Kanalizasyon Çamur ultrasonik phosphor kurtarma
- Fosforun dünya çapında talebi artmakta, doğal fosfor kaynaklarının temini da azalıyor.
- Kanalizasyon Çamur ve kanalizasyon çamur kül fosfor açısından zengindir ve bu nedenle fosfor geri almak için kaynak olarak kullanılabilir.
- Ultrasonik ıslak kimyasal işleme ve yağış, kanalizasyon çamur yanı sıra yakma çamur kül fosfat kurtarma geliştirir ve kurtarma önemli ölçüde daha ekonomik hale getirir.
Fosfor
Fosfor (phosphor, P) bir yenilenebilir olmayan kaynak, hangi ağır gübre olarak tarım ve birçok sanayilerde kullanılan, fosfor değerli bir katkı maddesi olduğu (örneğin, boyalar, çamaşır deterjanlar, alev geciktiriciler, hayvan yemi). Kanalizasyon Çamur, yakma kanalizasyon çamur kül (ıSSA), gübre ve süt sıvıları fosfor açısından zengindir, fosfor ve çevre endişeleri sonlu kaynak açısından onları fosfor kurtarma için bir kaynak yapma.
Phosphorus recovery rates from the liquid waste water streams can reach 40 to 50%, while recovery rates from sewage sludge and sewage sludge ash can reach up to 90%. Phosphorus can be precipitated in many forms, one of them being struvite (valued as a high-quality, slow-release fertilizer). In order to make the reclamation of phosphorus economical, the recovery process must be improved. Ultrasonication is a process intensifying method that accelerates the process and increases the yield of recovered minerals.
Ultrasonik fosfor kurtarma
Sonication altında, strüvit (Magnezyum Amonyum fosfat (Map)), kalsiyum fosfat, hidroksiapatit (hap)/kalsiyum hidroksiapatit, octacalcium fosfat, trikalsiyum fosfat ve dicalcium fosfat dihidrat gibi değerli malzemeler kurtarılabilir Atık akışlarından. Ultrasonik tedavi, ıslak-kimyasal ekstraksiyon yanı sıra yağış ve kristalleşme (Sono-kristalizasyon) Atıksu çamur ve kül yakma çamur gelen değerli malzemelerin geliştirir.
Fosforun içeriği (% 8-10), demir (% 10-15) ve alüminyum (% 5-10) Mono-yakılmış kanalizasyon çamur kül oldukça yüksektir, aynı zamanda kurşun gibi toksik ağır metaller içerir, kadmiyum, bakır, ve çinko.
Phopshorus kurtarma – Iki adımlı bir Işlem
-
- asit ekstraksiyon
Fosforun geri kazanımı ilk adım, kanalizasyon çamur veya yakma kanalizasyon çamur kül (Issa) sülfürik asit veya hidroklorik asit gibi bir asit kullanarak fosforun ekstraksiyon veya liçi olduğunu. Ultrasonik karıştırma, fosforun tam bir liçi hızla elde edilir, böylece asit ve Issa arasındaki kitle aktarımı artırarak ıslak kimyasal liçi teşvik eder. Etylenediaminetetraacetatic asit (EDTA) kullanarak bir ön tedavi adım ekstraksiyon prosedürü geliştirmek için kullanılabilir.
-
- Fosforlu yağış
Ultrasonik kristalizasyon, tohumlama noktalarını artırarak ve bir kristal oluşturmak için moleküllerin adsorpsiyonu ve toplamayı hızlandırarak fosfatların yağmasını önemli ölçüde arttırır. Magnezyum hidroksit ve amonyum hidroksit kullanarak, kanalizasyon sluge ve ıSSA gelen fosfor ultrasonik yağış örneğin elde edilebilir. Ortaya çıkan çökelme, magnezyum, amonyum, fosfor ve oksijeni oluşan bir bileşik olan struvite 'dir.
Struvite 'in sonocrystallizasyonu
Ultrasonik dispersiyon aşamaları arasında kitle transfer teşvik ve fosfat için çekirdeklenme ve kristal büyüme başlatır (örneğin, strüvit/Map).
Ultrasonik inline yağış ve strüvit kristalizasyon endüstriyel ölçekte büyük hacimli strams tedavisi için izin verir. Büyük bir kanalizasyon çamur akışı işleme sorunu strüvit kristalizasyonu hızlandırır ve daha küçük, daha düzgün fosfat parçacıkları üreten kristal boyutunu geliştirir sürekli bir ultrasonik süreç ile çözülebilir. Çöktürülmüş partiküllerin boyutu dağılımı, çekirdeklenme oranı ve sonraki kristal büyüme oranı belirlenir. Hızlandırılmış çekirdeklenme ve önleyici büyüme, bir sulu çözelti içinde, yani struvite, kristal fosfat parçacıkları, yağış için önemli faktörlerdir. Ultrasonication reaktif iyonlarının homojen bir dağılımı elde etmek için karıştırma geliştirir yöntemi yoğunlaştırarak bir süreçtir.
Ultrasonik yağış dar parçacık boyutu dağılımı vermek bilinmektedir, küçük kristal boyutu, kontrol edilebilir Morfoloji ve yanı sıra hızlı nüklasyon oranı.
Struvite crystals precipitated from swine effluent (source: Kim et al. 2017)
İyi yağış sonuçları örneğin PO ile elde edilebilir3-4 : NH+4 : Mg2 ' den fazla 1:3: 4 oranında. PH aralığı 8 için 10 maksimum fosfat P serbest yol açar
Ultrasonication, kalsiyum fosfat, magnezyum Amonyum fosfat (MAP) ve hidroksiatit (HAP), kalsiyum hidroksiapatit, octacalcium fosfat gibi değerli malzemelerin yağışından teşvik etmek için son derece verimli bir süreçtir. trikalsiyum fosfat, ve dicalcium fosfat atık su dihydrat. Kanalizasyon Çamur, gübre ve süt sıvaları, ultrasonik destekli yağış yoluyla değerli malzemelerin üretimi için uygundur besin açısından zengin atık su olarak bilinir.
Struvite kristal oluşumu:
Mg2 ' den fazla + NH+4 + HPO2-4 + H2O –> MgNH4Po4 ∙ 6H2O + H+
Laboratuvardan pilot ve endüstriyel ölçekte yüksek güç ultrasonik işlemciler.
Endüstriyel ultrasonik ekipman leaching ve yağış için
Yüksek performanslı ultrasonik sistemler ve reaktörler, endüstriyel ölçekte yakma kanalizasyon çamur kül (ıSSA) ve kanalizasyon çamur tedavi etmek için gereklidir. Hielscher Ultrasonics tasarım ve yüksek güçlü ultrasonik ekipman üretiminde uzmanlaşmıştır – Laboratuvar ve tezgah üstü tam endüstriyel üniteler. Hielscher ultrasonicators sağlam ve zorlu ortamlarda tam yük altında 24/7 işlemi için inşa edilmiştir. Çeşitli geometriler, sonotrodes (Ultrasonik problar) ve güçlendirici boynuzları ile akış hücresi reaktörleri gibi aksesuarlar proses gereksinimlerine ultrasonik sistemin optimum adapsiyon için izin verir. Büyük hacimli akışları işlemek için, Hielscher 4kW, 10kW ve 16 kW ultrasonik birimler, hangi kolayca ultrasonik kümeleri paralel olarak kombine edilebilir sunar.
Hielscher 'ın sofistike ultrasonicators kolay kullanım ve işlem parametrelerinin hassas kontrolü için bir dijital dokunmatik ekran özelliği.
Kullanıcı dostu ve kolay, güvenli bir çalışma Hielscher ultrasonicators önemli özelliktir. Uzak tarayıcı kontrolü, PC, akıllı telefon veya tablet aracılığıyla ultrasonik sistemin çalışmasını ve kontrolünü sağlar.
Aşağıdaki tablo size bizim ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesidir:
| Numune Hacmi | Akış Oranı | Önerilen Cihaz |
|---|---|---|
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | Uıp4000hdt |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha büyük | grubu UIP16000 |
Bizimle iletişime geçin! / Bize sor!
Edebiyat referansları
- Dodds, John A.; Espitalier, Fabienne; Louisnard, Olivier; Grossier, Romain; David, Rene; Hassoun, Myriam; Baillon, Fabien; Gatumel, Cendrine; Lyczko, Nathalie (2007): ultrason kristalizasyon-yağış süreçleri üzerinde etkisi: bazı örnekler ve yeni bir ayrım modeli. Parçacık ve parçacık sistemleri karakterizasyonu, Wiley-VCH Verlag, 2007, 24 (1), PP. 18-28
- Kharbanda, A.; Berk, K. (2016): süt Atıksu gelen besin ekstraksiyonu harıta şeklinde (Magnezyum Amonyum fosfat) ve HAP (hidroksiapatit). Rasayan Kimya Dergisi Vol. 9, No. 2; 2016.215-221.
- Kim, D.; Jin Min, K.; Lee, K.; Yu, M.S:; Park, K.Y. (2017): ANArobik olarak sindirilmiş domuz atıksularının atıktan strüvit kristalizasyonu ile pH, molar oranları ve ön arıtmanın fosfor geri kazanımı üzerine etkileri. Çevre Mühendisliği Araştırma 22(1), 2017. 12-18.
- Rahman, m., sarı, m., aras, A., Hossain, m., Ra, C. (2014): strüvit kristalizasyonu ile atık sulardan yavaş serbest kristal Gübre üretimi. Arab. J. Chem. 7, 139 – 155.
Bilinmesi Gereken Gerçekler
Nasıl Ultrasonik yağış çalışır?
Ultrasonication etkileri nükle ve kristal büyüme, bir süreç olarak bilinen Sonocrystallization.
Öncelikle, ultrason uygulaması çekirdeklenme hızını etkilemek için izin verir, burada katı kristaller sıvı bir solüsyondan formu. Yüksek güç ultrason oluşturur kavitasyon, büyüme ve vakum kabarcıkları bir sıvı ortamda patlamayı. Vakum kabarcıklarının çökmesi sisteme enerji getirir ve kritik aşırı serbest enerjiyi azaltır. Böylece, tohumlama noktaları ve çekirdeklenme yüksek hızda ve en erken zamanda başlatılır. Kavitasyon kabarcık ve çözüm arasındaki arayüzde, bir çözünen molekülün yarısı solvent tarafından solvated, molekül yüzeyinin diğer yarısı kavitasyon balonu tarafından kaplanmıştır, böylece solvasyon oranı azalır. Çözünme molekülünün yeniden çözünmesinin önlenmesi, çözümdeki moleküllerin koagülasyon artışı ise.
İkincisi, sonication kristal büyüme teşvik eder. Ultrasonik karıştırma kütle transferi ve moleküllerin toplama turizme tarafından kristallerin büyümesini teşvik eder.
Sonication tarafından elde edilen sonuçlar sonication modu tarafından kontrol edilebilir:
Sürekli Sonication:
Çözelti sürekli ultrasonik tedavi birçok çekirdeklenme siteleri üretir, böylece küçük kristaller çok sayıda oluşturulur
Pulsed sonication:
Darbeli/sağlanıncaya sonication uygulaması kristal boyutu üzerinde hassas kontrol sağlar
Sonication çekirdeklenme başlatmak için:
Ultrason sadece kristalizasyon sürecinin başında uygulandığında, daha sonra daha büyük bir boyuta yetiştirilen çekirdekler sınırlı sayıda oluşur.
Kristalizasyon sırasında ultrasonication kullanarak, büyüme oranı, boyutu, ve kristal yapıların şekli etkilenebilir ve kontrol edilebilir. Sonication çeşitli seçenekleri sono-kristalizasyon süreçleri hassas kontrol ve tekrarlanabilir olun.
ultrasonik kavitasyon
Yüksek yoğunluklu ultrason bir sıvı orta çapraz, yüksek basınç (sıkıştırma) ve düşük basınç (rarefaction) dalgalar sıvı üzerinden alternatif vardır. Bir sıvı geçiş Ultrasonik dalga için neden olan negatif basınç yeterince büyükse, sıvı molekülleri arasındaki mesafe sıvı bozulmamış tutmak için gerekli asgari moleküler mesafe aşıyor, ve daha sonra sıvı yıkar böylece vakum kabarcıklar veya boşluklar oluşturulur. Bu vakum kabarcıkları da olarak bilinir kavitasyon Baloncuk -lar.
Kavitasyon kabarcıklar gibi karıştırma güç Ultrasonik uygulamalar için kullanılan, dispersiyon, değirmencilik, ekstraksiyon vb 10 WCM daha yüksek ultrason yoğunlukları altında meydana2. Kavitasyon kabarcıklar daha fazla enerji absorbe edemez bir boyuta ulaşıncaya kadar birkaç akustik düşük basınç/yüksek basınç döngüleri üzerinde büyür. Bir Kavitasyon kabarcık maksimum boyutuna ulaştığında, bir sıkıştırma döngüsü sırasında şiddetle implodes. Geçici bir kavitasyon balonu şiddetli Şeki çok yüksek sıcaklık ve basınç, çok yüksek basınç ve sıcaklık farklılıkları ve sıvı jetleri gibi aşırı koşullar oluşturur. Bu güçler ultrasonik uygulamalarda kullanılan kimyasal ve mekanik efektler için kaynağıdır. Her çökmesi kabarcık bir microreactor olarak kabul edilebilir hangi sıcaklıkların birkaç binlerce derece ve basınç daha yüksek 1000 atmosferleri anında oluşturulur [Suslick ve Al 1986].
Ultrasonik ekstraksiyon akustik kavitasyon ve hidrodinamik kesme kuvvetleri dayanmaktadır
Fosfor
Fosfor bir temel, non-regenerable kaynak ve uzmanlar zaten dünya isabet olacağını tahmin “fosforlu zirve”, yani tedarik artık artan talep, yaklaşık 20 yıl içinde karşılayabilir zaman. Avrupa Komisyonu zaten fosfor kritik bir hammadde olarak sınıflandırmıştır.
Kanalizasyon Çamur genellikle alanlarda gübre yayılması olarak kullanılır. Ancak, kanalizasyon çamur sadece değerli fosfat değil, aynı zamanda zararlı ağır metaller ve organik kirleticiler içerdiğinden, Almanya gibi birçok ülke, yasa tarafından ne kadar kanalizasyon çamur gübre olarak kullanılabilir kısıtlamak. Almanya gibi birçok ülke, ağır metaller ile kontaminasyonunu kesinlikle sınırlayan sıkı gübre yönetmeliklerine sahiptir. Fosfor sonlu bir kaynak olduğundan, 2017 gelen Alman kanalizasyon çamur Yönetmeliği fosfatlar geri dönüşüm için kanalizasyon tesisi operatörleri gerektirir.
Fosfor atıksu, kanalizasyon çamur yanı sıra, yakma kanalizasyon çamur kül kurtarılabilir.
Fosfat
Bir fosfat, inorganik bir kimyasal, fosforik asit tuzu. İnorganik fosfatlar tarım ve sanayide kullanılmak üzere fosfor elde etmek için mayınlı. Organik Kimya, bir fosfat, veya organofosfat, fosforik asit bir ester olduğunu.
Eleman fosfor (kimyasal sembol P) ile fosforlu adı karıştırmayın. İki farklı şey. Azot grubunun multivalent ametal, fosfor yaygın inorganik fosfat kayalarda bulunur.
Biyokimya ve Biyojeokimya organik fosfatlar önemlidir.
Fosfat iyon PO adıdır43-. Fosforöz asit, öte yandan, triprotik asit H3PO3 adıdır. Bu 3 H bir kombinasyonudur+ bir foshit (PO33-İyon.
Fosfor, P sembolü ve Atom numarası 15 olan kimyasal unsurdur. Fosfor bileşikleri de yaygın patlayıcı, sinir maddesi, sürtünme maçlar, havai fişek, pestisit, diş macunu ve deterjanlar kullanılır.
Strüvit
Aynı zamanda magnezyum Amonyum fosfat (MAP) olarak da adlandırılan struvite, kimyasal formül NH ile fosfat mineraldir.4MgPO 'Ya ait4· 6H2O. Struvite crystallizes in the orthorhombic system as white to yellowish or brownish-white pyramidal crystals or in platlet-like forms. Being a soft mineral, struvite has a Mohs hardness of 1.5 to 2 and a low specific gravity of 1.7. Under neutral and alkaline conditions struvite is hardly soluble, but can be easily dissolved in acid. Struvite crystals form when there is a mole to mole to mole ratio (1:1:1) of magnesium, ammonia and phosphate in wastewater. All three elements – Magnezyum, amonyak ve fosfat – Normalde atık suda mevcut: magnezyum topraktan ağırlıklı olarak gelen, deniz suyu ve içme suyu, amonyak Atıksu üre tarafından kırık ve fosfat gıda, sabun ve deterjanlar Atıksu içine geliyor. Bu üç unsurla birlikte, strüvit daha yüksek pH değerleri, daha yüksek iletkenlik, düşük sıcaklıklar ve daha yüksek konsantrasyonlarda magnezyum, amonyak ve fosfat şeklinde daha yüksektir. Atık su akışlarından fosforun kurtarılması ve tarım için gübre olarak bu besinlerin geri dönüşümü umut verici.
Struvite, tarımda kullanılan, granüler, kullanımı kolay ve koku içermeyen avantajlara sahip, yavaş salınan değerli bir mineral gübre.