100g] Parametry Teologiczne zawiesiny 200 kg/m³ Odczyt z lepkościomierza OFITE 900 dla 300 obr/min [cP]Theological parameters of the suspension 200 kg / m ³ Reading from the OFITE 900 viscometer at 300 rpm [cP] Poprawa sedymentacji osadu czynnego w ml/l. Test sedymentacyjny po 30’ Improvement of the sedimentation of the activated sludge in ml / l. Sedimentation test after 30 ' Wartość IOO IOO value Preparat bentonitowy PRÓBKA Χ1.2 Bentonite preparation SAMPLE Χ1.2 9,70% 9.70% 38,5 % 38.5% 42,2 42.2 58 58 Brak poprawy No improvement Bez zmian No change Preparat bentonitowy PRÓBKA Χ1.4 Bentonite preparation SAMPLE Χ1.4 9,4% 9.4% 32,1 % 32.1% 44,4 44.4 63 63 210 200 210 200 70 67 70 67 Preparat bentonitowy PRÓBKA Χ1.1 Bentonite preparation SAMPLE Χ1.1 9,10% 9.10% 24,5 % 24.5% 55,3 55.3 69 69 450 450 450 450 Bez zmian No change Preparat bentonitowy PRÓBKA Χ1.8 Bentonite preparation SAMPLE Χ1.8 7,5% 7.5% 12,6% 12.6% 56,7 56.7 78 78 970 650 970 650 313 210 313 210 Preparat bentonitowy PRÓBKA Χ1.9 Bentonite preparation SAMPLE Χ1.9 7,8% 7.8% 8,9% 8.9% 58,4 58.4 82 82 970 620 970 620 313 204 313 204 Preparat bentonitowy PRÓBKA X1 Bentonite preparation SAMPLE X1 8,80% 8.80% 0,5% 0.5% 62,3 62.3 87 87 970 360 970 360 440 163 440 163 Preparat bentonitowy PRÓBKA Χ1.3 Bentonite preparation SAMPLE Χ1.3 9,0% 9.0% 6,8% 6.8% 60,1 60.1 84 84 700 410 700 410 195 108 195 108 Preparat bentonitowy PRÓBKA Χ1.5 Bentonite preparation SAMPLE Χ1.5 6,90% 6.90% 0,5% 0.5% 52,9 52.9 65 65 1000 1000 1000 1000 Bez zmian No change Preparat bentonitowy PRÓBKA Χ1.6 Bentonite preparation SAMPLE Χ1.6 7,1% 7.1% 7,3% 7.3% 55,3 55.3 59 59 850 770 850 770 250 198 250 198 Preparat bentonitowy PRÓBKA Χ1.7 Bentonite preparation SAMPLE Χ1.7 7,3% 7.3% 17,1 % 17.1% 48,7 48.7 54 54 910 900 910 900 Bez zmian No change

iadanie wilgotności wykonano: wagosuszarka Radwag MA 50.RMoisture was tested with: Radwag MA 50.R moisture analyzer

Badanie zawartości części aktywnych wykonano wg. Normy AP113 B-1/IS010414-1 Test MethyleneThe content of active parts was tested according to Standards AP113 B-1 / IS010414-1 Test Methylene

Blue CapacityBlue Capacity

Pomiary Teologiczne: Lepkościomierz 12 speed viscometer OFITE MODEL 900Theological Measurements: Viscometer 12 speed viscometer OFITE MODEL 900

Badanie wilgotności wykonano: wagosuszarka Radwag MA 50.RThe moisture content was tested: Radwag MA 50.R moisture analyzer

Wyniki:Results:

Jak przedstawiono w tabeli 1, pożądaną poprawę właściwości sedymentacyjnych tj. o minimum 150 ml/l oraz obniżenie indeksu IOO o min. 40 cm³/g, uzyskano tylko dla 4 badanych preparatów: próba X1.8, Χ1.9, X1, Χ1.3.As shown in Table 1, the desired improvement in sedimentation properties, i.e. by a minimum of 150 ml / l, and a reduction of the IOO index by min. 40 cm ³ / g, was obtained only for 4 tested preparations: test X1.8, Χ1.9, X1, Χ1.3.

W przypadku tych próbek zmierzona w ustalonym teście wartość dyspersyjności wynosiła co najmniej 78 cP.For these samples, the dispersion value measured in the fixed test was at least 78 cP.

PL 239 931 B1PL 239 931 B1

Próbki te wykazywały się odpowiednią korelacją parametrów fizykochemicznych tj. wartość współczynnika wymiany kationowej powyżej 40 meq/100g, wilgotność w zakresie od 7,5% wag. do 10% wag. oraz zawartość cząstek o wymiarach poniżej 40 μm wynosi co najmniej 87% wag.These samples showed an appropriate correlation of physicochemical parameters, i.e. the value of the cation exchange coefficient above 40 meq / 100g, humidity ranging from 7.5% by weight. up to 10 wt.% and the content of particles with dimensions below 40 µm is at least 87 wt.%.

Pozostałe próbki preparatów, pomimo uzyskania pożądanej wartości pojedynczego parametru np. rozmiar cząstki o wymiarach poniżej 40 μm, ale bez zachowania odpowiedniego zakresu wilgotności (przesuszony minerał), nie uzyskały pożądanej wartości dyspersyjności, co bezpośrednio przełożyło się na brak poprawy właściwości sedymentacyjnych.The remaining samples of the preparations, despite obtaining the desired value of a single parameter, e.g. particle size below 40 μm, but without maintaining the appropriate humidity range (dried mineral), did not obtain the desired value of dispersion, which directly translated into no improvement in sedimentation properties.

Otrzymane wyniki dowodzą, że odpowiednią dyspersyjność konieczną dla uzyskania poprawy właściwości sedymentacyjnych osadu czynnego oraz klarowności ścieków oczyszczonych można uzyskać tylko przy utrzymaniu wszystkich wskazanych parametrów fizykochemicznych minerału w pożądanych zakresach. Ponadto wykazano, że najefektywniej proces oczyszczania ścieków wspomaga preparat bentonitowy próbka X1, który wykazuje najwyższą przydatność zarówno w przypadku stężonych zanieczyszczeń przemysłowych, jak również w układach komunalnych.The obtained results prove that the appropriate dispersion necessary to improve the sedimentation properties of the activated sludge and the clarity of treated wastewater can only be obtained while maintaining all the indicated physicochemical parameters of the mineral in the desired ranges. Moreover, it has been shown that the wastewater treatment process is most effectively supported by the bentonite sample X1 preparation, which shows the highest usefulness both in the case of concentrated industrial pollutants as well as in municipal systems.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Produkcja preparatu bentonitowego.Production of the bentonite preparation.

Wstępne przygotowanie surowcaInitial preparation of the raw material

Surowce bentonitowe do produkcji dostarczane są do zakładu pod kilkoma postaciami. Podstawową formą jest glina bentonitowa o zawartości wody 24-40%. Z dostarczonego surowca pobiera się próby celem wykonania kontroli jakości, polegającej na określeniu parametrów: m.in. wilgotność, badanie zawartości części aktywnych (CEC) oraz ustalenie wartości współczynnika wymiany kationowej. Do dalszej obroki wybiera się tylko taki surowiec, którego wartość współczynnika wymiany kationowej wynosi powyżej 40 meq/100g, korzystnie powyżej 60 meq/100g. Ciągła kontrola pozwala na wytypowanie odpowiedniego surowca oraz dodatkowo określenia parametrów procesu wstępnego suszenia bentonitu.Bentonite raw materials for production are delivered to the plant in several forms. The basic form is bentonite clay with a water content of 24-40%. Samples are taken from the delivered raw material in order to perform quality control, consisting in determining the following parameters: humidity, testing the content of active parts (CEC) and determining the value of the cation exchange coefficient. For further processing, only the raw material is selected whose cation exchange factor value is above 40 meq / 100g, preferably above 60 meq / 100g. Continuous control allows the selection of the appropriate raw material and, additionally, the determination of the parameters of the bentonite pre-drying process.

Proces suszenia bentonituThe bentonite drying process

Suszenie bentonitu podlega istotnym ograniczeniom procesowym. Główny składnik czyli montmorylonit zawiera w swojej strukturze wodę międzypakietową, w której cząsteczki wody o strukturze polarnej otaczają pakiety minerału wielowarstwowo. Bezpośrednio na powierzchni pakietów znajduje się woda związana najsilniejszymi wiązaniami chemicznymi, jest ona usuwana w procesie suszenia w różnym zakresie temperatur, zależnie od rodzaju surowca. Całkowite usunięcie wody śródpakie towej powoduje utratę właściwości użytkowych minerału. Z przeprowadzonych badań eksperymentalnych wynika, że dla uzyskania pożądanej jakości końcowego produktu, należy dążyć do takiego doboru temperatur w procesie suszenia, aby woda międzypakietowa nie została całkowicie usunięta, gdyż zaobserwowano, że mechanizm ten odgrywa kluczową rolę w procesie tworzenia się wodnej zawiesiny bentonitu.Drying of bentonite is subject to significant process limitations. The main component, i.e. montmorillonite, contains in its structure inter-packet water, in which water molecules with a polar structure surround the mineral packets in a multilayered manner. Water bound by the strongest chemical bonds is directly on the surface of the packages, it is removed in the drying process in a different temperature range, depending on the type of raw material. Complete removal of in-pack water causes the mineral to lose its functional properties. The experimental studies show that in order to obtain the desired quality of the final product, one should strive to select temperatures in the drying process so that the inter-packet water is not completely removed, as it has been observed that this mechanism plays a key role in the process of formation of an aqueous bentonite suspension.

Wytypowany i wstępnie przygotowany surowiec jest poddawany procesowi usunięcia dużych zanieczyszczeń w postaci kamieni, rozdrabniany na kruszarkach walcowych, a następnie kierowany jest do przecieraka sitowego. Przecieranie surowca polega na wytłoczeniu bentonitu przez otwory w sicie przecieraka, co pozwala na uzyskanie stałej frakcji, która w dalszym przebiegu procesu jest poddawana suszeniu.The selected and pre-prepared raw material is subjected to the process of removing large impurities in the form of stones, crushed on roller crushers, and then directed to the screen conveyor. The rubbing of the raw material consists in pressing bentonite through the holes in the sieve screen, which allows to obtain a solid fraction, which is then dried in the further course of the process.

Suszenie jest procesem termodynamicznym odbywającym się w otaczarkach bębnowych. Otaczarki bębnowe posiadają regulację temperatury. Ze względu na wspomnianą powyżej wrażliwość bentonitu na wysoką temperaturę, proces suszenia przebieg a w trzech etapach. Aby nie doprowadzić do zniszczenia struktury bentonitu dwa pierwsze procesy suszenia przeprowadza się na suszarkach w których palniki posiadają dokładną regulację ustawionej t emperatury. Temperatura pracy w pierwszych dwóch etapach nie przekracza 300°C. Po tym etapie wilgotność surowca jest na poziomie 14-23%. Ostatnim procesem suszenia jest generator gorącego p owietrza w procesie mielenia, o korzystnym dla minerału zakresie temperatury nieprzekraczającym 100°C, co umożliwia precyzyjne prowadzenie procesu suszenia. Odpowiednio dobrana temperatura suszenia na każdym z 3 etapów oraz rozmiar granulek surowca pozwala zachować optymalną zawartość wody, co zapewnia pożądaną dyspersyjność produktu końcowego. Te ustawienia technologiczne dostosow ane indywidualnie do każdej partii surowca są istotną częścią technologii produkcji wnioskodawcy. Należy zaznaczyć, że im niższy stopień rozdrobnienia minerału, tym trudniej uzyskać wyższy poziom wilgotności, dlatego koniecznym jest prowadzenie procesu suszenia w celu uzyskania wilgotności od 7,5% wag. do 10% wag., korzystnie od 8,8% wag. do 10% wag., dla pożądanego poziomu uziarnienia poniżej 40 μm.Drying is a thermodynamic process taking place in drum mixing machines. The drum wrappers are temperature regulated. Due to the above-mentioned sensitivity of bentonite to high temperature, the drying process takes place in three stages. In order not to damage the bentonite structure, the first two drying processes are carried out on dryers in which the burners have a precise temperature control. The working temperature in the first two stages does not exceed 300 ° C. After this stage, the moisture of the raw material is at the level of 14-23%. The last drying process is a hot air generator in the grinding process, with a temperature range favorable for the mineral, not exceeding 100 ° C, which enables precise drying. Properly selected drying temperature at each of the 3 stages and the size of the raw material granules allow to maintain the optimal water content, which ensures the desired dispersibility of the final product. These technological settings, individually adapted to each batch of raw material, are an essential part of the applicant's production technology. It should be noted that the lower the degree of fragmentation of the mineral, the more difficult it is to obtain a higher level of moisture, therefore it is necessary to carry out the drying process in order to obtain a moisture content of 7.5% by weight. % to 10 wt.%, preferably 8.8 wt.%. up to 10 wt.%, for a desirable particle size level of less than 40 µm.

Claims

PL 239 931 B1

The process of grinding bentonite

The pre-dried raw material is subjected to a grinding process in a swing-type roller mill. The design and method of grinding in the swing mill causes the residence time of the mineral grain in the grinding chamber to be short and after reaching the required particle size, the grain leaves the grinding zone. This allows you to maintain the desired properties of the bentonite without damaging the structure of the mineral packet. After the first two stages of drying, the raw material has a moisture content in the range of 14-23%. Ensuring optimal parameters of the grinding process requires additional drying of the bentonite grains, during grinding, with the use of a hot air generator at a temperature not exceeding 100 ° C. With the help of a centrifugal separator, during grinding, bentonite is separated to a specific granulation below 40 μm, and then transported by a pneumatic system to a bag filter, where it is separated from the air. Then the mineral is transported through pipelines to the storage section. The entire grinding process is computer-controlled. During the grinding process, the parameters of the finished product are systematically controlled, i.e. regrind, preparation moisture, rheology, pH of the aqueous suspension and the active parts content (CEC).

The process of homogenization

If the bentonite preparation is produced from different bentonite deposits, the chemical composition of the raw material obtained may be slightly different. The differences may be in particular in the amount of accessory minerals. In such a case, in order to obtain the exact homogeneity of the produced bentonite preparation, i.e. uniformity of the parameters of the finished product, after the grinding stage, the batches of the product obtained from each raw material are stored separately in homogenization silos. The final product is ultimately created by thoroughly mixing (homogenizing) different batches of products. This process takes place in two homogenization silos before the mixing process, then different batches of products, so standardized, are sent to a batch mixer, from which the finished product is transported to the third loading silo (bulk loading) or a turbine packing machine, i.e. packing in bags or big-bags.

The battery of silos guarantees uniformity of parameters of the homogeneity of the final product for a large production batch, i.e. about 160 tons.

Obtaining a homogeneous mixture of various batches of the product allows for the production of a bentonite preparation characterized by stability of parameters and the desired properties to improve the sedimentation of activated sludge in the processes of wastewater treatment optimization, even when different batches of bentonite raw material are used for its production.

Patent claims

1. A bentonite preparation for improving the sedimentation of activated sludge used for biological wastewater treatment, characterized by being a highly dispersive bentonite clay with the following features:

- its cation exchange factor is above 40 meq / 100 g, preferably above 60 meq / 100 g,

- its humidity value is from 7.5% by weight. % to 10 wt.%, preferably 8.8 wt.%. up to 10 wt.%,

- the content of particles with dimensions below 40 μm is at least 87% by weight, preferably 99% by weight, wherein a highly dispersive preparation is a preparation whose aqueous suspension with a concentration of 200 g / l obtained by mixing for 5 minutes with a rotary stirrer with a speed of 11000 rpm has a viscosity of at least 78 cP, measured with a rotary rheometer with coaxial Fann cylinders at 300 rpm.

2. Method for the production of a bentonite preparation for improving the sedimentation of activated sludge, characterized in that the moisture of raw bentonite is determined, whereby bentonite having a cation exchange above 40 meq / 100 g, preferably above 60 meq / 100 g, is used as the raw bentonite, preferably above 60 meq / 100 g, then dried it is preliminarily, preferably twice, at a temperature not exceeding 300 ° C until a moisture content in the range of 14% by weight is obtained. % to 23% by weight and then further dried at a temperature not exceeding 100 ° C until the moisture level is from 7.5% by weight. % to 10 wt.%, preferably 8.8 wt.%. up to 10 wt.% with

During the drying process, it is subjected to comminution, preferably grinding, and the bentonite clay fraction is separated, the content of which is at least 87% by weight, preferably 99% by weight, of particles with dimensions below 40 μm.

3. The method according to p. The method of claim 2, characterized in that in the case of using different batches of raw bentonite, the batches of product obtained from each batch of raw material are stored separately in homogenization silos, in which the final bentonite preparation is obtained by thoroughly mixing different batches of products.

4. The method according to p. The process according to claim 2, characterized in that, before starting the drying, the raw bentonite is cleaned of stone impurities, crushed on roller crushers, and then extruded with a sieve.

5. The method according to p. Process according to claim 2, characterized in that the pre-drying is carried out in tumblers.

6. The method according to p. The process of claim 2, characterized in that the post-drying is carried out by means of a warm air generator.

7. The method according to p. A process as claimed in claim 2, characterized in that grinding is carried out with the aid of a centrifugal separator.

8. The method according to p. A process as claimed in claim 2, characterized in that the obtained bentonite preparation is transported to a loading silo or a turbine packing machine where packing into bags or big bags is carried out.