PL198431B1 - Sposób przerobu osadów zawierających fosforany żelaza - Google Patents

Abstract

1. Sposób przerobu osadów zawierających fosforany żelaza, zwłaszcza pochodzących z oczyszczalni ścieków metodą strąceniową, znamienny tym, że po rozbełtaniu osadów wodą w stosunku wagowym osadów do wody wynoszącym od 1: 1 do 1 : 15 traktuje się je wodorotlenkiem sodu, przeprowadzając w fosforan sodu i wodorotlenek żelaza, przy czym proces konwersji prowadzi się przy pH =12 - 13,5, temperaturze 20 - 90°C, w czasie 0,5 - 2 godzin i stosunku molowym NaOH/FePO4 wynoszącym 2,5 - 3,5, a następnie w znany sposób oddziela się roztwór fosforanu sodu od osadu wodorotlenku żelaza.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przerobu osadów zawierających fosforany żelaza, zwłaszcza z oczyszczalni ścieków fosforanowych.

Zainteresowanie możliwościami odzysku fosforu ze ścieków i zastosowanie go jako substytutu surowców naturalnych zwiększyło się w związku z przewidywanym wyczerpywaniem się złóż rud fosforanowych o charakterze komercyjnym w ciągu najbliższych lat. Uzyskiwany tą drogą fosfor może być wykorzystywany głównie do wytwarzania nawozów mineralnych, detergentów a także dodatków do pasz zwierzęcych. Fosfor odzyskiwany może być ze ścieków komunalnych, ze źródeł rolniczych i hodowli zwierzą t.

W przypadku oczyszczania ś cieków od fosforu, aktualnie w większości przypadków stosuje się metody strąceniowe - często połączone z biologicznymi - strącając fosforany żelaza lub glinu poprzez dodatek FeCI3 (rzadziej FeSO4), AI2(SO4)3 14H2O i wapnia w postaci mleka wapiennego. Fosforany żelaza i glinu są trudno przyswajalne przez rośliny, a także powodują retodegradację (ograniczanie przyswajalności) innych obecnych w glebie fosforanów. Zależnie od stosowanego czynnika strąceniowego ilość szlamu jest różna. Osad próbuje się stosować w rolnictwie (np. po spopieleniu), ale bez większego powodzenia. Nie są znane efektywne metody przerobu tych szlamów.

Znana jest też metoda przerobu szlamów z oczyszczalni ścieków polegająca na wysuszeniu osadu, przy czym temperatura suszonego i granulowanego osadu dochodzi do 150°C, a temperatura gazów odlotowych do 450°C. Gazy odlotowe są zawracane po odpyleniu do komory spalania ogrzewającej suszarkę.

Inny znany sposób wykorzystania odpadów z oczyszczalni ścieków komunalnych polega na tym, że do osadów po odwodnieniu na filtrach taśmowych dodaje się alkalia (pyły cementowe i wapno), pasteryzuje przez 12 godzin w temperaturze 52°C, a następnie kompostuje w takiej samej temperaturze przez 5 - 9 dni. Usuwa to substancje patogenne. Osad po zmieszaniu z wodą może być używany do celów rolniczych.

Znane jest też z międzynarodowego zgłoszenia, nr WO96/20894 rozwiązanie dotyczące sposobu obróbki osadów ze ścieków, zawierających przynajmniej jeden metal, pochodzący z koagulanta używanego do obróbki ścieków oraz fosfor i ciężkie metale, w celu odzyskania wymienionego przynajmniej jednego metalu i fosforu oraz usunięcia wymienionych ciężkich metali. W tym sposobie zakwasza się wymienione osady ze ścieków w celu rozpuszczenia metali zawartych w tych osadach, otrzymując w ten sposób zakwaszony roztwór osadu, zawierający przynajmniej 1% wagowy przynajmniej jednego odzyskiwanego metalu. W pierwszym etapie strącania pH wymienionego zakwaszonego roztworu osadu podwyższa się w celu strącenia przynajmniej jednego metalu odzyskiwanego w postaci fosforanu, a następnie wydziela się ten osad fosforanowy, pozostawiając w ten sposób roztwór zawierający ciężkie metale. W drugim etapie strącania pH wymienionego roztworu zawierającego ciężkie metale podwyższa się oraz w razie potrzeby, dodaje się odpowiedni związek chemiczny w celu strącania ciężkich metali, a następnie usuwa ich osad.

Celem wynalazku jest opracowanie metody przerobu niużytecznych fosforanów żelaza na rozpuszczalne w wodzie związki, które mogą być wykorzystane w różnych dziedzinach przemysłu, a dzię ki zastosowaniu recyklingu cała metoda jest bezodpadowa.

Istota wynalazku polega na tym, że po rozbełtaniu osadów wodą w stosunku wagowym osadów do wody wynoszącym od 1 ; 1 do 1 : 15 traktuje się je wodorotlenkiem sodu, przeprowadzając w fosforan sodu i wodorotlenek żelaza. Proces konwersji prowadzi się przy pH = 12 - 13,5, temperaturze 20 - 90°C w czasie 0,5 - 2 godzin i stosunku molowym NaOH/FePO4 wynoszącym 2,5 - 3,5 a następnie w znany sposób oddziela się roztwór fosforanu sodu od osadu wodorotlenku żelaza. Osady zawierające fosforany przed procesem konwersji korzystnie poddaje się prażeniu w temperaturze 400 - 600°C w czasie 1 - 3 godzin. Uzyskany osad wodorotlenku żelaza korzystnie rozpuszcza się w kwasie solnym a otrzymany chlorek ż elaza jest zawracany i ponownie wykorzystywany w procesie strącania osadów zawierających fosforany żelaza, stanowiących produkt wyjściowy.

Nieoczekiwanie okazało się, że konwersja fosforanu żelaza ługiem sodowym w środowisku silnie alkalicznym i zastosowaniu warunków pH według wynalazku przebiega praktycznie ilościowo, a otrzymany osad moż na recyrkulować .

P r z y k ł a d l g fosforanu żelaza rozbełtano z 245 g wody i następnie dodawano 24 ml 49% roztworu NaOH w ciągu 1 godziny, utrzymując temperaturę 20°C i pH = 12,3. Następnie roztwór filtrowano

PL 198 431 B1 otrzymując 38,5 g osadu zawierającego wodorotlenek żelaza oraz 243,5 g roztworu ortofosforanów sodu o stężeniu 5,12% Na3PO4. Osad rozpuszczano w stężonym kwasie solnym otrzymując 59 g 30% roztworu FeCI3.

P r z y k ł a d II g fosforanu żelaza rozbełtano z 30 g wody, a następnie dodawano 45 g 30% roztworu NaOH w ciągu 2 godzin, utrzymując temperaturę 80°C. Następnie osad odfiltrowano otrzymując 40 g osadu zawierającego wodorotlenek żelaza oraz 55 g roztworu ortofosforanu sodu o stężeniu 38% Na3PO4.

Claims (3)

1. Sposób przerobu osadów zawierających fosforany żelaza, zwłaszcza pochodzących z oczyszczalni ścieków metodą strąceniową, znamienny tym, że po rozbełtaniu osadów wodą w stosunku wagowym osadów do wody wynoszącym od 1: 1 do 1 : 15 traktuje się je wodorotlenkiem sodu, przeprowadzając w fosforan sodu i wodorotlenek żelaza, przy czym proces konwersji prowadzi się przy pH = 12 - 13,5, temperaturze 20 - 90°C, w czasie 0,5 - 2 godzin i stosunku molowym NaOH/FePO4 wynoszącym 2,5 - 3,5, a następnie w znany sposób oddziela się roztwór fosforanu sodu od osadu wodorotlenku żelaza.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że osady zawierające fosforany żelaza przed konwersją poddaje się prażeniu w temperaturze 400 - 600°C w czasie 1 - 3 godzin.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że uzyskany osad wodorotlenku żelaza rozpuszcza się w kwasie solnym a otrzymany chlorek żelaza zawraca się do procesu strącania osadów zawierających fosforany żelaza.