PL190380B1

PL190380B1 - Sposób obróbki osadu z oczyszczania ścieków

Info

Publication number: PL190380B1
Application number: PL98335720A
Authority: PL
Inventors: Bengt Hansen; Simo Jokinen
Original assignee: Kemira Kemi Ab
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 2005-12-30
Also published as: SE511166C2; MY128901A; CA2282280A1; IL131454A0; NO994375L; ES2201455T3; DK0968138T3; AU717290B2; SE9700917D0; PL335720A1; CZ297172B6; EP0968138B1; TR199902180T2; NO994375D0; IL131454A; WO1998041479A1; AU6429298A; ATE248778T1; NO319611B1; DE69817783D1

Abstract

1. Sposób obróbki osadu z oczyszczania scieków, który to osad zawiera fosfor i co najmniej jeden metal, który pochodzi ze zw iazków chem icznych uzytych do straca- nia i który jest wybrany sposród Fe2+ i A l3+, w którym to sposobie reguluje sie pH osadu do wartosci ponizej 4 dla rozpuszczenia za- wartego w osadzie fosforu i metalu, oddziela sie pozostaly osad, obrabia sie uwolniony od osadu roztwór, który zawiera fosfor i w spo- mniany metal, dla stracenia zawartego w roz- tworze fosforu w postaci FePO 4, dodajac co najmniej rów now azna ilosc Fe3 + przy pH wynoszacym 2-3, oraz oddziela sie straco- ny FePO4, znam ienny tym, ze pozostaly roztwór zawierajacy metal pochodzacy ze zw iazków chem icznych uzytych do straca- nia, zawraca sie do obiegu oczyszczania scieków. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki osadu z oczyszczania ścieków..

Chodzi tu o taki sposób obróbki, w którym z osadu odzyskuje się wytrącone substancje chemiczne i zawraca do obiegu oczyszczania ścieków.

Przy oczyszczaniu ścieków, z reguły przeprowadza się najpierw mechaniczne oddzielenie zanieczyszczeń stałych, na przykład przy pomocy sit i płaskowników oraz przez pozostawienie zanieczyszczeń stałych do osadzenia się w osadnikach wstępnych. Ponadto, ścieki oczyszcza się metodą chemiczną i korzystnie, także metodą biologiczną. Oczyszczanie chemiczne przeprowadza się w ten sposób, że do wody dodaje się chemiczne związki strącające, takie jak sole żelaza lub sole glinu i przez kłaczkowanie i strącanie oddziela się zanieczyszczenia występujące w ściekach takie jak fosforany i cząstki. W przypadku oczyszczania biologicznego, które można realizować przy pomocy procesu z zastosowaniem osadu czynnego lub złoża biologicznego zraszanego, ścieki oczyszcza się z wykorzystaniem drobnoustrojów. W procesie oczyszczania ścieków otrzymuje się wielkie ilości osadu, który musi być starannie przerobiony. Można to wykonać przez fermentację osadu, w którym to przypadku substancje organiczne są przekształcane w substancje nieorganiczne przy współudziale drobnoustrojów beztlenowych. Otrzymany osad pofermentacyjny, to jest osad ściekowy przefermentowany,

190 380 można zastosować do wyrównywania terenu lub jako nawóz. Jeżeli osad ściekowy przefermentowany ma być zastosowany jako nawóz, należy najpierw usunąć znajdujące się w nim metale ciężkie, to jest metale z grupy obejmującej chrom, nikiel, miedź, cynk, kadm, ołów i rtęć. Oprócz tego, osad zawiera substancje chemiczne używane do strącania i z ekonomicznego punktu widzenia, jeżeli jest to tylko możliwe, powinny one być odzyskane i ponownie użyte. W sposobie według wynalazku, substancje chemiczne używane do strącania pochodzą z grupy związków zawierających żelazo i glin, takich jak chlorek żelazowy, siarczan żelazawy, siarczan żelazowy, siarczan glinu i poli(chlorek glinu).

Znane są różne sposoby obróbki osadu z oczyszczania ścieków i na przykład jeden ze znanych w stanic techniki sposobów został opisany w zgłoszeniu międzynarodowym numer WO 96/20894. Zgodnie z tym ujawnieniem, obróbka osadu ze ścieków polega na zakwaszeniu osadu w celu rozpuszczenia metali i fosforu zawartych w osadzie. Po oddzieleniu pozostałego osadu, używane do strącania związki chemiczne żelaza i glinu odzyskuje się w postaci fosforanów przez regulowanie pH do wartości około 2-4. Po wydzieleniu strąconych fosforanów, prowadzi się dalsze strącanie, tym razem rozpuszczonych metali ciężkich, które wytrącają się po podwyższeniu pH do około 7-9 i dodaniu takich środków strącających, jak siarczki. Po odzieleniu, siarczki metali ciężkich składuje się, podczas gdy odfiltrowaną wodę zawraca się do obiegu oczyszczania ścieków. Otrzymany osad fosforanowy, który zawiera fosforan żelaza i ewentualnie także fosforany glinu, można poddać obróbce w celu odzyskania użytych do strącania związków chemicznych żelaza i glinu, przez dodanie wodorotlenku metalu alkalicznego, takiego jak wodorotlenek sodu i tym samym otrzymanie nierozpuszczalnego wodorotlenku żelaza i roztworu zawierającego rozpuszczalne fosforany metalu alkalicznego i wodorotlenek glinu. Wodorotlenek żelaza można rozpuścić w kwasie, takim jak kwas chlorowodorowy, kwas siarkowy lub kwas azotowy, otrzymując roztwór odpowiedniej soli żelaza, która jest przydatna jako związek chemiczny do strącania.

Zgodnie z wyżej wymienionym zgłoszeniem międzynarodowym numer WO 96/20894, żelazo zawarte o osadzie jest w postaci żelaza trójwartościowego albo zelazo jest utleniane do postaci trójwartościowej przez dodanie utleniacza, takiego jak nadtlenek wodoru. Nie dodaje się żelaza trójwartościowego z zewnątrz. Jednakże stwierdza się, że dla uzyskania stosunku molowego kwasu fosforowego do fosforu, wynoszącego około 1:1, ma miejsce dodawanie z zewnątrz fosforu w postaci kwasu fosforowego lub fosforanu.

Jak to widać z powyższego opisu, zgodnie ze zgłoszeniem numer WO 96/20894 dokonuje się obróbki osadu z oczyszczania ścieków, osad uwalnia się od niepożądanych metali, takich jak metale ciężkie i od fosforu. Zawarte w osadzie metale pochodzące ze związków chemicznych użytych do strącania, takie jak żelazo i glin, odzyskuje się w postaci fosforanów i nie można ich bezpośrednio zawrócić do obiegu oczyszczania ścieków w celu zastosowania jako związków chemicznych do strącania, ale muszą być najpierw przekształcone w dodatkowych operacjach rozpuszczania i wytrącania. Ponieważ każda operacja rozpuszczania i wytrącania oznacza ryzyko obniżenia wydajności substancji chemicznej przy jej wydzieleniu, byłoby korzystne zapewnienie takiego procesu, w którym metale użyte do strącania związków chemicznych, po ich rozpuszczeniu z osadu ściekowe go, można byłoby bezpośrednio zawrócić do obiegu oczyszczania ścieków, bez żadnych pośrednich etapów strącania i rozpuszczania.

Zgodnie z obecnym wynalazkiem, opracowano sposób obróbki osadu z oczyszczania ścieków, w którym wyżej wymienione wady usunięto lub zmniejszono.

Sposób obróbki osadu z oczyszczania ścieków, który to osad zawiera fosfor i co najmniej jeden metal, który pochodzi ze związków chemicznych użytych do strącania i który jest wybrany spośród Fe²⁺ i Al , w którym to sposobie reguluje się pH osadu do wartości poniżej 4 dla rozpuszczenia zawartego w osadzie fosforu i metalu, oddziela się pozostały osad, obrabia się uwolniony od osadu roztwór, który zawiera fosfor i wspomniany metal, dla strącenia zawartego w roztworze fosforu w postaci FePCb, dodając co najmniej równoważną ilość Fe³⁺ przy pH wynoszącym 2-3, oraz oddziela się strącony FeP O4, odznacza się według wynalazku tym, że pozostały roztwór zawierający metal pochodzący ze związków chemicznych użytych do strącania, zawraca się do obiegu oczyszczania ścieków.

Korzystnie metalem pochodzącym ze związków chemicznych użytych do strącania jest Fe2+.

190 380

Korzystnie dla rozpuszczenia zawartego w osadzie fosforu i metalu, pH osadu reguluje się do wartości poniżej 2..

Korzystnie pozostały roztwór zawiera Fe“+ i zawraca się go do obiegu obróbki ścieków, przed etapem ich aerobowego oczyszczania biologicznego.

Korzystnie pozostały roztwór zawiera Fe²⁺ i zawraca się go do obiegu obróbki ścieków, w trakcie trwania etapu aerobowego oczyszczania biologicznego.

Korzystnie metale ciężkie zawarte w osadzie, które zostały rozpuszczone gdy pH osadu wyregulowano do wartości poniżej 4 i które po oddzieleniu pozostałego osadu znajdują się w roztworze pozbawionym osadu, wytrąca się w postaci siarczków, przez dodanie do roztworu, po wydzieleniu z niego pozostałego osadu, źródła jonu siarczkowego.

Korzystnie źródło jonu siarczkowego dodaje się do roztworu przed wytrąceniem fosforu zawartego w roztworze.

Korzystnie obecne w osadzie fosfor oraz metal pochodzący ze związków chemicznych użytych do strącania, rozpuszcza się w wyniku hydrolizy kwasowej prowadzonej w zakresie temperatur od 0°C do 200°C.

Przedmiot wynalazku jest bliżej opisany w przykładzie realizacji na rysunku, który przedstawia schematycznie korzystne ukształtowanie sposobu obróbki osadu z oczyszczania ścieków.

Osad z instalacji oczyszczania ścieków (nic pokazana), zawierający między innymi fosfor w postaci fosforanów i metale pochodzące ze związków chemicznych użytych do strącania w procesie oczyszczania ścieków, dostarcza się do etapu pierwszego I dla rozpuszczenia zawartych w osadzie fosforu i metali ze związków chemicznych użytych do strącania. Zgodnie z wynalazkiem, metalem lub metalami pochodzącymi ze związków chemicznych użytych do strącania są żelazo i/lub glin, pod warunkiem, że żelazo jest obecne w postaci dwuwartościowej (Fe2+). Pierwotnie, żelazo w związkach chemicznych użytych do strącania jest obecne w postaci trójwartościowej (Fe³⁺) ale gdy związek chemiczny użyty do strącania zostanie dodany w etapie oczyszczania chemicznego obróbki ścieków, to kłaczkuje i przechodzi do osadu, przy czym żelazo jest redukowane do postaci dwuwartościowej, na przykład gdy następuje fermentacja osadu.

W etapie pierwszym I, zawarte w osadzie fosfor, żelazo i/lub glin rozpuszcza się przez zakwaszenie osadu. Przeprowadza się to przez poddanie osadu hydrolizie kwasowej przy pH poniżej 4, korzystnie poniżej 2, stosując kwas na przykład kwas siarkowy. Hydroliza prowadzona jest w warunkach, które umożliwiają pożądane rozpuszczanie. Dla przebiegu hydrolizy nie są krytyczne ani temperatura ani ciśnienie i można ją przeprowadzić w temperaturze otoczenia i pod normalnym ciśnieniem. W razie potrzeby jednakże, na przykład w celu przyspieszenia hydrolizy, można stosować podwyższoną temperaturę i/lub zwiększone ciśnienie. Normalnie, temperatura może mieścić się w zakresie od 0°C do 200°C, ale dla przyspieszenia hydrolizy temperaturę korzystnie zwiększa się do zakresu od 100°C do 140°C. Odpowiednio do tego, ciśnienie może zmieniać się od ciśnienia normalnego (ciśnienie atmosferyczne) aż do około 1 MPa, w zależności od temperatury hydrolizy. W wielu przypadkach wystarczy aby w czasie hydrolizy pH wynosiło nieco poniżej 4, ale korzystnie, dla całkowitego rozpuszczenia fosforu, żelaza i/lub glinu zawartych w osadzie, pH podczas hydrolizy wynosi poniżej 2.

Po zakończeniu hydrolizy, pozostały osad i płyn hydrolityczny dostarcza się do etapu drugiego Π, w celu oddzielenia pozostałego osadu na przykład na drodze filtracji lub wirowania.

Po oddzieleniu osadu, uwolniony od osadu roztwór zawierający rozpuszczony fosfor i metal z osadu w postaci fosforanu i rozpuszczonych soli metali, dostarcza się do etapu trzeciego III dla oddzielenia metali ciężkich, jeżeli są jakiekolwiek. Jak wspomniano powyżej, przez metale ciężkie rozumie się metale z grupy obejmującej chrom, nikiel, miedź, cynk, kadm, ołów i rtęć. Jeżeli nie ma metali ciężkich lub jeżeli są nieistotne, ten etap można pominąć.

W etapie III oddzielania metali ciężkich, metale ciężkie oddziela się przez dodanie substancji, która tworzy z metalami ciężkimi związek nierozpuszczalny. Korzystnie substancją tą jest źródło jonu siarczkowego, takie jak siarczek sodu, tak że metale ciężkie strąca się w postaci siarczków metali ciężkich (HMS).

Alternatywnie fosfor zawarty w roztworze można najpierw strącić w postaci FePO4, zgodnie z etapami IV i V opisanymi poniżej, przed strąceniem metali ciężkich przez dodanie źródła jonu siarczkowego.

190 380

Jeżeli można dopuścić obecność siarczków metali ciężkich w osadzie wydzielonym po hydrolizie kwasowej, to alternatywnie źródło jonu siarczkowego dodaje się nawet przed lub w trakcie hydrolizy kwasowej, dla związania w postaci siarczków dowolnego, obecnego metalu ciężkiego.

W tym przypadku następny, specjalny etap DI strącania siarczków można ominąć.

Gdy roztwór zostanie uwolniony od metali ciężkich, dostarcza się go do etapu IV, który jest etapem, w którym pH roztworu reguluje się do wartości 2-3, korzystnie do wartości 2-2,8. Wartość pH reguluje się przy użyciu odpowiedniej zasady, takiej jak wodorotlenek sodu lub tlenek magnezu. Regulowanie pH jest dokonywane jako etap wstępny przed kolejnym strącaniem zawartego w roztworze fosforu w postaci FePOą, który jest nierozpuszczalny w ustalonym zakresie pH.

Jeżeli pH roztworu zostało już wyregulowane w powyższym etapie pierwszym, w którym pH jest wyregulowane do wartości poniżej 4 i mieści się w zakresie 2-3, nie ma konieczności kolejnego regulowania wartości pH po oddzieleniu osadu.

Roztwór z etapu IV, zawierający fosforan (PO4³'), dwuwartościowe żelazo (Fe²⁺) i/lub glin (Al3+), dostarcza się następnie do etapu piątego V, w celu strącenia fosforu zawartego w roztworze w postaci fosforanu żelaza (FeP O4). Ma to miejsce w wyniku dodania do roztworu źródła żelaza trójwartościowego (Fe3+), na przykład chlorku żelazowego. Z punktu widzenia uzyskania całkowitego strącenia fosforu zawartego w roztworze, korzystne jest dodanie żelaza trójwartościowego, co najmniej w ilości równomolowej, to znaczy w takiej ilości, aby stosunek molowy żelaza trójwartościowego do fosforu zawartego w roztworze wynosił, co najmniej około 1:1, taki jak około 1-1, 5:1. Jak wspomniano powyżej, fosforan żelaza trójwartościowego jest nierozpuszczalny w zakresie pH 2-3, korzystnie 2-2,8 i w tym zakresie pH wytrąca się w bardzo czystej postaci W celu uzyskania takiego całkowitego strącęnia jakie tylko jest możliwe z punktu widzenia zawartości fosforu w roztworze, powinien upłynąć pewien dodatkowy czas oczekiwania pomiędzy dodaniem źródła żelaza trójwartościowego i wydzieleniem utworzonego fosforanu żelaza. Odpowiedni czas oczekiwania wynosi od około 5 minut do około 6 godzin, korzystnie od około 30 minut do około 1 godziny. Wytracony fosforan żelaza usuwa się następnie z roztworu znanym sposobem, na przykład przez filtrację lub wirowanie.

Nawet gdyby metoda została opisana powyżej w ten sposób, że etap IV obejmujący regulowanie pH roztworu prowadzi się przed etapem V, w którym dodaje się źródło żelaza trójwartościowego (Fe3+), to należy rozumieć, że względny porządek etapów IV i V jest zgodnie z obecnym wynalazkiem opcjonalny. Tak więc, jest całkiem możliwe i w wielu przypadkach korzystne, dodanie najpierw źródła żelaza trójwartościowego i dopiero potem ustalenie wartości pH w zakresie 2-3. W tym ostatnim przypadku, wyżej wymieniony czas oczekiwania jest powiązany z ustalaniem wartości pH.

Po oddzieleniu wytraconego fosforanu żelaza, pozostały roztwór zawiera metal pochodzący ze związków chemicznych użytych do strącania zawartych w pierwotnym osadzie i jest to Fe2+ i/lub Af⁺. Roztwór ten, który jest wolny od osadu, metali ciężkich i fosforanu, zawraca się do obiegu oczyszczania ścieków dla ponownego użycia zawartych w nim żelaza i glinu jako substancji chemicznych do strącania. W celu spowodowania, aby żelazo zawarte w roztworze działało aktywnie jako substancja chemiczna powodująca strącanie, należy je przekształcić z postaci dwuwartościowej w postać trójwartościową. Przeprowadza się to korzystnie przez oczyszczanie ścieków obejmujące etap aerobowego oczyszczania biologicznego i gdy roztwór dodaje się do tego etapu oczyszczania, żelazo dwuwartościowe zostaje w etapie aerobowego oczyszczania biologicznego utlenione do żelaza trójwartościowego. Jeżeli roztwór zawracany do obiegu zawiera żelazo dwuwartościowe, powinien być z tego powodu dodany do obiegu oczyszczania ścieków przed etapem aerobowego oczyszczania biologicznego lub w tym etapie. Jeżeli roztwór zawiera tylko glin, można go w zasadzie dodać w optymalnym miejscu obiegu oczyszczania ścieków. Jest oczywiste, że możliwe jest także utlenienie żelaza dwuwartościowego zawartego w roztworze do żelaza trójwartościowego innymi sposobami, na przykład przez dodanie nadtlenku wodoru. W tym przypadku, roztwór można dodać w optymalnym miejscu obiegu oczyszczania ścieków.

Fosforan żelazowy (FePCfl) pochodzący z powyżej opisanej operacji wytrącania może być używany w rolnictwie jako nawóz. Możliwe jest także odzyskanie żelaza trójwartościowego

190 380 z fosforanu żelazowego dla ponownego użycia jako reagent do strącania, przez obróbkę strąconego fosforanu żelazowego związkiem alkalicznym, takim jak wodorotlenek sodu, w celu utworzenia wodorotlenku żelazowego, który oddziela się i zadaje takim kwasem jak kwas chlorowodorowy lub kwas siarkowy, otrzymując w wyniku odpowiednią sól żelazową, którą następnie można użyć jako reagenta do strącania.

Jest oczywiste, że wynalazek oferuje prosty i dogodny sposób odzyskiwania z osadu metalu pochodzącego ze związków chemicznych użytych do strącania i zawracania tego metalu do obiegu oczyszczania ścieków, w celu ponownego użycia. Dzięki temu, że w tym sposobie metal stale znajduje się w roztworze i że nie ma wydzielania metalu w jednym lub w większej ilości etapów strącania, w sposobie według wynalazku ubytek metalu jest zminimalizowany. Możliwość odzyskiwania żelaza trójwartościowego, które stanowi reagent stosowany do strącania fosforu zawartego w osadzie, czyni ten wynalazek wysoce ekonomicznym.

Oprócz zawracania żelaza i glinu do obiegu oczyszczania ścieków z przeznaczeniem do ponownego użycia jako substancje chemiczne używane do strącania, zgodnie z wynalazkiem otrzymuje się osad wolny od niepożądanych zanieczyszczeń, który można użyć na przykład jako nawóz. Jakiekolwiek istniejące metale ciężkie są odzyskiwane w sposobie według wynalazku, korzystnie jako oddzielny, strącony osad, który można składować albo przerabiać dalej dla odzyskania metali ciężkich. Wreszcie, zgodnie z wynalazkiem odzyskuje się fosfor zawarty w pierwotnym osadzie, który jest wydzielany w postaci fosforanu żelazowego i który, jak to stwierdzono powyżej, można poddać obróbce dla odzyskania żelaza trójwartościowego. W tym procesie odzyskiwania żelaza trójwartościowego, otrzymuje się fosforan w postaci fosforanu sodu (Na 3PO 4), który na przykład można użyć jako surowiec do wytwarzania nawozów dla rolnictwa lub jako surowiec w przemyśle wytwarzającym środki piorące.

Jak to w sposób oczywisty wynika z powyższego opisu, zgodnie z wynalazkiem emisja szkodliwych i niepożądanych substancji jest wyeliminowana lub zredukowana do minimalnych poziomów i w rezultacie wynalazek zapewnia sposób obróbki osadu z oczyszczania ścieków maksymalnie przyjazny dla środowiska.

W celu dalszego zilustrowania wynalazku, pewne przykłady jego realizacji zostaną opisane poniżej, nie można ich jednakże uważać za ograniczenie zakresu wynalazku.

Przykład 1

Osad z instalacji doświadczalnej oczyszczania ścieków poddano hydrolizie kwasowej, przy wartości pH wynoszącej 1,6, w temperaturze około 140°C, przez około 1 godzinę. Substancje chemiczne użyte do strącania zawierały chlorek żelazowy oraz siarczan żelazowy i poli(chlorek glinu). Tym samym osad zawierał zarówno Fe²⁺jak i Al®+. Po hydrolizie, pozostały osad oddzielono metodą wirowania i roztwór pozbawiony osadu (faza klarowana) użyto w teście, który przeprowadzono w temperaturze około 20°C. Do roztworu dodano w trakcie mieszania, dla uniknięcia sedymentacji sól żelaza trójwartościowego, która jest określona dokładniej w tabeli 1, w takiej ilości, aby stosunek molowy Fe³⁺ do PO i® wynosił 1:1. Następnie, w dalszym ciągu mieszając, dodano do roztworu NaOH w celu wyregulowania pH roztworu do wartości 2,6. W trakcie regulowania pH, z roztworu wytrącił się fosforan żelaza (FePOi) i po jednogodzinnym mieszaniu i wytrącaniu, otrzymany osad fosforanu żelaza oddzielono od roztworu na drodze filtracji przez filtr GF/A. Roztwór po filtracji zanalizowano na obecność Fe²⁺ i Al³⁺. Wyniki przedstawiono w tabeli 1. Użyte w tabeli 1 określenia „Fe²⁺wl” oraz „Al®¹ wl” oznaczają zawartość w pierwotnym osadzie odpowiednio Fe2⁺ i Al®+. Określenia „Fe2+ wył” oraz „Al®+ wyl” oznaczają końcową zawartość, odpowiednio Fe2+ i Al®, w roztworze zawracanym do obiegu. Określenia „P ob”, ,,Fe2+ ob” oraz „Al®+ ob”, oznaczają ilość wyrażoną w procentach, odpowiednio P, Fe2+ i Al , zawracanych do obiegu oczyszczania ścieków.

190 380

Tabela 1

Źródło Fe3+	Fe3+/P wl (mol/mol)	P ob (%)	Fe²+ wl (mg/l)	Fe2+ wyl (mg/l)	Fe²⁺ ob (%)	Af+ wl (mg/l)	A1^J+ wyl (mg/l)	A1^J+ ob (%)
JKL¹’	1 : 1	3.6	726	631	87	27	20	74
PIX-111²⁾	1 : 1	3,0	726	654	90	27	19	70
FIX-115³⁾	1 : 1	8,4	726	670	92	27	20	74

1jKL = chlorosiarczan żelaza zawierający 11,6% wagowych Fe³⁺ i maksymalnie 20% wagowych Cl'oraz 20% SO4²·;

JKL jest dostępny z firmy Kemira Kemwater, Helsingborg, Szwecja.

2'PIX-111 = chlorek zelaza, zawierający 13,7% wagowych Fe³⁺ oraz 26-28% wagowych Cl;

PIX-111 jest dostępny z firmy Kemira Kemwater, Helsingborg, Szwecja.

³⁾P1X-115 = siarczan żelaza, zawierający 11,5% wagowych Fe³+ oraz 32% wagowych SO42';

PIK-115 jest dostępny z firmy Kemira Kemwater, Helsingborg, Szwecja.

Jak to widać z tabeli 1, wynalazek umożliwia zawracanie do obiegu około 90% Fe2+ i około 75% Al3⁺ ze związków chemicznych użytych do strącania, znajdujących się w osadzie.

Przykład 2

Osad ściekowy z przemysłowej instalacji oczyszczania ścieków, w której jako substancji chemicznych do strącania użyto chlorku żelazowego i siarczanu żelaza, poddano w dwóch różnych testach (test 1 i test 2) hydrolizie kwasowej, przy wartości pH wynoszącej 1,8, w temperaturze około 140°C, przez około 1 godzinę. Osad pozostały po hydrolizie wydzielono za pomocą dekantera odśrodkowego i następnie, roztwór pozbawiony osadu (faza klarowna) zastosowano w teście, który przeprowadzono w temperaturze około 50°C - 60°C. Do roztworu znajdującego się w mieszalniku dodano sól żelaza trójwartościowego, w takiej ilości, aby stosunek molowy Fe³+ do PO wynosił 1:1. Dodaną solą żelaza trójwartościowego był chlorek żelaza, który zawierał 13,7% wagowych Fe³⁺ oraz 26-28% wagowych Cl’. Produkt ten, dostępny z firmy Kemira Kemwater, Helsingborg, Szwecja, jest oznaczony symbolem PIX-111. Czas przebywania w mieszalniku wynosił 30 minut. W następnym mieszalniku, w celu wyregulowania pFI do wartości 2,1 - 2,8, dodano NaOH. Czas przebywania w tym mieszalniku wynosił 30 minut. W trakcie regulowania pH wytrącił się osad fosforanu żelaza (FePO₄), który oddzielono, pompując zawartość mieszalnika do dekantera odśrodkowego. Dla uzyskania dobrego rozdziału w dekanterze, dodano polimer kationowy Zetag 89, dostarczany przez firmę Allied Colloid, Wielka Brytania. Wykonano analizę na zawartość Fe2+ w osadzie początkowym („Fe²+ wl”) oraz na zawartość Fe2⁺w roztworze końcowym („Fe“+ wyl”). Wyniki testu 1 i testu 2 przedstawiono w tabeli 2, przy czym podane wartości dotyczą wartości średnich uzyskanych w testach które przeprowadzono w czasie 4 godzin (test 1) i 6 godzin (test 2).

W tabeli 2 pokazano, że co najmniej 80% Fe“+ zawartego w osadzie może zostać zawrócone do obiegu oczyszczania wody („Fe“ ob”).

Tabela 2

	Źródło 1 Fe*	Fe3+/P (mol/mol)	Fe2+ wl (mg/l)	Fe2⁺wyl (mg/l)	Fe²⁺ob (%)
Test 1	PIK-111	1,07:1	56	47	84
Test 2	PIK-111	1,30:1	39,5	32,6	83

190 380

OSAD

Fe²⁺/Al³⁺

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób obróbki osadu z oczyszczania ścieków, który to osad zawiera fosfor i co najmniej jeden metal, który pochodzi ze związków chemicznych użytych do strącania i który jest wybrany spośród Fe+ i Al³⁺, w którym to sposobie reguluje się pH osadu do wartości poniżej 4 dla rozpuszczenia zawartego w osadzie fosforu i metalu, oddziela się pozostały osad, obrabia się uwolniony od osadu roztwór, który zawiera fosfor i wspomniany metal, dla strącenia zawartego w roztworze fosforu w postaci FePO4, dodając co najmniej równoważną ilość Fe³⁺przy pH wynoszą cym 2-3, oraz oddziela się strącony FeP(>4, znamienny tym, że pozostały roztwór zawierający metal pochodzący ze związków chemicznych użytych do strącania, zawraca się do obiegu oczyszczania ścieków.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że metalem pochodzącym ze związków chemicznych użytych do strącania jest Fe²⁺.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dla rozpuszczenia zawartego w osadzie fosforu i metalu, pH osadu reguluje się do wartości poniżej 2.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pozostały roztwór zawiera Fe²⁺i zawraca się go do obiegu obróbki ścieków, przed etapem ich aerobowego oczyszczania biologicznego.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pozostały roztwór zawiera Fe2+ i zawraca się go do obiegu obróbki ścieków, w trakcie trwania etapu aerobowego oczyszczania biologicznego.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że metale ciężkie zawarte w osadzie, które zostały rozpuszczone gdy pH osadu wyregulowano do wartości poniżej 4 i które po oddzieleniu pozostałego osadu znajdują się w roztworze pozbawionym osadu, wytrąca się w postaci siarczków, przez dodanie do roztworu, po wydzieleniu z niego pozostałego osadu, źródła jonu siarczkowego.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że źródło jonu siarczkowego dodaje się do roztworu przed wytrąceniem fosforu zawartego w roztworze.
8. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 7, znamienny tym, że obecne w osadzie fosfor oraz metal pochodzący ze związków chemicznych użytych do strącania, rozpuszcza się w wyniku hydrolizy kwasowej prowadzonej w zakresie temperatur od 0°C do 200°C.