PL181256B1 - Sposób usuwania nieorganicznych związków azotu w ściekach zawierających głównie azotany i sposób usuwania utlenialnych do azotanów związków azotu w ściekach zawierających głównie azotany - Google Patents

Abstract

1. Sposób usuwania nieorganicznych zwiazków azotu w sciekach, zawierajacych glównie azotany, znamienny tym, ze zobojetnia sie scieki do wartosci pH 7, przy czym jako srodek zobojetniajacy stosuje sie lug sodowy lub amoniak, korzystnie amoniak w postaci gazowej lub roztworu, otrzymany roztwór odparowuje sie i usuwa sie ze scie- ków zwiazki azotu, wystepujace jako azotan w postaci odpowiedniego azotanu. 2. Sposób usuwania nieorganicznych zwiazków azotu i utlenialnych do azotanów zwiazków azotu w sciekach, zawierajacych glównie azotany, znamienny tym, ze istnieja- ce w sciekach substancje utlenialne, zawierajace azot utlenia sie, a nastepnie scieki zobo- jetnia sie do wartosci pH 7, przy czym jako srodek zobojetniajacy stosuje sie lug sodowy lub amoniak w postaci gazowej lub roztworu, otrzymany roztwór odparowuje sie i usuwa sie ze scieków istniejace oraz powstale azotany w postaci odpowiednich azotanów. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania nieorganicznych związków azotu w ściekach, zawierających głównie azotany i sposób usuwania utlenialnych do azotanów związków azotu w ściekach, zawierających głównie azotany, ściekach przemysłowych z jednoczesnym wykorzystaniem związków azotu zawartych w ściekach, jako przemysłowe surowce wtórne.

W Republice Federalnej Niemiec w 1986 r., 13% z 790000 t N/a wprowadzanego azotu, przypadało na bezpośrednie zużytkowanie przemysłowe (Wieting, J.; Wolf, P: Wasser Boden 10 (1990 r.) str. 646-648). Zagrożenie ekologiczne wód przez związki azotu polega zwłaszcza na entroficznym działaniu wprowadzanego amonu, azotynu i azotanu.

Jeżeli ścieki zawierają grożące eksplozją i/lub trujące organiczne azotany, to przed etapem zobojętniania, ze względów bezpieczeństwa lub ochrony środowiska, przeprowadza się termiczną obróbkę wstępną zgodnie z niemieckim opisem nr 38 13 184.

Przez przyjmowanie w pożywieniu substancji, zawierających szkodliwe związki azotu, za pośrednictwem skażonych nimi wód gruntowych, zwiększa się na przykład znacznie ryzyko zachorowań na raka ze względu na rakotwórcze działanie nitrozamin. Z tego względu dąży się do tego, aby stężenie tych substancji utrzymywać na możliwie niskim poziomie. Dotychczas stosuje się w tym celu biologiczne metody obróbki, takie jak nitryfikację i denitryfikację. Produktem reakcji jest przy tym azot elementarny, który uchodzi do atmosfery. Wada takiego procesu obróbki polega na tym, że traci się cenne dla przemysłu substancje, takie jak azotany i amon. Poza tym metoda ta powoduje powstawanie osadów powodujących dodatkowe problemy z ich usuwaniem.

Przy wielu procesach reakcji chemicznych, na przykład również przy wytwarzaniu estrów kwasu azotowego, na przykład trójazotanu glicerylu, dwuazotanu glikolu etylenowego i innych, lub nitrowęglowodorów aromatycznych, na przykład trinitrotoluenu, nitrobenzenu i innych z prowadzonego po tym płukania, jak i przy płukaniu NO_X, powstają ścieki, które

181 256 zawierają w większym stężeniu azotany oraz inne związki azotu. Te zwykle kwaśne ścieki, neutralizuje się z reguły ługiem sodowym lub mlekiem wapiennym, przed wprowadzeniem ich do oczyszczalni ścieków. Powstające przy neutralizacji azotany i azotyny oraz pozostałe związki, zawierające azot nie tylko są tracone w sposób bezużyteczny, lecz obciążają ponadto biologiczne oczyszczalnie i odbiorniki ścieków

Biologiczne oczyszczanie ścieków tego rodzaju, wskutek wysokiej zawartości nieorganicznego azotanu, stało się przy wdrażaniu produkcji przemysłowej problemem, zwłaszcza finansowym, gdyż koszty obróbki ścieków wzrastają coraz bardziej wskutek wzrostów kosztów inwestycyjnych, wzrastających opłat za ścieki i ich zrzut oraz związanymi z tym kosztami eksploatacyjnymi.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu usuwania nieorganicznych związków azotu i/lub utlenialnych do azotanów związków azotu, ze ścieków przemysłowych, zawierających głównie azotany z jednoczesnym wykorzystaniem związków azotu zawartych w ściekach, jako przemysłowych surowców wtórnych.

Sposób usuwania nieorganicznych związków azotu w ściekach, zawierających głównie azotany, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zobojętnia się ścieki do wartości pH 7, przy czym jako środek zobojętniający stosuje się ług sodowy lub amoniak, korzystnie amoniak w postaci gazowej lub roztworu, otrzymany roztwór odparowuje się i usuwa się ze ścieków związki azotu, występujące jako azotan w postaci odpowiedniego azotanu.

Sposób usuwania nieorganicznych związków azotu i utlenialnych do azotanów związków azotu w ściekach, zawierających głównie azotany, charakteryzuje się tym, że istniejące w ściekach substancje utlenialne, zawierające azot utlenia się, a następnie ścieki zobojętnia się do wartości pH 7, przy czym jako środek zobojętniający stosuje się ług sodowy lub amoniak w postaci gazowej lub roztworu, otrzymany roztwór odparowuje się i usuwa się ze ścieków istniejące oraz powstałe azotany w postaci odpowiednich azotanów

Jako środek utleniający stosuje się w sposobie według wynalazku ozon, tlen lub nadtlenek wodoru, korzystnie nadtlenek wodoru.

Korzystnie, według wynalazku przed odparowaniem do ścieków dodaje się środki stabilizujące wartość pH.

Szczególnie korzystnie proces utleniania kontroluje się w systemie on-line, a środki utleniające wprowadza się dodatkowo zgodnie z potrzebą..

Zaletą amoniaku gazowego jest łatwość jego otrzymania oraz to, że przy reakcji zobojętniającej nie powoduje powstawania dodatkowo pewnej ilości wody. Wadąjest to, że zbiorniki do zobojętniania muszą być całkowicie gazoszczelne i wymagają zwiększonych nakładów technicznych (MSR). Roztwór amoniaku względnie woda amoniakalna nie stwarza takich problemów i nie jest niebezpieczna podczas jej użytkowania. Szczególnie korzystne jest to, że części instalacji używane przy zobojętnianiu ługiem sodowym znajdują zastosowanie również przy użyciu roztworu amoniaku względnie wody amoniakalnej. Stwierdzono w sposób zaskakujący, że przy zobojętnianiu do wartości pH 7 za pomocą wody amoniakalnej ścieków, zawierających azotany i następującym po tym odparowaniu, można otrzymać nawet 80% koncentrat saletry amonowej, który może być na przykład bezpośrednio włączony do sposobu wytwarzania emulsyjnych materiałów wybuchowych lub na przykład może stanowić bazę do wytwarzania nawozów. Powstający koncentrat można zawrócić do obiegu. Aby podczas odparowywania zobojętnianego roztworu skutecznie zapobiegać autokatalitycznemu i termicznemu rozkładowi azotanów przy niskim pH, wartość pH powinna być stabilizowana.

Jeżeli ścieki oprócz azotanów zawierają również azotyny, a także amon i/lub gazy nitrozowe, to opisany powyżej sposób można stosować tylko w sposób ograniczony, gdyż substancji tych nie można zobojętnić lub uczynić użytecznymi. W ściekach zawierających te zanieczyszczenia, kondensat powstający przy odparowaniu zawiera gazy NO_X i amoniak, a więc ma tak duży całkowity udział azotu, że nie może być on stosowany względnie usunięty jako odpad bez uprzedniego biologicznego oczyszczenia. W zaskakujący sposób problem ten rozwiązano przeprowadzając przed zobojętnianiem utlenianie. Wskutek utleniania azotyny zawarte w ściekach utlenia się do azotanów; zmniejszając przez to do minimum zawartość trującego azotynu a jednocześnie do dyspozycji powstaje więcej nadającego się do zastosowania azotanu. Ponadto, przez dodanie środków utleniających, na przykład w postaci nadtlen4

181 256 ku wodoru, utlenia się również trujący amon będący w równowadze pH z NH3 oraz gazy nitrozowe /No_x/. Istniejące ewentualne zanieczyszczenia organiczne zostają usunięte przez utlenianie w postaci dwutlenku węgla i wody. Szczególnie korzystny jako środek utleniający jest nadtlenek wodoru, gdyż nawet przy jego nadmiarze rozpada się on na wodę i tlen nie szkodząc środowisku, a dodatkowe jego wytwarzanie pod względem technicznym nie nastręcza problemów. Jednocześnie przy zastosowaniu nadtlenku wodoru jako środka utleniającego, redukcji podlega CSB. W ten sposób otrzymuje się nie tylko lepszy uzysk saletry amonowej, lecz otrzymuje się kondensat mający znacznie zredukowaną całkowitą zawartość azotu. Kondensat ten, jako wodę płuczkową zawraca się do obiegu produkcyjnego lub w korzystnych przypadkach, wprowadza się go bezpośrednio do odbiornika ścieków Ewentualnie zawarty w kondensacie amoniak usuwa się metodą odpędzania lżejszych składników i stosuje się ponownie do zobojętniania. Ponieważ proces utleniania nadzorowany jest korzystnie w systemie on-line, ustala się konieczną ilość środka utleniającego i ewentualnie ilość tę zwiększa się.

Wynalazek zostanie wyjaśniony na podstawie synoptycznego schematu procesu technologicznego przedstawionego na rysunku w odniesieniu do ścieków specjalnego rodzaju.

Do przeprowadzenia sposobu według wynalazku stosuje się znane urządzenie do odparowywania. Urządzenie to może być jedno lub wielostopniowe, na przykład w postaci czterostopniowej, pracującej w sposób ciągły wyparki ze spływającą warstewką cieczy. Zależnie od składu ścieków urządzenie może pracować z włączonym na wejściu stopniem utleniania lub też bez niego.

Poniżej przedstawione są przykłady wykonania sposobów według wynalazku;

Przykład 1

Ścieki zawierające nieorganiczne związki azotu i mające pH o wartości poniżej 7 traktuje się tak długo ługiem sodowym, aż osiągną one wartość pH około 7. Po zobojętnieniu roztwór odparowywuje się przez ogrzanie. Powstającą parę wodną skrapla się i odbiera. Powstałe w wyniku zobojętniania azotany zbiera się jako pozostałość i doprowadza do żądanego wartościowego celowego wykorzystania.

Przykład 2

Ścieki zawierające nieorganiczne związki azotu i mające pH o wartości poniżej 7 traktuje się tak długo roztworem amoniaku lub amoniakiem w postaci gazowej, aż osiągną one wartość pH około 7. Po zobojętnieniu roztwór odparowywuje się przez ogrzanie. Powstającą parę wodną skrapla się i odbiera. Powstałe w wyniku zobojętniania azotany zbiera się jako pozostałość i doprowadza do żądanego wartościowego celowego wykorzystania.

Przykład 3

Ścieki zawierające utlenialne i nieorganiczne związki azotu i mające pH o wartości poniżej 7 traktuje się nadtlenkiem wodoru i następnie tak długo ługiem sodowym, aż osiągną one wartość pH około 7. Po zobojętnieniu roztwór odparowywuje się przez ogrzanie. Powstającą parę wodną skrapla się i odbiera. Powstałe w wyniku zobojętniania azotany zbiera się jako pozostałość i doprowadza do żądanego wartościowego celowego wykorzystania.

Przykład 4

Ścieki zawierające utlenialne i nieorganiczne związki azotu i mające pH o wartości poniżej 7 traktuje się analogicznie jak w przykładzie 3, przy czym jako środek utleniający stosuje się tlen lub ozon, a jako środki zobojętniające stosuje się ług sodowy, amoniak lub roztwór amoniaku.

Przykład 5

Ścieki zawierające utlenialne i nieorganiczne związki azotu i mające pH o wartości poniżej 7 traktuje się analogicznie jak w przykładzie 3 lub 4, przy czym proces utleniania kontroluje się w systemie on-line i środek utleniający dozuje się zgodnie z zapotrzebowaniem.

Przykład 6

Ścieki zawierające utlenialne i nieorganiczne związki azotu i mające pH o wartości poniżej 7 traktuje się analogicznie jak w przykładach 3, 4 lub 5, przy czym do roztworu przed odparowaniem dodaje się środki stabilizujące wartość pH.

Niniejszy wynalazek umożliwia skuteczne pod względem ekologicznym oczyszczanie ścieków, zawierających związki azotu, z jednoczesnym ponownym wykorzystaniem tych cennych związków azotu.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób usuwania nieorganicznych związków azotu w ściekach, zawierających głównie azotany, znamienny tym, że zobojętnia się ścieki do wartości pH 7, przy czym jako środek zobojętniający stosuje się ług sodowy lub amoniak, korzystnie amoniak w postaci gazowej lub roztworu, otrzymany roztwór odparowuje się i usuwa się ze ścieków związki azotu, występujące jako azotan w postaci odpowiedniego azotanu.
2. 2. Sposób usuwania nieorganicznych związków azotu i utlenialnych do azotanów związków azotu w ściekach, zawierających głównie azotany, znamienny tym, że istniejące w ściekach substancje utlenialne, zawierające azot utlenia się, a następnie ścieki zobojętnia się do wartości pH 7, przy czym jako środek zobojętniający stosuje się ług sodowy lub amoniak w postaci gazowej lub roztworu, otrzymany roztwór odparowuje się i usuwa się ze ścieków istniejące oraz powstałe azotany w postaci odpowiednich azotanów.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako środek utleniający stosuje się ozon, tlen lub nadtlenek wodoru, korzystnie nadtlenek wodoru.
4. 4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że przed odparowaniem do ścieków dodaje się środki stabilizujące wartość pH.
5. 5. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że utlenianie kontroluje się w systemie on-line, a środki utleniające wprowadza się dodatkowo zgodnie z potrzebą..