Способ получения органоминерального удобрения

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам получения удобрений из осадков сточных вод. Осадок сточных вод с повышенным содержанием тяжелых металлов представляет серьезную экологическую проблему из-за сложности его утилизации. В способе предлагается удалять тяжелые металлы из осадка растворами азотной кислоты в аппарате с мешалкой и обогревом. Выщелачивание производится растворами азотной кислоты с концентрацией 1,00-1,25 моль/дм³ при температуре 50-70°С в течение 10-20 мин. При проведении процесса с соотношением фаз твердая жидкая 1:5 и числах Рейнольдса ≥ 1·10⁵ остаточное содержание тяжелых металлов соответствует нормам для такого вида удобрений. Повышенная температура позволяет получать скоагулированный осадок, что упрощает его фильтрацию и ускоряет процесс удаления тяжелых металлов. После фильтрации на барабанном вакуум-фильтре или рамном пресс-фильтре осуществляется нейтрализация остаточной кислотности щелочными агентами, такими, как КОН, NH₄OH, CaCO₃, с получением органо-минерального удобрения. Выделенные металлы осаждаются из раствора и перерабатываются в шлам, из которого затем регенерируются. 1 табл.

Изобретение относится к области получения удобрений путем обработки отстоя промышленных сточных вод и может быть использовано при производстве удобрений.

Известен способ утилизации осадка сточных вод (ОСВ) с получением органо-минерального удобрения [1] в котором ОСВ обрабатывают последовательно с помощью FeSO₄, HNO₃ и NH₃ в соотношении 1:2:9. При этом изменяются структура и свойства ОСВ, что упрощает его фильтрацию.

Недостаток способа низкое качество получаемого удобрения при наличии в ОСВ большого количества тяжелых металлов (ТМ).

Известен способ получения органического удобрения путем обработки осадка сточных вод [2] при котором ОСВ смешивают с торфом в соотношении 1:1-1:8 и обезвоживают путем отстаивания.

Недостаток способа в том, что происходит не удаление ТМ из смеси, а только распределение их в большей массе, что не обеспечивает необходимое качество удобрения.

Наиболее близким к изобретению является способ обработки ОСВ [3] в котором используют механическую фильтрацию осадка сточных вод после нейтрализации остаточной кислотности ОСВ щелочным агентом.

В известном способе не происходит выделения из осадка тяжелых металлов, что обусловливает низкое качество таких осадков при использовании их в качестве удобрения.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе получения органо-минерального удобрения, включающем обработку осадка сточных вод, механическую фильтрацию и нейтрализацию остаточной кислотности щелочным агентом, обработку ведут раствором азотной кислоты концентрацией 1,00-1,25 моль/дм³, а смешение ведут при температуре 50-70^оС в течение 10-20 мин.

Цель изобретения повышение качества и экологической безопасности получаемых продуктов за счет снижения содержания в них тяжелых металлов.

Способ получения органо-минерального удобрения заключается в следующем. Осадок сточных вод помещают в реактор с мешалкой и обогревом для выщелачивания, добавляют раствор азотной кислоты с концентрацией 1,00-1,25 моль/дм³. Процесс выщелачивания ведут при соотношении твердой и жидкой фаз не ниже 1: 1, преимущественно из интервала 1:1-1:5 при температуре 50-70^оС в течение 10-20 мин при перемешивании (Rey ≥ 1˙10⁵). После выщелачивания осадок фильтруют. Далее осадок подают в смеситель, где проводят нейтрализацию остаточной кислотности (т. е. установление значения показателя рН в интервале 7-8) смеси с помощью щелочных агентов, например, гидроксидов калия, кальция и аммония КОН, Ca(OH)₂, NH₄OH. После фильтрации смеси фильтрат доводят с помощью NaOH до рН 9-10, а осадок гидроксидов металлов подвергают сушке и последующей переработке для разделения металлов.

Использование для выщелачивания растворов азотной кислоты приводит к эффективному выделению из ОСВ таких металлов, как Zn, Ni, Cr, Cu и др. При начальной концентрации HNO₃, равной 1,25 моль/дм³ (6%-ный раствор), и температуре 70^оС за время не менее 10 мин удаляется, Zn около 95, Ni 80-90, Cu 90-95, Cr 80-90. Использование азотной кислоты дает более полное удаление из ОСВ, по сравнению с серной кислотой, таких элементов, как Zn, Cu, что связано с окислительной способностью азотной кислоты. Использование азотной кислоты приводит к большему содержанию азота в очищенных ОСВ, что увеличивает ценность удобрения. Уменьшение концентрации кислоты ниже 1,00 моль/дм³ снижает скорость процесса, а увеличение более 1,25 моль/дм³ приводит к излишнему расходу реагентов. Уменьшение температуры ниже 50^оС замедляет скорость процесса. При этом не происходит термокоагуляции осадка, что усложняет фильтрацию. Увеличение температуры выше 70^оС приводит к излишнему коррозионному износу аппаратуры. Увеличение времени выщелачивания более 20 мин не дает существенного результата, так как скорость процесса заметно падает, что связано с удалением трудно извлекаемой части ОСВ.

П р и м е р 1. Осадок подают в реактор для выщелачивая из нержавеющей стали с мешалкой и обогревом, затем добавляют воду и азотную кислоту до получения концентрации HNO₃ 1,00 моль/дм³ (5%-ный раствор) при соотношении твердой и жидкой фаз 1:5. Далее перемешивают смесь при значениях критерия Рейнольдса Rey= 1˙10⁵ и температуре 70^оС в течение 20 мин. После выщелачивания смесь фильтруют на рамном пресс-фильтре. Отфильтрованный осадок подают в смеситель для нейтрализации остаточной кислотности при помощи гидроксида кальция до рН смеси 7,5. Фильтрат доводят при помощи NaOH до рН 10.

П р и м е р 2. Процесс обработки ОСВ аналогичен примеру 1, но выщелачивание ведут раствором HNO₃ концентрацией 1,25 моль/дм³ (6%-ный раствор) при температуре 50^оС.

Остаточное содержание металлов в очищенном ОСВ по приведенным примерам дано в таблице.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ, включающий обработку осадка сточных вод, фильтрацию механическим путем и нейтрализацию остаточной кислотности щелочным агентом, отличающийся тем, что обработку ведут раствором азотной кислоты концентрацией 1,00 1,25 моль/дм³, а смешение ведут при 50 70^oС в течение 10 20 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1