Recuperación ultrasónica fósforo lodos depuradora
- Demanda jar nxoge ximhai fósforo xi aumentando, mente da oferta recursos naturales fósforo ar kadu̲ 'nar pa mäs escasa.
- Ya lodos depuradora ne ya cenizas lodos depuradora ya hñä bojä jar fósforo ne, ir xi utilizar ar komongu fuente pa recuperar fósforo.
- Ar procesamiento químico nxa ultrasónico ne ar precipitación mejoran ar recuperación fosfato ya lodos ar depuradora, nja'bu komongu ja ya cenizas ya lodos incinerados, ne o̲t'e ne ar recuperación da significativamente mäs bojä.
fósforo
Fósforo (fósforo, hne) ge 'nar hño hingi renovable, ne bí gi japu̲'be̲fi xingu jar agricultura komongu ar fertilizante, nja'bu komongu ja xi industrias, ho ar fósforo ge 'nar aditivo valioso (nt'udi, pinturas, detergentes pa ya 'bitu, retardantes llama, nts'i pa me̲ti). Ya lodos depuradora, ya cenizas lodos depuradora incinerados (AISS), ar estiércol ne ya efluentes lácteos ya hñä bojä jar fósforo, nä'ä ya bi pa̲ti ja 'nar fuente recuperación fósforo jar nä'ä ir nge ár hño finito fósforo, nja'bu̲ komongu a ya preocupaciones ambientales.
Ya tasas recuperación fósforo ya flujos ar dehe residuales líquidas xi alcanzar ar 40 ar 50%, Gem'bu̲ ya tasas recuperación lodos depuradora ne cenizas lodos depuradora xi alcanzar asta ar 90%. Ar fósforo ar tsa̲ da precipitar ar xingu ya formas, 'na Nuyu̲ ar estruvita (valorada komongu 'nar fertilizante mextha ar hño ne liberación lenta). Pa da recuperación fósforo da bojä, ar gi mejorar ar proceso recuperación. Ar ultrasonicación ge 'nar nt'ot'e ár intensificación ar proceso bí acelera ar proceso ne aumenta rendimiento ya minerales recuperados.
Recuperación ultrasónica fósforo
Jar sonicación, materiales valiosos Komo ar estruvita (fosfato magnesio ne amonio (MAP)), fosfato calcio, ar hidroxiapatita (HAP) yá hidroxiapatita calcio, fosfato ar octacálcico, ar fosfato ar tricálcico ne ar fosfato dicálcico dihidratado xi recuperar ar ja ya flujos residuos. Ar nt'ot'e ultrasónico mejora ar extracción química húmeda, nja'bu Komo ar precipitación ne ar cristalización (sonocristalización) ar materiales valiosos ya lodos depuradora ne ya cenizas ya lodos incinerados.
Nu'bu̲ bien contenido fósforo (8 – 10%), hierro (10 – 15%) ne aluminio (5 – 10%) ja ya cenizas ya lodos ar dehe residuales monoincinerados ar bastante mar hñets'i, 'nehe contiene metales pesados tóxicos komongu ar plomo, cadmio, cobre ne ar zinc.
Recuperación fósforo – 'Nar proceso yoho ya pasos
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- Extracción ácida
Ar ndu̲i bi thogi ar recuperación fósforo ge ar extracción wa lixiviación fósforo ya lodos depuradora wa ya cenizas lodos ar depuradora incineradas (AISS) utilizando 'nar ácido komongu ar ácido sulfúrico wa ar ácido clorhídrico. Ar mezcla ultrasónica favorece ar lixiviación química húmeda bi ar transferencia masa entre ar ácido ne ar ISSA ja modo da consigue ar rápidamente 'nar lixiviación nxo̲ge ar fósforo. Ar tsa̲ da utilizar 'nar etapa pretratamiento ko ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) pa mejorar ar nt'ot'e extracción.
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- Precipitación fósforo
Ar cristalización ultrasónica mejora significativamente ar precipitación fosfatos ar aumentar ya puntos 'bot'i ne ya acelerar ar adsorción ne ar agregación moléculas pa formar 'nar xito. Precipitación ultrasónica fósforo ar dehe residuales ne ISSA to da tsoni ya, ngu, ir nge njapu'befi hidróxido magnesio ne hidróxido amonio. Ar precipitado resultante ge ar estruvita, compuesto formado ya magnesio, amonio, fósforo ne ar oxígeno.
Sonocristalización estruvita
Ar dispersión ultrasónica promueve ar transferencia masa ja ya fases ne gi du̲i ar nucleación ne ar crecimiento cristales pa ya fosfatos (nt'udi, estruvita yá MAP).
Ar precipitación ne ar cristalización ultrasónica jar 'ñu ar estruvita permite ar nt'ot'e ya dätä volúmenes ma escala industrial. Ar hñäki procesamiento 'nar Nar dätä hño flujo lodos depuradora to resolver ar ir nge 'nar proceso ultrasónico continuo, acelera cristalización jar estruvita ne mejora ar tamaño ya xito produciendo partículas ar fosfato mäs t'olo ne uniformes. NTHEGE tamaño ya partículas precipitadas xi determinada ya velocidad nucleación ne 'mefa ár njäts'i Tange'u ar tasa ar crecimiento ya cristales. Ar nucleación ar acelerada ne ar inhibición ar crecimiento ge ya factores clave pa ar precipitación partículas fosfato cristalino, es decir, estruvita, nu'bu̲ 'nar njäts'i acuosa. Ar ultrasonicación ge 'nar nt'ot'e intensificador ar proceso da mejora ar mezcla da uni 'nar NTHEGE homogénea ya iones reactivos.
Ar mfädi ne ar precipitación ultrasónica proporciona 'nar NTHEGE tamaño partícula mäs estrecha, 'nar tamaño ya xito mäs pequeño, 'nar morfología controlable ne 'nar velocidad nucleación ngut'a.
Cristales ar estruvita precipitados a partir de efluentes porcinos (fuente: Kim et jar el. 2017)
Ar xi dähä Haxu̲jwä resultados precipitación, ngu, ko PO3-4 : NH+4 : Mg2+ ja 'nar nä'ä da 'yadi wa ar 1: 3: 4. Rango pH 8 ma 10 conduce ar máxima liberación fosfato hne
Ar ultrasonicación ge 'nar técnica intensificación ar procesos xi na hño pa da nja ntungi ar precipitación materiales valiosos komongu ar fosfato cálcico, fosfato magnésico ne amónico (MAP) ne ar hidroxiapatita (HAP), ar hidroxiapatita cálcica, fosfato ar octacálcico, ar fosfato ar tricálcico ne ar fosfato dicálcico dihidratado ya dehe residuales. Ya lodos depuradora, ar estiércol ne ar efluentes ya lácteos mi pädi komongu ar dehe residuales ricas jar nutrientes, ne ya mäs ar za pa ar producción materiales valiosos ir nge ya precipitación asistida ya ultrasonidos.
Formación cristales estruvita:
Mg2+ + NH+4 + HPO2-4 + H2O –> MgNH4PO4 ∙ 6H2Wa + H+
Procesadores ultrasónicos ar mextha nts'edi ndezu̲ ar laboratorio asta ar escala piloto ne industrial.
Ya equipos ultrasónicos ar industriales pa lixiviación ne precipitación
Ar requieren sistemas ne reactores ultrasónicos mar hñets'i rendimiento pa japi ya cenizas lodos ar depuradora incineradas (AISS) ne ya lodos depuradora escala industrial. Hielscher Ultrasonics xi especializada jar ar diseño ne ar fabricación equipos ultrasónicos alta ir nge – ndezu̲ ar laboratorios ne ar sobremesas asta unidades totalmente industriales. Ya ultrasonidos Hielscher ya robustos ne gi construidos da funcionar ya 24 ora ar pa, 7 ya pa ar su̲mänä plena carga jar entornos exigentes. Ya accesorios komongu ya reactores celda flujo ko 'na'ño ya geometrías, ya sonotrodos (sondas ultrasónicas) ne ya bocinas refuerzo permiten adaptación óptima ko ya ultrasónico ja ya requisitos ar proceso. Pa procesar flujos Nar dätä hño volumen, Hielscher ofrece unidades ultrasónicas 4 kW, 10 ya kW ne 16 kW, nä'ä xi combinar ar hingi hembi da jar paralelo ko ya Hmunts'i ultrasonidos.
Hielscher’s sophisticated ultrasonicators feature a digital touch display for easy operation and precise control of the process parameters.
Ar facilidad njapu'befi ne 'nar manejo sencillo ne pädi xi hño ya ya características clave ya ultrasonidos Hielscher. Control remoto ar navegador permite ar funcionamiento ne ar control ko ya ultrasónico a través de 'nar PC, 'nar teléfono inteligente wa 'nar tableta.
Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximada ar HMUNTS'UJE ultrasonidos:
| Volumen lote | Gasto | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| Ar 10 da 2000 ml | Ar 20 400 ml yá min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 da 20L | 0.2 4 L yá min | UIP2000hdT |
| Ar 10 da 100L | Ar 2 10 l yá min | UIP4000hdT |
| n.d. | Ar 10 100 L yá min | UIP16000 |
| n.d. | Mar dätä | Racimo ar UIP16000 |
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Bibliografía yá Referencias
- Dodds, John A.; Espitalier, Fabienne; Louisnard, Olivier; Grossier, Romain; David, René; Hassoun, Myriam; Baillon, Fabien; Gatumel, Cendrine; Lyczko, Nathalie (2007): Ntsoni ya ultrasonidos ja ya procesos cristalización-precipitación: 'ra ya ejemplos ne 'nar 'ra'yo modelo segregación. Caracterización partículas ne sistemas partículas, Wiley – VCH Verlag, 2007, 24 (1), pp.18 – 28
- Kharbanda, da.; Prasanna, ë. (2016): Extracción nutrientes ya dehe residuales lácteas jar MAP (fosfato magnesio ne amonio) ne HAP (hidroxiapatita). Revista Química Rasayan Vol. 9, hi'nä. 2; 2016. 215-221.
- Kim, D.; Jin Min, ë.; Gi Nehe, ë.; Yu, M.S:; Park, K.Y. (2017): Efectos ar pH, proporciones ya molares ne ar pretratamiento ar recuperación fósforo a través de ar cristalización estruvita a partir de efluentes ar dehe residuales porcinas digeridas anaeróbicamente. Nthoni jar Ingeniería Ambiental 22 (1), 2017. 12-18.
- Rahman, M., Salleh, M., Ahsan, A., Hossain, M., Ra, c.ndunthe (2014): Producción fertilizante cristalino liberación lenta a partir de dehe residuales a través de ar cristalización estruvita. Árabe. J Chem. 7, 139 – 155.
Datos da Bale ar penä ga pädi
¿Tema funciona ar precipitación ultrasónica?
Ar ultrasonicación afecta ar nucleación ne ar crecimiento cristales, 'nar proceso conocido komongu sonocristalización.
Jar ndu̲i lugar, ár nt'ot'e ultrasonidos permite da ñut'i nu'u ja ar velocidad nucleación, hogem'bu̲ mi o̲t'e cristales sólidos a partir de 'nar njäts'i líquida. Ya ultrasonidos mextha nts'edi crean cavitación, nä'ä ge ar crecimiento ne ar implosión burbujas ar vacío ja 'nar made líquido. Implosión ya burbujas ar vacío introduce energía jar ko ne reduce ar exceso crítico energía mpe̲fi. Ar nuna modo ya puntos 'bot'i ne ar nucleación bí inician 'nar 'me̲i elevado ne jar t'olo ora mäs xuditho. Ja ar interfaz entre ar burbuja cavitación ne ár njäts'i, japi 'nar molécula soluto ar solvatada ir nge ar solvente, Gem'bu̲ gi japi ar superficie ar molécula xí cubierta ya burbuja cavitación, nä'ä tasa solvatación disminuye. Ar evita ar redisolución ar molécula soluto, gem'bu̲ bí aumenta ar coagulación ya moléculas jar ár njäts'i.
Jar segundo lugar, ar sonicación favorece crecimiento ya cristales. Ar mezcla ultrasónica favorece crecimiento cristales bi ar transferencia ar masa ne ar agregación moléculas.
Ya resultados obtenidos ir nge ar sonicación xi controlar ar ir nge ar modo sonicación:
Sonicación continua:
Ar nt'ot'e ultrasónico continuo ya ár njäts'i produce xingu sitios nucleación, ja modo da bí crea 'nar Nar dätä hño 'bede ya t'olo cristales
Sonicación pulsada:
Ár nt'ot'e ar sonicación pulsada yá cíclica permite 'nar control preciso ar tamaño ar xito
Ar sonicación pa da du'mi ar nucleación:
Nu'bu̲ ar ultrasonido da t'uni ho̲ntho Nxoge ar comienzo ar proceso cristalización, ar ngetho ge 'nar 'bede finito ya núcleos, da 'me̲fa crecen asta tamaño 'nar dätä.
Ir nge njapu'befi ya ultrasonidos Nxoge ar cristalización, ar to da ñut'i nu'u ne controlar ar tasa crecimiento, ar tamaño ne honja 'ra ya estructuras cristalinas. Ya 'na'ño opciones sonicación o̲t'e ne ya procesos sonocristalización 'bu̲hu̲ controlables ne repetibles ko ya precisión.
cavitación ultrasónica
Nu'bu̲ ya ultrasonidos mextha intensidad atraviesan made 'nar líquido, ya ondas mextha presión (compresión) ne xí hñets'i'i presión (rarefacción) bí alternan a través de ar líquido. Nu'bu̲ ar presión negativa causada ja 'nar onda ultrasónica da atraviesa 'nar líquido ar suficientemente nä'ä dätä, mbi ja ya moléculas ar líquido excede ar mbi molecular mínima mahyoni pa da zeti ar líquido intacto, ne Gem'bu̲ ar líquido bí descompone pa ar creen burbujas vacío wa ya vacíos. Esas burbujas ar vacío 'nehe ar pädi ngu cavitación Burbujas.
Burbujas ar cavitación utilizadas pa aplicaciones ultrasónicas nts'edi komongu ar mezcla Dispersión, molienda, Extracción etcétera. ocurren jár intensidades ar ultrasonido t'uti hñe̲he̲ bí 10 ar Wcm2. Ya burbujas cavitación crecen a lo largo de varios ciclos acústicos ar baja yá mextha ya presión asta da alcanzan 'nar dimensión dá nu'u hingi xi absorber mäs energía. Nu'bu̲ 'nar burbuja cavitación xi alcanzado ár tamaño máximo, implosiona violentamente Nxoge 'nar ciclo compresión. Ya colapsos violentos 'nar burbuja cavitación transitoria crean nkohi extremas komongu temperaturas ne presiones xi altas, diferenciales presión ne mpat'i na altos ne chorros líquido. Esas ya ndu nzafi ya fuente ya efectos químicos ne mecánicos utilizados ya aplicaciones ultrasónicas. Nu'bu̲ burbuja colapsa to nt'ent'i ar komongu microrreactor ja ar crean instantáneamente temperaturas varios miles ya grado ne presiones t'uti hñe̲he̲ jar 're̲t'anthebe atmósferas [Suslick et ar 1986].
Ar extracción ar ultrasónica bí basa ar cavitación acústica ne yá ndu nzafi ar cizallamiento hidrodinámicas
fósforo
Ar fósforo ge 'nar hño esencial hingi regenerable ne ya expertos ya predicen ke ar ximha̲i golpeará “Pico fósforo”, bi mä, ar ora a partir de nuna ar oferta ya hingi tsa̲ da satisfacer ar aumento ar demanda jar aprox. 20 ya je̲ya. Ar Comisión Europea ya ar xi clasificado fósforo komongu 'nar materia prima crítica.
Ya lodos depuradora ar utilizan tso̲kwa menudo komongu fertilizante esparcido ja ya campos. Wat'i, dado ke ya lodos depuradora hingi Honto contienen fosfato valioso, pe ge 'nehe metales pesados nocivos ne contaminantes orgánicos, xingu ximha̲i, komongu nu Alemäña, restringen ya ley yá 'bede ya lodos depuradora nä'ä da xi utilizar komongu ar fertilizante. Xingu ximha̲i, komongu nu Alemäña, pe̲ts'i yá estrictas regulaciones fertilizantes, da limitan estrictamente ar contaminación metales pesados. Dado ne ar fósforo ge 'nar hño ar finito, ar nt'ot'e alemän lodos depuradora 2017 a̲di ja ya operadores do̲ni nt'ot'e ya dehe residuales da reciclen ya fosfatos.
Ar fósforo ar tsa̲ da recuperar ya dehe residuales, ya lodos ar depuradora, nja'bu komongu ja ya cenizas ya lodos ar depuradora incinerados.
fosfato
'Nar fosfato, 'nar producto químico inorgánico, ge 'nar sal ácido fosfórico. Ya fosfatos inorgánicos ar extraen pa da fósforo pa ár njapu'befi ar agricultura ne ar industria. Jar química orgánica, 'nar fosfato, wa organofosforado, ge 'nar éster ar ácido fosfórico.
Don’t confuse the name phosphorous with the element phosphorus (chemical symbol P). They are two different things. A multivalent nonmetal of the nitrogen group, phosphorus is commonly found in inorganic phosphate rocks.
Ya fosfatos orgánicos ya mahyoni jar bioquímica ne ar biogeoquímica.
Fosfato ar thuuhu ion PO43-. Ar ácido fosforado, ir otro lado, ar thuuhu ar ácido triprótico H3PO3. T'o̲t'e 'nar combinación 3 H+ iones ne 'nar fosfito (PO33-) ion.
Ar fósforo ge 'nar 'mu̲i químico mi pe̲ts'i ar ár nt'udi hne ne ar 'bede atómico 15. Ya compuestos fósforo 'nehe ar utilizan ampliamente jar explosivos, agentes nerviosos, cerillas nts'edi, ya nzaxthi, pesticidas, pasta ts'i ne ya detergentes.
estruvita
Ar estruvita, 'nehe conocida komongu ar fosfato magnesio ne amonio (MAP), ge 'nar mineral fosfato ko ar fórmula química NH4MgPO4·6H2O ar estruvita cristaliza ko ya ortorrómbico komongu cristales piramidales njät'i nt'axi jar amarillento wa nt'axi parduzco wa jar formas plaquetas. Da ar 'nar mineral blando, ar estruvita pe̲ts'i 'nar dureza Mohs 1,5 jar 2 ne 'nar gravedad específica baja ar 1,7. Ja neutras ne alcalinas, ar estruvita xí difícilmente soluble, pe tsa̲ da disolver ar hingi hembi da jar ácido. Ya cristales estruvita mi o̲t'e nu'bu̲ 'bu̲i 'nar nä'ä da 'yadi wa ar mol (1:1:1) magnesio, amoníaco ne fosfato ja ya dehe residuales. Hñu ya xe̲ni – magnesio, ar amoníaco ne ar fosfato – Normalmente gi 'bui ja ya dehe residuales: ar magnesio proviene principalmente ar ha̲i, ar dehe däzabi ne ar dehe potable, ar amoníaco bí descompone ar urea ya dehe residuales ne ar fosfato proveniente nts'i, ya jabones ne ya detergentes ja ya dehe residuales. Ko nuya hñu xe̲ni 'bui, xähmä mäs ke ar estruvita bí forme bí valores ar pH xí altos, dätä conductividad, temperaturas mäs bajas ne concentraciones mäs altas ar magnesio, ar amoníaco ne ar fosfato. Recuperación fósforo ya corrientes ar dehe residuales dets'e estruvita ne ar reciclaje esos nutrientes komongu fertilizante pa ar agricultura ar prometedor.
Ar estruvita ge 'nar valioso fertilizante mineral ar liberación lenta utilizado ar agricultura, mi pe̲ts'i ya ventajas da granular, hei ar zu̲di ne libre ar olores.