SK284697B6

SK284697B6 - Spôsob kondicionovania kalu

Info

Publication number: SK284697B6
Application number: SK1081-2001A
Authority: SK
Inventors: Marc Joseph Henri Remy; R�Gis Poisson; Henri Ren Langelin; Eric Judenne
Original assignee: S. A. Lhoist Recherche Et Developpement
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2005-09-08
Also published as: PL197139B1; CZ20012788A3; PL350025A1; DE60009466T2; PT1154958E; EP1154958A1; ES2216855T3; DE60009466D1; SK10812001A3; AU2425700A; WO2000047527A1; DK1154958T3; EP1154958B1; BE1012467A3; ATE263123T1; CZ302338B6

Abstract

Je opísaný spôsob kondicionovania kalu, v ktorom s@âŇa pridáva vápno a aspoň jedno organické flokulačné@âŇ činidlo a potom sa kal flokuluje. Spôsob podľa vy@âŇnálezu je charakteristický tým, že pridané vápno i@âŇba zvyšuje pH kalu na hodnotu, ktorá je nad hodnot@âŇou pH, ktorá spôsobuje degradáciu použitého organi@âŇckého flokulačného činidla po skončení flokulácie.@âŇ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu kondicionovania kalu, ktorý zahrnuje pridanie vápna a najmenej jedného organického flokulačného činidla do kalu a jeho flokuláciu.

Doterajší stav techniky

Kalom je v zmysle predloženého vynálezu každý druh kalu, ktorého pH je slabo zásadité, neutrálne alebo dokonca kyslé a výhodne v rozmedzí pH 6 až 8. Bez ohľadu na klasifikáciu sa môžu uviesť napríklad kaly z mestských a poľnohospodárskych čistiarní. Rovnako sa tak môže do úvahy zobrať kal získaný bagrovaním alebo iné druhy prípadne kyslejšieho kalu.

Počas spracovania odpadových vôd sa vo všeobecnosti kal najskôr dekantuje a potom zahustí. Potom sa kal flokuluje a dehydruje na uľahčenie transportu a ďalšej manipulácie.

Je známych viacero spôsobov flokulácie pokiaľ možno zahusteného kalu. Všetky využívajú flokulačné činidlo. Z nich je možné uviesť najmä štyri spôsoby, ktoré ako flokulačné činidlá používajú zmesi solí železa a vápna, zmesi solí hliníka a vápna, organického polyelektrolytu a organického polyelektrolytu v spojení so soľami železa alebo hliníka.

Nevýhody použitia soli železa alebo hliníka v spojení s vápnom spočívajú vo významnom zvýšení množstva suchej hmoty kalu určeného na flokuláciu (o 50 až 60 %) v porovnaní so slabým zvýšením v prípade použitia organického flokulačného činidla (je menšie ako 1 %). Na jednej strane síce soli železa a hliníka poškodzujú neoxidovanú oceľ a takmer všetky kovy, na druhej strane však tieto soli v pevnom stave uvoľňujú dráždivý a dokonca toxický prach. Ich využitie teda vyžaduje zvláštne opatrenie vzhľadom na použitý materiál a predstavuje nebezpečie pre ľudí, ktorí s nimi pracujú.

Na rozdiel od toho, čo sa získa zo zmesí FeCl₃ a vápna, použitie organického flokulačného činidla nezvýši poľnohospodársku hodnotu spracovaného kalu a úžitkové vlastnosti (súdržnosť, peletizovateľnosť, schopnosť roztiecť sa) nie sú dobré pravdepodobne kvôli príliš nízkemu obsahu suchej hmoty vo flokulovanom, dehydrovanom kale. Kal, ktorý nebol spracovaný pomocou vápna, obvykle obsahuje patogénne zárodky a predstavujú zlú biologickú stabilitu.

Existovali tu snahy vyhnúť sa nevýhodám týchto postupov. Uvažovalo sa napríklad o spracovaní kalu dezinfikovaného vápnom pomocou určitého kopolyméru, ktorý je schopný udržať flokulačný účinok pri pH 12.

Tento spôsob úpravy má však nevýhodu v použití úplne zvláštneho kopolyméru, ktorý je z tohto dôvodu drahý. Ďalej predpokladá oddelené pridanie vápna. Kopolymér sa pridá, až keď pH dosiahne svoje maximálne hodnoty okolo 12, čo vyžaduje dve následne spracovateľské operácie (US-A-4 160 731).

Na druhej strane bolo pred istým časom na flokuláciu kalu zamýšľané súčasné použitie polyméru ako flikulačného činidla a vápenatého mlieka (pozri Wolf P., a kol., Optimierung der Kläschlammentwässererung mit Kammerfilterpressen durch polymér - Kalk - Konditionierung, AWT Abwassertechnik Abfalltechnik + Recycling, č. 2, apríl 1993, str. 46 - 48). Toto použitie má za cieľ udržať všetky výhody vápna, t. j. zvýšenie poľnohospodárskej hodnoty kalu, vyšší obsah suchej hmoty po dehydratácii, dobré úžitkové vlastnosti, hygienické spracovanie kalu a jeho biologickú stabilitu. Pokiaľ je filtrácia vykonáva pod tlakom, pridanie vápna uľahčuje priechod kalu a kráti čas pretlačovania.

Zdá sa, že tento návrh nebol doteraz využitý. Pokiaľ totiž organické flokulačné činidlá, ktoré sa bežne používajú, pracujú správne pri neutrálnom alebo len ľahko zásaditom pH, nie je tomu tak pri vyššom pH, ako v prípade pridania vápenatého mlieka ku kalu určenému na spracovanie. Pri vyššom pH sú veľmi rýchlo degradované a sú teda účinné.

Táto degradácia je nekontrolovateľný jav, ktorý ako je možné pozorovať vo výsledkoch získaných P. Wolfom a kol., spôsobuje, že:

i. Získaný obsah suchej hmoty za daných podmienok nie je reprodukovateľný.

ii. Získaný obsah suchej hmoty je v mnohých prípadoch nižší ako keby sa vápno pridalo až po dehydratácii.

iii. Získaný obsah suchej hmoty nemôže byť kontrolovateľný úpravou miery vápnenia, ktorá je na kal aplikovaná.

Podobným spôsobom ako postupoval Wolf a kol. sa postupovalo aj v JP-A-04-040286 s aplikáciou vo vode rozpustnej zlúčeniny vápnika na kal lovísk rýb a s pridaním flokulačného polyméru pre alebo po tejto aplikácii. Do úvahy sa pritom berie len pH vodnej fázy s odporúčaním neutralizovať ju kyselinou po pridaní zásaditej vápenatej zlúčeniny. Vo všetkých uvádzaných príkladoch je spracovaný kal na začiatku silne zásaditý a neutralizovaný po aplikácii vápenatej zlúčeniny pred prídavkom flokulačného polyméru. Výťažky za sucha a poľnohospodárska hodnota získaného kalu neboli skúmané. Zatiaľ čo je kal neutralizovaný, stáva sa opätovne náchylné na kontamináciu baktériami a následnému uvoľňovaniu zápachu.

Podstata vynálezu

Vynález si kladie za cieľ napraviť tieto nedostatky a zdokonaliť spôsob úpravy kalu tak, aby umožnil pomocou bežne používaných organických flokulačných činidiel získať dehydrovaný a čistý kal s obzvlášť dobrými a jednotnými úžitkovými vlastnosťami a s vysokým výťažkom suchého materiálu.

Na riešenie tohto problému sa uvažovalo s postupom, ktorý je opísaný na začiatku, pri ktorom pridanie vápna nemá za následok zvýšenie pH nad hodnotu spôsobujúcu degradáciu organickej flokulačnej zložky.

Ukázalo sa, že je možné nečakaným spôsobom, a to jednoduchou a rozumnou kontrolou vývoja pH počas flokulácie, získať kondicionovaný kal majúci ktorékoľvek vlastnosti vápenatého kalu a pritom použiť obvyklé organické flokulačné činidlá s dokonale opakovateľnými výsledkami.

Podľa jedného spôsobu uskutočnenia vynálezu, spôsob kondicionovania kalu zahrnuje pridanie vápna do kalu za zvýšenia pH;

pridanie aspoň jedného organického flokulačného činidla do kalu a flokuláciu kalu, kde kal, ktorý sa má kondicionovať má pH menšie ako 8, pričom zvýšenie pH zahŕňa prvé zvýšenie na hodnotu pH, ktorá je nižšia ako hodnota pH, nad ktorou nastáva degradácia uvedeného aspoň jedného organického flokulačného činidla, a pokračovanie zvýšenia pH nad hodnotu, nad ktorou nastáva degradácia organického flokulačného činidla, a pridané vápno sa vyberie zo skupiny pozostávajúcej z nehaseného vápna, z práškového haseného vápna alebo haseného vápna suspendovaného vo vodnej fáze s časticami s d₅₍ najmenej 50 pm, prepáleného nehaseného vápna, neha seného vápna s obsahom tekutej prísady so schopnosťou tvoriť aglomeráty z jemných častíc, nehaseného vápna obsahujúceho inhibítor hydratácie, haseného vápna majúceho aglomerované elementárne častice, haseného vápna, ku ktorému sa pridal inhibítor aktivity, haseného vápna s obsahom tuhých látok väčším ako 20 % hmotn. a vápna neobsahujúceho jemné častice, pričom toto vápno má reaktivitu, ktorá spôsobuje prvé zvýšenie pH počas flokulácie a pokračovanie zvyšovania pH po skončení flokulácie.

Je výhodné, ak pridané vápno spôsobí počas flokulácie zvýšenie pH na hodnotu menšiu ako 9.

Zaujímavým spôsobom sa teda potvrdilo, že čím je vápno menej reaktívne, tým sú výsledky flokulácie reprodukovateľnejšie. Navyše boli aj výťažky suchej hmoty tým vyššie a hlavne rovnakým spôsobom úplne reprodukovateľné. Aj napriek tomu, že tento jav doteraz nebol úplne pochopený, prevažuje názor, že je napriek tomu, čo sa dalo očakávať, výhodné, aby bolo vápno málo reaktívne. Takto je zvyšovanie pH spracovávaného kalu silno spomalené a flokulácia začatá bežným organickým flokulačným činidlom môže správne prebiehať napriek prítomnosti vápna.

V zmysle vynálezu sa vápnom rozumie zlúčenina všeobecného vzorca (I):

[xCaO.(l-x)MgO]_yH₂O (I), kde x dosahuje hodnoty 0,5 až 1 a y dosahuje hodnoty 0 až 1. Zlúčenina môže byť eventuálne obohatená aspoň o jednu prísadu. Vápno sa môže vyskytovať ako pálené alebo ako hasené vo forme prášku alebo ešte ako hasené vo forme suspenzie vo vodnej fáze. Pálené vápno vzniká ako produkt pálenia vápencového a/alebo dolomitového materiálu pri teplote približne 100 °C a obsahuje oxid vápenatý (CaO) a/alebo oxid vápenatohorečnatý (CaO.MgO). Hasené vápno obsahuje prevažne hydroxid vápenatý [Ca(OH)₂] a/alebo zmesový hydroxid Ca(OH)₂.Mg(OH)₂ a vzniká hydratáciou (alebo hasením) páleného vápna a/alebo hydratáciou oxidu vápenatohorečnatého. Vápenné a/alebo vápenatohorečnaté mlieko sa obyčajne získava buď hydratáciou páleného vápna, a/alebo oxidu vápenatohorečnatého v prebytku vody alebo prevedením haseného vápna do formy vodnej suspenzie.

Reaktivita vápna sa hodnotí rôznym spôsobom podľa toho, či ide o vápno pálené alebo hasené. Reaktivita páleného vápna sa stanovuje pomocou parametra T60, ktorý zodpovedá času nutnému na zvýšenie teploty systému vápno/voda určenému na hasenie na 60 °C, pričom sa hasenie vápna vykonáva podľa postupu uvedeného v norme DIN 1060-3. Parameter τ₆₃ sa používa na stanovenie reaktivity haseného vápna a zodpovedá času potrebnému na prechod 63 % vápna zmiešaného s objemom vody do roztoku za nasledujúcich podmienok: objem vápna zodpovedajúci 0,1 g haseného vápna je pridaný do 700 ml vody. Zmes sa potom mieša a udržuje pri teplote 25 °C. Zaznamenáva sa vodivosť roztoku až do úplného rozpustenia vápna. Je potrebné vedieť, že rozpustenie vápna zvyšuje vodivosť roztoku, a že existuje lineárny vzťah medzi množstvom rozpusteného vápna a pozorovaným zvýšením vodivosti. Parameter τ₆₃ sa potom stanoví na základe priebehu získanej vodivosti tak, že sa určí čas potrebný na dosiahnutie 63 % finálnej vodivosti. Je potrebné zdôrazniť, že čím sa vápno rýchlejšie rozpustí, tým je τ₆₃ nižšie.

Podľa iného spôsobu uskutočnenia vynálezu sa vápno pridáva až po skončení flokulácie, napríklad najmenej 20 sekúnd po pridaní flokulačného činidla. Vďaka tomuto opatreniu je teda možné pridať vápno so strednou reaktivitou. Pridané vápno by však nemalo byť natoľko reaktívne, aby zničilo už vytvorenú zrazeninu a preto sú i v tomto spôsobe extrémne reaktívne vápna vylúčené.

Čo sa týka vápna so spomalenou reaktivitou, môžu sa použiť rôzne produkty. Je možné napríklad uvažovať o použití práškového alebo suspenzného vápna, ktorého častice majú d₅₀ najmenej okolo 100 pm, prednostne však najmenej 200 pzn a najlepšie aspoň 400 pm. Hodnota d₅₀ predstavuje taký rozmer častíc, od ktorého sa polovica v % (objemových) distribúcie veľkostí častíc skladá z častíc, ktoré sú väčšie. Napríklad sa môže použiť defilerizované vápno, ktorým sa rozumie vápno vo forme prášku alebo suspenzie, z ktorého boli odstránené jemné častice, najmä tie, ktoré majú rozmery menšie ako 200 pm a najlepšie rozmery menšie ako 250 pm. Takéto vápno je možné získať preosievaním, cyklonáciou alebo akoukoľvek inou metódou určenou na odstránenie jemných prímesí.

Zaujímavým spôsobom sa teda ukázalo, že čím boli častice použitého vápna hrubšie, tým boli výsledky flokulácie priaznivejšie.

Podľa ďalšieho spôsobu uskutočnenia vynálezu, je pridané vápno prepálené, napríklad vápno majúce T60 10 min., a ktoré je dostupné vo firme Rheinkalk BmbH, Wulfŕath, Nemecko.

Podľa ešte ďalšieho spôsobu uskutočnenia vynálezu obsahuje pálené vápno tekutú prísadu so schopnosťou zhlukovať jeho najmenšie častice. Taký produkt je napríklad opísaný vo WO-98/23705. Ako tekutú prísadu tohto druhu je možné menovať napríklad (bez toho, aby bol tento výpočet uzavretý) zlúčeniny patriace do skupiny minerálnych olejov, polyolefínov a ich zmesí.

Podľa výhodného spôsobu uskutočnenia vynálezu obsahuje pridané pálené vápno činidlo, ktoré spomaľuje hydratáciu. Takéto vápno je možné pripraviť napríklad podľa návodu WO-98/02391. Ako činidlo spomaľujúce hydratáciu je možné menovať napríklad (bez toho, aby bol tento výpočet uzavretý) zlúčeniny zo skupín obsahujúcich glycerol, glykoly, lignosulfonáty, amíny, polyakryláty, sírany alkalických kovov alebo alkalických zemín, sadru, kyselinu sírovú, kyselinu fosforečnú, sacharózu a ich zmesi. Je rovnako možné uvažovať, ako je opísané vo WO-98/02391, pridanie veľmi malého množstva vody k pálenému vápnu a to bez ďalších prísad alebo ako doplnok k prechádzajúcim prísadám a kontrolovaným spôsobom, ktorý umožňuje vytvoriť povrchovú reakciu spomaľujúcu neskoršiu reakciu hasenia.

Podľa spôsobu uskutočnenia vynálezu môže byť vápno v hasenej forme s obsahom suchej hmoty vyšším ako 20 % a prednostne vyšším ako 40 %. Je napríklad možné použiť suspenziu Ca(OH)₂, ktorá je opísaná napríklad v BE-A-1006655.

Podľa iného spôsobu uskutočnenia vynálezu môže byť vápno v hasenej forme s obsahom aglomerovaných častíc. Taký produkt má teda formu práškovej hrudkovatcj látky, ktorá sa môže ľahko transportovať a rovnako manipulácia s ňou je veľmi ľahká. Produkt takého druhu sa môže pripraviť napríklad podľa postupu, ktorý je uvedený v BE-A-1006655 alebo tiež v príklade uvedenom nižšie. Taký výsledok aglomerácie môže mať formu agregátu mikrolistov hydroxidu vápenatého.

Podľa ešte ďalšieho spôsobu uskutočnenia vynálezu je pridané vápno hasené s prídavkom činidla znižujúceho jeho aktivitu. Ako činidlo znižujúce aktivitu vápna je možné menovať napríklad (bez toho, aby bol tento výpočet uzavretý) zlúčeniny zo skupiny zahrnujúcej glycerol, glykoly, lignosulfonáty, amíny, polyakryláty, sírany alkalických kovov alebo kovov alkalických zemín, sadru, kyselinu sírovú, kyselinu fosforečnú, sacharózu a ich zmesi.

Výhodné podmienky predstavuje pridanie haseného vápna v množstve, kedy je miera vápnenia najmenej 10 % hmotnostných vzhľadom na suchú hmotu kalu a najlepšie aspoň 20 % hmotnostných, bez toho, aby tieto hranice museli byť považované za kritické.

Vápno môže byť ku kalu pridané pred, počas a/alebo po organickom flukulačnom činidle. Spôsob uskutočnenia vynálezu dáva teda používateľom možnosť zvoliť moment na pridanie vápna. Najvýhodnejšie je teda súčasné pridanie vápna a organického flokulačného činidla, čo je vzhľadom na uvažované antagonistické vlastnosti vápna a flokulačného činidla, ťažko očakávané zistenie. Nie je teda nutné robiť žiadne zmeny v existujúcom technickom usporiadaní na úpravu kalu. Je možné dokonca uvažovať o pridaní vápna pred použitím úplne bežného organického flokulačného činidla, pokiaľ však pred jeho použitím nedošlo k výraznému zvýšeniu pH kalu. Je výhodné, aby k použitiu organického flokulačného činidla došlo najviac do 5 min. po pridaní celého množstva vápna.

Je výhodné, aby bol kal určený na spracovanie vopred dekantovaný. Po flokulácii podľa vynálezu sa môže oddeliť pevná a kvapalná fáza kalu a to pomocou všetkých vhodných a bežných prostriedkov, napríklad pomocou filtračných pásov, tlakového filtra, centrifugačnými zariadeniami, ako aj prípadne neskoršou dehydratáciou.

Je veľmi výhodné, keď sa toto oddelenie vykoná hneď po skončení flokulácie, teda približne pred tým, ako pH dosiahne hodnoty spôsobujúce degradáciu organického flokulačného činidla. Kvapalná fáza je teda oddelená pri neutrálnom až ľahko zásaditom pH a môže byť vyliata bez ďalších úprav, prípadne po ľahkej neutralizácii. V pevnej fáze oproti tomu dochádza ku zvyšovaniu pH, najlepšie až do veľmi vysokých hodnôt, ktoré umožňujú ozdravenie spracovaného kalu.

Ako už bolo uvedené, nie je výber organických flokulačných činidiel podľa vynálezu kritický a môžu sa použiť tie, ktoré sú dnes na tento účel najbežnejšie používané. Podľa vlastností kalu sa používajú neiónové, aniónové alebo katiónové organické flokulačné činidlá samostatne alebo v zmesi. Zvlášť je vhodný akrylamid alebo kopolymér akrylamidu, napríklad s kyselinou karboxylovou alebo sulfónovou, s dimetylaminoetylakrylátom alebo dimetylaminoetyldimetakrylátom, s dialyldimetylamóniumchloridom alebo s akrylamidopropyltrimetylamóniumchloridom.

Ďalšie podrobnosti a zvláštnosti spôsobu uskutočnenia vynálezu sú uvedené v patentových nárokoch.

Je dôležité poznamenať, že kal získaný po flokulácii a dehydratácii vykonaných podľa vynálezu má vysoký obsah vápna a je dobre dezinfikované. Môže teda byť dobre použitý na zhodnotenie poľnohospodárskej pôdy.

Vynález sa rovnako týka kalu spracovaného podľa spôsobu opísaného vo vynáleze, kedy dochádza k pozitívnemu výťažku za sucha vzhľadom na obsah suchej hmoty vloženej do kalu počas spracovania.

Vynález bude teraz podrobnejšie vysvetlený pomocou príkladov, ktoré majú čisto ilustratívny a nelimitujúci účel.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Príprava haseného vápna s nízkou reaktivitou z páleného vápna g dihydrátu síranu vápenatého (CaSO₄.2H₂O) sa rozpustí v 5 litroch vody. V tomto roztoku sa potom za stáleho miešania vytvorí suspenzia pridaním 1 kg páleného vápna, ktorého T60 stanovený uvedenou metódou leží v intervale medzi 1 a 5 minútami. Počas tejto operácie, ktorá sa všeobecne nazýva hasením, je teplota suspenzie udržovaná pod 30 °C. Len čo je hasenie vápna dokončené, suspenzia hydroxidu vápenatého sa prefiltruje a získa sa tak hasené vápno s nízkou reaktivitou. τ₆₃ tohto haseného vápna sa stanoví uvedeným spôsobom a obsah suchej hmoty je vypočítaný podľa Degrémont, Mémento Technique de I'eau, éd. Du Cinquantenaire, 9' éd., časť I, p. 370, 1989. Granulometrická distribúcia sa stanoví pomocou granulometra Laser Coulter LS 230 a d_;o sa určí na základe tejto distribúcie.

r₆₃ tohto haseného vápna je 1010 s, obsah suchej hmoty je 80,5 % a d₅₀ je 748 pm. Distribúcia veľkostí častíc je znázornená čiernymi štvorčekmi na priloženom obrázku.

Príklad 2

Príprava haseného vápna s vysokou reaktivitou z páleného vápna

200 g mikronizovaného Ca(OH)₂ majúce d₅₀ okolo 3 pm sa počas miešania nasype do 1 litra vody. Takto získaná suspenzia sa potom ďalších 5 minút mieša. Aplikujú sa rovnaké metódy stanovenia parametrov ako v príklade 1.

r₆₃ tohto haseného vápna je 15 s, obsah suchej hmoty je 25 % a d₅₀je 3,3 pm. Distribúcia veľkostí častíc je znázornená bielymi štvorčekmi na priloženom obrázku.

Príklad 3

Filtrácia kalu upraveného pomocou bežného katiónového organického flokulačného činidla a haseného vápna s nízkou reaktivitou, ktoré bolo pridané po flokulačnom činidle.

Do litrovej nádoby sa odoberie množstvo zahusteného, čisteného kalu zodpovedajúce 20 g suchej hmoty. Táto vzorka kalu sa spracuje nasledujúcim spôsobom.

Príprava vodného roztoku obsahujúceho flokulačné činidlo:

Vodný roztok organického katiónového flokulačného činidla (kopolymér akrylamidu) s hmotnostnou koncentráciou 0,3 % sa pripraví tak, že sa do 200 ml vody v 400 ml nádobe pomaly nasype 0,6 g flokulačného činidla vo forme prášku. Počas sypania až do času získania homogénneho roztoku sa roztok premiešava magnetickým miešadlom.

Flokulácia ml tohto vodného roztoku flokulačného činidla sa pomocou striekačky pridá ku kalu. Zmes kalu a flokulačného činidla sa potom pomocou bežného laboratórneho flokulátora mieša počas 6 s rýchlosťou 300 otáčok za minútu.

Vápnenie

Po 15 až 20 s po pridaní flokulačného činidla sa pridá k takto flokulovanému kalu vápno pripravené podľa príkladu 1. Množstvo pridaného vápna sa upraví tak, aby hmotnosť haseného vápna zodpovedala 40 % pôvodnej suchej hmote kalu. Takto získaná zmes sa mieša počas 10 s rýchlosťou 200 otáčok za minútu pomocou bežného laboratórneho flokulátora.

V každom kroku operácie sa nádoba váži, aby sa presne určila miera vápnenia.

Filtrácia

Takto získaná vzorka sa prenesie do filtračnej banky a nechá sa odkvapkať počas 4 minút. Pomocou piesta sa potom na odkvapkaný kal aplikuje tlak 2 až 4 bary v čase potrebnom na vytvorenie filtračného koláča s výškou 3 až mm. Tento koláč sa potom odoberie na určenie obsahu suchej hmoty.

Aby bolo možné vyhodnotiť vplyv vápnenia na obsah suchej hmoty vo filtračnom koláči, v druhom pokuse je rovnaký, zahustený kal flokulovaný a potom filtrovaný podľa postupu opísaného skôr, len sa vynechá krok obsahujúci vápnenie. Pre filtračný koláč nevápneného kalu sa získalo 16,5 % suchej hmoty, zatiaľ čo filtračný koláč vápneného kalu obsahoval 25,4 % suchej hmoty, čo predstavuje 17,2 % relatívny výťažok za sucha. Tento výťažok za sucha bol stanovený vzhľadom na sušinu, ktorá by sa dosiahla, keby sa rovnaké množstvo vápna pridalo k nevápnenému kalu po dehydratácii (S2). Táto hodnota sa vypočíta pomocou vzorca (II):

S1 x (100 +t)

S2 =-----------100 + (S1 x (t/100)) kde SI je obsah suchej hmoty vo filtračnom koláči nevápneného kalu, t je pomer pridaného haseného vápna vyjadrený v % hmotnostných vzhľadom na suchú hmotu obsiahnutú v zahustenom kale.

Frakcia odkvapkanej vody (X_0<u„ap) vápneného kalu je 0,51, zatiaľ čo v prípade nevápneného kalu je táto frakcia 0,41. Táto frakcia sa získa vydelením objemu odkvapkanej vody celkovým objemom vody obsiahnutým v spracovanom kale počas dehydratačnej skúšky. Objemom odkvapkanej vody sa rozumie objem získaného filtrátu po 240 s odkvapkaní.

Príklad 4

Filtrácia kalu upraveného pomocou bežného katiónového organického flokulačného činidla a viacerých druhov haseného vápna s premenlivou reaktivitou, ktoré boli pridané po flokulačnom činidle.

Séria filtrácií čisteného flokulovaného kalu, ktorý bol vápnený viacerými druhmi haseného vápna s premenlivou reaktivitou, sa vykonala podľa postupu opísaného v príklade 3. Rôzne druhy haseného vápna boli získané preosievaním haseného vápna získaného podľa príkladu 1 na rôzne granulometrické frakcie. Hodnoty D₅₀, tpH=9 a τ₆₃ rôznych druhov použitých druhov haseného vápna sú uvedené v tabuľke 1. Hodnota t_pH=9 vyjadruje potrebný čas, aby daný druh vápna zvýšil pH upravovaného kalu na 9. Obsah suchej hmoty nevápneného respektíve vápneného kalu získaného po filtrácii je v tejto tabuľke označený SI respektíve S2. Výťažky za sucha (SH = suchá hmota) s použitím vápnenia boli stanovené pomocou opísanej metódy. Nakoniec, odkvapkané frakcie sú označené ako X_odkvap. Je potrebné zdôrazniť, že odkvapkaná frakcia s hodnotou 0,6 sa získala pre flokulovaný, nevápnený kal.

Tabuľka 1

Vzorka	1	2	3	4	5	6
Granulometrické limity (um)	20-45	45-80	80-200	200-400	400-1000	>400
D50 (um)	4	59	119	235	550	748
	<5	20	36	53	80	551
t«3(S)	12	80	180	350	800	1010
S1 (%)	15,5	15,5	14,9	14,9	14,9	14.9
S2 (%)	17,5	20,8	21.4	22	22	22,4
Výťažok SH (% rel.)	- 17,3	2	8,9	12	12	14
	0,50	0,49	0,63	0,63	0,61	0,63

Z tabuľky jasne vyplýva, že vo vzorkách 4 až 6 je dosiahnutý vysoký a takmer nemenný obsah suchej hmoty a v prípade výťažku za sucha a odkvapkávania sú uspokojujúce hodnoty dosiahnuté už vo vzorke 3.

Príklad 5

Filtrácia upraveného kalu pomocou bežného katiónového organického flokulačného činidla a vápenného mlieka s jemnými časticami, ktoré sa pridá po flokulačnom činidle.

Zahustený čistený kal bol flokulovaný, vápnený a potom filtrovaný podľa postupu opísaného v príklade 3, len vápnenie sa v tomto prípade vykonalo vápenným mliekom podľa príkladu 2.

Aby bolo možné zhodnotiť vplyv vápnenia na obsah suchej hmoty vo filtračnom koláči, v druhom pokuse bol rovnaký kal flokulovaný, potom filtrovaný podľa postupu opísaného v príklade 3, len krok vápnenia sa vynechal. Výťažky za sucha a X_odkvap sa určili tak, ako je opísané v tomto príklade. V prípade filtračného koláča nevápneného kalu sa získal 16,4 % obsah suchej hmoty, zatiaľ čo filtračný koláč vápneného kalu mal obsah suchej hmoty 19,1 %. To predstavuje relatívnu stratu približne 11 % za sucha. Frakcia odkvapkanej vody z vápneného kalu bola 0,47, zatiaľ čo v prípade nevápneného kalu bola 0,61.

Je teda možné poznamenať, že odkvapkanie má zlé vlastnosti v prípade použitia veľmi reaktívneho vápna a dochádza teda pravdepodobne k deflokulácii a samozrejme strate za sucha, čo znamená opak sledovaného cieľa.

Príklad 6

Filtrácia upraveného kalu pomocou bežného katiónového organického flokulačného činidla a haseného vápna s nízkou reaktivitou, ktoré sa pridá pred flokulačným činidlom.

Do litrovej nádoby sa vloží také množstvo čisteného zahusteného kalu, ktoré zodpovedá 20 g suchej hmoty. Táto vzorka kalu sa ďalej spracuje podľa nasledujúceho postupu.

Príprava vodného roztoku flokulačného činidla

Vodný roztok flokulačného činidla sa pripraví podľa príkladu 3.

Vápnenie

K zahustenému kalu s pridá hasené vápno pripravené podľa príkladu 1. Množstvo pridaného vápna sa upraví tak, aby hmotnosť haseného vápna zodpovedala 40 % jeho pôvodnej suchej hmoty. Takto získaná zmes sa mieša počas 10 s rýchlosťou 200 otáčok za minútu pomocou bežného laboratórneho flokulátora. V každom kroku operácie vápnenia sa nádoba váži, aby sa presne určila miera vápnenia.

Flokulácia s po pridaní vápna sa pomocou striekačky pridá k vápnenému kalu 20 ml vodného roztoku flokulačného činidla. Zmes kalu a flokulačného činidla sa potom pomocou bežného laboratórneho flokulátora mieša 6 s rýchlosťou 300 otáčok za minútu.

Filtrácia

Filtrácia sa vykonáva podľa príkladu 3.

Aby bolo možné zhodnotiť vplyv vápnenia na obsah suchej hmoty vo filtračnom koláči, v druhom pokuse bol rovnaký kal flokulovaný, potom filtrovaný podľa postupu opísaného skôr, len krok vápnenia sa vynechal. V prípade filtračného koláča nevápneného kalu sa získalo 16,5 % suchej hmoty, zatiaľ čo filtračný koláč vápneného kalu mal obsah suchej hmoty 25,8 %, čo predstavuje 19,3 % relativ ny výťažok za sucha. Frakcia odkvapkanej vody z vápneného kalu bola 0,663, zatiaľ čo v prípade nevápneného kalu bola 0,648.

Príklad 7

Filtrácia kalu upraveného pomocou bežného organického flokulačného činidla a prepáleného vápna, ktoré sa pridá zároveň s flokulačným činidlom.

Do litrovej nádoby sa vloží také množstvo čisteného zahusteného kalu, ktoré zodpovedá 20 g jeho suchej hmoty. Táto vzorka sa ďalej spracuje podľa nasledujúceho postupu.

Príprava vodného roztoku flokulačného činidla

Vodný roztok flokulačného činidla sa pripravil podľa príkladu 3.

Flokulácia a vápnenie

Pomocou striekačky sa ku kalu pridá 20 ml vodného roztoku flokulačného činidla. Zároveň sa pridá prepálené vápno (T60 = 28,8 min.) s hmotnosťou zodpovedajúcou 30 % pôvodnej suchej hmoty kalu. Zmes zahusteného kalu, flokulačného činidla a vápna sa potom pomocou bežného laboratórneho flokulátora mieša 6 s rýchlosťou 300 otáčok za minútu.

Filtrácia

Vodný roztok flokulačného činidla sa pripraví podľa príkladu 3.

Aby bolo možné zhodnotiť vplyv vápnenia na obsah suchej hmoty vo filtračnom koláči, v druhom pokuse bol rovnaký kal flokulovaný, potom filtrovaný podľa postupu opísaného skôr, len krok vápnenia sa vynechal. Výťažok za sucha bol stanovený ako je opísané skôr, pričom obsah použitého haseného vápna 38,9 %.

V prípade filtračného koláča nevápneného kalu sa získalo 15,3 % suchej hmoty, zatiaľ čo filtračný koláč vápneného kalu obsahoval 20,9 % suchej hmoty, čo predstavuje 4,2 % relatívny výťažok za sucha.

Príklad 8

Filtrácia kalu upraveného pomocou bežného organického flokulačného činidla a páleného vápna s jednou prísadou. Vápno sa pridá po flokulačnom činidle.

Do litrovej nádoby sa vloží také množstvo čisteného zahusteného kalu, ktoré zodpovedá 20 g jeho suchej hmoty. Táto vzorka kalu sa ďalej flokuluje a filtruje podľa postupu opísaného v príklade 3.

Počas vápnenia sa však k zahustenému kalu nepridá hasené vápno, ale určité množstvo páleného vápna získaného postupom, ktorý je opísaný vo WO-98/23705. T60 takto získaného vápna je 7,3 min. Množstvo pridaného vápna sa upraví tak, aby hmotnosť páleného vápna zodpovedala 30 % pôvodnej suchej hmoty kalu. Takto získaná zmes sa mieša 10 s rýchlosťou 200 otáčok za minútu pomocou bežného laboratórneho flokulátora.

Aby bolo možné zhodnotiť vplyv vápnenia na obsah suchej hmoty vo filtračnom koláči, v druhom pokuse bol rovnaký kal flokulovaný, potom filtrovaný podľa postupu opísaného skôr, len krok vápnenia sa vynechal. Výťažok za sucha bol stanovený ako je opísané, pričom obsah použitého haseného vápna bol 38,9 %.

V prípade filtračného koláča nevápneného kalu sa získalo 15,3 % suchej hmoty, zatiaľ čo filtračný koláč vápneného kalu obsahoval 20,4 % suchej hmoty, čo predstavuje 1,7 % relatívny výťažok za sucha.

Príklad 9

Filtrácia kalu upraveného pomocou bežného katiónového organického flokulačného činidla a defilerizovaného páleného vápna, ktoré sa pridá zároveň s flokulačným činidlom.

Filtrácia čisteného kalu, ktoré bolo flokulovanc a vápnené pomocou páleného vápna, z ktorého boli odstránené častice s rozmermi menšími ako 250 pm, bola vykonaná podľa postupu uvedeného v príklade 7. Aby bolo možné zhodnotiť vplyv vápnenia na obsah suchej hmoty vo filtračnom koláči, v druhom pokuse bol rovnaký kal flokulovaný, potom filtrovaný podľa opísaného postupu, len krok vápnenia sa vynechal. Výťažok za sucha bol stanovený ako je opísané, pričom obsah použitého haseného vápna bol 38,7%.

V prípade filtračného koláča nevápneného kalu sa získalo 18,1 % suchej hmoty, zatiaľ čo filtračný koláč vápneného kalu obsahoval 25,7 % suchej hmoty, čo predstavuje 8,3 % relatívny výťažok za sucha.

Počas experimentu, v ktorom sa uskutočnilo vápnenie kalu, bolo pH kalu pred pridaním vápna 6,96. pH vápneného kalu tesne pred filtráciou bolo 8,8. pH získaného filtrátu bolo 9,8 a pH dehydrovaného vápneného kalu štvrť hodiny po dehydratácii bolo približne 12,5.

Príklad 10

Filtrácia kalu upraveného pomocou roztoku katiónového organického flokulačného činidla a haseného vápna s nízkou reaktivitou, ktoré sa pridá zároveň s flokulačným činidlom.

Filtrácia čisteného kalu, ktorý bol flokulovaný a vápnený pomocou haseného vápna s nízkou reaktivitou bola vykonaná podľa postupu uvedeného v príklade 7. Aby bolo možné zhodnotiť vplyv vápnenia na obsah suchej hmoty vo filtračnom koláči, v druhom pokuse bol rovnaký kal flokulovaný, potom filtrovaný podľa opísaného postupu, len krok vápnenia sa vynechal. Výťažok za sucha bol stanovený ako je opísané, pričom obsah použitého haseného vápna bol 37,5 %.

V prípade filtračného koláča nevápneného kalu sa získalo 18,1 % suchej hmoty, zatiaľ čo filtračný koláč vápneného kalu obsahoval 24,9 % suchej hmoty, čo predstavuje 5,8 % relatívny výťažok za sucha.

Počas experimentu, v ktorom sa uskutočnilo vápnenie kalu, bolo pH kalu pred pridaním vápna 7,01. pH vápneného kalu tesne pred filtráciou bolo 9,2. pH získaného filtrátu bolo 9,5 a pH dehydrovaného vápneného kalu štvrť hodiny po dehydratácii bolo približne 12,6.

Je potrebné pochopiť, že súčasný vynález nie je žiadnym spôsobom limitovaný spôsobmi uskutočnenia, ktoré sú opísané, a že je možné v rámci pripojených patentových nárokov v mnohom tieto spôsoby pozmeniť.

Je napríklad možné uvažovať o použití iného druhu vápna, než ako je tu opísané, ktorého reaktivita bude zmenšená iným spôsobom, než ako je v predchádzajúcom opise neobmedzujúcim spôsobom naznačené.

Priemyselná využiteľnosť

Vynález týkajúci sa spôsobu úpravy kalu môže byť napríklad použitý na úpravu kalu z mestských a poľnohospodárskych čistiacich staníc, kalu získaného bagrovaním alebo spracovaním odpadových vôd.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob kondicionovania kalu, zahŕňajúci - pridanie vápna do kalu za zvýšenia pH, - pridanie aspoň jedného organického flokulačného činidla do kalu a - flokuláciu kalu, vyznačujúci sa tým, že kal, ktorý sa má kondicionovať, má pH menšie ako 8, pričom zvýšenie pH zahŕňa prvé zvýšenie na hodnotu pH, ktorá je nižšia ako hodnota pH, nad ktorou nastáva degradácia uvedeného aspoň jedného organického flokulačného činidla, a pokračovanie zvýšenia pH nad hodnotu, nad ktorou nastáva degradácia organického flokulačného činidla, a pridané vápno sa vyberie zo skupiny pozostávajúcej z nehaseného vápna, z práškového haseného vápna alebo haseného vápna suspendovaného vo vodnej fáze s časticami s d₅₀ najmenej 50 pm, prepáleného nehaseného vápna, nehaseného vápna s obsahom tekutej prísady so schopnosťou tvoriť aglomeráty z jemných častíc, nehaseného vápna obsahujúceho inhibítor hydratácie, haseného vápna majúceho aglomerované elementárne častice, haseného vápna, ku ktorému sa pridal inhibítor aktivity, haseného vápna s obsahom tuhých látok väčším ako 20 % hmotn. a vápna neobsahujúceho jemné častice, pričom toto vápno má reaktivitu, ktorá spôsobuje prvé zvýšenie pH počas flokulácie a pokračovanie zvyšovania pH po skončení flokulácie.
2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že vápno sa pridáva pred pridaním aspoň jedného organického flokulačného činidla.
3. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že vápno sa pridáva súčasne s pridaním aspoň jedného organického flokulačného činidla.
4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že vápno sa pridáva po pridaní aspoň jedného organického flokulačného činidla.
5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že pridané vápno má reaktivitu, ktorá počas flokulácie spôsobuje zvýšenie pH na hodnotu nižšiu ako 9.
6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa t ý m , že čas potrebný na dosiahnutie pH 9 po pridaní vápna je najmenej 20 sekúnd.
7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že pridané vápno je zlúčenina, ktorá zodpovedá vzorcu [xCaO.(l-x)MgO]_yH₂O, kde x má hodnotu od 0,5 do 1 a y má hodnotu od 0 do 1, pričom je prípadne obohatený o aspoň jednu prísadu.
8. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že pridané vápno je vo forme častíc s d₅₀ aspoň 100 pm, prednostne aspoň 200 pm.
9. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa tým, že kal, ktorý sa má kondicionovať, sa vyberie zo skupiny pozostávajúcej z kalu z čistiarní odpadových vôd, vybagrovaného kalu a kyslého kalu.
10. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa oddelenie tuhej fázy od kvapalnej fázy flokulovaného kalu a kalu spracovaného s vápnom.
11. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa t ý m , že oddelenie sa uskutočňuje filtráciou alebo odstreďovaním.
12. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 a 11, vyznačujúci sa tým, že oddelenie sa uskutočňuje približne pred dosiahnutím hodnoty pH, pri ktorej nastáva degradácia použitého organického flokulačného činidla, pričom po tomto oddelení má vodná fáza toto pH a tuhá fáza spôsobuje pokračovanie zvyšovania pH na uvedenú vyššiu hodnotu.