RU2496722C1 – Způsob čištění odpadních vod od fosfátů – Google Patents

Fosfáty jsou estery a soli kyselin fosforečných. Fosfor je životně důležitý stopový prvek a nachází se v lidském těle. Jeho deriváty jsou neškodné za předpokladu, že jejich koncentrace nepřekračuje hygienické normy. Maximální přípustná koncentrace fosforečnanů a dalších sloučenin fosforu v pitné vodě je 3.5 mg/l.

Kde se nacházejí fosfáty?

Nejčastějším zdrojem polyfosfátů a dalších derivátů fosforu jsou potraviny. Mikroelementy se nacházejí ve smetaně, sušeném mléce, ořeších a klobásách. Jsou přítomny ve fazolích, semenech a vaječném žloutku. Pro jeho vysoký obsah v každodenní potravě je nedostatek fosforu v těle vzácný, naopak jeho nadbytek je běžný.

Některé podniky používají fosfáty jako přísady ke změkčování vody. Ušetří tak na instalaci vícestupňových systémů úpravy vody – bezpečnější a efektivnější způsob snížení tvrdosti.

Analýza kontaminace pitné vody

Objem derivátů fosforu a dalších chemických sloučenin ve vodě z vodovodu lze posoudit pouze provedením laboratorních testů. I při výrazném překročení maximální přípustné koncentrace pro sloučeniny fosforu se průhlednost, zákal, chuť a další organoleptické ukazatele kapaliny mění nevýznamně.

Analýza se provádí pomocí metod založených na rozpustnosti fosforečnanů ve vodných médiích a roztocích amoniaku, jakož i na vazbách sloučenin s alkáliemi a kyselinami:

• Spektrofotometrie. Elektrická zařízení sledují změny, když světlo protéká vzorky vody.
  Kolorimetrie. Zahájí se hydrolytická reakce polyfosfátů. Roztok získaný spojením molybdenu s orthofosforečnany se hodnotí na vlnovou délku. Další činidla se používají k neutralizaci železa, dusitanů a dalších nečistot ve vzorku.
• K provedení spektrofotometrické analýzy nejsou potřeba žádná činidla. Oproti kolorimetrii je metoda rychlejší a jednodušší.

Škody způsobené nadbytkem fosfátů v pitné vodě a nádržích

Lidské tělo snadno odstraňuje „extra“ přírodní deriváty fosforu získané z ryb a dalších každodenních potravin. Takové mikroelementy jsou zcela bezpečné – dobře se vstřebávají a rozpouštějí.

Výše uvedené neplatí pro „umělé“ sloučeniny fosforu. Jejich přebytek v tkáních a krvi má negativní vliv:

• Narušuje acidobazickou rovnováhu krve, procesy metabolismu voda-sůl;
• Vyvolává exacerbaci chronických onemocnění;
• Mění obsah bílkovin, sérum, hemoglobin a další krevní parametry;
• Podporuje vyplavování vápníku z kostní tkáně;
• Zvyšuje riziko kardiovaskulárních patologií (kvůli špatnému oběhu, poškození stěn krevních cév).

Nejčastější důsledky pravidelného pití kontaminované pitné vody jsou:

• Patologie gastrointestinálního traktu a jater;
• Poruchy spánku;
• Dušnost, chronická únava.

Čím větší je nadbytek fosfátů, tím obtížněji se ledviny vyrovnávají s jejich vylučováním. Sloučeniny fosforu s fluorem a/nebo vápníkem jsou toxické. Vyvolávají otravu.

Pro nastávající maminky je důležitá především čistota pitné vody. Neustálá konzumace tekutin s nadměrným množstvím fosfátů může vést k vrozeným onemocněním dítěte a chronické neschopnosti plodit.

Přebytek fosforu je škodlivý i pro vodní útvary – vede k eutrofizaci. Nasycení řek a jezer živinami způsobuje aktivní růst modrozelených řas. Vegetace snižuje koncentraci kyslíku ve vodě, uvolňuje amoniak, sirovodík a další toxické sloučeniny, které otravují obyvatele vodních ploch.

Instalaci filtru na čištění vody, včetně fosfátových iontů, si můžete objednat u společnosti Vipecology. Kontaktujte naše manažery a získejte bezplatnou konzultaci při výběru vhodného čisticího zařízení pro váš byt nebo venkovskou chatu.

Chcete -li přidat komentář, musíte být přihlášeni.

Číslo publikace RU2496722C1 RU2496722C1 RU2012113784/05A RU2012113784A RU2496722C1 RU 2496722 C1 RU2496722 C1 RU 2496722C1 RU 2012113784/05 A RU2012113784/05 A RU 2012113784/05A RU 2012113784 A RU2012113784 A RU 2012113784A RU 2496722 C1 RU2496722 C1 RU 2496722C1 Autorita RU Rusko Klíčová slova podle předchozího stavu techniky voda vlákna kal vlákna množství Datum předchozího stavu techniky 2012-04-10 Číslo přihlášky RU2012113784/05A Další jazyky Angličtina (en) Další verze RU2012113784A (ru Vynálezce Leonid Aschatovič Mazitov Alexej Nikolajevič Finatov Irina Leonidovna Finatova Původní postupník Leonid Aschatovič Mazitov Alexej Nikolajevič Finatov Irina Leonidovna Finatova Datum priority (Datum priority je předpoklad a nejedná se o právní závěr. Společnost Google neprovedla právní analýzu a neposkytuje žádné prohlášení ohledně přesnosti uvedeného data.) 2012. 04. 10 Datum podání 2012. 04. 10 Datum zveřejnění 2013. 10. 27 2012. 04. 10 Přihlášku podali Leonid Aschatovič Mazitov, Alexej Nikolajevič Finatov, Irina Leonidovna Finatova Podáno Kritické Leonid Aschatovič Mazitov 2012. 04. 10 Priorita RU2012113784/05A priorita Kritické patent/RU2496722C1/ru 2013 Publikace RU10A publikace Kritická patent/RU20A/ru 2012113784 Žádost schválena udělena Kritická 2012113784 Publikace RU2013C10 publikace Kritická patent/RU27C2013/ru

• spacenet
• Globální dokumentace
• Prodiskutovat

• 238000000034 metoda Metody 0.000 nároky na titul abstraktní popis 29
• 229910019142 PO4 Anorganické materiály 0.000 nároky na titul abstrakt popis 18
• 239000002351 odpadní vody Látky 0.000 název nároky abstrakt popis 10
• 235000021317 fosfát Nutriční hodnoty 0.000 název nároky popis 17
• 150000003013 deriváty kyseliny fosforečné Chemická třída 0.000 název nároky popis 10
• XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N voda Látky O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 nároků abstraktní popis 37
• 239000010802 kal Látky 0.000 reklamace abstraktní popis 21
• 239000001506 fosforečnan vápenatý Látky 0.000 nároky abstrakt popis 15
• 229920003043 Celulózová vlákna Polymery 0.000 nároky abstrakt popis 14
• QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H trikalcium-bis(fosfát) Chemická sloučenina [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 nároky abstrakt popis 14
• 229910000391 trifosforečnan vápenatý Anorganické materiály 0.000 nároky abstrakt popis 14
• 235000019731 trifosforečnan vápenatý Nutriční hodnoty 0.000 tvrzení abstrakt popis 14
• 229940078499 trifosforečnan vápenatý Léky 0.000 nároky abstrakt popis 14
• 239000002245 částicové látky 0.000 nároky abstrakt popis 10
• 239000002131 kompozitní materiál Látky 0.000 nároky abstrakt popis 9
• 239000007787 pevné látky 0.000 nároky abstrakt popis 9
• AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L hydroxid vápenatý Chemická sloučenina [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 nároky abstrakt popis 8
• 239000000920 hydroxid vápenatý Látky 0.000 Abstraktní popis nároků 8
• 229910001861 hydroxid vápenatý Anorganické materiály 0.000 nároky abstrakt popis 8
• 238000005188 flotační metody 0.000 popis abstraktu nároků 6
• 239000000835 vláknité látky 0.000 popis tvrzení 18
• 238000004140 metody čištění 0.000 popis tvrzení 8
• 238000000746 způsoby čištění 0.000 popis nároků 8
• 230000015572 biosyntetický proces Účinky 0.000 popis nároků 7
• 238000009388 Metody chemického srážení 0.000 popis nároků 3
• NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K fosfát Chemická sloučenina [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstrakt popis 10
• 239000010452 fosfátové látky 0.000 abstrakt popis 8
• 239000000126 látka Látky 0.000 abstraktní popis 2
• 239000000047 produkt Látky 0.000 popis 11
• 239000011575 vápníkové látky 0.000 popis 7
• 239000006185 disperze Látky 0.000 popis 7
• OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Fosfor Chemická sloučenina [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 popis 6
• 239000011574 fosfor Látky 0.000 popis 6
• 229910052698 fosfor Anorganické materiály 0.000 popis 6
• 238000005755 tvorba reakce Metody 0.000 popis 5
• 239000008213 čištěná voda Látky 0.000 popis 4
• 239000002594 sorbentní látky 0.000 popis 4
• 239000000725 suspenze Látky 0.000 popis 4
• 229910052791 vápník Anorganické materiály 0.000 popis 3
• OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Vápník Chemická sloučenina [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 popis 2
• CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Síran hořečnatý Chemická sloučenina [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 popis 2
• 239000000654 aditivum Látky 0.000 popis 2
• 230000000996 aditivní efekt Účinky 0.000 popis 2
• 238000006243 chemické reakce Metody 0.000 popis 2
• 229910052500 anorganický minerál Anorganické materiály 0.000 popis 2
• 239000011707 minerální látky 0.000 popis 2
• 235000010755 minerál Nutriční hodnoty 0.000 popis 2
• 239000000203 směs Látky 0.000 popis 2
• 229920006395 nasycený elastomer Polymery 0.000 popis 2
• 239000002893 struska Látky 0.000 popis 2
• 206010016807 Zadržování tekutin Nemoci 0.000 popis 1
• 239000003082 abrazivní činidlo Látky 0.000 popis 1
• 150000003863 amonné soli Chemická třída 0.000 popis 1
• 229910000389 fosforečnan vápenatý Anorganické materiály 0.000 popis 1
• 235000011010 fosforečnany vápenaté Nutriční hodnoty 0.000 popis 1
• 238000011109 kontaminace Metody 0.000 popis 1
• 239000012535 nečistota Látky 0.000 popis 1
• 238000009434 způsoby instalace 0.000 popis 1
• 244000144972 hospodářská zvířata Druh 0.000 popis 1
• GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H fosforečnan hořečnatý Chemická sloučenina [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H 0.000 popis 1
• 239000004137 fosforečnan hořečnatý Látky 0.000 popis 1
• 229910000157 fosforečnan hořečnatý Anorganické materiály 0.000 popis 1
• 229960002261 fosforečnan hořečnatý Léky 0.000 popis 1
• 235000010994 fosforečnany hořečnaté Nutriční hodnoty 0.000 popis 1
• 229910052943 síran hořečnatý Anorganické materiály 0.000 popis 1
• 235000019341 síran hořečnatý Výživa 0.000 popis 1
• 238000002156 metody míchání 0.000 popis 1
• 230000003472 neutralizační účinek Účinky 0.000 popis 1
• 244000144977 drůbež Druh 0.000 popis 1
• 239000000843 prášek Látky 0.000 popis 1
• 239000002244 sraženina Látky 0.000 popis 1
• 230000001376 srážecí účinek Účinky 0.000 popis 1
• 238000004064 Metody recyklace 0.000 popis 1
• 238000000926 separační metoda Metody 0.000 popis 1
• 235000020374 jednoduchý sirup Nutriční hodnoty 0.000 popis 1
• 238000000859 sublimační metody 0.000 popis 1
• 230000008022 sublimační efekty 0.000 popis 1
• 239000000606 zubní pasta Látky 0.000 popis 1
• 239000002699 odpadní materiál Látky 0.000 popis 1

Krajiny

• Úprava vody sorpcí (AREA)
• Odstranění specifických látek (OBLAST)
• Separace suspendovaných částic flokulačními činidly (OBLAST)

Abstraktní

Vynález lze použít k čištění odpadních vod obsahujících fosfáty. Pro realizaci metody se odpadní voda čistí hydroxidem vápenatým za vzniku nerozpustných částic trikalciumfosfátu a z upravené vody se odstraňují pevné produkty čištění. Čištění se provádí za přítomnosti dispergovaných celulózových vláken ve vodě, obsahujících v hmotnostních % alespoň 94 % vláken o délce nejvýše 1,23 mm a alespoň 54 % vláken o délce nejvýše 0,63 mm, v množství 100–300 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů celulózových vláken. Kompozitní materiál se odstraňuje tlakovou flotací za vzniku flotačního kalu. V preferovaném provedení se vlákna dispergují ve vodě v množství 40–150 mg/dm3. Během tlakové flotace se část flotačního kalu vrací do procesu čištění a flotační kal odstraněný z procesu se využívá. 3 body, 4 příklad.

Popis

Vynález se týká způsobů čištění odpadních vod obsahujících fosfáty a může být použit k čištění odpadních vod od fosfátů v různých průmyslových odvětvích.

Je známa metoda čištění odpadních vod obsahujících fosfáty, která zahrnuje úpravu vody síranem hořečnatým, neutralizaci vody v přítomnosti amonných solí, vysrážení fosfátů ve formě špatně rozpustného fosforečnanu hořečnatého a následné oddělení sedimentu (A.S. č. 856985, C02F 1/58, publikováno 23.08.81).

Nevýhodou této metody je dlouhá doba trvání procesu, jeho složitost a významná zbytková koncentrace fosfátů ve vyčištěné vodě.

Nejbližším analogem navrhovaného vynálezu je způsob čištění odpadních vod od fosfátů, zahrnující úpravu vody hydroxidem vápenatým za přítomnosti minerální přísady za vzniku nerozpustných částic fosforečnanu vápenatého chemickým srážením, čímž se z upravené vody odstraňují pevné produkty čištění. Jako minerální přísada se používá fosfátová struska, odpadní produkt elektrotermické sublimace fosforu (SU. č. 1339093, C02F 1/58, publikováno 23.09.87).

Nevýhodou této metody je značná kontaminace čisticích prostředků – částic trikalciumfosfátu – cizími nečistotami obsaženými ve fosfátové strusce.

Nové výsledky z použití navrhované metody spočívají ve zjednodušení procesu oddělování pevných produktů čištění od čištěné vody a také ve poskytnutí možnosti získávání a využití produktů čištění s čistým trikalciumfosfátem.

Uvedených výsledků je dosaženo tím, že u způsobu čištění odpadních vod od fosfátů, zahrnujícího úpravu vody hydroxidem vápenatým za vzniku nerozpustných částic trifosforečnanu vápenatého chemickým srážením, odstraňování pevných produktů čištění z upravené vody, podle vynálezu, se úprava provádí za přítomnosti dispergovaných celulózových vláken ve vodě obsahující v hmotnostních % alespoň 94 % vláken o délce nejvýše 1,23 mm a alespoň 54 % vláken o délce nejvýše 0,63 mm, za vzniku pevných produktů čištění ve formě kompozitního materiálu sestávajícího z těchto vláken s chemicky sráženými částicemi trifosforečnanu vápenatého pevně sorbovanými v množství 100-300 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů celulózových vláken, a odstranění kompozitního materiálu se provádí tlakovou flotací za vzniku flotačního kalu. Vlákna jsou dispergována ve vodě v množství 40-150 mg/dm3. Část flotačního kalu se může vrátit do procesu čištění. Flotační kal odstraněný z procesu se recykluje.

Metoda se provádí následovně. Připraví se disperze celulózových vláken (CF) například s koncentrací 1 %, stejně jako suspenze hydroxidu vápenatého s koncentrací například 10 %. Pro přípravu disperze se používají vlákna, která obsahují v hmotnostních % alespoň 94 % vláken s délkou nejvýše 1,23 mm a alespoň 54 % vláken s délkou nejvýše 0,63 mm. Čištění se provádí v zařízení obsahujícím míchačku, reaktor, saturátor a flotační nádrž. Odpadní voda a disperze CF se přivádějí do průtokového míchače v množství, které zajišťuje koncentraci vláken ve vodě v rozmezí 40-150 mg/dm3. Výsledná disperze se z míchačky přivádí do průtokového reaktoru, do kterého se také přivádí suspenze hydroxidu vápenatého v množství stechiometricky rovném obsahu fosfátů v odpadní vodě. V důsledku reakce vápenatých a fosfátových iontů vznikají ve vodě nerozpustné částice trikalciumfosfátu, které se působením kontraktilních sil pevně sorbují celulózovými vlákny za vzniku kompozitního materiálu ve formě vláknité disperze.

Celulózová vlákna ve vodě bez míchání po dobu 10-20 sekund tvoří vločky a lupínky. Vlákna a tyto útvary z nich dobře zadržují malé vzduchové bublinky, a proto snadno podléhají flotaci. Vlákna se sorbovanými částicemi trikalciumfosfátu mají stejné vlastnosti. Proto je vhodné k odstranění pevných čisticích prostředků použít flotační metodu, například tlakovou flotaci.

Vláknitá disperze z reaktoru je směrována do saturátoru, nasycena vzduchem pod tlakem, například 2-3 atm, a přiváděna do rozdělovače vody ve flotační komoře. Tlak se sníží na normální hodnotu, vzduch rozpuštěný ve vodě se uvolňuje ve formě malých bublinek, které zachycují rychle se tvořící vločky a vločky a vynášejí je na hladinu vody ve flotační komoře. Výsledný flotační kal se sbírá z hladiny vody, například naběračkami, a přivádí se ke zpracování. V některých případech se část flotačního kalu vrací do míchačky v nastaveném čisticím režimu.

Flotační kal obsahuje v sušině 100 až 300 hmotnostních dílů trikalciumfosfátu na 100 hmotnostních dílů vláken. Kapacita sorbentních vláken je mnohem vyšší než 300 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů vláken, avšak při vyšší hodnotě tohoto poměru dochází ke komplikacím při odvodňování flotačního kalu v důsledku prudkého zvýšení retence vody kompozitním materiálem.

Následující příklady ilustrují možnosti navrhované metody.

Příklad 1. Čistí se voda s obsahem fosforu ve fosfátech o koncentraci 8 mg/dm3. Připravuje se suspenze hydroxidu vápenatého o koncentraci 10 %. Celulózová vlákna (CF) se dispergují ve vodě v míchačce při spotřebě 40 mg/dm3. Disperze se přivádí do reaktoru a přidává se do ní hydroxid vápenatý v množství stechiometricky rovném obsahu fosfátů ve vodě (1,94 hmotnostních dílů Ca na 1 hmotnostní díl P). Nerozpustné částice Ca vzniklé v důsledku reakce vápenatých a fosfátových iontů.₃(RO₄)₂ jsou pevně sorbovány na CV. Kompozitní produkt čištění se skládá ze 1 mg CV a 40 mg Ca na 40,05 dmXNUMX vody.₃(RO₄)₂, nebo 100,15 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů CV. Suspenze se přivádí do saturátoru, nasytí se vzduchem pod tlakem 2 atm a přivede se do flotační nádrže. Suspendované látky plavou na hladinu vody ve flotační nádrži a hromadí se za vzniku vrstvy flotačního kalu. Ten se z flotační nádrže odstraňuje například pomocí naběračky nebo přepadem. Vzhledem k tomu, že celková kapacita sorbentu je výrazně vyšší než množství trifosforečnanu vápenatého absorbovaného v tomto čisticím cyklu, je v počátečním období provozu čisticího systému veškerý flotační kal rovnoměrně přiváděn do míchačky jako sorbent. V každém cyklu se na stejnou porci CV sorbuje 40,05 mg Ca.₃(RO₄)₂Kompletní recyklace flotačního kalu pokračuje, dokud poměr trikalciumfosfát:celulózová vlákna v produktu čištění nedosáhne například 100:40 nebo 250:100 (v hmotnostních dílech). Od tohoto okamžiku se přísun flotačního kalu sníží například na 30 mg/dm3 vody a čerstvý sorbent se dodává v množství například 10 mg/dm3. V ustáleném režimu se zbývající část flotačního kalu s poměrem 280-300:100 z procesu odstraní a posílá k likvidaci.

Příklad 2. Čistí se voda s obsahem fosforu ve fosfátech 30 mg/dm3. Celulózová vlákna se spotřebovávají v množství 100 mg/dm3. Během čištění vzniká ~250 mg produktů ve formě kompozitního materiálu s poměrem trikalciumfosfát:CV = 150:100 (v hmotnostních dílech). Flotační kal se z procesu odstraňuje a odesílá k likvidaci.

Příklad 3. Čistí se voda s obsahem fosforu 60 mg/dm3. Celulózová vláknina se spotřebuje v množství 150 mg/dm3. Během čištění vzniká 450 mg produktů s poměrem trikalciumfosfát:CV = 200:100. Flotační kal se z procesu kompletně odstraní a odešle k likvidaci.

Příklad 4. Voda určená k čištění obsahuje fosfor ve formě fosfátu v množství 300 mg/dm3. Voda se zředí na obsah fosforu 60 mg/dm3 a zředěná voda se čistí za podmínek podobných těm, které byly použity v příkladu 3, s podobnými výsledky. Čištěná voda se používá k ředění původní vody.

V žádném z příkladů nebyly ve vyčištěné vodě detekovány fosfáty.

Flotační kal sestávající z Ca₃(RO₄)g a celulózová vlákna (celulóza), dehydratovaná známými metodami, sušená a mletá, mohou být použita v krmných směsích pro hospodářská zvířata a drůbež, k čištění cukrového sirupu, k přípravě zubních past a prášků, „měkkých“ abraziv atd.

Nároky (4)

1. Způsob čištění odpadních vod od fosfátů, zahrnující úpravu vody hydroxidem vápenatým za vzniku nerozpustných částic trifosforečnanu vápenatého chemickým srážením, odstranění pevných produktů čištění z upravené vody, vyznačující se tím, že úprava se provádí za přítomnosti dispergovaných celulózových vláken ve vodě, obsahujících hmotnostně alespoň 94 % vláken o délce nejvýše 1,23 mm a alespoň 54 % vláken o délce nejvýše 0,63 mm, za vzniku pevných produktů čištění ve formě kompozitního materiálu sestávajícího z těchto vláken s chemicky sráženými částicemi trifosforečnanu vápenatého pevně adsorbovanými jimi v množství 100-300 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů celulózových vláken, a odstranění kompozitního materiálu se provádí tlakovou flotací za vzniku flotačního kalu.