PL202023B1 - Sposób otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych i układ do otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych, przez traktowanie osadu ściekowego tlenkiem magnezu, a następnie roztworem siarczanu mocznika w kwasie siarkowym z jednoczesnym egzotermicznym podgrzewaniem do temperatury powyżej 65°C w wyniku reakcji chemicznej i przy ciśnieniu obniżonym, równym lub podwyższonym w stosunku do ciśnienia atmosferycznego, znamienny tym, że na każde 100 części wagowych osadu ściekowego nadmiarowego, zawierającego od 15 części wagowych do 60 części wagowych, lecz najkorzystniej 25 części wagowych suchej masy, wprowadzonych uprzednio do hermetyzowanego kwasoodpornego reaktora drugiego, zadaje się przez równomierny zasyp od 10 części wagowych do 45 części wagowych, lecz najkorzystniej 30 części wagowych tlenku magnezu MgO, odmierzonych w przeliczeniu na 100% MgO, mającego wilgotność nie większą niż 10%, oraz jednocześnie lub w kolejności zadaje się od 0,01 części wagowych do 10 części wagowych lecz najkorzystniej 0,4 części wagowych mieszaniny związków żelaza użytych w postaci tlenków i/lub chlorków i/lub siarczanów i/lub azotanów, a następnie lub jednocześnie do tego samego hermetyzowanego kwasoodpornego reaktora drugiego zadaje się mikroelementy, mające postać mieszaniny nieorganicznych związków takich pierwiastków jak mangan i/lub cynk i/lub miedź i/lub kobalt i/lub molibden i/lub bor i/lub krzem w ilościach od 0,0001 części wagowych do 5.0 części wagowych i prowadzi się mechaniczne mieszanie ujednorodniające tak przygotowanego wsadu wstępnego, przez czas właściwy dla uzyskania jednorodnej wilgotnej plastycznej mieszaniny fizycznej, a jednocześnie do hermetyzowanego oddzielnego płaszczowego kwasoodpornego reaktora pierwszego, wprowadza się od 24 części wagowych do 108 części wagowych, lecz najkorzystniej 72 części wagowych kwasu siarkowego H2SO4, odmierzonego w przeliczeniu na kwas 100%, mającego stężenie nie mniejsze jak 75% wagowo i w trakcie mieszania wprowadza się przez równomierny zasyp od 0,01 części wagowej do 66 części wagowych, lecz najkorzystniej 20 części wagowych mocznika NH2CONH2 i prowadzi się ich addycję przy kontrolowanej przez chłodzenie temperaturze procesu, utrzymywanej w przedziale od 20°C do 80°C, lecz najkorzystniej nie większej jak około 40°C, przez czas właściwy dla otrzymania jednorodnego siarczanu mocznika NH2CONH2*H2SO4, który po schłodzeniu do temperatury nie wyższej jak około 25°C, wprowadza się następnie do reaktora drugiego, zawierającego uprzednio przygotowaną jednorodną wilgotną mieszaninę w postaci wsadu wstępnego ze związkami magnezu i mikroelementami, zadając siarczan mocznika równomiernie z kontrolowaną dynamiką przepływu, zabezpieczającą egzotermicznie przebiegający proces reakcji, przed przekroczeniem przez jego składniki temperatury 120°C, lecz najkorzystniej utrzymując ją w przedziale od 70°C do 100°C,

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych i układ do otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych z biologicznych oczyszczalni ścieków.

Wynalazek dotyczy sposobów postępowania i budowy układów technologicznych urządzeń, zapewniających przetworzenie osadu ściekowego pochodzącego z biologicznych oczyszczalni ścieków w nawóz bezpieczny pod wzglę dem higienicznym, o stabilnym skł adzie chemicznym, nieaktywny mikrobiologicznie i nie ulegający uwodnieniu w stopniu pogarszającym jego właściwości użytkowe.

Osady ściekowe powstałe w oczyszczalniach ścieków stanowią od dawna duże zagrożenie dla ochrony środowiska. Surowe osady organiczne stanowią mieszaninę różnych, często niezdefiniowanych związków chemicznych, w tym różne ilości szczególnie szkodliwych związków metali ciężkich, organizmów chorobotwórczych, jaj oraz białek i struktur białkowych. Osady z komunalnych i przemysłowych oczyszczalni ścieków od dawna stwarzają znaczny problem z ich zagospodarowaniem, a duże ilości nagromadzonych osadów oraz nowopowstające oczyszczalnie ś cieków potęgują wzrost ilości osadów oraz kłopoty z ich unieszkodliwieniem.

Znane i stosowane liczne technologie przerobu i unieszkodliwiania odpadów nie wykluczają się wzajemnie, lecz się uzupełniają, żadna jednak ze znanych metod postępowania nie jest w stanie rozwiązać problemu gospodarki odpadami w sposób kompleksowy.

Znane są technologie umożliwiające rolnicze wykorzystanie osadów, a także próby ich agrotechnicznego przetwarzania na kompost. Rozwiązania te obarczone są jednak licznymi wadami: proces biologicznej higienizacji osadu następuje w warunkach długotrwałego kompostowania, co wiąże się zarówno z dużymi nakładami energetycznymi i pracochłonnością, jak i koniecznością przeznaczenia na cele kompostowni znacznych stosunkowo areałów, znany proces prowadzi do nagromadzenia w glebie nieaktywnych form metali ciężkich szkodliwych dla organizmów ż ywych.

Do takich metod należy znany i stosowany w Toruńskiej Oczyszczalni Ścieków sposób utylizacji osadów ściekowych, polegający na mieszaniu osadu z piaskiem w stosunku utrzymywanym w przedziale od 1 : 1 do 1 : 3, poddawaniu tak sporządzonej mieszaniny ujednorodnieniu higienizacyjnemu, a następnie kompostowaniu prowadzonemu przez czas właściwy dla zainicjowania i zrealizowania procesów destrukcji i mikrobiologicznego unieczynniania osadu czynnego, po którego upływie przeprowadza się mieszanie tak przygotowanego kompostu poosadnikowego ze słomą zadawaną w postaci sieczki lub skrawków i na końcu z ziemią. Otrzymany opisaną metodą znany produkt finalny, zbliżony właściwościami do nie granulowanej ziemi ogrodniczej tak zwanej „surowej”, ma dość ograniczone zastosowanie tylko do zakładania trawników, do nasadzeniowego wykładania skarp lub rowów przydrożnych, oraz na niektóre kategorie terenów zielonych na obszarach nisko zurbanizowanych lub terenach rekultywacyjnych poprzemysłowych w pierwszej fazie ich rekultywacji.

Znany jest na przykład z opisu patentowego St. Zjedn. Am. nr 4256630 sposób traktowania aktywowanego szlamu poosadnikowego z oczyszczalni ścieków komunalnych, w którym szlam zakwasza się kwasem siarkowym do pH poniżej 2.2, po czym podgrzewa się go sztucznie do temperatury od 150°F do 210°F (= 65,5°C do 98,8°C) i utrzymuje się w tych warunkach przez okres od 3 do 180 min. Odwodniony następnie szlam i doprowadzony do postaci stałej, jest neutralizowany, odkwaszany i w tej postaci kierowany do dalszego uż ycia jako surowiec do wytworzenia nawozu.

Inny znany z patentowego zgłoszenia europejskiego nr EP 0189155 sposób redukcji szlamu ściekowego z oczyszczalni ścieków komunalnych, polega na przekształceniu przynajmniej części z organicznych struktur szlamu w formę biorozkł adalną , przez potraktowanie szlamu kwasem, na przykład stężonym kwasem siarkowym, w podwyższonej sztucznie temperaturze utrzymywanej w przedziale od 80°C do ok. 200°C i przy podwyższonym w stosunku do atmosferycznego ciśnieniu. W wyniku dodania kwasu nieorganicznego, wartość pH szlamu zmniejsza się do poziomu około 2, a następnie w ten sposób obniżoną liczbę kwasową podnosi się do poziomu od 7,5 do 8,5 przez dodanie mocnych zasad, przy czym po neutralizacji zawarte w tak spreparowanym szlamie poosadnikowym części organiczne nie rozpuszczalne w wodzie ulegają biologicznemu rozkładowi.

Znany jest również z polskiego zgłoszenia patentowego nr P-326127 sposób wytwarzania stałego nawozu z organicznych osadów ściekowych, według którego zawarte w osadach ściekowych struktury organiczne pochodzenia biologicznego częściowo mineralizuje się w środowisku mocnego kwasu, a otrzymaną mieszaninę neutralizuje się i uzyskuje w ten sposób substancję która wiąże wodę w środowisku reakcji. W sposobie tym mineralizację przeprowadza się przy użyciu stężonego kwasu siarkowego, a neutralizację przeprowadza się związkami magnezowymi.

PL 202 023 B1

Jeszcze inne znane rozwiązanie według opisu patentowego WO 91/16280 opisuje sposób postępowania z osadem pościekowym, w którym w celu uzyskania nawozu osad traktuje się kwasem siarkowym aż do uzyskania liczby kwasowej około 4-5, po czym neutralizuje się zasadą w postaci bezwodnego amoniaku, podwyższającego pH do poziomu od 6 do 7,5, przy czym tak wytworzona mieszanina ulega samoczynnemu zgęstnieniu i w sposób naturalny przybiera postać ciała stałego.

Jeszcze inne znane rozwiązanie według opisu patentowego francuskiego nr FR 2648128, przewiduje otrzymywanie nawozu z kompostu lub z innych odpadów organicznych, przez jego potraktowanie kwasem siarkowym i zneutralizowanie następnie przez dodatek związków magnezu takich jak na przykład dolomit.

Znane są nadto liczne rozwiązania technologicznych układów urządzeń do produkcji nawozów sztucznych lub nawozów organicznych mineralizowanych. W urządzeniach tych zastosowane są liczne magazynowe zasypowo - wysypowe zbiorniki, współpracujące z wagami i przenośnikami transportu bliskiego, wysterowywanymi przy pomocy programowalnego układu mikroprocesorowego. W technologii chemii nieorganicznej znane są nadto reaktory hermetyzowane ciśnieniowe i bezciśnieniowe, zaopatrzone w płaszcz grzejny oraz w mieszadło. Niektóre z nich są urządzeniami kwasoodpornymi, a ich napę dy zawierają ce robocze elementy kwasoodporne, nadają się do zdalnego mikroprocesorowego sterowania i kontroli.

Wynalazek rozwiązuje zagadnienie opracowania nowego sposobu otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych i układu urządzeń do otrzymywania nawozu sztucznego, pozwalającego na zagospodarowanie osadów ściekowych powstałych w oczyszczalniach ścieków w warunkach niskiej energochłonności i z zapewnieniem maksymalnego zachowania norm ochrony środowiska i związane z tym przetworzenie odwodnionego osadu ściekowego z biologicznych oczyszczalni ścieków w stabilny pod względem chemicznym stały nawóz. Dalszym celem wynalazku jest zagospodarowanie osadów ściekowych poprzez poddanie ich procesom przekształcenia biologicznego, fizycznego lub chemicznego w celu doprowadzenia ich do stanu, który nie stwarza zagrożeń dla życia lub zdrowia ludzi oraz ochrony naturalnego środowiska.

Sposób otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych, przez znane traktowanie osadu ściekowego denkiem magnezu a następnie roztworu siarczanu mocznika w kwasie siarkowym z jednoczesnym znanym egzotermicznym podgrzewaniem do temperatury powyżej 65°C w wyniku reakcji chemicznej przy obniżonym, równym lub podwyższonym ciśnieniu w stosunku do ciśnienia atmosferycznego charakterystyczny jest tym według wynalazku, że na każde 100 części wagowych osadu ściekowego nadmiarowego, zawierającego od 15 części wagowych do 60 części wagowych, lecz najkorzystniej 25 części wagowych suchej masy, wprowadzonych uprzednio do hermetyzowanego kwasoodpornego reaktora drugiego, zadaje się przez równomierny zasyp od 10 części wagowych do 45 części wagowych, lecz najkorzystniej 30 części wagowych tlenku magnezu (MgO), odmierzonych w przeliczeniu na 100% MgO, mającego wilgotność nie większą niż 10%. Jednocześnie lub w kolejności zadaje się od 0,01 części wagowych do 10 części wagowych lecz najkorzystniej 0,4 części wagowych mieszaniny związków żelaza użytych w postaci tlenków i/lub chlorków i/lub siarczanów i/lub azotanów. Następnie lub jednocześnie do tego samego hermetyzowanego kwasoodpornego reaktora drugiego zadaje się mikroelementy, mające postać mieszaniny nieorganicznych związków takich pierwiastków jak mangan i/lub cynk i/lub miedź i/lub kobalt i/lub molibden i/lub bor i/lub krzem w ilościach od 0,0001 części wagowych do 5.0 części wagowych i prowadzi się mechaniczne mieszanie ujednorodniające tak przygotowanego wsadu wstępnego, przez czas właściwy dla uzyskania jednorodnej wilgotnej plastycznej mieszaniny fizycznej. Jednocześnie do hermetyzowanego oddzielnego płaszczowego kwasoodpornego reaktora pierwszego, wprowadza się od 24 części wagowych do 108 części wagowych, lecz najkorzystniej 72 części wagowych kwasu siarkowego (H2SO4), odmierzonego w przeliczeniu na kwas 100%, mającego stężenie nie mniejsze jak 75% wagowo i w trakcie mieszania wprowadza się przez równomierny zasyp od 0,01 części wagowej do 66 części wagowych, lecz najkorzystniej 20 części wagowych mocznika (NH2CONH2). Prowadzi się ich addycję przy temperaturze procesu kontrolowanej przez chłodzenie, utrzymywanej w przedziale od 20°C do 80°C, lecz najkorzystniej nie większej jak około 40°C, przez czas właściwy dla otrzymania jednorodnego siarczanu mocznika (NH2CONH2 x H2SO4). Tak otrzymany siarczan mocznika po schłodzeniu do temperatury nie wyższej jak około 25°C, wprowadza się następnie do reaktora drugiego, zawierającego uprzednio przygotowaną jednorodną wilgotną mieszaninę w postaci wsadu wstępnego ze związkami magnezu i mikroelementami. Siarczan mocznika zadaje się równomiernie z kontrolowaną dynamiką przepływu, zabezpieczającą egzotermicznie przebiegający proces reakcji, przed przekroczeniem przez jego

PL 202 023 B1 składniki temperatury 120°C, lecz najkorzystniej utrzymując ją w przedziale od 70°C do 100°C. Powstający nadmiar pary wodnej odprowadza się do atmosfery najkorzystniej przez wymiennik ciepła, uzupełniając jednocześnie składniki reakcji w sposób ciągły kontrolowanym zalewem jednorodnego siarczanu mocznika (NH2CONH2 x H2SO4). Proces ten prowadzi się przez czas właściwy dla całkowitego przereagowania składników i uzyskania przez tak przygotowany półprodukt zawartości wody krystalicznej nie więcej niż 6,5 cząsteczki wody na jedną cząsteczkę wytworzonego siarczanu magnezu. Uzupełnia się następnie w zależności od potrzeb nawozowych tak przygotowany substrat w makroelementy takie jak potas (K2O) w ilości od 0% do 30% w przeliczeniu na 100% K2O użyty w postaci chlorku i/lub siarczanu i/lub azotanu i/lub fosforanu, takie jak fosfor (P2O5) w ilości od 0% do 20% w przeliczeniu na 100% P2O5 uż yty w postaci fosforanu mocznika, polifosforanów lub fosforanów. Tak otrzymaną masę usuwa się z reaktora drugiego, przemieszcza się na działający w sposób ciągły przenośnik - mieszalnik ujednoradniający, na którym usuwa się większe zbrylenia półproduktu i chłodzi się go przez wymuszony mechanicznie nadmuch suchego powietrza i następnie wysusza i odwania przez mechaniczny ekshaustorowy odciąg zeń pary wodnej i oparów. Następnie tak otrzymany produkt końcowy, będący suchym stało postaciowym nawozem sztucznym, zawierającym między innymi od 7% do 20% tlenku magnezu (MgO), od 10% do 40% tlenku siarki (SO3), od 0,001% do 7% żelaza (Fe), od 0,00001% do 6% mieszaniny związków pierwiastków takich jak mangan, cynk, miedź, kobalt, molibden, bor, krzem, od 0,001% do 8,0% azotu amidowego, oraz potasu w przeliczeniu na K2O od 0% do 30% i potas w przeliczeniu na P2O5 od 0% do 20%, proszkuje się lub granuluje mechanicznie do granulacji według potrzeb najlepiej od 2 mm do 6 mm.

W odmianie realizacji sposobu według wynalazku istotnym jest, że w trakcie mieszania ujednoradniającego, ale przed wprowadzeniem doń siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się od 0,01 części wagowych do 10 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,4 części wagowych żelaza (Fe) w postaci tlenków i/lub chlorków i/lub siarczanów i/lub azotanów i/lub chelatów tych związków, lub też w trakcie mieszania ujednoradniającego, ale przed wprowadzeniem doń siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,1 części wagowych manganu (Mn) w postaci tlenków i/lub chlorków i/lub azotanów i/lub siarczanów i/lub chelatów tych związków.

W innym wariancie realizacji sposobu według wynalazku istotnym jest, że w trakcie mieszania ujednoradniającego, ale przed wprowadzeniem doń siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,1 części wagowych cynku (Zn) w postaci tlenków i/lub chlorków i/lub azotanów i/lub siarczanów i/lub chelatów tych związków, albo od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,01 części wagowych miedzi (Cu) w postaci tlenku i/lub chlorku i/lub azotanu i/lub siarczanu i/lub chelatów tych związków, albo od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,001 części wagowych kobalm (Co) w postaci tlenku i/lub chlorku i/lub azotanu i/lub siarczanu i/lub chelatów tych związków, albo od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,0001 części wagowych molibdenu (Mo) w postaci tlenku i/lub molibdenianów lub chelatów tych związków, albo od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,1 części wagowych boru (B) w postaci kwasu borowego i/lub boranów i/lub poliboranów, albo od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,1 części wagowych krzemu (Si) w postaci krzemianów i/lub polikrzemianów.

W jeszcze innym charakterystycznym wykonaniu sposobu według wynalazku istotnym jest, że w trakcie mieszania ujednoradniającego, ale po wprowadzeniu doń siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się taką ilość związków potasu takich jak chlorek i/lub siarczan i/lub azotan i/lub fosforan, aby uzyskać zawartość potasu w przeliczeniu na K2O utrzymywaną w przedziale od 0% do 30%, albo w trakcie mieszania ujednoradniającego, ale po wprowadzeniu doń siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się taką ilość związków fosforu takich jak fosforan mocznika i/lub polifosforany i/lub fosforany, aby uzyskać zawartość fosforu w przeliczeniu na P2O5 utrzymywaną w przedziale od 0% do 20%.

Istotnym jest nadto według wynalazku że w niektórych charakterystycznych odmianach wykonania sposobu, namiary wagowe tlenku magnezu, osadu ściekowego nadmiarowego, kwasu siarkowego, mocznika, oraz siarczanu żelazawego, siarczanu manganawego, azotanu mocznika, fosforanu mocznika, związków kobaltu, molibdenu, cynku boru i krzemu, oraz procedurę zadawania tych składników do procesu, jak również zadawania do procesu wody technologicznej i procedurę pomiarów temperatury procesu w reaktorach pierwszym i drugim, prowadzi się pod kontrolą programowalnego układu mikroprocesorowego.

PL 202 023 B1

W charakterystycznych szczegółach wykonania sposobu według wynalazku, istotnym jest, ż e mieszanina związków żelaza użytych w postaci tlenków i/lub chlorków i/Iub siarczanów i/lub azotanów wprowadzana do reaktora drugiego jako wsad wstępny, ma dowolny wzajemny skład procentowy, lecz najkorzystniej składniki tej mieszaniny są zmieszane w jednakowych ilościach, oraz że mieszanina związków żelaza użytych w postaci tlenków i/lub chlorków i/lub siarczanów i/lub azotanów wprowadzana do reaktora drugiego jako wsad wstępny, ma najkorzystniej charakter przedmieszki, przygotowanej w znany sposób w odrębnym procesie przygotowawczym.

Istotnym jest nadto w sposobie według wynalazku, że mikroelementy mające postać mieszaniny nieorganicznych związków takich pierwiastków jak mangan i/lub cynk i/lub miedź i/lub kobalt i/lub molibden i/lub bor i/lub krzem, wprowadzane do reaktora drugiego jako wsad wstępny, mają dowolny wzajemny skład procentowy, lecz najkorzystniej składniki tej mieszaniny są zmieszane w jednakowych ilościach, a nadto że mikroelementy te mające postać mieszaniny nieorganicznych związków takich pierwiastków jak mangan i/lub cynk i/lub miedź i/lub kobalt i/lub molibden i/lub bor i/lub krzem, wprowadzaną do reaktora drugiego jako wsad wstępny, mają najkorzystniej charakter przedmieszki, przygotowanej w znany sposób w odrębnym procesie przygotowawczym.

Istotnym jest w sposobie według wynalazku, że wsad wstępny w hermetyzowanym kwasoodpornym reaktorze drugim, ma po upływie wyznaczonego czasu charakter niestało postaciowej jednorodnej wilgotnej plastycznej mieszaniny fizycznej, utrzymującej się zwłaszcza na granicy substancji bardzo gęsto płynnej, oraz że kontrolę temperatury procesu addycji składników prowadzonej w reaktorze pierwszym, realizuje się zwłaszcza przez chłodzenie zarówno płaszcza reaktora jak i korzystnie jego elementów ruchomych, w tym pokryw i mieszadeł.

W korzystnych odmianach wykonania sposobu wedł ug wynalazku istotnym jest, ż e jednorodny siarczan mocznika (NH2CONH2 x H2SO4), otrzymany w reaktorze pierwszym, schładza do temperatury nie wyższej jak około 25°C po usunięciu z reaktora pierwszego, zwłaszcza przez leżakowanie w atmosferze otoczenia, a nadto że powstające przy końcowym proszkowaniu lub granulowaniu mechanicznym produktu końcowego podziarna i nadziarna oraz pyły pobierane z cyklonów, zawraca się w sposób najkorzystniej ciągły do procesu.

Układ do otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych z biologicznych oczyszczalni ścieków, zawiera liczne znane magazynowe zasypowo - wysypowe zbiorniki, współpracujące z wagami i przenośnikami transportu bliskiego, wysterowywanymi przy pomocy programowalnego układu mikroprocesorowego, jak również znane reaktory kwasoodporne hermetyzowane, zaopatrzone w pł aszcz grzejny oraz w mieszadł o, a ich napędy nadają się do zdalnego mikroprocesorowego sterowania i kontroli.

Istotnym jest według wynalazku, że układ składa się z silosu magazynowego tlenku magnezu, zaopatrzonego w wagę namiarową oraz z umieszczonego za nią przenośnika, ze zbiornika magazynowego surowego osadu ściekowego nadmiarowego, zaopatrzonego w wagę namiarową oraz umieszczonego za nią przenośnika, dołączonych razem do reaktora drugiego. Układ składa się dalej ze zbiornika magazynowego kwasu siarkowego, zaopatrzonego w pompę samozasysającą i zawór trójdrogowy, oraz ze zbiornika magazynowego mocznika, zaopatrzonego w wagę namiarową i umieszczony za nią przenoś nik, dołączonych do reaktora pł aszczowego pierwszego. Reaktor ten ma chłodnicę zewnętrzną, przyłączoną na wejściu do rurociągu wody technologicznej, dołączonego poprzez zawór odcinający również do wymienionego reaktora drugiego, mającego rurociąg zrzutowy pary wodnej i oparów. Istotnym jest że do reaktora drugiego, poprzez wspólny przenośnik, są dołączone: zbiornik magazynowy pierwszy siarczanu żelazawego za pośrednictwem jego wagi namiarowej, zbiornik magazynowy drugi siarczanu manganawego za pośrednictwem jego wagi namiarowej, zbiornik magazynowy trzeci azotanu mocznika za pośrednictwem jego wagi namiarowej, zbiornik magazynowy czwarty fosforanu mocznika za pośrednictwem jego wagi namiarowej, zbiornik magazynowy piąty azotanu kobaltu za pośrednictwem jego wagi namiarowej, zbiornik magazynowy szósty siarczanu cynku za pośrednictwem jego wagi namiarowej, oraz zbiornik magazynowy siódmy kwasu borowego za pośrednictwem jego wagi namiarowej. Spust wymienionego reaktora drugiego, jest przyłączony do przenośnika - mieszalnika homogenizującego, zaopatrzonego w wentylator ekshaustor odciągowy i dołączonego na wyjściu do granulatora produktu końcowego. Jest on zaopatrzony w wentylator - ekshaustor. Reaktor pierwszy i reaktor drugi są zaopatrzone w sondy termiczne, przyłączone do mikroprocesorowego układu kontroli i sterowania. Króciec wylotowy pompy kwasu siarkowego, jest poprzez zawory odpowiednio pierwszy zdalnego sterowania i drugi zdalnego sterowania, dołączony zarówno do reaktora pierwszego jak i reaktora drugiego. Układ według wynalazku charakterystyczny

PL 202 023 B1 tym nadto, że do wymienionego mikroprocesorowego układu kontroli i sterowania, są również przyłączone w wydzielonych torach pomiarów, kontroli i sterowania wymienione - waga namiarowa tlenku magnezu, waga namiarowa osadu pościekowego nadmiarowego, waga namiarowa mocznika, waga namiarowa siarczanu żalazawego, waga namiarowa siarczanu manganawego, waga namiarowa azotanu mocznika, waga namiarowa fosforanu mocznika, waga namiarowa azotanu kobaltu, waga namiarowa siarczanu cynku, waga namiarowa kwasu borowego oraz miernik objętościowy pompy kwasu siarkowego.

W niektórych charakterystycznych wykonaniach układu wed ług wynalazku istotnym jest, że do mikroprocesorowego układu kontroli i sterowania są również przyłączone w wydzielonych torach sterowania - układ napędowy przenośnika tlenku magnezu, przenośnika osadu pościekowego nadmiarowego, przenośnika mocznika, przenośnika wstępnego mikroelementów i makroelementów oraz przenośnika - mieszalnika homogenizującego.

W jeszcze innych charakterystycznych odmianach wykonania ukł adu wed ł ug wynalazku istotnym jest, że do mikroprocesorowego układu kontroli i sterowania są również przyłączone w wydzielonych torach kontroli i sterowania układ napędowy wentylatora - ekshaustora, układ napędowy wentylatora - ekshaustora odciągowego granulatora, układ napędowy zaworu trójdrogowego zdalnego sterowania pierwszego, oraz zaworu trójdrogowego zdalnego sterowania drugiego, a nadto że alternatywnie również zbiornik magazynowy pierwszy, zbiornik magazynowy drugi, zbiornik magazynowy trzeci, zbiornik magazynowy czwarty, zbiornik magazynowy piąty, zbiornik magazynowy szósty i zbiornik magazynowy siódmy, są przyłączone do wspólnej wagi namiarowej, współpracującej z wymienionym przenośnikiem - homogenizatorem.

Nawóz otrzymany sposobem według wynalazku spełnia kryteria techniczne oceny nawozów sztucznych pod względem zawartości metali ciężkich ze względu na wzrost masy powstałego produktu, która powoduje ich rozcieńczenie. W trakcie procesu unieczynnia się żywą substancję biologiczną, albowiem wysokotemperaturowe środowisko reakcji egzotermicznej prowadzonej w układzie urządzeń według wynalazku, zapewnia całkowitą higienizację osadu, w związku z czym w produkcie końcowym praktycznie nie zachowują się żadne formy życia. Przetworzony sposobem osad ściekowy wzbogacony o makroelementy i mikroelementy daje bardzo efektywny nawóz.

Osady pościekowe zawierające znaczną ilość substancji organicznych biologicznie czynnych lub agresywnych i nie nadające się z tego powodu do zastosowania rolniczego nawet po przeprowadzeniu na nich znanych i opisanych procedur kompostowania, najczęściej spala się w spalarniach odpadów. Technologia ta wiąże się jednak z bardzo wysokimi nakładami inwestycyjnymi i wysokimi kosztami eksploatacyjnymi, głównie energetycznymi.

Podstawową zaletą sposobu według wynalazku jest egzotermiczność prowadzonego procesu utylizacji, co eliminuje całkowicie konieczność dostarczania dodatkowego ciepła w celu uzyskania stałego, suchego produktu. Prowadzony sposobem według wynalazku i przy zastosowaniu układu urządzeń według wynalazku, proces technologiczny utylizacji osadu pościekowego, daje możliwość usunięcia z obrabianego surowca bez dodatkowych nakładów energetycznych dodatkowo do 30% wody, która jest wydalana w postaci pary wodnej. Utrzymująca się wysoka temperatura procesu gwarantuje pełną higienizację powstałego nawozu, to jest przede wszystkim unieczynnienie w nim wszelkich form życia, w tym również form przetrwalnikowych, a wysokie stężenie powstałych soli zabezpiecza przed wtórnym zainfekowaniem.

Wykorzystanie adduktów mocznika z kwasami mineralnymi do reakcji z tlenkiem magnezu zmieszanym z osadem ściekowym, ułatwia prowadzenie procesu, ponieważ reakcje są w mniejszym stopniu egzotermiczne niż w przypadku prowadzenia ich z samym tylko kwasem siarkowym (tak jak to ma miejsce w znanych technologiach) a nadto do produktu finalnego wprowadza się związki azotu w postaci mocznika, przez co unika się powstawania niekorzystnego biuretu.

Stosując w sposobie według wynalazku azotan mocznika, do procesu wprowadza się zarówno azot amidowy pochodzący z mocznika jak i azot azotanowy, unikając jednocześnie pojawiania się zjawisk niekorzystnych, jakimi są przede wszystkim procesy nitrowania związków organicznych zawartych w osadzie.

Zaletą procesu jest możliwość kontrolowania składu końcowego produktu oraz regulowanie wymaganej twardości (wytrzymałości mechanicznej) finalnego granulowanego nawozu. Korzystne jest stosowanie nadmiaru tlenku magnezu w stosunku do potrzeb zobojętnienia go kwasami, ze względu na powstawanie struktur chemicznych o nieustalonym składzie, przypominających znane właściwości cementów Sorel'a lub Krauze'go. Ponadto zwiększenie zawartości użytego w procesie tlenku magnePL 202 023 B1 zu ponad potrzeby zobojętnienia kwasu siarkowego, powoduje korzystny wzrost twardości powstałych granulek nawozu sztucznego.

W celu wzbogacenia powstał ego nawozu wedł ug potrzeb agrotechnicznych w mikroelementy, wprowadza się je w fazie produkcji przez dodatki substancji mających postać soli lub innych związków dopuszczonych do zastosowania zgodnie z ustawą o nawozach i nawożeniu.

Otrzymany sposobem według wynalazku nawóz, będący nawozem magnezowym z dodatkiem mikroelementów, potwierdza w konwencjonalnym zastosowaniu ogólno rolniczym w pełni jego wysoką wartość jako źródła łatwo dostępnego magnezu i może być stosowany na wszystkich glebach bez żadnych ograniczeń.

Sposób otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych i układ do otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych z biologicznych oczyszczalni ścieków, jest szczegółowo opisany na przykładach jego wykonania i zilustrowany na rysunku przedstawiającym uproszczony schemat linii technologicznej.

Układ do otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych z biologicznych oczyszczalni ścieków w przykładowym wykonaniu przedstawionym na rysunku, składa się z silosu magazynowego 1 tlenku magnezu, zaopatrzonego w wagę namiarową 5 oraz umieszczonego za nią przenośnika 6, jak również ze zbiornika magazynowego 2 surowego osadu ściekowego nadmiarowego, zaopatrzonego w wagę namiarową 20 oraz umieszczonego za nią przenośnika 21, dołączonych do reaktora drugiego 9. Układ ma zbiornik magazynowy kwasu siarkowego 3 zaopatrzony w pompę samozasysającą 7 i zawór trójdrogowy 24, oraz ma zbiornik magazynowy 4 mocznika, zaopatrzony w wagę namiarową 22 i umieszczony za nią przenośnik 23, dołączone do reaktora płaszczowego pierwszego 8. Ma on chłodnicę zewnętrzną 19, przyłączoną na wejściu do rurociągu 15 wody technologicznej, dołączonego poprzez zawór odcinający 31, również do reaktora drugiego 9, mającego rurociąg zrzutowy 14 pary wodnej i oparów. Do reaktora drugiego 9, poprzez wspólny przenośnik 30, są dołączone ponadto zbiornik magazynowy pierwszy 10 siarczanu żelazawego za pośrednictwem jego wagi namiarowej 26, zbiornik magazynowy drugi 11 siarczanu manganawego za pośrednictwem jego wagi namiarowej 27, zbiornik magazynowy trzeci 12 azotanu mocznika za pośrednictwem jego wagi namiarowej 28, zbiornik magazynowy czwarty 13 fosforanu mocznika za pośrednictwem jego wagi namiarowej 29, zbiornik magazynowy piąty 33 azotanu kobaltu za pośrednictwem jego wagi namiarowej 36, zbiornik magazynowy szósty 34 siarczanu cynku za pośrednictwem jego wagi namiarowej 37, oraz zbiornik magazynowy siódmy 35 kwasu borowego za pośrednictwem jego wagi namiarowej 38. Spust reaktora drugiego 9 jest przyłączony do przenośnika - mieszalnika homogenizującego 16, zaopatrzonego w wentylator ekshaustor odciągowy 18 i dołączonego na wyjściu do granulatora 17 produktu końcowego, zaopatrzonego również w wentylator - ekshaustor 32. Reaktor pierwszy 8 i reaktor drugi 9 są zaopatrzone w sondy termiczne odpowiednio 39 i 40 przyłączone do mikroprocesorowego układu kontroli i sterowania 41. Króciec wylotowy pompy 7 kwasu siarkowego jest poprzez zawory odpowiednio pierwszy zdalnego sterowania 24 i drugi zdalnego sterowania 25, dołączony zarówno do reaktora pierwszego 8 jak i reaktora drugiego 9. Do mikroprocesorowego układu kontroli i sterowania 41, są również przyłączone w wydzielonych torach pomiarów, kontroli, sterowania - waga 5 namiarowa tlenku magnezu, waga namiarowa 20 osadu pościekowego nadmiarowego, waga namiarowa 22 mocznika, waga namiarowa 26 siarczanu żalazawego, waga namiarowa 27 siarczanu manganawego, waga namiarowa 28 azotanu mocznika, waga namiarowa 29 fosforanu mocznika, waga namiarowa 36 azotanu kobaltu, waga namiarowa 37 siarczanu cynku, waga namiarowa 38 kwasu borowego oraz miernik objętościowy pompy 7 kwasu siarkowego. W przykładowym wykonaniu układu nadającego się do pracy w cyklu automatycznym lub półautomatycznym, do mikroprocesorowego układu kontroli i sterowania 41, są również przyłączone w wydzielonych torach sterowania - układ napędowy przenośnika 6 tlenku magnezu, przenośnika 21 osadu pościekowego nadmiarowego, przenośnika 23 mocznika, przenośnika 30 wstępnego mikroelementów i makroelementów oraz przenośnika - mieszalnika homogenizującego 16, układ napędowy wentylatora - ekshaustora 18, układ napędowy wentylatora - ekshaustora odciągowego 32 granulatora, układ napędowy zaworu trójdrogowego zdalnego sterowania pierwszego 24, oraz zaworu trójdrogowego zdalnego sterowania drugiego 25. Zbiornik magazynowy pierwszy 10, zbiornik magazynowy drugi 11, zbiornik magazynowy trzeci 12, zbiornik magazynowy czwarty 13, zbiornik magazynowy piąty 33, zbiornik magazynowy szósty 34 i zbiornik magazynowy siódmy 35, są przyłączone do wspólnej wagi namiarowej 26, współpracującej z przenośnikiem - homogenizatorem 30.

PL 202 023 B1

Jako silos magazynowy tlenku magnezu 1 zastosowany jest najkorzystniej zbiornik stalowy z zamknięciem przeciwpyłowym dolnospustowy o objętości około 25 ton, zwłaszcza z zasuwą spustową zdalnego sterowania

Jako zbiornik magazynowy przerabianego surowego osadu pościekowego 2 jest najkorzystniej zastosowany zbiornik stalowy budowy otwartej zwłaszcza dolnospustowy o objętości co najmniej 25 ton, zwłaszcza z zasuwą spustową zdalnego sterowania.

Jako zbiornik magazynowy kwasu siarkowego 3 jest zastosowany najkorzystniej zbiornik wykonany z żywic epoksydowych o objętości nie mniejszej jak 10 000 litrów, dolnospustowy, hermetyzowany, na przykład produkcji firmy TROKOMEX Toruń - Polska, zwłaszcza z zaworem spustowym zdalnego sterowania.

Jako zbiornik magazynowy mocznika 4 jest najkorzystniej zastosowany zbiornik stalowy z zamknięciem przeciwpyłowym, dolnospustowy, o pojemności nie mniejszej jak 10 ton, zwłaszcza z zasuwą spustową zdalnego sterowania.

Jako waga namiarowa tlenku magnezu 5 jest najkorzystniej użyta waga uchylna przemysłowa o dokładności ważenia 0,1 kg, zwłaszcza waga zaopatrzona w układ zdalnego sterowania i odczytu.

Jako przenośnik tlenku magnezu 6 jest najkorzystniej użyty przenośnik ślimakowy hermetyzowany okrągło przekrojowy o średnicy zwłaszcza 320 mm.

Jako pompa samozasysająca kwasu siarkowego 7 jest najkorzystniej wykorzystana kwasoodporna pompa typu YET/k - D5, produkcji firmy FAPO - POMPY DOZUJĄCE - Toruń - Polska.

Jako reaktor pierwszy 8 jest najkorzystniej zastosowany reaktor płaszczowy hermetyzowany z chłodzeniem wodnym wymuszonym, zawierający wykładzinę kwasoodporną, zawierający kwasoodporne mieszadło mechaniczne najkorzystniej wielołapowe, dolno spustowy, z zasypem i zalewem górnym grawitacyjnym.

Jako reaktor drugi 9 jest najkorzystniej użyty mieszalnik lemieszowy poziomo osiowy, hermetyzowany, dolnospustowy, z zasypem i zalewem górnym, na przykład typu „LEDIGE” produkcji Federalna Republika Niemiec.

Jako zbiornik magazynowy pierwszy 10 mikroelementów lub makroelementów, zbiornik magazynowy drugi 11 mikroelementów lub makroelementów, zbiornik magazynowy trzeci 12 mikroelementów lub makroelementów, zbiornik magazynowy czwarty 13 mikroelementów lub makroelementów i 33, 34, 35, są najkorzystniej użyte zbiorniki stalowe pionowo osiowe o objętości nie mniejszej jak 5000 kg, z zamknięciem przeciwpyłowym, dolnospustowy, zwłaszcza z zasuwą spustową lub zaworem spustowym zdalnego sterowania.

Jako rurociąg zrzutowy pary wodnej do atmosfery 14, wody technologicznej 15 jest najkorzystniej wykorzystany rurociąg wielkoprzekrojowy kwasoodporny.

Jako przenośnik - mieszalnik homogenizujący końcowy produktu finalnego suchego 16 jest użyty zwłaszcza przenośnik ślimakowy budowy najkorzystniej zamkniętej o średnicy na przykład 320 mm, z płynną regulacją prędkości, zwłaszcza hermetyzowany.

Jako granulator produktu końcowego 17, jest najkorzystniej zastosowany typowy granulator walcowo-bębnowy.

Jako wentylator ekshaustor odciągowy 18 przenośnika mieszalnika homogenizującego 16, jest użyty zwłaszcza wentylator promieniowy o wydajności najkorzystniej 2500 m³/godz. najlepiej z cyklonem przeciwpyłowym.

Jako zewnętrzna chłodnica wodna 19 reaktora pierwszego, jest najkorzystniej użyta chłodnica otwarta ociekowa płytowa.

Jako waga namiarowa osadu pościekowego 20, jest najkorzystniej użyta waga uchylna przemysłowa o dokładności ważenia 0,1 kg, zwłaszcza waga zaopatrzona w układ zdalnego sterowania i odczytu.

Jako przenośnik osadu pościekowego 21, jest najkorzystniej użyty przenośnik ślimakowy hermetyzowany okrągło przekrojowy o średnicy zwłaszcza 320 mm.

Jako waga namiarowa mocznika 22, jest najkorzystniej użyta waga uchylna przemysłowa o dokładności ważenia 0,1 kg, zwłaszcza waga zaopatrzona w układ zdalnego sterowania i odczytu.

Jako przenośnik mocznika 23, jest najkorzystniej wykorzystany przenośnik ślimakowy hermetyzowany okrągło przekrojowy o średnicy zwłaszcza 320 mm.

Jako zawór odcinający pierwszy trójdrogowy kwasu siarkowego 24, oraz zawór odcinający drugi trójdrogowy kwasu siarkowego 25, 31 wody technologicznej, są najkorzystniej wykorzystane zawory kwasoodporne zaopatrzone w układ zdalnego sterowania.

PL 202 023 B1

Jako wagi namiarowe mikroelementów lub makroelementów 26, 27, 28, 29, 36, 37, 38, są najkorzystniej użyte wagi uchylne przemysłowe o dokładności ważenia 0,1 kg, zwłaszcza wagi zaopatrzone w cyfrowo - analogowy układ zdalnego sterowania i odczytu.

Jako przenośnik 30 mikroelementów lub makroelementów, jest zwłaszcza użyty przenośnik ślimakowy budowy otwartej o średnicy na przykład 320 mm, z płynną regulacją prędkości.

Jako wentylator ekshaustor 32 odciągowy granulatora 17, jest zwłaszcza użyty wentylator promieniowy o wydajności najkorzystniej 2500 m³/godz. najlepiej z cyklonem przeciwpyłowym.

Opisane i zobrazowane na rysunku przykładowe wykonanie układu według wynalazku działa następująco. Do reaktora 9 ze zbiornika na osad 2, po odważeniu na wadze 20, przenośnikiem ślimakowym 21 wprowadza się osad ściekowy, naważony wagą 5 tlenek magnezu ze zbiornika 1, dokładnie mieszając mieszaninę. Ze zbiornika na kwas 3, za pomocą pompy 7 do reaktora 9 wprowadza się kwas siarkowy z taką szybkością, aby proces nie przebiegał zbyt gwałtownie, przy czym odbiór ciepła z reaktora 9 następuje przede wszystkim poprzez odprowadzenie pary wodnej rurociągiem 14. W przypadku braku spadku temperatury z powodu braku wody, a co za tym idzie braku pary wodnej, dodaje się rurociągiem 15 wodę w ilości niezbędnej do otrzymania żądanej temperatury w reaktorze 9. Otrzymaną mieszaninę uśrednia się aż do uzyskania jednorodnej masy, a następnie chłodzi powietrzem za pomocą wentylatora 18 na przenośniku 16 i granuluje w granulatorze 17. Stosownie do wielkości szarż produkcyjnych, kategorii użytego surowca, oraz wielkości instalacji, wszystkie, większość lub niektóre z urządzeń układu są przyłączone i sterowane automatycznie, przy zastosowaniu mikroprocesorowego programowalnego sterownika 41.

Kilka z kilkuset możliwości realizacji sposobu otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych, przez znane traktowanie osadu ściekowego stężonym kwasem siarkowym według wynalazku, przedstawiają poniższe przykłady.

P r z y k ł a d 1.

Na 100 części wagowych osadu nadmiarowego o zawartości 25% suchej masy, dodaje się do reaktora drugiego 9 przez równomierny zasyp, 35 części wagowych tlenku magnezu w przeliczeniu na 100%-wy oraz 1 część wagową siarczanu żelazawego (FeSO₄ x 7H₂O) w celu wzbogacenia nawozu w żelazo, oraz 0,1 części wagowej siarczanu manganawego (MnSO4 x 2H2O), 0,1 części wagowej siarczanu cynku (ZnSO4 x 7H2O), 0,02 części wagowej siarczanu miedziowego (CuSO4 x 5H2O), 0,0001 części wagowej molibdenianu amonowego ((NH4)6,Mo7O24 x 4H2O), 0,0001 części wagowej azotanu kobaltu (CoNO3), 0,01 części wagowej krzemianu sodowego (Na2SiO3), oraz 0,005 części wagowej kwasu borowego (H3BO3) i dokładnie miesza się przez czas właściwy dla uzyskania jednorodnej wilgotnej plastycznej mieszaniny fizycznej. W oddzielnym reaktorze pierwszym 8 prowadzi się jednocześnie proces addycji kwasu siarkowego z mocznikiem. Do reaktora tego wprowadza się 83 części wagowych stężonego 95% kwasu siarkowego (H2SO4) i w trakcie mieszania jednocześnie chłodząc wprowadza się 5 części wagowych mocznika (NH2CONH2), 1 część wagową kwasu azotowego 50% (HNO3) i 4 części wagowe kwasu fosforowego 85%-owego (H3PO4). Proces prowadzi się najlepiej poniżej temperatury 60°C i nie przekracza się 100°C. Tak przygotowany siarczan mocznika wprowadza się następnie do reaktora drugiego 9, do uprzednio wymieszanego osadu z tlenkiem magnezu i siarczanem żelazawym i innymi mikroelementami z szybkością zadawania tak zaprogramowaną, aby proces reakcji egzotermicznej nie był zbyt gwałtowny i aby ciepło z niej powstające dało się odprowadzić rurociągiem 14 w postaci pary wodnej. Otrzymany przykładowo nawóz zawiera ok. 15% MgO, 30% SO₃, %, 1,3% P₂O₅, 0,1% N_(NO3), 1% N(amid), 0,09 żelaza, 0,013% manganu, 0,1% cynku, 0,002% miedzi, 0,0002% molibdenu, 0,001% krzemu, 0,0004% boru.

P r z y k ł a d 2.

Na 100 części wagowych osadu nadmiarowego o zawartości 25% suchej masy zadanych do reaktora drugiego 9, dodaje się 38 części wagowych tlenku magnezu (MgO) w przeliczeniu na 100%-wy oraz 5 części wagowych siarczanu żelazawego (FeSO₄ x 7H₂O) i 2 części wagowe siarczanu manganawego (MnSO4 x 2H2O) w celu wzbogacenia nawozu w żelazo i mangan, dokładnie miesza. W oddzielnym reaktorze pierwszym 8 prowadzi się równolegle proces addycji kwasu siarkowego z mocznikiem (NH₂CONH₂). Do reaktora wprowadza się w tym celu 60 części wagowe stężonego 95% kwasu siarkowego (H2SO4) i w trakcie mieszania jednocześnie chłodząc wprowadza się 20 części wagowych mocznika. Proces addycji prowadzi się najlepiej poniżej temperatury 60°C i nie przekracza się 100°C. Tak przygotowany siarczan mocznika wprowadza się do reaktora drugiego 9, do wymieszanego uprzednio osadu z denkiem magnezu, siarczanem żelazawym i z siarczanem manganawym z szybkością taką, aby proces nie był zbyt gwałtowny, a ciepło dało się odprowadzić w postaci pary wodnej.

PL 202 023 B1

Następnie w końcowej fazie procesu, wprowadza się 5 części wagowych azotanu mocznika (NH2CONH2HNO3) oraz 2 części wagowe fosforanu mocznika (NH2CONH2H3PO4), aż do uzyskania jednorodnej masy. W końcowej fazie chłodzenia produkt poddaje się granulacji w granulatorze. Otrzymany nawóz zawiera ok. od 16,3% do 18,8% MgO, od 21,1% do 24,2% SO3, od 0,43% do 0,49% żelaza, od 0,25% do 0,29% Mn, od 7,6% do 8,8% azotu amidowego, od 0,24% do 0,28% azotu azotanowego oraz od 0,38% do 0,44% P2O5.

P r z y k ł a d 3.

Postępując jak opisano w przykładzie 1 i 2, na 100 części wagowych osadu nadmiarowego o zawartości suchej masy 25% dodaje się 30 części wagowych tlenku magnezu w przeliczeniu na 100%-wy i dokładnie miesza. Następnie mieszając wlewa się 72 części wagowe kwasu siarkowego 95% z taką szybkością, aby proces nie był zbyt gwałtowny, a ciepło dało się odprowadzić w postaci pary wodnej. Nawóz zawiera ok. od 15% do 17% MgO i od 29% do 34% SO3.

P r z y k ł a d 4.

Postępując jak opisano w przykładzie 1 i 2, na 100 części wagowych osadu nadmiarowego o zawartości 25% suchej masy dodaje się 30 części wagowych tlenku magnezu w przeliczeniu na 100%-wy oraz 1 część wagową siarczanu żelazawego (FeSO4 x 7H2O) w celu wzbogacenia nawozu w żelazo i dokładnie miesza się. W oddzielnym reaktorze prowadzi się proces addycji kwasu siarkowego z mocznikiem. Do reaktora wprowadza się 68 części wagowych stężonego 95% kwasu siarkowego i w trakcie mieszania jednocześnie chłodząc wprowadza 20 części wagowych mocznika. Proces należy prowadzić w temperaturze poniżej 60°C i nie przekraczać 100°C. Tak przygotowany siarczan mocznika wprowadza się do osadu wymieszanego z tlenkiem magnezu i siarczanem żelazawym z taką szybkością, aby proces nie był zbyt gwałtowny, a ciepło dało się odprowadzić w postaci pary wodnej. Nawóz zawiera ok. od 13,5% do 15,8% MgO, od 25,3% do 29,3% SO3 od 0,09% do 0,11% żelaza oraz od 7% do 8% azotu amidowego.

P r z y k ł a d 5.

Postępując jak opisano w przykładzie 1 i 2, na 100 części wagowych osadu nadmiarowego o zawartości 25% suchej masy dodaje się 38 części wagowych tlenku magnezu w przeliczeniu na 100%-wy oraz 5 części wagowych siarczanu żelazawego (FeSO4 x 7H2O) i 2 części wagowe siarczanu manganawego (MnSO4 x 2H2O) w celu wzbogacenia nawozu w żelazo i mangan. Składniki dokładnie miesza się. W oddzielnym reaktorze prowadzi się proces addycji kwasu siarkowego z mocznikiem. Do reaktora wprowadza się 60 części wagowych stężonego 95% kwasu siarkowego i w trakcie mieszania i jednoczesnego chłodzenia wprowadza się 20 części wagowych mocznika. Proces prowadzi się w temperaturze poniżej 60°C i nie przekracza się temperatury 100°C. Tak przygotowany siarczan mocznika wprowadza się do wymieszanego osadu z tlenkiem magnezu, siarczanem żelazawym i z siarczanem manganawym z szybkością taką, aby proces nie był zbyt gwałtowny a ciepło dało się odprowadzić w postaci pary wodnej. Następnie w końcowej fazie wprowadza się 5 części wagowych azotanu mocznika oraz 2 części wagowe fosforanu mocznika aż do uzyskania jednorodnej masy. W końcowej fazie chłodzenia produkt poddaje się granulacji. Nawóz zawiera ok. od 16,3% do 18,8% MgO, od 21,1% do 24,2% SO3, od 0,43% do 0,49% żelaza, od 0,25% do 0,29% Mn, od 7,6% do 8,8% azotu amidowego, od 0,24% do 0,28% azotu azotanowego oraz od 0,38% do 0,44% P2O3.

Claims (25)

1. Sposób otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych, przez traktowanie osadu ściekowego tlenkiem magnezu, a następnie roztworem siarczanu mocznika w kwasie siarkowym z jednoczesnym egzotermicznym podgrzewaniem do temperatury powyżej 65°C w wyniku reakcji chemicznej i przy ciśnieniu obniżonym, równym lub podwyższonym w stosunku do ciśnienia atmosferycznego, znamienny tym, że na każde 100 części wagowych osadu ściekowego nadmiarowego, zawierającego od 15 części wagowych do 60 części wagowych, lecz najkorzystniej 25 części wagowych suchej masy, wprowadzonych uprzednio do hermetyzowanego kwasoodpornego reaktora drugiego, zadaje się przez równomierny zasyp od 10 części wagowych do 45 części wagowych, lecz najkorzystniej 30 części wagowych tlenku magnezu MgO, odmierzonych w przeliczeniu na 100% MgO, mającego wilgotność nie większą niż 10%, oraz jednocześnie lub w kolejności zadaje się od 0,01 części wagowych do 10 części wagowych lecz najkorzystniej 0,4 części wagowych mieszaniny związków żelaza użytych w postaci tlenków i/lub chlorków i/lub siarczanów i/lub azotanów, a następPL 202 023 B1 nie lub jednocześnie do tego samego hermetyzowanego kwasoodpornego reaktora drugiego zadaje się mikroelementy, mające postać mieszaniny nieorganicznych związków takich pierwiastków jak mangan i/lub cynk i/lub miedź i/lub kobalt i/lub molibden i/lub bor i/lub krzem w ilościach od 0,0001 części wagowych do 5.0 części wagowych i prowadzi się mechaniczne mieszanie ujednorodniające tak przygotowanego wsadu wstępnego, przez czas właściwy dla uzyskania jednorodnej wilgotnej plastycznej mieszaniny fizycznej, a jednocześnie do hermetyzowanego oddzielnego płaszczowego kwasoodpornego reaktora pierwszego, wprowadza się od 24 części wagowych do 108 części wagowych, lecz najkorzystniej 72 części wagowych kwasu siarkowego H2SO4, odmierzonego w przeliczeniu na kwas 100%, mającego stężenie nie mniejsze jak 75% wagowo i w trakcie mieszania wprowadza się przez równomierny zasyp od 0,01 części wagowej do 66 części wagowych, lecz najkorzystniej 20 części wagowych mocznika NH2CONH2 i prowadzi się ich addycję przy kontrolowanej przez chłodzenie temperaturze procesu, utrzymywanej w przedziale od 20°C do 80°C, lecz najkorzystniej nie większej jak około 40°C, przez czas właściwy dla otrzymania jednorodnego siarczanu mocznika NH2CONH2*H2SO4, który po schłodzeniu do temperatury nie wyższej jak około 25°C, wprowadza się następnie do reaktora drugiego, zawierającego uprzednio przygotowaną jednorodną wilgotną mieszaninę w postaci wsadu wstępnego ze związkami magnezu i mikroelementami, zadając siarczan mocznika równomiernie z kontrolowaną dynamiką przepływu, zabezpieczającą egzotermicznie przebiegający proces reakcji, przed przekroczeniem przez jego składniki temperatury 120°C, lecz najkorzystniej utrzymując ją w przedziale od 70°C do 100°C, a powstający nadmiar pary wodnej odprowadza się do atmosfery najkorzystniej przez wymiennik ciepła, uzupełniając jednocześnie składniki reakcji w sposób ciągły kontrolowanym zalewem jednorodnego roztworu siarczanu mocznika NH2CONH2*H2SO4, prowadząc proces przez czas właściwy dla całkowitego przereagowania składników i uzyskania przez tak przygotowany półprodukt zawartości wody krystalicznej nie więcej niż 6,5 cząsteczki wody na jedną cząsteczkę wytworzonego siarczanu magnezu, po czym uzupełnia się w zależności od potrzeb nawozowych tak przygotowany substrat w makroelementy takie jak potas K2O w ilości od 0% do 30% w przeliczeniu na 100% K2O uż yty w postaci chlorku i/lub siarczanu i/lub azotanu i/lub fosforanu, takie jak fosfor w ilości od 0% do 20% w przeliczeniu na 100% P2O5 użyty w postaci fosforanu mocznika, polifosforanów lub fosforanów, po czym tak otrzymaną masę usuwa się z reaktora drugiego, przemieszcza się na działający w sposób ciągły przenośnik - mieszalnik ujednoradniający, na którym usuwa się większe zbrylenia półproduktu i chłodzi się go przez wymuszony mechanicznie nadmuch suchego powietrza i następnie wysusza i odwadnia przez mechaniczny ekshaustorowy odciąg zeń pary wodnej i oparów, a następnie tak otrzymany produkt końcowy, będący suchym stało postaciowym nawozem sztucznym, zawierającym między innymi od 7% do 20% tlenku magnezu MgO, od 10% do 40% tlenku siarki SO3, od 0,001% do 7% żelaza Fe, od 0,00001% do 6% mieszaniny związków pierwiastków takich jak mangan, cynk, miedź, kobalt, molibden, bor, krzem, od 0,001% do 8,0% azotu amidowego, oraz potasu w przeliczeniu na K2O od 0% do 30% i potas w przeliczeniu na P2O5 od 0% do 20%, proszkuje się lub granuluje mechanicznie do granulacji według potrzeb najlepiej od 2 mm do 6 mm.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie mieszania ujednorodniającego, ale przed wprowadzeniem doń roztworu siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się od 0,01 części wagowych do 10 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,4 części wagowych żelaza Fe w postaci tlenków i/lub chlorków i/lub siarczanów i/lub azotanów i/lub chelatów tych zwią zków.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie mieszania ujednorodniającego, ale przed wprowadzeniem doń roztworu siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,1 części wagowych manganu Mn w postaci tlenków i/lub chlorków i/lub azotanów i/lub siarczanów i/lub chelatów tych zwi ą zków.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie mieszania ujednorodniającego, ale przed wprowadzeniem doń roztworu siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,1 części wagowych cynku Zn w postaci tlenków i/lub chlorków i/lub azotanów i/lub siarczanów i/lub chelatów tych związków.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie mieszania ujednorodniającego, ale przed wprowadzeniem doń roztworu siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,01 części wagowych miedzi Cu w postaci tlenku i/lub chlorku i/lub azotanu i/lub siarczanu i/lub chelatów tych związków.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie mieszania ujednorodniającego, ale przed wprowadzeniem doń roztworu siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się od 0,0001

PL 202 023 B1 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,001 części wagowych kobaltu Co w postaci tlenku i/lub chlorku i/lub azotanu i/lub siarczanu i/lub chelatów tych zwią zków.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie mieszania ujednorodniającego, ale przed wprowadzeniem doń roztworu siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,0001 części wagowych molibdenu Mo w postaci tlenku i/lub molibdenianów lub chelatów tych związków.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie mieszania ujednorodniającego, ale przed wprowadzeniem doń roztworu siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,1 części wagowych boru B w postaci kwasu borowego i/lub boranów i/lub poliboranów.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie mieszania ujednorodniającego, ale przed wprowadzeniem doń roztworu siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się od 0,0001 części wagowych do 5 części wagowych, lecz najkorzystniej 0,1 części wagowych krzemu Si w postaci krzemianów i/lub polikrzemianów.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie mieszania ujednorodniającego, ale po wprowadzeniu doń roztworu siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się taką ilość związków potasu takich jak chlorek i/lub siarczan i/lub azotan i/lub fosforan, aby uzyskać zawartość potasu w przeliczeniu na K2O trzymywaną w przedziale od 0% do 30%.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie mieszania ujednorodniającego, ale po wprowadzeniu doń roztworu siarczanu mocznika, do reaktora drugiego zadaje się taką ilość związków fosforu takich jak fosforan mocznika i/lub polifosforany i/lub fosforany, aby uzyskać zawartość fosforu w przeliczeniu na P2O5 utrzymywaną w przedziale od 0% do 20%.

12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że namiary wagowe tlenku magnezu, osadu ściekowego nadmiarowego, kwasu siarkowego, mocznika, oraz siarczanu żelazawego, siarczanu manganawego, azotanu mocznika, fosforanu mocznika, związków kobaltu, molibdenu, cynku boru i krzemu, oraz procedurę zadawania tych składników do procesu, jak również zadawania do procesu wody technologicznej i procedurę pomiarów temperatury procesu w reaktorach pierwszym i drugim, prowadzi się pod kontrolą programowalnego układu mikroprocesorowego.

13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanina związków żelaza użytych w postaci tlenków i/lub chlorków i/lub siarczanów i/lub azotanów wprowadzana do reaktora drugiego jako wsad wstępny, ma dowolny wzajemny skład procentowy, lecz najkorzystniej składniki tej mieszaniny są zmieszane w jednakowych ilościach.

14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanina związków żelaza użytych w postaci tlenków i/lub chlorków i/lub siarczanów i/lub azotanów wprowadzana do reaktora drugiego jako wsad wstępny, ma najkorzystniej charakter przedmieszki, przygotowanej w znany sposób w odrębnym procesie przygotowawczym.

15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mikroelementy mające postać mieszaniny nieorganicznych związków takich pierwiastków jak mangan i/lub cynk i/lub miedź i/lub kobalt i/lub molibden i/lub bor i/lub krzem, wprowadzanej do reaktora drugiego jako wsad wstępny, mają dowolny wzajemny skład procentowy, lecz najkorzystniej składniki tej mieszaniny są zmieszane w jednakowych ilościach.

16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mikroelementy mające postać mieszaniny nieorganicznych związków takich pierwiastków jak mangan i/lub cynk i/lub miedź i/lub kobalt i/lub molibden i/lub bor i/lub krzem, wprowadzanej do reaktora drugiego jako wsad wstępny mają najkorzystniej charakter przedmieszki, przygotowanej w znany sposób w odrębnym procesie przygotowawczym.

17. Sposób według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że wsad wstępny w hermetyzowanym kwasoodpornym reaktorze drugim, ma po upływie wyznaczonego czasu charakter niestało postaciowej jednorodnej wilgotnej plastycznej mieszaniny fizycznej, utrzymującej się zwłaszcza na granicy substancji bardzo gęsto płynnej.

18. Sposób według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że kontrolę temperatury procesu addycji składników prowadzonej w reaktorze pierwszym, realizuje się zwłaszcza przez chłodzenie zarówno płaszcza reaktora jak i korzystnie jego elementów ruchomych, w tym pokryw i mieszadeł.

19. Sposób według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że jednorodny siarczan mocznika NH2CONH2*H2SO4, otrzymany w reaktorze pierwszym, schładza się do temperatury nie wyższej jak około 25°C po usunięciu z reaktora pierwszego, zwłaszcza przez leżakowanie w atmosferze otoczenia.

PL 202 023 B1

20. Sposób według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że powstające przy końcowym proszkowaniu lub granulowaniu mechanicznym produktu końcowego podziarna i nadziarna oraz pyły pobierane z cyklonów, zawraca się w sposób najkorzystniej cią g ł y do procesu.

21. Układ do otrzymywania nawozu sztucznego z osadów ściekowych z biologicznych oczyszczalni ścieków, zawierający liczne magazynowe zasypowo - wysypowe zbiorniki, współpracujące z wagami i przenoś nikami transportu bliskiego, oraz reaktory kwasoodporne hermetyzowane, zaopatrzone w płaszcz grzejny oraz mieszadło, przyłączone do zdalnego mikroprocesorowego programowalnego układu sterowania i kontroli, znamienny tym, że składa się z silosu magazynowego (1) tlenku magnezu, zaopatrzonego w wagę namiarową (5) oraz umieszczonego za nią przenośnika (6), ze zbiornika magazynowego (2) surowego osadu ściekowego nadmiarowego, zaopatrzonego w wagę namiarową (20) oraz umieszczonego za nią przenośnika (21), dołączonych do reaktora drugiego (9), ze zbiornika magazynowego kwasu siarkowego (3) zaopatrzonego w pompę samozasysającą (7) i zawór trójdrogowy (24), oraz ze zbiornika magazynowego (4) mocznika, zaopatrzonego w wagę namiarową (22) i umieszczony za nią przenośnik (23), dołączonych do reaktora płaszczowego pierwszego (8), mającego chłodnicę zewnętrzną (19), przyłączoną na wejściu do rurociągu (15) wody technologicznej, dołączonego poprzez zawór odcinający (31), również do reaktora drugiego (9), mającego rurociąg zrzutowy (14) pary wodnej i oparów, przy czym do reaktora drugiego (9), poprzez wspólny przenośnik (30), są dołączone zbiornik magazynowy pierwszy (10) siarczanu żelazawego za pośrednictwem jego wagi namiarowej (26), zbiornik magazynowy drugi (11) siarczanu manganawego za pośrednictwem jego wagi namiarowej (27), zbiornik magazynowy trzeci (12) azotanu mocznika za pośrednictwem jego wagi namiarowej (28), zbiornik magazynowy czwarty (13) fosforanu mocznika za pośrednictwem jego wagi namiarowej (29), zbiornik magazynowy piąty (33) azotanu kobaltu za pośrednictwem jego wagi namiarowej (36), zbiornik magazynowy szósty (34) siarczanu cynku za pośrednictwem jego wagi namiarowej (37), oraz zbiornik magazynowy siódmy (35) kwasu borowego za pośrednictwem jego wagi namiarowej (38), a nadto spust reaktora drugiego (9) jest przyłączony do przenośnika - mieszalnika homogenizującego (16), zaopatrzonego w wentylator ekshaustor odciągowy (18) i dołączonego na wyjściu do granulatora (17) produktu końcowego, zaopatrzonego w wentylator - ekshaustor (32), przy czym reaktor pierwszy (8) i reaktor drugi (9) są zaopatrzone w sondy termiczne odpowiednio (39) i (40), przyłączone do mikroprocesorowego układu kontroli i sterowania (41), a nadto króciec wylotowy pompy (7) kwasu siarkowego jest poprzez zawory odpowiednio pierwszy zdalnego sterowania (24) i drugi zdalnego sterowania (25), dołączony zarówno do reaktora pierwszego (8) jak i reaktora drugiego (9).

22. Układ według zastrz. 21, znamienny tym, że do mikroprocesorowego układu kontroli i sterowania (41) są również przyłączone w wydzielonych torach pomiarów, kontroli, sterowania - waga (5) namiarowa tlenku magnezu, waga namiarowa (20) osadu pościekowego nadmiarowego, waga namiarowa (22) mocznika, waga namiarowa (26) siarczanu żalazawego, waga namiarowa (27) siarczanu manganawego, waga namiarowa (28) azotanu mocznika, waga namiarowa (29) fosforanu mocznika, waga namiarowa (36) azotanu kobaltu, waga namiarowa (37) siarczanu cynku, waga namiarowa (38) kwasu borowego, oraz miernik objętościowy pompy (7) kwasu siarkowego.

23. Układ według zastrz. 21, znamienny tym, że do mikroprocesorowego układu kontroli i sterowania (41) są również przyłączone w wydzielonych torach sterowania - układ napędowy przenośnika (6) tlenku magnezu, przenośnika (21) osadu pościekowego nadmiarowego, przenośnika (23) mocznika, przenośnika (30) wstępnego mikroelementów i makroelementów oraz przenośnika - mieszalnika homogenizującego (16).

24. Układ według zastrz. 21, znamienny tym, że do mikroprocesorowego układu kontroli i sterowania (41) są również przyłączone w wydzielonych torach kontroli i sterowania, układ napędowy wentylatora - ekshaustora (18), układ napędowy wentylatora - ekshaustora odciągowego (32) granulatora, układ napędowy zaworu trójdrogowego zdalnego sterowania pierwszego (24), oraz zaworu trójdrogowego zdalnego sterowania drugiego (25).

25. Układ według zastrz. 21, znamienny tym, że zbiornik magazynowy pierwszy (10), zbiornik magazynowy drugi (11), zbiornik magazynowy trzeci (12), zbiornik magazynowy czwarty (13), zbiornik magazynowy piąty (33), zbiornik magazynowy szósty (34) i zbiornik magazynowy siódmy (35), są przyłączone do wspólnej wagi namiarowej (26), współpracującej z przenośnikiem - homogenizatorem (30).