PL210630B1 - Sposób utylizacji osadów z biologicznego oczyszczania ścieków przemysłowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób utylizacji osadów z biologicznego oczyszczania ścieków przemysłowych, o niskim stopniu zanieczyszczenia i dużej objętości oraz niskiej zawartości organicznego źródła węgla.

Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego nr US 6.692.642 sposób zagospodarowania organicznych osadów, zawierających substancje organiczne, azot i fosfor bez potrzeby stosowania beztlenowych lub tlenowych lagun stabilizacyjnych. Na sposób składają się następujące etapy: dekantacja odśrodkowa, zakwaszanie w reaktorze ze złożem fluidalnym, biologiczne usuwanie fosforu, azotu i rozpuszczonych substancji organicznych w mikrofiltracyjnym bioreaktorze membranowym oraz dezynfekcja światłem ultrafioletowym. W sposobie następuje oddzielenie cieczy od ciał stałych, konwersja do granulek nawozu mineralno-organicznego oraz oczyszczanie wody do uzyskania poziomu zanieczyszczeń zgodnego z przepisami prawnymi. Pozostałości nie można Jednak zrzucać na glebę, ze względu na małą zawartość składników nawozowych.

Znany jest też z innego opisu patentowego nr US 6,689,274 sposób zagospodarowania stałych i ciekłych odpadów organicznych nie wytwarzający odorów. W sposobie powstaje bogaty materiał humusowy, uzyskany w biologicznym sposobie oczyszczania. Proces biokonwersji przeprowadzany jest w warunkach niskiego stężenia tlenu oraz wysokiego stężenia różnorodnej flory mikrobiologicznej. Powstały humus stosuje się jako środek polepszający właściwości gleby.

Znany jest również z opisu patentowego nr US 6,663,777 aparat trawiący szlamy biologiczne z wytworzeniem biogazu, w kontrolowanej temperaturze i pod kontrolowanym ciś nieniem, zawierają cy trawiące bakterie beztlenowe.

Znany jest z opisu patentowego nr US.5,055,402 sposób usuwania jonów metali przez immobilizowane metodą termiczną mikroorganizmy, takie jak np. zielona alga z rodzaju Chlorella species który nie obejmuje utylizacji osadów ściekowych. Mikroorganizmy prowadzą adsorpcję jonów metali i/lub innych substancji rozpuszczonych.

Znane jest z patentu nr US 5,447,629 urządzenie do oczyszczania ścieków zanieczyszczonych metalami i/lub radionuklidami przeznaczone do pracy ciągłej, zawierające kompartymenty, w których znajdują się immobilizowane żywe komórki bakterii lub organizmów fotosyntetycznych. Urządzenie wykonuje się z materiału transparentnego dla promieni świetlnych. Znane są z patentu nr US 6,660,509 metody i urządzenia do remediacji i fermentacji, w których komórki żywe lub biokatalizatory subkomórkowe są połączone w kompleksy suportowe stosowane do usuwania jonów metali oraz gazów. Organizmy wykorzystywane to bakterie, algi, drożdże, rośliny, grzyby i in.

Znane metody biologicznego oczyszczania ścieków z jonów metali przez mikroorganizmy nie obejmują sposobu zagospodarowania biomasy związanej z jonami metali. Znane sposoby zagospodarowania osadów ściekowych z oczyszczania ścieków komunalnych, najczęściej wykorzystują metody kompostowania, a powstały kompost stosowany jest jako środek polepszający strukturę gleby. Jednak, w przypadku sposobów oczyszczania ścieków zawierających metale o działaniu toksycznym, sposób kompostowania nie jest metodą odpowiednią, ponieważ powstałe osady ściekowe zawierają do 20% mas jonów metalu w s.m. osadu, co wyklucza ich stosowanie do celów rolniczych.

Sposób według wynalazku dotyczy utylizacji osadów ściekowych pochodzących z procesu biologicznego oczyszczania ścieków metodą biosorpcji i/lub bioakumulacji z wykorzystaniem niebieskozielonych mikroalg z rodzaju Spirulina species. Sposób polega na tym, że jony metali o działaniu toksycznym, wybrane z grupy Al, Ba, Be, Zn, Sn, Co, Mo, Ni, Pb, Ag i Hg, związane z powierzchnią biomasy odmywa się rozcieńczonym kwasem solnym lub azotowym, albo EDTA o stężeniu 0,01-0,1 mol/dm³, przy czym proces prowadzi się przez minimum 0.5 godziny, w temperaturze 20-45°C, a eluant, stanowiący koncentrat jonów metalu, przetwarza się na drodze wymiany jonowej albo strąceniowej.

Wynalazek według sposobu umożliwia uzyskanie koncentratu metalu w formie płynnej. Zgodnie z wynalazkiem, zregenerowaną biomasę , z której odmyto jony metali, wykorzystuje się ponownie w procesie biosorpcji do oczyszczania ścieków, a odzyskane kationy metali wykorzystuje się jako wartościowy surowiec produkcyjny.

Oczyszczanie ścieków i regenerację biomasy połączoną z regeneracją sorbenta można prowadzić jednocześnie w dwóch kolumnach jonowymiennych, których wypełnienie stanowi biomasa.

PL 210 630 B1

Kolumny przy tym, wykorzystuje się naprzemiennie i naprzemiennie regeneruje przy użyciu odpowiedniego roztworu eluenta, w postaci kwasu azotowego, solnego lub EDTA w stężeniu 0.01 -0.1 mol/dm³.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że nie wykorzystuje chemikaliów oraz nie generuje dużej ilości osadów ściekowych zawierających zanieczyszczenia. W wyniku uzyskuje się założony efekt oczyszczenia biomasy związanej z jonami metalu, a osad ściekowy po odzyskaniu metali nadaje się do zagospodarowania, gdyż zregenerowana biomasa zachowuje do 98% pojemności biosorpcyjnej. Komórki posiadają ponadto dużą wartość opałową, a więc zastosowanie sposobu daje znaczne korzyści ekonomiczne.

Nieoczekiwanie, okazało się, że stężenie eluenta w zakresie 0.01-0.1 mol/dm³ zapewnia odmycie ponad 9.5% związanych kationów a Jednocześnie nie prowadzi do zniszczenia sorbenta mikroalg Spirulina species. Koncentrat zawierający mieszaninę jonów metali oczyszcza się wykorzystując do tego celu metody tradycyjne, zwłaszcza strącanie. Uzyskany koncentrat metali stanowi wartościowy surowiec dla procesów metalurgicznych.

W przypadku osadów ś ciekowych z procesu bioakumulacji, w których jony metalu zwią zane są zarówno na powierzchni komórek jak i w ich wnętrzu, zgodnie z wynalazkiem związane kationy, takie jak Al, Ba, Be, Zn, Sn, Co, Mo, Ni, Pb. Ag, odmywa się z powierzchni komórek z wykorzystaniem kwasów mineralnych, korzystnie kwasu azotowego lub solnego o stężeniu 0.01-0.1 mol/dm³. Zregenerowaną biomasę wykorzystuje się do oczyszczania ścieków metodą biosorpcji.

Sposób według wynalazku utylizacji osadów ściekowych z biologicznego oczyszczania ścieków przez mikroalgi Spirulina species objaśniony jest w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d 1.

₃

Ścieki przemysłowe o stężeniu jonów ołowiu, kobaltu i molibdenu 20.1 mg/kg i objętości 75 m³ oczyszcza się uprzednio metodą biosorpcji wykorzystując 10 kg biomasy mikroalg Spirulina species. Stężenie jonów metali obniża się do poziomu 0.1 mg/kg. Osad po biologicznym oczyszczaniu ścieków zawierający mikroalgi Spirulina species i jony metali o stężeniu 150 g/kg, przemywa się w kolumnie, przy użyciu 1 kg kwasu azotowego o stężeniu 0.1 mol/dm³. Proces prowadzi się w temperaturze 20°C, a czas kontaktu eluenta z biomasą wynosi 0.5 godziny. Stężenie jonów metali w przemytej biomasie wynosi 5 mg/g, a w koncentracie płynnym 145 mg/kg. Uzyskany koncentrat, zawierający jony Pb. Co i Mo, wykorzystuje się jako surowiec w produkcji związków tych metali, a biomasę wykorzystuje się w kolejnym cyklu oczyszczania metodą biosorpcji.

P r z y k ł a d 2.

Ścieki przemysłowe o stężeniu jonów rtęci 18 mg/kg i objętości 100 m³ oczyszcza się metodą biosorpcji wykorzystując 5 kg biomasy mikroalg Spirulina. Stężenie jonów rtęci zostało obniżone do poziomu 0.25 mg/kg. Osad po biologicznym oczyszczaniu ścieków zawierający mikroalgi Spirulina species i rtęć o stężeniu 355 g/kg przemywa się w kolumnie, przy użyciu 2 kg kwasu solnego o stężeniu 0.1 mol/dm³. Proces prowadzi się w temperaturze 20°C, a czas kontaktu eluenta z biomasą wynosi 0.5 godziny. Stężenie rtęci w przemytej biomasie wynosi 10 mg/g, a w koncentracie 172.5 mg/kg.

P r z y k ł a d 3.

Odcieki z hałdy, zawierające kationy Al, Ba, Be, Zn, Sn, Co, Cu, Mo, Ni, Pb, Ag, Cd, Hg o sumarycznym stężeniu 1 eq/m³ i objętości 10 m³ oczyszcza się uprzednio metodą biosorpcji wykorzystując 1 kg biomasy mikroalg Spirulina species. Stężenie kationów obniża się do poziomu 0.1 eq/m³. Osad po biologicznym oczyszczaniu ścieków zawierający mikroalgi Spirulina species i związane kationy nieuili o stężeniu 9 eq/kg, przemywa się w kolumnie, przy użyciu 2 kg kwasu azotowego o stężeniu 0.1 mol/dm³. Proces prowadzi się w temperaturze 20°C, a czas kontaktu eluenta z biomasą wynosi 0.5 godziny. Stężenie kationów w przemytej biomasie wynosi 0.5 eq/kg, a w koncentracie płynnym 4.25 eq/kg. Uzyskany koncentrat, zawierający kationy Al, Ba, Be, Zn, Sn, Co. Cu, Mo, Ni, Pb, Ag. Cd, Hg oczyszcza się metodą strąceniową, a biomasę wykorzystuje się w kolejnym cyklu oczyszczania metodą biosorpcji. Oczyszczony koncentrat jonów zawraca się poddając oczyszczaniu metodą biosorpcji.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób utylizacji osadów z biologicznego oczyszczania ścieków przemysłowych pochodzących z procesu oczyszczania przy uż yciu niebieskozielonych mikroalg z rodzaju Spirulina species, znamienny tym, że związane z powierzchnią biomasy. Jony metali o działaniu toksycznym, wybranym z grupy Al, Ba, Be, Zn, Sn, Co, Mo, Ni, Pb, Ag i Hg, odmywa się rozcieńczonymi kwasami solnym lub azotowym, albo EDTA o stężeniu 0.01-0.1 mol/dm³, przy czym proces prowadzi się przez minimum 0.5 godziny, w temperaturze 20-45°C, a eluant, stanowiący koncentrat Jonów metalu, przetwarza się na drodze wymiany Jonowej albo strąceniowej, zaś osad ściekowy po usunięciu metali wykorzystuje się w procesie biologicznego oczyszczania ścieków.