Ultrahangos iszap visszanyerése szennyvíziszapból
- A foszfor iránti világméretű kereslet egyre nő, miközben a természetes foszfor források értékesítése szűkös.
- A szennyvíziszap és a szennyvíziszap-hamu foszforban gazdag, ezért forrásként felhasználható a foszfor visszanyerésére.
- Az ultrahangos nedves-kémiai feldolgozás és kicsapatás javítja a foszfátból a szennyvíziszapból, valamint az elégett iszap hamvazásából, és jelentősen gazdaságosabbá teszi a visszanyerést.
Foszfor
A foszfor (foszfor, P) egy nem megújuló energiaforrás, amelyet nagy mértékben a mezőgazdaságban alkalmaznak, mint műtrágya, valamint számos iparágban, ahol a foszfor értékes adalékanyag (pl. festékek, mosószerek, égésgátló anyagok, állati takarmányok). A szennyvíziszap, az elégett szennyvíziszap hamu (ISSA), a trágya és a tejelő szennyvizek foszforban gazdagok, ami a foszfor és a környezetvédelmi megfontolások véges forrásának tekintetében a foszfor visszanyerési forrását teszi ki.
Foszfor hasznosítási arányok a folyékony szennyvíz patakok elérheti 40 a 50%, míg a hasznosítási arányok szennyvíz iszap és szennyvíziszap hamu elérheti akár 90%. A foszfort sokféle formában lehet kicsapatva, egyikük a struvit (magas minőségű, lassú kioldású műtrágya). A foszfor gazdaságos visszanyerése érdekében javítani kell a visszanyerési folyamatot. Ultrasonication egy folyamat intenzívebbé módszer, amely felgyorsítja a folyamatot, és növeli a hozam a visszanyert ásványi anyagok.
Ultrahangos foszfor visszanyerés
A szonikáció alatt értékes anyagok, mint például a struvit (magnézium-ammónium-foszfát (MAP)), kalcium-foszfát, hidroxiapatit (HAP)/kalcium-hidroxiapatit, oktacalcium-foszfát, trikalcium-foszfát, és dikalcium-foszfát dihidrát lehet visszanyerni a hulladékáramok. Az ultrahangos kezelés révén javul a szennyvíz iszapból származó értékes anyagok kicsapódása és kristályosítása (Sono-kristályosodás), valamint az elégett iszap hamutartalma.
Míg foszfortartalom (8-10%), vas (10-15%) és alumínium (5-10%) az égve égetéssel készített szennyvíziszap hamuban meglehetősen magas, toxikus nehézfémeket is tartalmaz, mint például az ólom, kadmium, réz és cink.
Phopshorus hasznosítás – Egy kettő-lép folyamat
-
- savas extrakciós
A foszfor visszanyerésének első lépése a szennyvíz iszapból vagy elégett szennyvíziszapból (ISSA) származó foszfor kivonása vagy kioldása savas, például kénsav vagy sósav használatával. Az ultrahangos keverés elősegíti a nedves-kémiai kioldást azáltal, hogy növeli a sav és az ISSA közötti tömegátvitelt, hogy a foszfor teljes kioldását gyorsan érje el. Az extraháló eljárás javítására etilén-diamin-tetraacetatikus savat (EDTA) alkalmazó előkezelési lépést lehet alkalmazni.
-
- A foszfor kicsapása
Az ultrahangos kristályizálás a foszfátok kicsapódását jelentősen növeli azáltal, hogy növeli a vetés pontjait, és felgyorsítja a molekulák adszorpcióját és összevonását egy kristály formájában. A szennyvíz iszapból történő ultrahangos kicsapatása és az ISSA (pl. Magnézium-hidroxid és ammónium-hidroxid) segítségével lehet elérni. Az így keletkező csapadék a struvit, egy magnézium, ammónium, foszfor és oxigén ötvözete.
A STRUVITE szonokristályos
Az ultrahangos Szétszórás elősegíti a fázisok közötti tömegátvitelt, és elindítja a foszfátok nukleációs és kristály növekedését (pl. STRUVITE/MAP).
A struvit ultrahangos kicsapódása és kristályosodás lehetővé teszi Nagy térfogatú strams ipari méretű kezelését. Egy nagy szennyvíziszap áram feldolgozásának kérdését egy folyamatos ultrahangos eljárással lehet megoldani, amely felgyorsítja a struvit és javítja a kisebb, egyenletesebb foszfátrészecskéket előállító kristály méretet. A kicsapódott részecskék méreteloszlását a nukleációs ráta és az azt követő kristálynövekedési ráta határozza meg. A gyorsított Nukleáció és a gátolt növekedés kulcsfontosságú tényezői a cristalline foszfát részecskéinek, azaz a STRUVITE vizes oldatba történő kicsapatásának. Az ultrahang egy folyamaterősítő módszer, amely javítja a keverést, hogy megkapjuk a reaktív ionok homogén eloszlását.
Az ultrahangos kicsapatással keskenyebb részecskeméret-eloszlás, kisebb kristályos méret, ellenőrizhető morfológia, valamint gyors nukleációs arány érhető el.
Sertésből kicsapódott struvite kristályok (forrás: Kim és mtsai. 2017)
Jó csapadék eredményeket lehet elérni például a PO34 : NH+4 : Mg2 + 1:3: 4 arányban. A pH-tartománya 8-hoz 10 vezet a legnagyobb foszfát-P kiadás
Az ultrahang egy rendkívül hatékony folyamaterősítő technika, amely elősegíti az értékes anyagok, például kalcium-foszfát, magnézium-ammónium-foszfát (MAP) és hidroxiapatit (HAP), kalcium-hidroxiapatit, oktacalcium-foszfát, trikalcium-foszfát és dikalcium-foszfát dihidrát a szennyvizből. A szennyvíziszap, a trágya és a tejelő szennyvizek tápanyagban gazdag szennyvizként ismertek, ami alkalmas értékes anyagok előállítására az ultrahangos támogatott kicsapatáson keresztül.
Struvit-kristály képződése:
mg2 + + NH+4 + HPO2-4 + H2O –> MgNH között4Po4 ∙ 6H2O + H+
Nagy teljesítményű ultrahangos processzorok a laborból kísérleti és ipari méretekben.
Ipari ultrahangos berendezés kioldási és Kicsapódási berendezésekhez
Nagy teljesítményű ultrahangos rendszerekre és reaktorokra van szükség az elégett szennyvíziszap hamu (ISSA) és az ipari méretű szennyvíziszap kezelésére. A hielscher Ultrasonics a nagy teljesítményű ultrahangos berendezések tervezésére és gyártására specializálódott. – laboratóriumi és a pad-Top teljesen ipari egységek. Hielscher ultrahang-van erős és épít részére a 24/7 operáció alatt teli teher-ban igényes környezet. Olyan tartozékok, mint a különböző geometriákkal rendelkező áramláscellás reaktorok, a sonotrodes (ultrahangos szondák) és a nyomásfokozó szarvak lehetővé teszik az ultrahangos rendszer optimális adapduktort a folyamat követelményeinek megfelelően. Nagy volumenű streamek feldolgozásához a Hielscher 4kW, 10kW és 16kW ultrahangos egységeket kínál, amelyek párhuzamosan könnyen kombinálhatók az ultrahangos fürtökkel.
Hielscher ' kifinomult ultrahang-vonás egy digitális érint bemutatás részére könnyű operáció és precíz irányít-ból folyamat paraméterek.
Felhasználó-kedvesség és egy könnyű, biztos operáció van kulcs jellegét meghatározza-ból Hielscher ultrahang-. A távoli böngésző vezérlő lehetővé teszi az ultrahangos rendszer működtetését és ellenőrzését PC-n, okostelefonon vagy Tableten keresztül.
Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 10-2000 ml | 20-400 ml / perc | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1-20L | 02 - 4 L / perc | UIP2000hdT |
| 10-100 liter | 2 - 10 l / perc | UIP4000hdT |
| na | 10 - 100 l / perc | UIP16000 |
| na | nagyobb | klaszter UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!
Irodalom / References
- Dodds, John A.; Espitalier, Fabienne; Louisnard, Olivier, a László, Veresöde András, Budapest László, sajat László, Budapest Cendrin; Lyczko, Nathalie (2007): az ultrahang hatása a kristályizálásra-csapadék folyamatok: néhány példa és egy új szegregációs modell. Részecske és részecske rendszerek jellemzése, Wiley-VCH Verlag, 2007, 24 (1), PP. 18-28
- Harbanda, A.; És, K. (2016): tápanyagok kivonása a tejfeldolgozó szennyvízből Térkép formájában (magnézium-ammónium-foszfát) és HAP (hidroxiapatit). Rasayan folyóirat kémia Vol. 9, No. 2; 2016.215-221.
- Gábor, D.; Jin min, K.; Lee, K.; Yu, M. S:; Park, K.Y. (2017): A pH-érték, moláris arányok és előkezelés a foszfor visszanyerésen keresztül, az anaerob úton megemésztett sertésszennyvizek szennyvizek kristályosítása révén. Környezetmérnöki kutatás 22 (1), 2017. 12-18.
- Rahman, M., Salleh, M., ahsan, A., Hossain, M., ra, C. (2014): lassú kioldású kristályműtrágya gyártása a szennyvizből a struvit-kristályosodás során. Arab. J. Chem. 7, 139 – 155.
Tudni érdemes
Hogyan működik az ultrahangos csapadék?
Ultrahangos hatások Nukleáció és a kristály növekedés, a folyamat néven ismert sonokristályos.
Először is, alkalmazása ultrahang lehetővé teszi, hogy befolyásolja a nukleációs ráta, ahol szilárd kristályok formájában folyékony oldatot. Magas-erő ultrahang-teremt kavitáció, melyik van a növekedés és implóziós-ból vákuum buborék-ban egy folyadék közeg. Az implóziós a vákuum buborékok bevezeti az energiát a rendszerbe, és csökkenti a kritikus többlet szabad energia. Ezáltal a vetés pontok és a magzás kezdeményezése magas, és a legkorábbi időpontban. -Nél illesztő kavitáció buborék, és a megoldás, fele egy oldott molekula a solvated az oldószer, míg a másik felét a molekula felülete által lefedett kavitáció buborék, hogy a solvation ráta csökken. Meggátolható az oldott molekula újbóli feloszlása, míg a molekulák koagulációja megnő.
Másodszor, szonikáció elősegíti a kristály növekedését. Ultrahangos keverés elősegíti a növekedést a kristályok incresing a tömeges átadása és összesítése molekulák.
A szonikáció által elért eredményeket a szonikáció módja vezérli:
Folyamatos Sonication:
Az oldat folyamatos ultrahangos kezelése sok nukleációs telepet termel, így számos apró kristály jön létre
Pulzáló szonikáció:
Az impulzus/cikled szonikáció alkalmazása lehetővé teszi a kristályméret pontos ellenőrzését
A Nukleáció megindítására szolgáló szonáció:
Ha az ultrahang csak a kristályosodás kezdetén történik, véges számú atommagok keletkeznek, amelyeket aztán nagyobb méretben termesztenek.
A kristályosodás során az ultrahang, a növekedési ráta, a méret és a kristály szerkezetek alakja befolyásolható és szabályozható. A különböző lehetőségek a szonikáció, hogy Sono-kristályosodás folyamatok pontosan kontrollálható és megismételhető.
Ultrahangos kavitáció
Amikor a nagy intenzitású ultrahang határon folyékony közeg, nagynyomású (tömörítés) és az alacsony nyomású (rarefaction) hullámok váltakozó keresztül a folyadék. Ha a folyadék átkeresztezéséből eredő negatív nyomás elég nagy, akkor a folyadék molekulái közötti távolság meghaladja a folyadék ép tárolásához szükséges minimális molekulatávolságot, majd a folyadék úgy törik el, hogy a vákuum buborékok, vagy üregeket hoztak létre. Ezek a vákuum buborékok is ismert, mint kavitációs Buborékok.
Az ultrahang alkalmazásokhoz használt kavitációs buborékok, mint a keverés, diszpergáló, marás, kitermelése 10 WCM-nél nagyobb ultrahangos intenzitások alatt fordulnak elő2. A kavitáció buborékok nőnek több akusztikus alacsony nyomású/nagynyomású ciklusok, amíg el nem érik a dimenziót, ahol nem tudnak felvenni több energiát. Mikor egy kavitáció buborék birtokol nyúlt-a legfelső határ méret, ez implodes hevesen közben egy összenyomás bringa. Az erőszakos összeomlása átmeneti kavitáció buborék teremt szélsőséges körülmények között, például a nagyon magas hőmérséklet és nyomás, nagyon magas nyomás-és hőmérséklet-differenciál és folyékony fúvókák. Ezek az erők az ultrahangos alkalmazásokban használt kémiai és mechanikai hatások forrásai. Minden összeomló buborék lehet tekinteni, mint egy microreactor amelyben hőmérséklet több ezer fok és a nyomás magasabb, mint 1000 légkör jön létre azonnal [Suslick et al 1986].
Ultrahangos kivonás alapja akusztikus kavitáció és a hidrodinamikai nyíró erők
Foszfor
A foszfor nélkülözhetetlen, nem regenerálható erőforrás és a szakértők már azt jósolják, hogy a világ fog ütni “foszfor-csúcs”, azaz az az idő, amelytől kezdve a kínálat már nem felel meg a megnövekedett keresletnek, nagyjából 20 év alatt. Az Európai Bizottság már a foszfor-t kritikus nyersanyagnak minősítette.
Szennyvíziszap gyakran használják műtrágya terjedését a területen. Mivel azonban a szennyvíziszap nemcsak értékes foszfátot, hanem káros nehézfémeket és szerves szennyező anyagokat is tartalmaz, sok ország, mint Németország, jogszabály által korlátozza, hogy mennyi szennyvíziszap használható fel műtrágyaként. Sok ország, mint Németország szigorú műtrágyázási szabályokat, amelyek korlátozzák a szennyezés nehézfémek szigorúan. Mivel a foszfor egy véges erőforrás, a német szennyvíziszap rendelet 2017 szükséges szennyvíz üzem üzemeltetők újrahasznosítani foszfátok.
A foszfor felépült a szennyvíz, a szennyvíziszap, valamint az elégett szennyvíziszap hamuból.
Foszfát
A foszfát, szervetlen kémiai, a só a foszforsav. Szervetlen foszfátok bányásznak, hogy a foszfor a mezőgazdasági és ipari felhasználásra. Szerves kémiában, foszfátban vagy szerves foszforsavban a foszforsav észtere.
Ne tévessze meg a foszfor nevét az elem foszforval (kémiai jel, P). Két különböző dolog. A multivalens nemfémes a nitrogén csoport, foszfor gyakran megtalálható a szervetlen foszfát sziklák.
Szerves foszfátok fontos a biokémia és biogeokémiai.
Foszfát a neve ion PO43. Foszforsav, a másik viszont a neve a triprotic sav H3PO3. Ez a kombináció a 3 H+ ionok és egy foszfit (PO33Ion.
A foszfor az a kémiai elem, amelynek a jele P és atomszáma 15. Foszfor vegyületek is széles körben használják a robbanóanyagok, idegi ügynökök, súrlódási mérkőzések, tűzijáték, növényvédő szerek, fogkrém és tisztítószerek.
Struvite
A STRUVITE, a magnézium-ammónium-foszfát (MAP), egy foszfáttartalmú ásványi anyag, mely a kémiai Formula NH4Az MgPO4· 6H2O. Struvite kristályosodik az orthorhombic rendszer fehér vagy sárgás vagy barnásfehér piramis kristályok vagy platlet-szerű formában. Mivel a puha ásványi, struvite van egy Mohs keménysége 1,5-2 és alacsony fajsúlya 1,7. Semleges és lúgös körülmények között a struvit alig oldódik, de könnyen feloldható savban. Struvite kristályok formájában, ha van egy anyajegy-anya mole arány (1:1:1) a magnézium, ammónia és foszfát a szennyvízben. Mindhárom elem – magnézium, ammónia és foszfát – általában jelen vannak a szennyvíz: magnézium jön elsősorban a talaj, a tengervíz és az ivóvíz, ammónia van bontva a karbamid szennyvíz, és a foszfát érkező élelmiszer-, szappanok és mosószerek a szennyvíz. Ezekkel a három elemmel a struvit nagyobb valószínűséggel magasabb pH-értékeket, magasabb vezetőképességet, alacsonyabb hőmérsékletet, és nagyobb magnézium-, ammónia-és foszfátkoncentrációt jelent. Visszanyerése foszfor a hulladék vízfolyások, mint struvit és az újrahasznosítás e tápanyagok műtrágyát a mezőgazdaság ígéretes.
A STRUVITE egy nagyon értékes, lassan felszabadított, mezőgazdaságban használt műtrágya, amelynek előnye a szemcsés, könnyen használható és szagmentes.