PL233663B1

PL233663B1 - Sposob otrzymywania nawozu z ustabilizowanych komunalnych osadow sciekowych oraz nawoz z ustabilizowanych komunalnych osadow sciekowych

Info

Publication number: PL233663B1
Application number: PL419181A
Authority: PL
Inventors: Beata Konczak; Pawel Zawartka
Original assignee: Glowny Instytut Gornictwa
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2019-11-29
Also published as: PL419181A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania nawozu z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych, w postaci granulatu o spowolnionym uwalnianiu składników, stosowany zwłaszcza do wzbogacania gleby w substancje organiczne, mineralne oraz do poprawy struktury gleby i stosunków wodnych. Przedmiotem wynalazku jest również nawóz z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych.

Komunalne osady ściekowe stanowią odpad, który nie może być składowany. Z uwagi na wysoką zawartość substancji organicznych oraz składników mineralnych osady ściekowe mogą być wykorzystane do produkcji nawozów organicznych i wykorzystane przyrodniczo lub rolniczo.

Z polskiego zgłoszenia patentowego P.297619 znany jest sposób wytwarzania nawozu wapniowego z przekształconych osadów ściekowych przemysłu spożywczego, polegający na dodawaniu do osadów zawierających od 8 do 30% suchej masy mielonego tlenku wapniowego w ilości 30 do 70% osadów, a następnie mieszaniu, stabilizowaniu i granulowaniu tejże mieszaniny. Rozwiązanie to jest trudne do zastosowania w praktyce z uwagi na wysoką reaktywność nawozu. Duża ilość reaktywnego wapna wprowadzonego wraz z nawozami do gleby zakłóca równowagę dynamiczną w ekosystemie gleby, co w efekcie może prowadzić do pogorszenia efektywności wzrostu plonu.

Z opisu patentowego PL 169896 znany jest sposób wytwarzania nawozu mineralno-organicznego o podwyższonej zawartości magnezu i potasu z mieszaniny osadu pofermentacyjnego o zawartości 18% suchej masy i częściowo wyprażonego dolomitu, prażonej zwietrzeliny bazaltowej oraz pyłu cementowego. Wadą wytworzonego tą metodą nawozu jest jego wysoka plastyczność i podatność do zbrylania.

W polskim opisie patentowym PL 184434 opisano sposób wytwarzania nawozów mineralno-organicznych w postaci sypkiej, polegający na mieszaniu uwodnionych osadów ściekowych (o uwodnieniu 60-90%) ze sproszkowanym wapnem palonym (do 25% objętości), gipsem półwodnym (do 5% objętości), popiołami z ciepłowni/elektrociepłowni, związkami azotu i fosforu w postaci związków metali alkalicznych i ziem alkalicznych (w ilości do 5% w przeliczeniu na N i P2O5) oraz związkami potasu w ilości 5% w przeliczeniu na K2O. Do powyższej mieszanki wprowadza się wapno, węglan wapnia lub wapno posaturacyjne w celu ułatwienia granulacji nawozu poprzez nadanie mieszaninie wilgotności rzę du 25-44%. Po procesie granulacji nadmiar wody odparowuje się, co zmniejsza reaktywność wapna palonego obecnego w nawozie.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wymienionych niedociągnięć znanych i obecnie stosowanych metod wytwarzania nawozów z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych poprzez korzystnie otaczanie osadów ściekowych ściankami z alginianu sodu i utwardzanie ich za pomocą chlorku wapnia, a następnie ich suszenie.

Uformowane ścianki z alginianu sodu posiadają właściwości adsorbowania wody w środowisku o podwyższonej wilgotności i oddawania wody w środowisku o obniżonej wilgotności, co wpływa na poprawę stosunków wodnych w glebie. Obecne w komunalnych osadach ściekowych substancje odżywcze migrują w kierunku ścianki alginianowej, rozpuszczają się w zaadsorbowanej wodzie, a następnie są z niej uwalniane do środowiska zewnętrznego. Cały proces trwa od kilkunastu do kilkudziesięciu dni, w zależności od wilgotności środowiska. Powolne uwalnianie składników odżywczych z wytworzonych nawozów zabezpiecza przed szczególnie niekorzystnym zjawiskiem wypłukiwania związków mineralnych i organicznych z nawożonej gleby przez wo dy opadowe. Wystąpienie takiego zjawiska skutkuje przedostawaniem się w sposób niekontrolowany nadmiernych ilości związków biogennych do wód powierzchniowych i podziemnych, przyczyniających się do eutrofizacji zbiorników.

Istotą wynalazku jest sposób otrzymywania nawozu z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych, polegający na zmieszaniu osadów ściekowych, alginianu sodu oraz roztworu chlorku wapnia z wytworzeniem granulatu, charakteryzujący się tym, że stosuje się ustabilizowane komunalne osady ściekowe o uwodnieniu 55-90%, zawierające węgiel organiczny w ilości 10-65% wagowych, azot w ilości 1-15% wagowych, związki fosforu w ilości 0,5-15% wagowych i związki potasu w ilości 0,1-1% wagowych, które miesza się z alginianem sodu o stężeniu 1-4%, korzystnie 2%, do tak wytworzonej mieszaniny dodaje się roztwór chlorku wapnia o stężeniu 1-2%, i pozostawia aż do stwardnienia, korzystnie w czasie 5-30 minut, i tak utwardzoną mieszaninę suszy się w temperaturze 20-105°C, korzystnie w czasie 2-48 h, przy czym ustabilizowane komunalne osady ściekowe i alginian sodu miesza się w proporcjach wagowych 25-50 : 1-4.

PL 233 663 B1

Istotą wynalazku jest także nawóz z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych charakteryzujący się tym, że ma postać granulatu osadu ściekowego pokrytego warstwą zewnętrzną alginianu sodu utwardzonego w roztworze chlorku wapnia, o średnicy nie większej niż 20 mm, korzystnie 1-3 mm, który został wytworzony przez zmieszanie ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych o uwodnieniu 55-90%, zawierających węgiel organiczny w ilości 10-65% wagowych, azot w ilości 1-15% wagowych, związki fosforu w ilości 0,5-15% wagowych i związki potasu w ilości 0,1-1% wagowych, z alginianem sodu o stężeniu 1-4%, korzystnie 2%, oraz roztworem chlorku wapnia o stężeniu 1-2%, przy czym nawóz zawiera ustabilizowane komunalne osady ściekowe i alginian sodu w proporcjach wagowych 25-50 : 1-4.

Ustabilizowane komunalne osady ściekowe to odpady powstałe po procesie oczyszczania ścieków komunalnych, ustabilizowane w warunkach tlenowych lub beztlenowych, zawierające węgiel organiczny w ilości 10-65% wagowych, azot w ilości 1-15% wagowych, związki fosforu w ilości 0,5-15% wagowych oraz związki potasu w ilości 0,1-1% wagowych.

Istotę wynalazku wyjaśniają poniższe przykłady wykonania:

P r z y k ł a d I g osadu ściekowego o uwodnieniu 83,2% zawierającego:

• 61% (m/m) węgla organicznego, • 5,5% (m/m) azotu całkowitego (N), • 7% (m/m) fosforu w przeliczeniu na pięciotlenek fosforu (P2O5), • 0,62% (m/m) potasu w przeliczeniu na tlenek potasu (K2O) wymieszano z 20 ml alginianu sodu o stężeniu 2% i uzyskano mieszaninę, którą poddano granulacji poprzez wprowadzenie jej do 100 ml chlorku wapnia o stężeniu 2%. Po 15 minutach granulowany materiał ulegał utwardzeniu. Granulowany materiał suszono w temperaturze 105°C przez 3 h. Uzyskano 5,32 g nawozu organicznego o średnicy cząstek 1,3-1,9 mm zawierającego 66,3% (m/m) substancji organicznej (węgla organicznego) oraz:

• 4,3% (m/m) azotu całkowitego (N), • 5,6% (m/m) fosforu w przeliczeniu na pięciotlenek fosforu (P2O5), • 0,5% (m/m) potasu w przeliczeniu na tlenek potasu (K2O).

P r z y k ł a d II g ustabilizowanego komunalnego osadu ściekowego o uwodnieniu 81,2% zawierającego 12,99% (m/m) węgla organicznego wymieszano z 4 ml alginianu sodu o stężeniu 2% i uzyskano mieszaninę, którą poddano granulacji poprzez wprowadzenie jej do 20 ml chlorku wapnia o stężeniu 2%. Przez 15 minut granulowany materiał ulegał utwardzeniu. Granulowany materiał suszono w temperaturze 105°C przez

h. Uzyskano 1,06 g nawozu o średniej średnicy cząstek 1,7 mm. 0,45 g wytworzonego granulowanego nawozu poddano testowi chłonności wody. Granulat osadów ściekowych zanurzono w wodzie destylowanej o temperaturze 23°C na okres 24 h. Badania prowadzono w pomieszczeniu o stałej temperaturze 23°C i stałej wilgotności rzędu 50%. Po 24 h granulat nawozu suszono w temperaturze 105°C przez 2 h. Na podstawie ubytku masy określono ilość substancji rozpuszczonych, która wyniosła 0,078 g, co stanowiło 17,3% masy nawozu oraz wyznaczono chłonność wody przez badany nawóz, która wyniosła 48,5% (m/m). Testy powtórzono wydłużając czas zanurzania badanego granulowanego nawozu w wodzie do 72 h. Po 72 h chłonność wody wyniosła 49,8% (m/m), a ilość substancji rozpuszczonych 0,085 g, co stanowiło 18,9% masy nawozu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób otrzymywania nawozu z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych, polegający na zmieszaniu osadów ściekowych, alginianu sodu oraz roztworu chlorku wapnia z wytworzeniem granulatu, znamienny tym, że stosuje się ustabilizowane komunalne osady ściekowe o uwodnieniu 55-90%, zawierające węgiel organiczny w ilości 10-65% wagowych, azot w ilości 1-15% wagowych, związki fosforu w ilości 0,5-15% wagowych i związki potasu w ilości 0,1-1% wagowych, które miesza się z alginianem sodu o stężeniu 1-4%, korzystnie 2%, do tak wytworzonej mieszaniny dodaje się roztwór chlorku wapnia o stężeniu 1-2%, i pozostawia aż do stwardnienia, korzystnie w czasie 5-30 minut, i tak utwardzoną mieszaninę suszy się w temperaturze 20-105°C, korzystnie w czasie 2-48 h, przy czym ustabilizowane komunalne osady ściekowe i alginian sodu miesza się w proporcjach wagowych 25-50 : 1-4.

PL 233 663 B1

2. Nawóz z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych, znamienny tym, że ma postać granulatu osadu ściekowego pokrytego warstwą zewnętrzną alginianu sodu utwardzonego w roztworze chlorku wapnia, o średnicy nie większej niż 20 mm, korzystnie 1-3 mm, który został wytworzony przez zmieszanie ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych o uwodnieniu 55-90%, zawierających węgiel organiczny w ilości 10-65% wagowych, azot w ilości 1-15% wagowych, związki fosforu w ilości 0,5-15% wagowych i związki potasu w ilości 0,1-1% wag., z alginianem sodu o stężeniu 1-4%, korzystnie 2%, oraz roztworem chlorku wapnia o stężeniu 1-2%, przy czym nawóz zawiera ustabilizowane komunalne osady ściekowe i alginian sodu w proporcjach wagowych 25-50 : 1-4.