PL232471B1 - Method for producing solid artificial fertilizer from organic sewage sludges - Google Patents

Abstract

Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego z organicznych osadów ściekowych, przebiega w reaktorze, w którym dla całkowitej pasteryzacji osadu dodaje się do płynnego osadu ściekowego tlenek magnezu i miesza się oba składniki w reaktorze do uzyskania jednorodności masy, po czym nadal mieszając dozuje się strumieniem stężony kwas z prędkością uzależnioną od masy pierwotnie wymieszanych składników stanowiących jednorodną masę bazową, najlepiej kwas siarkowy. Temperatura reakcji wzrasta nieco powyżej 100°C, nadmiar ciepła z reakcji uchodzi w postaci pary wodnej, a wynikiem reakcji jest siarczan magnezu wiążący cząsteczki wody osadu tworząc półprodukt. Po zakończeniu reakcji półprodukt schładza się poniżej 90°C do stężenia masy i korzystnie poddaje granulacji. Sposób charakteryzuje się tym, że stężony kwas podaje się strumieniem rozproszonym, a rozproszenie ma miejsce co najmniej w obszarze głównym ponad powierzchnią masy bazowej, korzystnie w kilku podstrefach znajdujących się wewnątrz obszaru głównego, przy czym podawany tą metodą stężony kwas przenika do masy bazowej wielopunktowo, najlepiej w postaci kroplistych drobin. Reakcja zachodzi znacznie szybciej od znanych i uzyskuje się w niej wcześniej niemożliwą do uzyskania temperaturę reakcji ponad 115°C, co w znacznie lepszy sposób higienizuje osad. Proces jest bezpieczniejszy pomimo znacznie większych ilości użytego w pojedynczej reakcji stężonego kwasu siarkowego. Schładzanie produktu reakcji, który w postaci wilgotnego krystalizującego się półproduktu końcowego opuścił reaktor ma miejsce w niezależnym mieszalniku, w którym przy temperaturze półproduktu końcowego poniżej 80°C ciągle mieszając dozuje się zimny wypełniacz doprowadzając do schłodzenia i odwodnienia półproduktu końcowego do postaci produktu końcowego. Dzięki temu schładzanie jest szybsze, a produkt końcowy nie krystalizuje przedwcześnie uniemożliwiając ustabilizowanie poziomu wilgotności na bezpiecznym poziomie zapewniającym stałość konsystencji. Inny zimny wypełniacz dobiera się niezależnie tak, aby ostateczne pH produktu końcowego miało określoną i oczekiwaną wartość. Wynalazek ma zastosowanie w rolnictwie, przy czym związany jest także z utylizacją substancji szkodliwych.The method of obtaining solid fertilizer from organic sewage sludge takes place in a reactor in which, for complete pasteurization of the sludge, magnesium oxide is added to the liquid sewage sludge and both ingredients are mixed in the reactor until the mass is homogeneous, and then, while still stirring, concentrated acid is dosed in a stream with speed depending on the mass of the originally mixed ingredients constituting a homogeneous base mass, preferably sulfuric acid. The reaction temperature rises slightly above 100°C, the excess heat from the reaction escapes in the form of water vapor, and the reaction results in magnesium sulfate binding the water particles of the sediment, creating an intermediate product. After completing the reaction, the semi-finished product is cooled below 90°C until the mass is concentrated and preferably granulated. The method is characterized by the fact that the concentrated acid is administered in a dispersed stream, and the dispersion takes place at least in the main area above the surface of the base mass, preferably in several subzones located inside the main area, and the concentrated acid administered in this method penetrates into the base mass at many points, preferably in the form of droplets. The reaction occurs much faster than known ones and achieves a previously impossible reaction temperature of over 115°C, which hygienizes the sludge much better. The process is safer despite the much larger amounts of concentrated sulfuric acid used in a single reaction. Cooling of the reaction product, which left the reactor in the form of a wet, crystallizing final product, takes place in an independent mixer, in which, at the temperature of the final product below 80°C, a cold filler is dosed with constant stirring, cooling and dehydrating the final product into the final product. Thanks to this, cooling is faster and the final product does not crystallize prematurely, making it impossible to stabilize the humidity level at a safe level ensuring consistency of consistency. Another cold filler is selected independently so that the final pH of the final product has the specified and expected value. The invention is applicable in agriculture, but is also related to the disposal of harmful substances.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego z organicznych osadów ściekowych. Wynalazek ma zastosowanie w rolnictwie, przy czym związany jest także z utylizacją substancji szkodliwych.The subject of the invention is a method of obtaining solid fertilizer from organic sewage sludge. The invention is applicable in agriculture, and is also related to the disposal of harmful substances.

Z powszechnej wiadomości znane są procesy utylizacji odpadów organicznych, szczególnie ścieków, które polegają przede wszystkim na higienizacji tychże, korzystnie z możliwością odzysku substancji możliwych do wykorzystania w rożnych procesach przemysłowych.It is common knowledge to utilize organic wastes, especially wastewater, which mainly consist in hygienizing them, preferably with the possibility of recovering substances that can be used in various industrial processes.

Cenne stają się metody przetwarzania szkodliwych z początku substancji, w preparaty mogące zwrócić pierwiastki odżywcze roślinom lub dla użyźnienia gleb.The methods of processing the initially harmful substances into preparations that can return nutrients to plants or to fertilize the soil become valuable.

Przykładem może być wskazany w zgłoszeniu wynalazku polskiego pod nr P.326127 sposób otrzymywania granulatu nawozowego z osadów ściekowych przy jednoczesnej higienizacji tychże osadów. Osady dla wynalazku mogą także pochodzić z komunalnych oczyszczalni ścieków. We wskazanym rozwiązaniu poprzez dodawanie do płynnego osadu ściekowego stężonego kwasu, najlepiej kwasu siarkowego, wskutek reakcji egzotermicznej temperatura mieszaniny podwyższa się do około 100°C. Skutkiem jest zanik mikroorganizmów i form przetrwalnikowych. Na skutek zakwaszenia następuje także denaturacja białek i amonifikacja azotu ze związków organicznych. Proporcja kwas/osad jest ustalana tak, żeby ilość tworzących się cząstek soli, najlepiej siarczanu magnezu, wiązała zawartą w osadzie wodę całkowicie. Hydratem wiążącym cząsteczki wody jest siarczan magnezu, a związkiem neutralizującym produkt częściowej mineralizacji jest związek magnezu, korzystnie tlenek magnezu lub węglan magnezu lub wodorotlenek magnezu lub dolomit.An example may be the method of obtaining fertilizer granules from sewage sludge with the simultaneous hygienization of these sludge indicated in the Polish patent application under no. P.326127. The sludge for the invention may also come from municipal wastewater treatment plants. In the indicated solution, by adding concentrated acid, preferably sulfuric acid, to the liquid sludge, the temperature of the mixture is increased to about 100 ° C due to the exothermic reaction. The result is the disappearance of microorganisms and spore forms. As a result of acidification, there is also denaturation of proteins and ammonification of nitrogen from organic compounds. The acid / sediment ratio is adjusted so that the amount of salt particles formed, preferably magnesium sulfate, binds the water contained in the sediment completely. The hydrate that binds the water molecules is magnesium sulfate, and the compound that neutralizes the partial mineralization product is a magnesium compound, preferably magnesium oxide or magnesium carbonate or magnesium hydroxide or dolomite.

W procesie do osadu ściekowego dodaje się najpierw kwas, dokładnie miesza się składniki, a następnie po znacznym odstępie czasowym przeznaczonym na ustabilizowanie mieszaniny podaje się kolejne składniki Po kolejnym znacznym odstępie czasowym przeznaczonym na neutralizację tymi kolejnymi składnikami, wydziela się para, a mieszanina wszystkich składników gęstnieje do postaci bezkształtnego granulatu, który można zbrylać w regularny kształt.In the process, acid is first added to the sewage sludge, the components are thoroughly mixed, and then, after a considerable time interval intended to stabilize the mixture, the next components are added.After another significant time interval for neutralization with these successive components, steam is released and the mixture of all components thickens to form shapeless granules that can agglomerate into a regular shape.

W reakcji na początkowym etapie wytwarza się płynna pieniąca masa, stąd w reaktorze potrzeba jest istnienia znacznej nadmiarowej pustej przestrzeni. Wydzielają się lotne związki o charakterze odoru, a dodawanie kolejnych składników potęguje ten efekt na skutek dynamiki procesu i zwiększonej temperatury.The reaction produces a foaming liquid mass in the initial stage, hence a significant excess void is needed in the reactor. Volatile odorous compounds are released, and the addition of further components intensifies this effect due to the dynamics of the process and increased temperature.

Znacznym mankamentem rozwiązania przedstawionego jest jednak niemożność stosowania go dla przemysłowego wykorzystania w masowej produkcji, przede wszystkim ze względu na nikłe masy składników, które przedstawiono w przykładzie realizacji wynalazku z powodu niepewności przebiegu reakcji dla dużych mas składników, przede wszystkim kwasu stężonego. Bezpieczeństwo dla otoczenia i ludzi jest dla tego typu reakcji trudne do uzyskania, tym bardziej, że ujawniono, iż proces można prowadzić zarówno w naczyniu otwartym, jak też w zamkniętym pod zwiększonym ciśnieniem, gdzie zakres temperatury wrzenia reakcji nie powinien być przekraczany. Proces jest mało przydatny z powodu znacznej energochłonności i czasochłonności przebiegającej reakcji.A significant drawback of the presented solution, however, is the impossibility of using it for industrial use in mass production, mainly due to the low mass of the components presented in the embodiment of the invention due to the uncertainty of the course of the reaction for large masses of components, especially concentrated acid. Safety for the environment and people is difficult to achieve for this type of reaction, the more that it has been disclosed that the process can be carried out both in an open vessel and in a closed vessel under increased pressure, where the boiling point range of the reaction should not be exceeded. The process is of little use due to the considerable energy and time consumption of the ongoing reaction.

Ulepszonym procesem wydaje się być ten ujawniony przez firmę OMEGA sp. z o.o., która produkuje nawóz o nazwie OSKAR. Proces ulepszonej produkcji jedynie na nieznaczną skalę przemysłową, z podobnych jak ostatnio przedstawionych powodów, rozpoczyna się w biologicznej oczyszczalni ścieków operacją odwadniania na prasach i parowarkach, co pozwala uzyskać tzw. osad nadmiarowy zawierający suchą masę i wodę. Proces właściwy zachodzi w reaktorze, w którym około 50% całego wsadu to osad nadmiarowy. W reaktorze dodaje się i miesza z osadem nadmiarowym magnezyt prażony o dużej zawartości tlenku magnezu. Po wymieszaniu tych składników wprowadza się z odpowiednią szybkością stężony kwas siarkowy. W trakcie dozowania zachodzi silna reakcja egzotermiczna doprowadzająca zawartość reaktora do temp, nieco powyżej 100°C, a nadmiar ciepła uchodzi w postaci pary wodnej. W technologii proces prowadzi się tak, że uzyskuje się siarczan magnezowy, przy czym może on wiązać się z maksymalnie siedmioma cząstkami wody, jednak kluczowe jest to, że dla potrzeb procesu nie doprowadza się do pełnego wysycenia siarczanu magnezu wodą. Po przeprowadzonej reakcji siarczan magnezu poddaje się granulacji, a wodę niezwiązaną suchą masą usuwa się w procesie suszenia. Tą metodą z jednej tony osadu uzyskuje się dwie tony nawom Schemat instalacji oraz opis procesu są przedstawione na stronie internetowej www.eomega.eu. Rozwiązanie uzyskało patent o nr PL 210311.The improved process seems to be the one disclosed by OMEGA sp.z o.o., which produces a fertilizer called OSKAR. The process of improved production only on a small industrial scale, for similar reasons as recently presented, begins in a biological sewage treatment plant with a dewatering operation on presses and evaporators, which allows to obtain the so-called excess sludge containing dry matter and water. The actual process takes place in a reactor in which about 50% of the total charge is excess sludge. Calcined magnesite with a high content of magnesium oxide is added to the reactor and mixed with the excess sludge. After these components are mixed together, concentrated sulfuric acid is introduced at a suitable rate. During dosing, a strong exothermic reaction takes place, bringing the reactor contents to a temperature slightly above 100 ° C, and the excess heat escapes in the form of steam. In technology, the process is carried out in such a way that magnesium sulphate is obtained, which can bind up to seven water particles, but the key is that for the purposes of the process, the magnesium sulphate is not fully saturated with water. After the reaction, the magnesium sulphate is granulated and the water free from the dry matter is removed in the drying process. This method produces two tons of sludge from one tonne of sludge. Installation diagram and process description are presented on the website www.eomega.eu. The solution was granted a patent number PL 210311.

PL 232 471 B1PL 232 471 B1

Niedogodnością procesu według tego znanego wynalazku jest bezwarunkowa konieczność zachowania kolejności mieszania składników wsadu i bardzo ścisłych ich proporcji dla niepełnego wysycenia siarczanu magnezu wodą. Zapobiega to wydzielaniu się bardzo cuchnących i toksycznych składników w postaci par i gazów w sposób znaczny, jednak powoduje czasem niemożliwą wręcz do zapewnienia w procesach przemysłowych na dużą skalę dokładność podawania składników. Precyzję zapewnia się stałą kontrolą każdego etapu i co ważniejsze, bardzo precyzyjnym pomiarem wysycenia siarczanu magnezu wodą, co można wykonywać nadal dla porcji wsadowych reaktora jedynie maksimum kilkudziesięciu kilogramów. Niedogodnością procesu według tego znanego wynalazku jest także problem krystalizacji końcowych produktów reakcji przy zwiększeniu mas składników i niezależnie przy złym dobraniu proporcji składników bazowych.The disadvantage of the process according to this known invention is the absolute necessity to adhere to the order of mixing of the batch components and their very strict proportions for incomplete saturation of magnesium sulphate with water. This prevents the release of very smelly and toxic components in the form of vapors and gases to a significant extent, but sometimes it causes even impossible to ensure in large-scale industrial processes accuracy of ingredient administration. The precision is ensured by constant control of each stage and, more importantly, by a very precise measurement of the saturation of magnesium sulfate with water, which can still be performed for reactor batch batches only a maximum of several dozen kilograms. A disadvantage of the process according to this known invention is also the problem of the crystallization of the final reaction products when increasing the mass of the components and independently when the proportions of the base components are not selected.

Niedogodność polegająca na małej ilości mas składników biorących udział w reakcji została zniwelowana, przy jednoczesnym nieoczekiwanym zwiększeniu bezpieczeństwa przebiegu reakcji, a wszystko to dzięki rozwiązaniu według wynalazku. Rozwiązanie nieoczekiwane dodatkowo niweluje problem związany z odorami substancji lotnych, które są nierozłącznie związane z przedmiotem sposobu według wynalazku, znacznie je zmniejszając pomimo działania na dużą skalę przemysłową i użycia znacznych mas składników dla zachodzących reakcji, które nie krystalizują się, pomimo nie zwracania uwagi na bardzo precyzyjny dobór składników bazowych.The disadvantage of a small amount of masses of reaction components has been overcome, while unexpectedly increasing the safety of the reaction, all thanks to the solution according to the invention. The unexpected solution additionally eliminates the problem related to the odors of volatile substances, which are inherent in the subject of the method according to the invention, significantly reducing them despite the operation on a large industrial scale and the use of large masses of components for the reactions taking place, which do not crystallize, despite not paying attention to precise selection of base ingredients.

Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego z organicznych osadów ściekowych, według wynalazku, przebiega w reaktorze, w którym dla całkowitej pasteryzacji osadu dodaje się do płynnego osadu ściekowego tlenek magnezu i miesza się oba składniki w reaktorze do uzyskania jednorodności masy, po czym nadal mieszając dozuje się strumieniem stężony kwas z prędkością uzależnioną od masy pierwotnie wymieszanych składników stanowiących jednorodną masę bazową, najlepiej kwas siarkowy. Temperatura reakcji wzrasta nieco powyżej 100°C, nadmiar ciepła z reakcji uchodzi w postaci pary wodnej, a wynikiem reakcji jest siarczan magnezu wiążący cząsteczki wody osadu tworząc półprodukt. Po zakończeniu reakcji półprodukt schładza się poniżej 90°C do stężenia masy i korzystnie poddaje granulacji. Wynalazek charakteryzuje się tym, że stężony kwas podaje się strumieniem rozproszonym, w postaci kroplistych drobin tak, aby po przeniknięciu do masy bazowej krople znajdowały się w rozproszeniu wielopunktowym, gdzie rozproszenie ma miejsce co najmniej w obszarze głównym, znajdującym się ponad powierzchnią masy bazowej, korzystnie w kilku podstrefach obszaru głównego znajdujących się wewnątrz tego obszaru głównego. Reakcja zachodzi znacznie szybciej od znanych i uzyskuje się w niej wcześniej niemożliwą do uzyskania temperaturę reakcji ponad 115°C, co w znacznie lepszy sposób higienizuje osad, uzyskując wilgotny półprodukt końcowy, który to przenosi się z reaktora do niezależnego mieszalnika, tam schładza się półprodukt końcowy ciągle go mieszając, a po uzyskaniu jego temperatury niższej niż 80°C dozuje się do półproduktu końcowego wypełniacz mający podczas dozowania temperaturę niższą od temperatury otoczenia (zimny wypełniacz), doprowadzając przez to do szybkiego schłodzenia i odwodnienia półproduktu końcowego, w wyniku czego uzyskuje się w tym mieszalniku produkt końcowy. Proces jest bezpieczniejszy pomimo znacznie większych ilości użytego w pojedynczej reakcji stężonego kwasu siarkowego. Dzięki temu schładzanie jest szybsze, a produkt końcowy nie krystalizuje się przedwcześnie uniemożliwiając ustabilizowanie poziomu wilgotności na bezpiecznym poziomie zapewniającym stałość konsystencji. Jako zimny wypełniacz stosuje się kredę i/lub dolomit, dozowane w niezależnym mieszalniku do momentu osiągnięcia stężenia wody w półprodukcie końcowym w przedziale od 25 do 30%, a także jednocześnie albo zamiennie tlenek magnezu dozowany do momentu uzyskania pH produktu końcowego o wartości siedem, natomiast szybkie schładzanie trwa krócej niż połowa czasu reakcji, korzystnie krócej niż 15 min.The method of obtaining solid fertilizer from organic sewage sludge, according to the invention, takes place in a reactor in which, for the complete pasteurization of the sludge, magnesium oxide is added to the liquid sludge and both components are mixed in the reactor until the mass is homogeneous, and then, while still mixing, it is dosed with a stream concentrated acid at a rate dependent on the mass of the originally mixed components constituting the homogeneous base mass, preferably sulfuric acid. The reaction temperature rises slightly above 100 ° C, the excess heat from the reaction escapes in the form of water vapor, and the reaction results in magnesium sulphate that binds the water molecules of the sediment to form an intermediate. After completion of the reaction, the intermediate is cooled below 90 ° C to stock concentration and preferably granulated. The invention is characterized by the fact that the concentrated acid is fed in a dispersed stream, in the form of droplet particles, so that after penetrating into the base mass, the droplets are in a multi-point scattering, where the dispersion takes place at least in the main area above the surface of the base mass, preferably in several subzones of a core area within that core area. The reaction takes place much faster than the known ones and achieves a previously impossible reaction temperature of over 115 ° C, which in a much better way sanitizes the sludge, obtaining a wet final intermediate, which is transferred from the reactor to an independent mixer, there the final intermediate is cooled down stirring it constantly, and after reaching its temperature lower than 80 ° C, the filler is dosed to the final product, having a temperature lower than the ambient temperature during dosing (cold filler), thus leading to rapid cooling and dehydration of the final intermediate, resulting in end product in this mixer. The process is safer despite much larger amounts of concentrated sulfuric acid used in a single reaction. Thanks to this, the cooling is faster and the final product does not crystallize prematurely, preventing the stabilization of the moisture level at a safe level ensuring consistency. Chalk and / or dolomite are used as a cold filler, dosed in an independent mixer until the water concentration in the final product is between 25 and 30%, and also, simultaneously or alternatively, magnesium oxide is dosed until the pH of the final product is seven, while rapid cooling takes less than half the reaction time, preferably less than 15 minutes.

Rozproszenie korzystnie ma także miejsce w obszarze dodatkowym znajdującym się pod powierzchnią masy bazowej, najlepiej w kilku podstrefach obszaru dodatkowego znajdujących się wewnątrz tego obszaru dodatkowego, czyli w masie bazowej.The dispersion also preferably takes place in the additional area below the surface of the base mass, preferably in several subzones of the additional area inside this additional area, i.e. in the base mass.

Stężony kwas podaje się w danej podstrefie tak, że korzystnie przenika do przynajmniej jednej sąsiadującej z mą innej podstrefy.The concentrated acid is given in a given sub-zone so that it preferably penetrates into at least one other sub-zone adjacent to it.

Kropliste drobiny stężonego kwasu korzystnie doprowadza się do wchodzenia w reakcję z oparami prowadzonej reakcji higienizacji, dzięki czemu obniża się znacząco ilość tych oparów, co we wcześniej znanych procesach nie mogło w ogóle występować.The droplets of concentrated acid are preferably allowed to react with the vapors of the hygienisation reaction carried out, whereby the amount of these vapors is significantly reduced, which could not occur at all in the previously known processes.

W sposobie można stosować ruchome urządzenia wspomagające operację rozpraszania.The method can use mobile devices to aid the scattering operation.

Operacją rozpraszania może być rozbryzg, korzystnie o przeszkodę stałą lub ruchomą.The dispersing operation may be splash, preferably against a fixed or moving obstacle.

Zamiennie operacją rozpraszania może być podział strumienia, np. poprzez perlator.Alternatively, the scattering operation may be to divide the stream, e.g. via an aerator.

PL 232 471 B1PL 232 471 B1

Dobór ilości wsadu poszczególnych składników stałych i jednocześnie lub zamiennie płynnych ocenia się ze średnią lub niską dokładnością, gdyż wysoka precyzja nie musi być w sposobie według wynalazku utrzymywana rygorystycznie, przy czym wykonuje się to poprzez ważenie i jednocześnie lub zamiennie odpowiednio mierzenie objętości, gdzie niska dokładność oznacza precyzję +/- 5 kg lub litr, a średnia odpowiednio +/- 1 kg lub litr.The selection of the amount of the batch of individual solid and simultaneously or alternatively liquid components is assessed with medium or low accuracy, because high precision does not need to be strictly maintained in the method according to the invention, it is done by weighing and simultaneously or alternatively measuring the volume, respectively, where low accuracy means a precision of +/- 5 kg or a liter and an average of +/- 1 kg or a liter respectively.

Do niezależnego mieszalnika w chwili studzenia półproduktu końcowego korzystnie dozuje się uzupełniające składniki mineralne i jednocześnie lub zamiennie organiczne stanowiące standardowe elementy wzbogacające nawozów stosowanych w rolnictwie i jednocześnie lub zamiennie w leśnictwie.When the final intermediate is cooled down, the independent mixer is preferably dosed with complementary minerals and at the same time or alternatively organic components which constitute standard enrichment elements for fertilizers used in agriculture and simultaneously or alternatively in forestry.

Granulowanie jest korzystnie przedostatnią operacją technologiczną.Granulating is preferably the penultimate technological operation.

Suszenie produktu końcowego, w postaci granulatu, jest korzystnie ostatnią operacją technologiczną sposobu według wynalazku, przy czym prowadzi się je do momentu osiągnięcia stężenia wody w produkcie końcowym w przedziale 15% +/- 5%.The drying of the final product in the form of granules is preferably the last technological step of the process according to the invention, and is carried out until the water concentration in the final product is in the range of 15% +/- 5%.

Na dowolnym etapie procesu wykonuje się pomiary wilgotności i jednocześnie łub zamiennie pH, a poprzez system sterowania steruje się dozowaniem odpowiednich składników w odpowiednich proporcjach, nie zawsze w sposób identyczny, gdyż przebieg procesu i ilość składników zależy od wilgotności wsadowego osadu ściekowego.At any stage of the process, measurements of humidity are performed, and at the same time or alternatively, pH, and the control system controls the dosing of appropriate components in appropriate proportions, not always in the same way, because the course of the process and the amount of components depends on the humidity of the input sewage sludge.

Wynikiem końcowym procesu jest jednak produkt końcowy o powtarzalnej metodzie jego otrzymywania i stałej finalnej wilgotności, niezależnie od wilgotności składników procesu jego wytwarzania.The end result of the process, however, is a final product with a repeatable method of obtaining it and a constant final moisture content, regardless of the moisture content of the components of the manufacturing process.

Przykładowy sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego z organicznych osadów ściekowych według wynalazku przebiega następująco.An exemplary method of obtaining solid fertilizer from organic sludge according to the invention is as follows.

Załadunek reaktora pofermentem odbywa się przy pomocy transportera śrubowego, rurami o średnicy 100 mm, z pola magazynowego, na którym znajduje się zbiornik na osad. W reaktorze, do płynnego osadu ściekowego w ilości 500 kg o wilgotności 65,8% dozowanego i jednocześnie mieszanego mieszadłem, dodaje się tlenek magnezu w ilości 130 kg i nadal miesza się oba składniki w reaktorze do uzyskania jednorodności masy, po czym nadal mieszając od 29 minuty procesu dozuje się strumieniem stężony kwas siarkowy w ilości 136 litrów z prędkością między 8 a 9 l/min. Kwas siarkowy jest magazynowany w połączonych zbiornikach z tworzywa sztucznego lub w zbiorniku ze stali kwasoodpornej w podwójnym płaszczu zabezpieczającym. Dozowanie odbywa się bezpośrednio do reaktora poprzez instalację z tworzywa sztucznego. Kwas dozuje się do 44 minuty procesu, a temperatura reakcji wzrasta od 33°C do 110°C, po czym przestaje się podawać kwas siarkowy. Temperatura nadal jednak wzrasta do 118°C przez kolejne 4 minuty procesu. Nadmiar ciepła z reakcji uchodzi w postaci pary wodnej, a wynikiem reakcji jest siarczan magnezu wiążący cząsteczki wody osadu tworząc półprodukt. Po zakończeniu reakcji, której jako punkt końcowy określa się moment rozpoczęcia schładzania się półproduktu, schładza się on do temperatury 80°C do stężenia masy, do 75 minuty trwania procesu. Stężony kwas podaje się strumieniem rozproszonym rurkami, a rozproszenie ma miejsce w obszarze głównym ponad powierzchnią masy bazowej, w trzech podstrefach znajdujących się wewnątrz obszaru głównego, przy czym podawany tą metodą stężony kwas przenika do masy bazowej wielopunktowo w postaci kroplistych drobin. Dalsze schładzanie produktu reakcji, który w postaci wilgotnego krystalizującego się półproduktu końcowego opuścił reaktor mając wilgotność 54% ma miejsce w niezależnym mieszalniku, w którym przy temperaturze półproduktu końcowego poniżej 80°C ciągle mieszając dozuje się zimny wypełniacz doprowadzając do schłodzenia i odwodnienia półproduktu końcowego do postaci produktu końcowego. Inny zimny wypełniacz dobiera się niezależnie tak, aby ostateczne pH produktu końcowego miało określoną i oczekiwaną wartość.The reactor is loaded with digestate by means of a screw conveyor, with pipes with a diameter of 100 mm, from the storage field with the sludge tank. In the reactor, magnesium oxide in the amount of 130 kg is added to the liquid sludge in an amount of 500 kg with a moisture content of 65.8% and simultaneously stirred with a stirrer, and both components are further mixed in the reactor until the mass is homogeneous, and then stirring from 29 minutes of the process, 136 liters of concentrated sulfuric acid are metered in with a stream at a rate of between 8 and 9 l / min. Sulfuric acid is stored in connected plastic tanks or in an acid-resistant steel tank with a double protective jacket. Dosing takes place directly into the reactor through a plastic installation. The acid is dosed for 44 minutes of the process, and the reaction temperature rises from 33 ° C to 110 ° C, after which sulfuric acid is no longer fed. The temperature, however, continues to rise to 118 ° C over the next 4 minutes of the process. Excess heat from the reaction escapes in the form of water vapor, and the reaction results in magnesium sulphate that binds water molecules in the sediment, forming an intermediate. After the end of the reaction, the end point of which is the starting point for cooling the intermediate, it is cooled to 80 ° C to mass concentration for 75 minutes. The concentrated acid is fed in a scattered stream through tubes, and the scattering takes place in the main area above the surface of the base mass, in three subzones located inside the main area, where the concentrated acid fed by this method penetrates into the base mass in a multi-point form in the form of droplets. Further cooling of the reaction product, which left the reactor in the form of a moist crystallizing final intermediate with a humidity of 54%, takes place in an independent mixer, in which, at the temperature of the final intermediate below 80 ° C, the cold filler is dosed with constant stirring, leading to cooling and dehydration of the final intermediate to form end product. The other cold filler is independently selected so that the final pH of the end product is at the specified and expected value.

Rozproszenie ma także miejsce w obszarze dodatkowym pod powierzchnią masy bazowej, w trzech podstrefach znajdujących się wewnątrz obszaru dodatkowego, czyli w masie bazowej.The dispersion also takes place in the additional area under the surface of the base mass, in three subzones located inside the additional area, i.e. in the base mass.

Stężony kwas podawany w danej podstrefie ponad powierzchnią przenika do wszystkich sąsiadujących z nią pięciu innych podstref, natomiast stężony kwas podawany w danej podstrefie poniżej powierzchni przenika do dwóch sąsiadujących z nią innych podstref znajdujących się także pod powierzchnią.The concentrated acid administered in a given subzone above the surface penetrates into all five adjacent subzones, while the concentrated acid administered in a given subzone below the surface penetrates into two adjacent other subzones which are also below the surface.

Kropliste drobiny stężonego kwasu doprowadza się na drodze ich opadania do wchodzenia w reakcję z oparami prowadzonej reakcji higienizacji.The droplets of concentrated acid are brought by their descent to react with the vapors of the hygienisation reaction carried out.

W sposobie stosuje się także ruchome urządzenia wspomagające operację rozpraszania ponad powierzchnią, przy czym jest to każdorazowo giętka ruchoma przeszkoda umieszczona vis a vis ujścia rurki dozującej kwas siarkowy.The method also uses mobile devices to aid the scattering operation above the surface, each time being a flexible moving obstacle placed opposite the mouth of the sulfuric acid dosing tube.

Operacją rozpraszania jest także podział strumienia, przy czym wykonuje się to rurkami pod powierzchnią zakończonymi każdorazowo perlatorem.The scattering operation is also the division of the stream, which is carried out by tubes under the surface each ending with an aerator.

PL 232 471 B1PL 232 471 B1

Dobór ilości wsadu poszczególnych składników stałych ocenia się z małą dokładnością +/- 5 kg, przy czym wykonuje się to poprzez ważenie wagą sensoryczną i jednocześnie odpowiednio mierzeniem objętości przepływomierzem dla składników płynnych ze średnią dokładnością +/- 1 litr, mając na uwadze odmierzanie cząstkowe.The selection of the amount of the batch of individual solid components is assessed with a low accuracy of +/- 5 kg, which is performed by weighing with a sensory balance and, at the same time, appropriately measuring the volume with a flow meter for liquid components with an average accuracy of +/- 1 liter, taking into account partial metering.

Do niezależnego mieszalnika w chwili studzenia półproduktu końcowego dozuje się uzupełniające składniki zawierające NPK stanowiące standardowe elementy wzbogacające nawozów stosowanych w rolnictwie i jednocześnie w leśnictwie.Supplementary ingredients containing NPK, which are standard enrichment elements for fertilizers used in agriculture and forestry, are dosed into an independent mixer while the final intermediate is cooling down.

Zimnym wypełniaczem dozowanym w niezależnym mieszalniku jest kreda w ilości 100 kg i jednocześnie dolomit w ilości 80 kg dozowane do momentu osiągnięcia stężenia wody w półprodukcie o wartości 27,5%.The cold filler dosed in an independent mixer is chalk in the amount of 100 kg and, at the same time, dolomite in the amount of 80 kg is dosed until the water concentration in the semi-finished product is 27.5%.

Niezależnie, innym zimnym wypełniaczem dozowanym w niezależnym mieszalniku jest tlenek magnezu dozowany w ilości 20 kg do momentu uzyskania pH produktu końcowego o wartości siedem.Independently, another cold filler dosed in the standalone mixer is magnesium oxide dosed at 20 kg until the final product pH is seven.

Zimne wypełniacze miesza się z półproduktem końcowym przez 10 minut.The cold fillers are mixed with the final intermediate for 10 minutes.

Granulowanie jest przedostatnią operacją technologiczną.Granulating is the penultimate technological operation.

Suszenie produktu końcowego, w postaci granulatu, jest ostatnią operacją technologiczną sposobu według wynalazku, przy czym prowadzi się je do momentu osiągnięcia stężenia wody w produkcie końcowym 15%.The drying of the final product in the form of granules is the last technological step of the process according to the invention, and is carried out until the water concentration in the final product is 15%.

Na każdym etapie procesu wykonuje się pomiary wilgotności i jednocześnie pH.At each stage of the process, moisture and pH are measured simultaneously.

Claims (11)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego z organicznych osadów ściekowych, w którym dla całkowitej pasteryzacji osadu dodaje się do płynnego osadu ściekowego tlenek magnezu i miesza się oba składniki w reaktorze do uzyskania jednorodności masy, po czym nadal mieszając dozuje się strumieniem stężony kwas z prędkością uzależnioną od masy pierwotnie wymieszanych składników stanowiących jednorodną masę bazową, najlepiej kwas siarkowy, przy czym temperatura reakcji wzrasta nieco powyżej 100°C, nadmiar ciepła z reakcji uchodzi w postaci pary wodnej, a wynikiem reakcji jest siarczan magnezu wiążący cząsteczki wody osadu tworząc półprodukt, natomiast po zakończeniu reakcji półprodukt schładza się poniżej 90°C do stężenia masy i korzystnie poddaje granulacji, znamienny tym, że stężony kwas podaje się strumieniem rozproszonym w postaci kroplistych drobin tak, aby po przeniknięciu do masy bazowej krople znajdowały się w rozproszeniu wielopunktowym, gdzie rozproszenie ma miejsce co najmniej w obszarze głównym, znajdującym się ponad powierzchnią masy bazowej, korzystnie w kilku podstrefach obszaru głównego znajdujących się wewnątrz tego obszaru głównego, przy czym temperaturę reakcji doprowadza się do ponad 115°C, uzyskując wilgotny półprodukt końcowy, który to przenosi się z reaktora do niezależnego mieszalnika, tam schładza się półprodukt końcowy ciągle go mieszając, a po uzyskaniu jego temperatury niższej niż 80°C dozuje się do półproduktu końcowego wypełniacz mający podczas dozowania temperaturę niższą od temperatury otoczenia, doprowadzając przez to do szybkiego schłodzenia i odwodnienia półproduktu końcowego, w wyniku czego uzyskuje się w tym mieszalniku produkt końcowy , przy czym jako-zimny wypełniacz stosuje się kredę i/lub dolomit, dozowane w niezależnym mieszalniku do momentu osiągnięcia stężenia wody w półprodukcie końcowym w przedziale od 25 do 30%, a także jednocześnie albo zamiennie tlenek magnezu, dozowany do momentu uzyskania pH produktu końcowego o wartości siedem, natomiast szybkie schładzanie trwa krócej niż połowa czasu reakcji, korzystnie krócej niż 15 min.1. A method for obtaining solid fertilizer from organic sewage sludge, in which, for complete pasteurization of the sludge, magnesium oxide is added to the liquid sludge and both components are mixed in the reactor until the mass is homogeneous, and then, while still mixing, concentrated acid is dosed with a stream at a rate dependent from the mass of originally mixed components constituting a homogeneous base mass, preferably sulfuric acid, the reaction temperature rises slightly above 100 ° C, excess heat from the reaction escapes in the form of water vapor, and the reaction results in magnesium sulphate binding water particles of the sediment, forming an intermediate, while after After completion of the reaction, the intermediate is cooled below 90 ° C to a mass concentration and preferably granulated, characterized in that the concentrated acid is fed with a dispersed stream in the form of droplets so that, after penetrating into the base mass, the droplets are in a multi-point dispersion, where the dispersion takes place at least j in the main area above the surface of the base mass, preferably in several subzones of the main area within this main area, the reaction temperature being adjusted to more than 115 ° C to obtain a wet end product which is transferred from the reactor to an independent mixer there, the final intermediate is cooled down while constantly stirring it, and after its temperature is lower than 80 ° C, the filler is dosed to the final intermediate at a temperature lower than the ambient temperature during dosing, thus leading to rapid cooling and dehydration of the final intermediate, thereby obtaining the final product is used in this mixer, while chalk and / or dolomite are used as a cold filler, dosed in an independent mixer until the water concentration in the final semi-finished product is in the range from 25 to 30%, and also simultaneously or alternatively magnesium oxide, dosed until the pH of the final product is equal to Seven bones, while rapid cooling takes less than half the reaction time, preferably less than 15 min. 2. Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego według zastrz. 1, znamienny tym, że rozproszenie ma miejsce w obszarze dodatkowym znajdującym się pod powierzchnią masy bazowej, korzystnie w kilku podstrefach obszaru dodatkowego znajdujących się wewnątrz tego obszaru dodatkowego w masie bazowej.2. A method for obtaining a solid fertilizer according to claim The method according to claim 1, characterized in that the dispersion takes place in the additional area below the surface of the base mass, preferably in several subzones of the additional area inside this additional area in the base mass. 3. Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego według zastrz. 1 albo zastrz. 2, znamienny tym, że stężony kwas podaje się w danej podstrefie tak, że przenika do przynajmniej jednej sąsiadującej z nią innej podstrefy.3. A method for obtaining a solid fertilizer according to claim 1 or claim The process of claim 2, wherein the concentrated acid is administered in a sub-zone such that it penetrates into at least one adjacent other sub-zone. 4. Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego według zastrz. 1 albo zastrz. 2 albo zastrz. 3, znamienny tym, że kropliste drobiny stężonego kwasu doprowadza się do wchodzenia w reakcję z oparami prowadzonej reakcji higienizacji.4. A method of obtaining a solid fertilizer according to claim 1 or claim 2 or claim The process of claim 3, characterized in that the droplets of concentrated acid are allowed to react with the vapors of the conducted hygienisation reaction. PL 232 471 B1PL 232 471 B1 5. Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego według zastrz. 1 albo zastrz. 2 albo zastrz. 3 albo zastrz. 4, znamienny tym, że stosuje się ruchome urządzenia wspomagające operację rozpraszania.5. A method for obtaining a solid fertilizer according to claim 1 or claim 2 or claim 3 or claim The dispersing operation as claimed in claim 4, characterized in that there are mobile devices to aid the dispersing operation. 6. Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego według któregokolwiek z zastrz. od zastrz. 1 do zastrz. 5, znamienny tym, że operacją rozpraszania jest rozbryzg, korzystnie o przeszkodę stałą lub ruchomą.6. A method for obtaining a solid fertilizer according to any one of the preceding claims. from claim 1 to claims The process of claim 5, characterized in that the dispersing operation is a splash, preferably against a fixed or moving obstacle. 7. Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego według któregokolwiek z zastrz. od zastrz. 1 do zastrz. 6, znamienny tym, że operacją rozpraszania jest podział strumienia.A method for obtaining a solid fertilizer according to any of the claims from claim 1 to claims The method of claim 6, wherein the spreading operation is flux split. 8. Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego według któregokolwiek z zastrz. od zastrz. 1 do zastrz. 7, znamienny tym, że dobór ilości wsadu poszczególnych składników stałych i/lub płynnych ocenia się ze średnią lub niską dokładnością poprzez ważenie i/lub odpowiednio mierzenie objętości, gdzie niska dokładność oznacza precyzję +/- 5 kg lub litr, a średnia odpowiednio +/- 1 kg lub litr.8. A method for obtaining a solid fertilizer according to any one of the preceding claims. from claim 1 to claims The method according to claim 7, characterized in that the selection of the amount of the batch of individual solid and / or liquid components is assessed with medium or low accuracy by weighing and / or by measuring the volume, respectively, where low accuracy means precision +/- 5 kg or liter, and average - 1 kg or liter. 9. Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego według któregokolwiek z zastrz. od zastrz. 1 do zastrz. 8, znamienny tym, że do niezależnego mieszalnika w chwili studzenia półproduktu końcowego dozuje się uzupełniające składniki mineralne i/lub organiczne stanowiące standardowe elementy wzbogacające nawozów stosowanych w rolnictwie i/lub leśnictwie.A method for obtaining a solid fertilizer according to any of the claims from claim 1 to claims A process as claimed in claim 8, characterized in that the supplementary mineral and / or organic components, constituting standard enrichment elements for agricultural and / or forestry fertilizers, are dosed into the independent mixer as the final intermediate is cooled. 10. Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego według któregokolwiek z zastrz. od zastrz. 1 do zastrz. 9, znamienny tym, że granulowanie jest przedostatnią operacją technologiczną, a suszenie produktu końcowego, w postaci granulatu jest ostatnią operacją technologiczną, przy czym prowadzi się je do momentu osiągnięcia stężenia wody w produkcie końcowym w przedziale 15% +/- 5%.A method for obtaining a solid fertilizer according to any one of the preceding claims. from claim 1 to claims 9. The process according to claim 9, characterized in that granulating is the penultimate technological operation and drying the final product in the form of granules is the last technological operation, and is carried out until the water concentration in the final product is in the range of 15% +/- 5%. 11. Sposób otrzymywania stałego nawozu sztucznego według któregokolwiek z zastrz. od zastrz. 1 do zastrz. 10, znamienny tym, że na dowolnym etapie procesu wykonuje się pomiary wilgotności i/lub pH.A method for obtaining a solid fertilizer according to any of the claims from claim 1 to claims Process according to claim 10, characterized in that moisture and / or pH measurements are made at any stage of the process.