Recuperación fósforo ultrasónico lodos ar dehe residuales
- Demanda jar nxoge ximhai fósforo xi aumentando, mente da oferta recursos naturales fósforo escasea.
- Lodos ar dehe residuales ne ya cenizas lodos ar dehe residuales ya hñä bojä jar fósforo ne, ir ar xi utilizar komongu fuente pa recuperar fósforo.
- Ar procesamiento ne ar precipitación ultrasónica productos químicos húmedos mejora ar recuperación ar fosfato ya lodos ar dehe residuales, nja'bu komongu ár 'bospi ya lodos incinerados ne xí ne ar recuperación da significativamente mäs bojä.
Fósforo
Fósforo (fósforo, hne) ge 'nar hño hingi renovable, ne bí gi japu̲'be̲fi gran da medida 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, piensos pa me̲ti). Lodos ar dehe residuales, ya cenizas lodos ar dehe residuales incineradas (ISSA), ar estiércol ne ya efluentes lácteos ya hñä bojä jar fósforo, nä'ä ya bi pa̲ti ja 'nar fuente pa ar recuperación fósforo jar nä'ä ir nge ár hño finito ar fósforo, nja'bu komongu ya preocupaciones ambientales.
Ya tasas recuperación fósforo ya corrientes ar dehe residuales líquidas xi alcanzar ar 40 ar 50%, Gem'bu̲ ya tasas recuperación lodos ar dehe residuales ne cenizas ar lodos ar dehe residuales xi alcanzar asta ar 90%. Ar fósforo ar tsa̲ da precipitar jar muchas formas, 'na Nuyu̲ estruvita (valorada komongu ar fertilizante mextha ar hño ne liberación lenta). Pa da da recuperación fósforo bojä, ar proceso recuperación da mejorar ar. Ultrasonidos ge 'nar nt'ot'e ár intensificación ar proceso bí acelera ar proceso ne aumenta rendimiento ya minerales recuperados.
Recuperación fósforo ultrasónico
Jar sonicación, ar xi recuperar materiales valiosos komongu ar estruvita (fosfato ar amonio magnesio (MAP), fosfato cálcico, ar hidroxiapatita (HAP) yá hidroxiapatita cálcica, fosfato ar octacálcico, ar fosfato ar tricálcico ne ar fosfato dicálcico dihidrato) ar flujos residuos. Ar nt'ot'e ultrasónico mejora ar extracción húmedo-química, nja'bu ngu ár precipitación ne cristalización (sono — cristalización) ar materiales valiosos lodos dehe residuales ne 'bospi lodos incinerados.
Mente da contenido fósforo (8 — 10%), hierro (10 — 15%) ne aluminio (5 — 10%) jar cenizas lodos ar dehe residuales monoincineradas ar bastante mar hñets'i, 'nehe contiene metales pesados tóxicos komongu ar plomo, cadmio, cobre ne ar zinc.
Recuperación Phopshorus – 'Nar proceso yoho ya pasos
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- extracción ácido
Ar ndu̲i bi thogi ar recuperación fósforo ge ar extracción wa lixiviación fósforo lodos dehe residuales wa lodos ar dehe incineradas (ISSA) utilizando 'nar ácido komongu ar ácido sulfúrico wa ar ácido clorhídrico. Ar mezcla ultrasónica promueve ar lixiviación húmeda-química ga aumentando ar transferencia masa entre ar ácido ne ar AISS pa ndi logre bí rápidamente 'nar lixiviación nxo̲ge ar fósforo. Ar tsa̲ da utilizar 'nar bi thogi previo jar nt'ot'e ko ácido etilendiaminetetraacetatic (EDTA) pa mejorar ar nt'ot'e extracción.
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- Precipitación fósforo
Ar cristalización ultrasónica mejora significativamente ya precipitación ya fosfatos aumentando ya puntos sembración ne acelerando ar adsorción ne ar agregación moléculas pa formar 'nar xito. Precipitación ultrasónica fósforo ar dehe residuales ne ar AISS ar tsa̲ da dähä, ngu, ir nge njapu'befi hidróxido magnesio ne hidróxido amonio. Ar precipitado resultante ge ar estruvita, compuesto xi t'o̲t'e magnesio, amonio, fósforo ne ar oxígeno.
Sonocrystallización Struvite
Ar dispersión ultrasónica promueve ar transferencia masa ja ya fases ne gi du̲i ar nucleación ne ar crecimiento cristalino ya fosfatos (nt'udi, estruvita yá 'ME̲NI).
Precipitación ultrasónica jar 'ñu ne ar cristalización ar struvite permiten ar nt'ot'e ya strams Nar dätä hño volumen ma escala industrial. Ar nt'ot'e procesamiento 'nar Nar dätä hño corriente lodos ar dehe residuales ar tsa̲ da resolver ir nge 'nar proceso ultrasónico continuo, da acelera ar cristalización ar estruvita ne mejora ar tamaño ar xito produciendo partículas ar fosfato mäs t'olo ne uniformes. NTHEGE tamaño ya partículas precipitadas bí determina ar tasa ar nucleación ne ar tasa crecimiento ar xito da kuhu. Ar nucleación ar acelerada ne ar crecimiento inhibido ge ya factores clave pa ar precipitación partículas fosfato ar cristalino, es decir, estruvita, nu'bu̲ 'nar njäts'i acuosa. Ultrasonidos ge 'nar nt'ot'e ár intensificación ar proceso da mejora ar mezcla jar 'mui da 'nar NTHEGE homogénea iones reactivos.
Ar mfädi ne ar precipitación ultrasónica proporciona 'nar NTHEGE mäs estrecha ar tamaño ya partículas, 'nar tamaño xito mäs pequeño, morfología controlable ne 'nar tasa nucleación ngut'a.
Cristales ar struvite precipitados a partir de efluentes porcinos (fuente: Kim et jar el. 2017)
Ar xi da tsoni ya hoga resultados precipitación, ngu ko PO3 —4 : NH+4 : Mg.2 + ja 'nar nä'ä da 'yadi wa ar 1: 3: 4. Rango pH 8 ma 10 conduce ar máxima liberación fosfato hne
Ultrasonidos ge 'nar técnica intensificación proceso altamente nt'ot'e xi hño pa da nja ntungi ar precipitación materiales valiosos komongu fosfato cálcico, fosfato ar magnesio amonio (MAP) ne hidroxiapatita (HAP), hidroxiapatita calcio, fosfato octacalcio, fosfato tricálcico ne fosfato dicálcico dihidrato ar dehe residuales. Lodos ar dehe residuales, ar estiércol ne ar efluentes lácteos ar pädi komongu ar dehe residuales ricas jar nutrientes, nä'ä ar mfädi pa ar producción materiales valiosos a través de precipitación asistida ya ultrasonidos.
Formación cristales Struvite:
Mg2 + + NH+4 + HPO2 —4 + H2Acerca ar –> MgNH4DESPUÉS AR AR4 6 H2WA + 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 ultrasónicos ne reactores mar hñets'i rendimiento pa japi ya cenizas lodos ar dehe residuales incineradas (ISSA) ne ya lodos ar dehe residuales ma escala industrial. Hielscher Ultrasonidos xi especializada jar ar diseño ne ar fabricación equipos ultrasónicos alta ir nge – ndezu̲ ar laboratorio ne ar sobremesa asta ya unidades totalmente industriales. Ya ultrasonicadores Hielscher ya robustos ne gi construidos pa ar operación 24 yá 7 jár carga nxo̲ge jar entornos exigentes. Accesorios tales como reactores celda flujo ko ndunthe ya geometrías, sonotrodos (sondas ultrasónicas) ne cuernos refuerzo permiten adaptación óptima ko ya ultrasónico ja ya requisitos ar proceso. Pa procesar flujos Nar dätä hño volumen, Hielscher ofrece unidades ultrasónicas 4kW, 10kW ne 16kW, ne bí xi combinar hingi hembi da jar paralelo ya clústeres ultrasónicos.
Ya sofisticados ultrasonicadores Hielscher pede yá 'bede ko 'nar pantalla táctil 'bede pa 'nar hei operación ne 'nar control preciso ya parámetros ar proceso.
Ar facilidad njapu'befi ne 'nar operación hei ne segura ya características clave ya ultrasonicadores Hielscher. Control remoto ar navegador permite ar funcionamiento ne ar control ko ya ultrasónico a través de PC, teléfono inteligente wa ya tableta.
Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximado HMUNTS'UJE ultrasonicators:
| Volumen lote | Tasa flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 10 da 2000mL | 20 400 mL yá min. | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 da 20L | 0.2 4 L yá min | UIP2000hdT |
| 10 da 100L | 2 10 L yá min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 100 L yá min | UIP16000 |
| n.a. | mäs dätä | Cluster ar UIP16000 |
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Ot'a yá referencias
- Dodds, John A.; Espitalier, Fabienne; Louisnard, Olivier; Grossier, Romain; David, René; Hassoun, Myriam; Baillon, Fabien; Gatumel, Cendrine; Lyczko, Nathalie (2007): Ntsoni jar ultrasonido ya procesos cristalización-precipitación: 'ra ya ejemplos ne ya 'ra'yo 'nar modelo ar segregación. Caracterización sistemas partículas ne partículas, Wiley — VCH Verlag, 2007, 24 (1), pp.18 — 28
- Kharbanda, da.; Prasanna, ë. (2016): Extracción ar nutrientes ar dehe residuales lecheras jar MAP (fosfato ar amonio magnesio) ne HAP (hidroxiapatita). Rasayan Journal of Chemistry 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, ar nthe molares ne ar pretratamiento ar recuperación fósforo a través de ar cristalización estruvitas 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 ar fertilizantes ya xito liberación lenta ar dehe residuales a través de ar cristalización struvites. Árabe. 7, 139 — 155.
Hechos Bale ar penä ga pädi
Tema funciona ar precipitación ultrasónica?
Ultrasonidos ts'oni ar nucleación ne ar crecimiento cristales, 'nar proceso conocido komongu sonocrystallization.
Jar ndu̲i lugar, ár nt'ot'e ultrasonido permite da ñut'i nu'u ja ar tasa nucleación, hogem'bu̲ mi o̲t'e cristales sólidos a partir de 'nar njäts'i líquida. Ultrasond mextha nts'edi crea 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 ar sembración ne ar nucleación bí inician 'nar 'me̲i mar hñets'i ne nä'ä nu'bu̲ tsa̲. Ja ar interfaz entre ar burbuja cavitación ne ár njäts'i, japi 'nar molécula soluto ar solvada ya disolvente, Gem'bu̲ gi japi ar superficie ar molécula xí cubierta ar burbuja cavitación, nu'bu̲ ja modo da tasa solvación ar reduce. Ar previene ar re-disolución ar molécula soluto, gem'bu̲ bí aumenta ar coagulación moléculas jar ár njäts'i.
Jar segundo lugar, ar sonicación promueve ar crecimiento ar xito. Ar mezcla ultrasónica promueve crecimiento cristales ir nge ar increción ar transferencia ar masa ne ar agregación moléculas.
Ya resultados obtenidos ya sonicación xi da controlados ya 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 sonicación pulsada yá ciclo permite ar control preciso dige 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, ne gem'bu̲ bí cultivan ja 'nar tamaño mäs dätä.
Usando ultrasonidos Nxoge ar cristalización, ar tasa crecimiento, tamaño, ne ár 'mui ya estructuras cristalinas xi da influenciados ne controlados. Ya 'na'ño opciones sonicación o̲t'e ne ya procesos sono — cristalización 'bu̲hu̲ controlables ne repetibles ko ya precisión.
Cavitación ultrasónica
Nu'bu̲ ultrasonido mextha intensidad cruza 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 cruza 'nar líquido ar suficientemente nä'ä dätä, mbi ja ya moléculas ar líquido supera ar mbi molecular mínima mahyoni pa da zeti ar líquido intacto, ne Gem'bu̲ ar líquido bí descompone pa ar vacío ar crean burbujas wa vacíos. Esas burbujas ar vacío 'nehe ar pädi ngu cavitación Burbujas.
Burbujas ar cavitación utilizadas pa aplicaciones ultrasónicas nts'edi komongu ar mezcla Ar dispersión, Ar fresado, Extracción etc. bí producen jár intensidades ar ultrasonido t'uti hñe̲he̲ bí 10 ar Wcm2. Ya burbujas cavitación crecen a lo largo de varios ciclos acústicos ar xí hñets'i'i presión yá mextha ya presión asta da alcanzan 'nar dimensión ho hingi xi absorber mäs energía. Nu'bu̲ 'nar burbuja cavitación xi alcanzado ár tamaño máximo, implosiona violentamente Nxoge 'nar ciclo compresión. Ya violentos colapsos 'nar burbuja cavitación transitoria crean nkohi extremas komongu temperaturas ne presiones xi altas, diferenciales ya presión ne mpat'i na altos ne chorros líquido. Esas ya ndu nzafi ya fuente efectos químicos ne mecánicos utilizados aplicaciones ultrasónicas. Nu'bu̲ burbuja colapsada 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 regenerador ne ya expertos ya predicen da jar ximha̲i “pico fósforo”, es decir, pa a partir de nuna ar oferta ya hingi tsa̲ da satisfacer ar aumento ar demanda jar aprox. 20 ya je̲ya. Ar Comisión Europea ya xi clasificado ar fósforo nu'u̲ materia prima crítica.
Lodos ar dehe residuales ar utilizan tso̲kwa menudo komongu fertilizante extendido ja ya campos. Wat'i, dado da lodos ar dehe residuales hingi ho̲ntho contienen fosfato valioso, pe ge 'nehe metales pesados nocivos ne contaminantes orgánicos, xingu ximha̲i komongu nu Alemäña restringen ir nge ar ley yá 'bede ya lodos ar dehe residuales 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 ar dehe residuales 2017 a̲di ja ya operadores do̲ni alcantarillado da reciclen ya fosfatos.
Ar fósforo ar tsa̲ da recuperar ya dehe residuales, ya lodos ar dehe residuales, nja'bu komongu ár 'bospi ya lodos ar dehe residuales incineradas.
Fosfato
'Nar fosfato, 'nar 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 organofosfato, ge 'nar éster ácido fosfórico.
Hingi confunda thuuhu fósforo ko 'nar 'mu̲i fósforo (ár nt'udi químico hne). Ya ar yoho ya 'na'ño. 'Nar multivalente hingi metálico ya Hmunts'i nitrógeno, ar fósforo o comúnmente jar rocas fosfato inorgánico.
Ya fosfatos orgánicos ya mahyoni jar bioquímica ne ar biogeoquímica.
Fosfato ar thuuhu ion PO43 —. Ar ácido fósforo, ir otro lado, ar thuuhu ar ácido triprotico H3PO3. Nuna gehna '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, fósforos nts'edi, ya nzaxthi, pesticidas, pasta ts'i ne ya detergentes.
struvite
Struvite, 'nehe conocido komongu fosfato magnesio amonio (MAP), ge 'nar mineral fosfato ko ar fórmula química NH4MgPO4·6H2O Struvite cristaliza ko ya ortorrómbico komongu cristales piramidales ar njät'i nt'axi amarillento wa nt'axi parduzco wa jar formas similares ja ya platletas. Da ar 'nar mineral blando, ar struvite pe̲ts'i 'nar dureza Mohs ar 1.5 da 2 ne 'nar xí hñets'i'i gravedad específica ar 1.7. Jar nkohi neutrales ne alcalinas ar estruvita ar penä soluble, pe ar tsa̲ da disolver hingi hembi da jar ácido. Ya cristales struvita mi o̲t'e nu'bu̲ 'bu̲i 'nar nthe lunar lunar (1:1:1) magnesio, amoníaco ne fosfato jar dehe residuales. Hñu ya xe̲ni – magnesio, ar amoníaco ne ar fosfato – normalmente gi 'bui ja ya dehe residuales: ar magnesio procedente principalmente ar ha̲i, ar dehe däzabi ne ar dehe potable, ar amoníaco bí descompone ar urea ya dehe residuales, ne ar fosfato procedente ar nts'i, ar jabones ne ar detergentes ja ya dehe residuales. Ko nuya hñu xe̲ni 'bui, xähmä mäs ke ar struvita bí forme bí valores ar pH xí altos, dätä conductividad, temperaturas mäs bajas ne ar concentraciones xí altas ar magnesio, ar amoníaco ne ar fosfato. Recuperación fósforo ar dehe residuales komongu struvite ne ar reciclaje esos nutrientes komongu fertilizante pa ar agricultura ar prometedora.
Struvite ge 'nar valioso fertilizante mineral ar liberación lenta utilizado ar agricultura, pe̲ts'i ya ventajas da granular, hei ar zu̲di ne libre ar olores.