Ultraäänifosfaatiin talteenotto puhdistamo lietteestä
- Fosforin maailmanlaajuinen kysyntä kasvaa, kun taas luonnon fosfori varojen saanti on niukkoja.
- Puhdistamo lietteen ja jäte vesi lietteen tuhka on runsaasti fosforia, ja sen vuoksi sitä voidaan käyttää lähteenä fosforin talteenkäsittelyyn.
- Ultra ääni märkä-kemiallinen käsittely ja sade määrä parantaa fosfaatin talteenottoa viemäri lietteestä sekä poltetusta lietteen tuhasta ja tekee elpymistä huomattavasti edullisempaa.
Fosforia
Fosforia (fosfori, P) on uusiutumaton luonnon vara, jota käytetään voimakkaasti maataloudessa lannoitteena ja monilla teollisuuden aloilla, joilla fosfori on arvokas lisä aine (esim. maalit, Pyykin pesuaineet, palon esto aineet, rehu). Jäte vesi lietteen, poltettu jäte vesi lietteen tuhka (ISSA), Lanta ja meijeri jäte vedet sisältävät runsaasti fosforia, mikä tekee niistä fosforin talteenoton lähde fosforin rajallista voima varaa ja ympäristö näkökohtien osalta.
Nestemäisten jäte vesi virtojen fosforin talteenottoaste voi nousta 40 prosenttiin 50 prosenttiin, kun taas puhdistamo lietteen ja viemäri lietteen tuhkan talteenottoaste voi nousta jopa 90 prosenttiin. Fosforia voidaan saastaa monessa muodossa, yksi niistä on sopii (arvostettu korkealaatuisen, hitaasti vapautumisen lannoitteen). Jotta fosforin talteenotto olisi taloudellista, elpymis prosessia on parannettava. Ultrasonication on prosessi, joka nopeuttaa prosessia ja lisää talteenotetun mineraalien tuottoa.
Ultrasonic fosforin talteenotto
Sonikaatiolla, arvokkaita materiaaleja, kuten sopii (magnesium ammonium fosfaatti (MAP)), kalsium fosfaatti, hydroksiapatiitti (HAp)/kalsium hydroksiapatiitti, oktakalsiumfosfaatti, trikalsiumfosfaatti, ja dikalsiumfosfaattidihydraatti voidaan ottaa talteen jäte virroista. Ultra ääni käsittely parantaa puhdistamo lietteen ja poltettu lietteen tuhkan aineiden märkä-kemiallista uuttoa sekä saostumista ja kiteytymistä (sono-kiteytys).
Vaikka fosforin pitoisuus (8-10%), rauta (10-15%) ja alumiini (5-10%) mono-poltettu jäte vesi lietteen tuhka on melko korkea, se sisältää myös myrkyllisiä raskasmetalleja, kuten lyijyä, kadmiumia, kuparia ja sinkkiä.
Phopshorus Recovery – Kaksivaiheinen prosessi
-
- happo uuttaminen
Fosforin talteenoton ensimmäinen vaihe on puhdistamo lietteen tai poltettu jäte vesi lietteen (ISSA) uutto tai huuhtoutuminen, jossa käytetään happoa, kuten rikki happoa tai suola happoa. Ultrasonic-sekoitus edistää märkä-kemiallista huuhtoutumista lisäämällä hapon ja ISSA olevan massan siirtoa siten, että fosforin täydellinen huuhtoutuminen saavutetaan nopeasti. Uuttoprosessin parantamiseen voidaan käyttää etyleenidiaminetetraasetaattista happoa (EDTA) edeltävää käsittely vaihetta.
-
- Fosforin saostuminen
Ultra ääni kiteyttäminen parantaa fosfaattien saostumista merkittävästi lisäämällä kylvö pisteitä ja kiihdyttämällä molekyylien adsorptiota ja aggregaatiota, jotta muodostuu kristalli. Fosforin Ultra ääni saostuminen viemäriin ja ISSA voidaan saavuttaa esimerkiksi käyttämällä magnesiumhydroksidia ja ammoniumhydroksidia. Saatu sakate on Struvite, yhdiste koostuu magnesiumia, ammonium, fosforia ja happea.
Struvitin Sonocrystallization
Ultra ääni dispergointi edistää massan siirtoa vaiheiden välillä ja käynnistää fosfaattien ja kristalli kasvun (esim. sopii/kartta).
Ultra ääni inline sade määrä ja kiteistäminen sopii mahdollistaa hoitoon suuria määriä strams teollisessa mitta kaavassa. Kysymys suuren jäte veden lietteen käsittelystä voidaan ratkaista jatkuvalla Ultra ääni prosessilla, joka nopeuttaa strufiitin kiteytymistä ja parantaa kristalli kokoa, joka tuottaa pienempiä, yhtenäisiä fosfaatti hiukkasia. Sakoisten hiukkasten koko jakauma on määritetty nukkastumis nopeus ja sen jälkeinen kristalli kasvu vauhti. Nopeutunut nukkastuminen ja inhiboitu kasvu ovat keskeisiä tekijöitä, jotka liittyvät raakafosfaattihiukkasten eli strufiitin saostumiseen vesi liuoksessa. Ultrasonication on prosessi, joka tehostaa sekoittumista, jotta reaktiivisten ionien homogeeninen jakautuminen saadaan aikaan.
Ultra ääni saostus tiedetään antaa kapeampi hiukkas koko jakauma, pienempi kristalli koko, hallittavaan morfologia ja nopea nukleaatio rate.
Sian jätevesistä saostettuja struviittikiteitä (lähde: Kim et al. 2017)
Hyvä sateen tulokset voidaan saavuttaa esimerkiksi PO3-4 : NH+4 : Mg2 +-kirjain suhteessa 1:3: 4. PH-alue 8-10 johtaa suurimpaan fosfaatti-vapautumisen
Ultrasonication on erittäin tehokas prosessi tehostamalla tekniikkaa arvokkaiden materiaalien, kuten kalsium fosfaatin, magnesiumammonium fosfaatin (MAP) ja hydroksiapatiitin (HAP), kalsium hydroksiapatiitin, oktakalsium fosfaatin, saostumisen edistämiseksi, trikalsiumfosfaattia ja dikalsiumfosfaattidihydraattia jäte vedestä. Puhdistamo lietettä, lannaa ja meijeri jätteitä kutsutaan ravinne pitoisiksi jäte vesiksi, joka soveltuu arvokkaiden materiaalien tuotantoon Ultra äänellä-avusteisen saostumisen kautta.
Struvite Crystal muodostumista:
mg2 +-kirjain + NH+4 + HPO2-4 + H2O –> Kävi koulua MgNH4Po4 • 6H2O + H+
Suuritehoiset Ultra ääni prosessorit laboratoriosta ohja ajan ja teollisuuden mitta kaavassa.
Teollisuuden Ultra ääni laitteet huuhtoutumiseen ja saostumiseen
Korkean suoritus kyvyn Ultra ääni järjestelmiä ja reaktoreita tarvitaan poltettavien jäte vesi lietteen (ISSA) ja puhdistamo lietteen käsittelyyn teollisessa mitta kaavassa. Hielscher Ultrasonics on erikoistunut korkean tehon Ultra ääni laitteiden suunnitteluun ja valmistukseen – laboratoriosta ja penkki ylhäältä täysin teollisiin yksiköihin. Hielscher ultrasonicators ovat kestäviä ja rakennettu 24/7-operaatiolle täydellä kuormituksella vaativissa ympäristöissä. Lisä varusteet, kuten virtaus kenno reaktorit erilaisilla geometrialla, sonotrodeilla (Ultra ääni anturit) ja Booster-sarvet mahdollistavat Ultra ääni järjestelmän optimaalisen mukautumis prosessin vaatimuksiin. Suurten tilavuus virtojen käsittelyyn Hielscher tarjoaa 4kW, 10kW ja 16kW Ultra ääni yksiköt, jotka voidaan helposti yhdistää rinnakkain Ultra ääni klustereihin.
Hielscherin hienostuneilla ultrasonicators-näytöillä on digitaalinen kosketus näyttö helppoon toimintaan ja prosessin parametrien tarkkaan hallintaan.
Käyttäjä ystävällisyys ja helppo, turvallinen toiminta ovat Hielscher ultrasonicators-avaimen ominaisuuksia. Kauko-selaimen ohjaus mahdollistaa toiminnan ja valvonnan Ultra ääni järjestelmän kautta PC, älypuhelin tai tabletti.
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| erätilavuus | Virtausnopeus | Suositeltavat laitteet |
|---|---|---|
| 10 - 2000 ml | 20 - 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 - 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 - 100 litraa | 2 - 10 l / min | UIP4000hdT |
| n.a | 10 - 100 l / min | UIP16000 |
| n.a | suuremmat | klusterin UIP16000 |
Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!
Kirjallisuus / Viitteet
- Dodds, John A.; Espitalier, Fabienne; Louisnard, Olivier; Grossier, Romain; David, Rene; Hassoun, Myriam; Baillon, Fabien; Gatumel, Cendrine; Lyczko, Nathalie (2007): Ultra äänen vaikutus kiteyttämisen-saostus prosessit: joitakin esimerkkejä ja uusi erottelun malli. Hiukkas-ja hiukkas järjestelmien luonnehdinta, Wiley-VCH Verlag, 2007, 24 (1), s. 18 – 28
- Kharbanda, A.; Prasanna, K. (2016): ravinto aineiden talteenotto meijeri jäte vedestä kartan muodossa (magnesium ammonium fosfaatti) ja HAP (hydroksiapatiitti). Rasayan Journal of Chemistry Vol. 9, nro 2; 2016.215-221.
- Kim, D.; Jin min, K.; Lee, k.; Yu, M. S:; Puisto, K.Y. (2017): PH-, mooli suhde-ja esikäsittely fosforin talteenottoon sopii-kiteytymisen vaikutuksesta anaerobisesti pilkattuna sian jäte veden jäte vedestä. Ympäristö tekniikan tutkimus 22 (1), 2017. 12-18.
- Rahman, m., Salleh, m., Ahsan, A., Hossain, m., RA, C. (2014): hitaasti vapautetun kristalli lannoitteen tuotanto jäte vesistä sopii Kiteytyminen. Arab. J. Chem. 7, 139 – 155.
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
Miten Ultra ääni sade toimii?
Ultrasonication vaikuttaa nukleaatio ja Crystal Growth, prosessi tunnetaan Sonocrystallization.
Ensinnäkin Ultra äänen soveltaminen sallii vaikuttaa nukkuva prosenttiin, jossa kiinteät kiteet muodostavat nestemäisestä liuoksesta. Korkean tehon ultrasond luo Kavitaatio, joka on tyhjiö kuplien kasvu ja luhistuminen nestemäisessä väli aineessa. Tyhjiö kuplien tunkeutuu tuo energiaa järjestelmään ja vähentää kriittistä liikaa vapaata energiaa. Näin ollen kylvö Pisteet ja nukleaatio aloitetaan korkealla nopeudella ja aikaisintaan ajan kohtana. Kavitaatio kuplan ja liuoksen välisellä käyttö liittymällä puolet liuotus molekyyliä juovat liuotinta, kun taas molekyyli pinnan toinen puoli on Kavitaatio kuplan peittämä, jotta juvaatio nopeus vähenee. Liuenneen aineen molekyylin uudelleen liukenuminen estetään, kun taas molekyylien hyytyminen liuoksessa lisääntyy.
Toiseksi, sonikaatio edistää kristallin kasvua. Ultra ääni sekoittaminen edistää kiteiden kasvua incresing massan siirto ja aggregaatiota molekyylejä.
Sonikaatiolla saavutettuja tuloksia voidaan ohjata sonication-tilassa:
Jatkuva Sonication:
Liuoksen jatkuva Ultra ääni hoito tuottaa monia nukleaatio sivustoja, joten suuri määrä pieniä kiteitä syntyy
Pulssitettu sonikaatio:
Pulssitettu/kierrätetty sonication soveltaminen mahdollistaa tarkan kontrollin kide koon
Sonication aloittaa nucleation:
Kun Ultra ääntä levitetään vain kiteytys prosessin alussa, muodostuu rajallinen määrä ytimistä, jotka sitten kasvatetaan suurempaan kokoon.
Ultrasonication avulla kiteytymisen aikana voidaan vaikuttaa ja ohjata kasvu nopeutta, kokoa ja kristalli rakenteiden muotoa. Sonication eri vaihto ehdot tekevät Sono-kiteytys prosesseista tarkasti hallittavaan ja toistettavissa.
Ultraääni kavitaatio
Kun korkean intensiteetin Ultra ääni ylittää nestemäisen väli aineen, Korkeapaine (puristus) ja matalan paineen (rarefaction) aallot vuorotellen nesteen. Kun negatiivinen paine Ultra ääni aallolle, joka ylittää nesteen, on riittävän suuri, nesteen molekyylien välinen etäisyys ylittää pienimmän molekyyli etäisyyden, joka tarvitaan nesteen vahingoittumiin, ja sitten neste hajoaa siten, että tyhjiö kuplat tai tyhjät tilat on luotu. Nämä tyhjiö kuplat tunnetaan myös kavitaatio Kuplia.
Virran Ultra ääni sovelluksiin käytettävät kavitaatio kuplat, kuten sekoitus, hajotus, jyrsintä, poisto esiintyy yli 10 WCM:n Ultra ääni intensiitteillä.2. Kavitaatio kuplat kasvavat useiden akustisten matalapaineisten/korkeapainejaksojen yli, kunnes ne saavuttavat ulottuvuuden, jossa ne eivät pysty absorboimaan enempää energiaa. Kun Kavitaatio kupla on saavuttanut suurimman kokonsa, se sen väkivaltaisesti puristus syklin aikana. Lyhytaikaisen Kavitaatio kuplan väkivaltaiset kollapit luovat äärimmäisiä olosuhteita, kuten erittäin korkeita lämpö tiloja ja paineita, erittäin korkeita paineita ja lämpötila eroja sekä neste suihkuja. Nämä voimat ovat kemiallisten ja mekaanisten vaikutusten lähdettä, jota käytetään Ultra ääni sovelluksissa. Jokaista kutistus kuplaa voidaan pitää microreacerina, jossa useiden tuhansien asteiden lämpö tilat ja yli 1000 ilma kehää suuremmat paineet luodaan välittömästi [Suslick et al 1986].
Ultra ääni louhinta perustuu akustiseen Kavitaatio ja sen hydrodynaaminen leikkaus voimat
Fosforia
Fosfori on olennainen, ei-uusiutuva luonnon vara ja asiantuntijat jo ennustavat, että maailma osuu “Fosfori Peak”eli aika, josta lähtien tarjonta ei enää vastaa lisääntynyttä kysyntää, n. 20 vuoden aikana. Euroopan komissio on jo luokitellut fosforin kriittiseksi raaka-aineeksi.
Jäte vesi lietteen käytetään usein lannoitteen levitä pelloille. Koska puhdistamo lietteen lisäksi se sisältää arvokasta fosfaattia mutta myös haitallisia raskasmetalleja ja orgaanisia epäpuhtauksia, monet maat, kuten Saksa, rajoittavat lain säädännöllä, kuinka paljon jäte vesi lietteen voi käyttää lannoitteena. Monissa maissa, kuten Saksassa, on tiukat lannoite määräykset, jotka rajoittavat saastumista raskasmetalleilla tiukasti. Koska fosfori on rajallinen luonnon vara, Saksan jäte vesi lietteen asetus 2017 edellyttää, että jäte veden puhdistajia kierrätetään fosfaatit.
Fosforia voidaan ottaa talteen jäte vedestä, viemäri lietteestä sekä poltetun jäte vesi lietteen tuhasta.
Fosfaatti
Fosfaatti, epäorgaaninen kemikaali, on fosforihapon suola. Epäorgaanisia fosfaatteja louhitaan maataloudessa ja teollisuudessa käytettäväksi fosforin saamiseksi. Orgaanisen kemian fosfaatti, tai organofosfaatti, on fosforihapon esteri.
Älä sekoita nimeä fosfori kanssa elementin fosforia (kemiallinen symboli P). Ne ovat kaksi eri asiaa. Moniarvoinen epämetalli typpi ryhmän, fosforia esiintyy yleisesti epäorgaanisten fosfaatti kiviä.
Orgaaniset fosfaatit ovat tärkeitä biokemian ja biogeokemian kannalta.
Fosfaatti on ionintuottajaorganisaation nimi43-. Fosfori happo, toisaalta, on nimi triprotic Acid H3PO3. Tämä on yhdistelmä 3 H+ ja yksi fosfiitti (PO33-Ion.
Fosfori on alku aine, jonka kemiallinen merkki on P ja järjestys luku 15. Fosfori yhdisteitä käytetään laajalti myös räjähteiden, hermo aineiden, kitka otteluiden, ilotulitteiden, torjunta-aineiden, hammas tahnan ja pesu aineiden käytössä.
Sopii
Struvite, jota kutsutaan myös magnesiumammonium fosfaatiksi (MAP), on fosfaatti mineraali, jonka Kemiallinen kaava on NH4MgPO4· 6 H2O. Struvite kiteytyy orthorhombic-järjestelmässä valkoisina tai kellertävän valkoisina pyramidikiteitä tai platlet-tyyppisissä muodoissa. Koska pehmeä mineraali, struvite on Mohsin kovuus 1,5-2 ja alhainen ominaispaino 1,7. Neutraaleissa ja emäksisissä olosuhteissa struvite on tuskin liukoinen, mutta se voidaan helposti liuottaa happoon. Struviittikiteet muodostavat, kun on mooli-mooli-mooli suhde (1:1:1) magnesiumia, ammoniakkia ja fosfaattia jäteveden. Kaikki kolme elementtiä – Magnesium, ammoniakki ja fosfaatti – ovat tavanomaisesti läsnä jäte vedessä: magnesium, joka tulee pääasiassa maaperästä, meri vedestä ja juoma vedestä, ammoniakki hajoaa jäte veden ureasta ja elin tarvikkeista, saippuoista ja pesu aineista perä isin oleva fosfaatti jäte veteen. Näiden kolmen elementin läsnä ollessa sopii muodostaa todennäköisemmin korkeammat pH-arvot, korkeamman johtavuuden, alemmat lämpö tilat ja korkeammat magnesium-, ammoniakki-ja fosfaatti pitoisuudet. Fosforin talteenotto jäte vesi virroista, kuten sopii, ja kierrätyksen hyödyntäminen maataloudessa on lupaavaa.
Struvite on maataloudessa käytettävä arvokas hitaasti vapautunut mineraali lannoitus, jonka edut ovat rakeinen, helppokäyttöinen ja hajutonta.