RU2775771C1 - Method for extraction of magnesium-ammonium-phosphate from wastewater - Google Patents
Method for extraction of magnesium-ammonium-phosphate from wastewater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775771C1 RU2775771C1 RU2021135861A RU2021135861A RU2775771C1 RU 2775771 C1 RU2775771 C1 RU 2775771C1 RU 2021135861 A RU2021135861 A RU 2021135861A RU 2021135861 A RU2021135861 A RU 2021135861A RU 2775771 C1 RU2775771 C1 RU 2775771C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesium
- wastewater
- phosphate
- solution
- ammonium
- Prior art date
Links
- 229910052567 struvite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 78
- MXZRMHIULZDAKC-UHFFFAOYSA-L magnesium;azane;hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O MXZRMHIULZDAKC-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 62
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title abstract description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 41
- -1 nitrogen-phosphorus Chemical compound 0.000 claims abstract description 27
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 24
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 claims abstract description 6
- HZZOEADXZLYIHG-UHFFFAOYSA-N magnesiomagnesium Chemical compound [Mg][Mg] HZZOEADXZLYIHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 claims abstract description 3
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L MgCl2 Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 13
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 11
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 claims description 10
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229940085991 phosphate ion Drugs 0.000 claims description 9
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- FXBYOMANNHFNQV-UHFFFAOYSA-L magnesium;hydrogen sulfate Chemical compound [Mg+2].OS([O-])(=O)=O.OS([O-])(=O)=O FXBYOMANNHFNQV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 abstract description 23
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 abstract description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- QMXULYNJFFJVLV-UHFFFAOYSA-N azane;magnesium;phosphoric acid;hexahydrate Chemical compound N.O.O.O.O.O.O.[Mg].OP(O)(O)=O QMXULYNJFFJVLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 14
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L mgso4 Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 235000011008 sodium phosphates Nutrition 0.000 description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 6
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 6
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 4
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 4
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- 230000001863 plant nutrition Effects 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 3
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L Calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N Phosphite Chemical class [O-]P([O-])[O-] AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N Sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 2
- 241000282898 Sus scrofa Species 0.000 description 2
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K Tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000003295 industrial effluent Substances 0.000 description 2
- 238000011068 load Methods 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002367 phosphate rock Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea group Chemical group NC(=O)N XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- 210000004940 Nucleus Anatomy 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H Tricalcium phosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 210000002700 Urine Anatomy 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 235000012970 cakes Nutrition 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000249 desinfective Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002459 sustained Effects 0.000 description 1
- 235000019798 tripotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к химическим технологиям, а именно к способам извлечения магний-аммоний-фосфата из агропромышленных (животноводческие фермы, коровники КРС, свинофермы, молокозаводы и др.) или хозяйственно-бытовых сточных вод с получением продукта (струвита), пригодного к использованию в качестве азото-фосфорного удобрения с пролонгированным действием, и может быть использовано на агропромышленных и сельскохозяйственных предприятиях в составе очистных сооружений, а так же на химических предприятиях и объектах коммунального хозяйства.The invention relates to chemical technologies, and in particular to methods for extracting magnesium-ammonium phosphate from agro-industrial (livestock farms, cattle barns, pig farms, dairies, etc.) or household wastewater to obtain a product (struvite) suitable for use as nitrogen-phosphorus fertilizer with a prolonged action, and can be used at agro-industrial and agricultural enterprises as part of treatment facilities, as well as at chemical enterprises and public utilities.
Ежегодный рост потребления комплексных минеральных удобрений в сельском хозяйстве требует увеличение их производства. Однако кратно нарастить производство исчерпаемых рудных фосфорсодержащих удобрений на основе апатитов и фосфоритов является труднореализуемой задачей. В тоже время сточные воды агропредприятий содержат от 150 до 1500 мг/л фосфат-ионов и аммонийного азота при непрерывном ежедневном сбросе. Осаждение указанных ионов в виде минерала струвита (магний-аммоний-фосфата) на стадии очистки агропромышленных стоков позволяет значительно снизить нагрузку на имеющиеся очистные сооружения или восполнить их отсутствие, а получаемый при этом струвит является эффективным комплексным NP+Mg удобрением с пролонгированным действием. Применение именно комплексных удобрений с управляемым высвобождением элементов и содержащих в своем составе магний обеспечивают ускорение роста и плодоношения сельскохозяйственных культур. Получаемое удобрение можно использовать в качестве альтернативы фосфорных сырьевых ресурсов (апатитов и фосфоритов) для производства комплексных NPK-удобрений. Модификацию высвобождения элементов в комплексных удобрениях осуществляют, как правило, путем гранулирования со связующим, введения в состав малорастворимых соединений - например, сульфата или фосфата кальция, а также добавлением аморфного кремнезема или цеолитов, препятствующих растворению целевых компонентов. Предлагаемый способ получения удобрения из агростоков использует принцип синтеза умеренно растворимого в воде кристаллогидрата комплексной соли аммония, магния и фосфорной кислоты (магний-аммоний-фосфата). Применение малорастворимых удобрений значительно снижает вероятность зафосфачивания почвы и попадание фосфат-иона и аммонийного азота в грунтовые воды при проливных дождях, обеспечивает равномерное питание растений в течение вегетативного периода.The annual growth in the consumption of complex mineral fertilizers in agriculture requires an increase in their production. However, multiplying the production of exhaustible ore phosphate-containing fertilizers based on apatites and phosphorites is a difficult task. At the same time, wastewater from agricultural enterprises contains from 150 to 1500 mg/l of phosphate ions and ammonium nitrogen with continuous daily discharge. The precipitation of these ions in the form of the mineral struvite (magnesium ammonium phosphate) at the stage of agro-industrial wastewater treatment can significantly reduce the load on existing treatment facilities or make up for their absence, and the resulting struvite is an effective complex NP + Mg fertilizer with a prolonged action. The use of precisely complex fertilizers with a controlled release of elements and containing magnesium in their composition ensures the acceleration of growth and fruiting of agricultural crops. The resulting fertilizer can be used as an alternative to phosphate raw materials (apatites and phosphorites) for the production of complex NPK fertilizers. The modification of the release of elements in complex fertilizers is carried out, as a rule, by granulation with a binder, the introduction of poorly soluble compounds into the composition - for example, calcium sulfate or phosphate, as well as the addition of amorphous silica or zeolites that prevent the dissolution of the target components. The proposed method for obtaining fertilizer from agricultural waste uses the principle of synthesis of a moderately water-soluble crystalline hydrate of a complex salt of ammonium, magnesium and phosphoric acid (magnesium ammonium phosphate). The use of low-soluble fertilizers significantly reduces the likelihood of soil phosphating and the ingress of phosphate ion and ammonium nitrogen into groundwater during heavy rains, and ensures uniform plant nutrition during the growing season.
Известен способ извлечения магний-аммоний-фосфата из сточных вод, содержащих мочу, включающий добавление в сточные воды биоугля и растворимой соли магния, перемешивание смеси при pH ниже 9-11 до тех пор, пока в растворе не образуется серо-белый осадок - магний-аммоний-фосфат (струвит), и он не прилипнет к поверхности биологического угля, проникая при этом внутрь него; прекращение перемешивания для осаждения магний-аммоний-фосфата и насыщенного биологического угля и сбор этого осадка, а также сушку собранного осадка и его грануляцию для получения удобрения с медленным высвобождением, богатого питательными элементами - углеродом, азотом и фосфором (патент CN104973919A 14.10.2015 г., МПК C05G3/00).A known method for extracting magnesium ammonium phosphate from wastewater containing urine, including adding biochar and a soluble magnesium salt to the wastewater, stirring the mixture at a pH below 9-11 until a gray-white precipitate forms in the solution - magnesium - ammonium phosphate (struvite), and it will not stick to the surface of biological coal, while penetrating inside it; stopping agitation to precipitate magnesium ammonium phosphate and saturated biological coal and collecting this sediment, as well as drying the collected sediment and granulating it to obtain a slow-release fertilizer rich in nutrients - carbon, nitrogen and phosphorus (patent CN104973919A 10/14/2015 , IPC C05G3/00).
Недостатком данного изобретения является необходимость внесения для интенсификации осаждения магний-аммоний-фосфат чистых оксида магния или хлорида магния и пиролизного угля, длительный период синтеза - не менее 4 часов, длительное время отстаивания - не менее 2 часов. Кроме того, использование пиролизного угля приводит к получению в производимом удобрении большого количества балласта, который разбавляет в нем удельное содержание азота и фосфора, а значит, потребует увеличения нормы внесения в почву.The disadvantage of this invention is the need to add pure magnesium oxide or magnesium chloride and pyrolysis coal to intensify the deposition of magnesium ammonium phosphate, a long synthesis period of at least 4 hours, a long settling time of at least 2 hours. In addition, the use of pyrolysis coal leads to the production of a large amount of ballast in the produced fertilizer, which dilutes the specific content of nitrogen and phosphorus in it, which means that it will require an increase in the rate of application to the soil.
Известен способ извлечения магний-аммоний-фосфата (струвита) из сточных вод, включающий добавление в сточные воды, содержащие синтетический аммиак, растворимого фосфата и соли магния при концентрации аммонийного азота 1000-2065 мг/л; добавление щелочи к полученному твердому струвиту и проведение пиролиза при температуре от 80 до 100°C в течение 1-3 часов; обработку сточных вод с использованием твердого продукта пиролиза и добавление небольшого количества соли магния. При этом аммиак, образующийся в процессе пиролиза, абсорбируется разбавленным раствором кислоты. Полученная соль аммония используется в качестве сырья для производства удобрений, а извлеченный магний-аммоний-фосфат (струвит), который не может быть использован в цикле выделения аммиака, используется в качестве удобрения с замедленным высвобождением. (патент CN 102336504 A от 01.02.2012, МПК C02F 9/14, C05F 17/00, C05C 3/00).A known method of extracting magnesium ammonium phosphate (struvite) from wastewater, including adding to wastewater containing synthetic ammonia, soluble phosphate and magnesium salts at a concentration of ammonium nitrogen 1000-2065 mg/l; adding alkali to the obtained solid struvite and carrying out pyrolysis at a temperature of 80 to 100°C for 1-3 hours; wastewater treatment using a solid pyrolysis product and the addition of a small amount of magnesium salt. In this case, the ammonia formed during the pyrolysis process is absorbed by a dilute acid solution. The resulting ammonium salt is used as a raw material for fertilizer production, and the extracted magnesium ammonium phosphate (struvite), which cannot be used in the ammonia recovery cycle, is used as a sustained release fertilizer. (patent CN 102336504 A dated February 1, 2012, IPC C02F 9/14, C05F 17/00, C05C 3/00).
Недостатком указанного способа является использование значительного количества дорогостоящего фосфата натрия/калия и соли магния, что повышает себестоимость получаемых удобрений. Кроме того, себестоимость получаемых удобрений повышают дополнительные энергозатраты, связанные с проведением операции пиролиза.The disadvantage of this method is the use of a significant amount of expensive sodium/potassium phosphate and magnesium salts, which increases the cost of the resulting fertilizers. In addition, the cost of the resulting fertilizers increase the additional energy costs associated with the pyrolysis operation.
Наиболее близким способом к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ извлечения аммонийного азота из сточных вод в виде магний-аммоний-фосфата (струвита), включающий введение в сточную воду раствора, содержащего магний-ион и фосфат-ион, последующее корректирование значения кислотности рН путем дозирования раствора щелочи, проведение химической реакции при перемешивании, отделение осажденного магний-аммоний-фосфата (струвита) от воды путем фильтрации, отвод очищенной воды для последующей очистки. В качестве солей, содержащих магний-ион и фосфат-ион, соответственно используют хлорид магния и гидрофосфат натрия; оптимальное молярное соотношение элементов магния к азоту и к фосфору составляет 1,2:1:0,8; концентрация аммонийного азота входящего потока сточных вод составляет 210-1260 мг/л; раствор для корректирования кислотности рН представляет собой раствор гидроксида натрия с концентрацией от 2 до 6 моль/л (патент CN 103848540, МПК C02F 1/52. МПК C02F 9/14. 11.06.2014 г.)The closest method to the claimed invention in terms of the combination of features is a method for extracting ammonium nitrogen from wastewater in the form of magnesium ammonium phosphate (struvite), which includes introducing a solution containing magnesium ion and phosphate ion into the wastewater, followed by adjusting the pH value by dosing the alkali solution, conducting a chemical reaction with stirring, separating precipitated magnesium ammonium phosphate (struvite) from water by filtration , removing purified water for subsequent purification. As salts containing magnesium ion and phosphate ion, magnesium chloride and sodium hydrogen phosphate are respectively used; the optimal molar ratio of magnesium elements to nitrogen and phosphorus is 1.2:1:0.8; the concentration of ammonium nitrogen in the incoming wastewater stream is 210-1260 mg/l; solution for adjusting pH acidity is a solution of sodium hydroxide with a concentration of 2 to 6 mol/l (patent CN 103848540, IPC C02F 1/52. IPC C02F 9/14. 06/11/2014)
Недостатком способа является использование дорогостоящего реагента (гидрофосфата натрия) для извлечения аммонийного азота из сточных вод. Другим недостатком способа является получение мелкодисперсного труднофильтруемого осадка струвита, имеющего более высокую растворимость в сравнении с крупнокристаллическим продуктом. Кроме того, получение мелкодисперсного осадка потребует использования энергозатратного фильтрационного оборудования для обезвоживания продукта. The disadvantage of this method is the use of an expensive reagent (sodium hydrogen phosphate) to extract ammonium nitrogen from wastewater. Another disadvantage of the method is the production of a fine, hard-to-filter struvite precipitate, which has a higher solubility compared to a coarse-grained product. In addition, obtaining a fine sediment will require the use of energy-intensive filtration equipment for product dehydration.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого способа - добавление в сточные воды раствора, содержащего ионы магния, и корректирующего раствора гидроксида натрия для поддержания щелочной среды сточных вод рН 8,0-9,0, химическое осаждение магний-аммоний-фосфата при перемешивании в реакторе, отделение осажденного магний-аммоний-фосфата (струвита) от воды и отвод очищенной воды. Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the proposed method - adding a solution containing magnesium ions and a correction solution of sodium hydroxide to the wastewater to maintain the alkaline environment of the wastewater pH 8.0-9.0, chemical precipitation of magnesium ammonium phosphate with stirring in reactor, separating precipitated magnesium ammonium phosphate (struvite) from water and removing purified water.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - получение более дешевого и менее энергозатратного комплексного азото-фосфорного удобрения в форме магний-аммоний-фосфата (струвита), имеющего пониженную растворимость в нейтральной среде.The task to be solved by the claimed invention is to obtain a cheaper and less energy-intensive complex nitrogen-phosphorus fertilizer in the form of magnesium-ammonium-phosphate (struvite), which has a reduced solubility in a neutral environment.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе извлечения ионов аммония и фосфат-ионов из сточных вод, включающем добавление в реактор для поддержания щелочной среды сточных вод рН 8,0-9,0 корректирующего раствора и раствора, содержащего ионы магния, химическое осаждение магний-аммоний-фосфата при перемешивании, отделение осажденного магний-аммоний-фосфата от воды и отвод очищенной воды, первоначально осуществляют подогрев сточных вод в реакторе, в качестве корректирующего раствора используют раствор гидроксида натрия, который вводят в сточные воды для поддержания величины рН в реакторе равным 8,0-10,0, а в качестве раствора, содержащего ионы магния, используют предварительно приготовленный магний-содержащий раствор, полученный из бишофита или альтернативного источника магния - гидросиликата магния и раствора соляной кислоты/серной кислот; при этом указанные растворы вводят в сточные воды непрерывно для обеспечения молярного соотношения равного 0,9-1,1 Mg2+ : 1,0-1,6NH4 + : 1,0-1,1 PO4 3-; а химическое осаждение магний-аммоний-фосфата проводят при температуре от 15 до 30 град. С с добавлением затравки - фильтрата очищенной сточной воды, содержащего мелкодисперсный магний-аммоний-фосфат. Гидросиликат магния вводят в раствор соляной/серной кислоты в стехиометрическом количестве Mg2+:2Cl-/1Mg2+:1SO4 2-, необходимом для образования с соляной кислотой хлорида магния MgCl2/сульфата магния MgSO4. При недостатке фосфат иона в сточных водах, для обеспечения молярного соотношения 0,9-1,1 Mg2+ : 1,0-1,6NH4 + : 1,0-1,1 PO4 3-, его дополнительно добавляют в реактор во время химического осаждения магний-аммоний фосфата в форме раствора фосфорнокислого натрия.The problem was solved due to the fact that in the known method for extracting ammonium ions and phosphate ions from wastewater, which includes adding a corrective solution and a solution containing magnesium ions to the reactor to maintain the alkaline environment of wastewater pH 8.0-9.0, chemical precipitation of magnesium ammonium phosphate with stirring, separation of precipitated magnesium ammonium phosphate from water and removal of purified water, initially, wastewater is heated in the reactor, sodium hydroxide solution is used as a correction solution, which is introduced into wastewater to maintain the pH value in the reactor equal to 8.0-10.0, and as a solution containing magnesium ions, a pre-prepared magnesium-containing solution obtained from bischofite or an alternative source of magnesium - magnesium hydrosilicate and a solution of hydrochloric acid / sulfuric acid is used; while these solutions are injected into the wastewater continuously to ensure a molar ratio equal to 0.9-1.1 Mg 2+ : 1.0-1.6NH 4 + : 1.0-1.1 PO 4 3- ; and the chemical precipitation of magnesium ammonium phosphate is carried out at a temperature of 15 to 30 degrees. C with the addition of a seed - treated wastewater filtrate containing finely dispersed magnesium ammonium phosphate. Magnesium hydrosilicate is introduced into a solution of hydrochloric/sulfuric acid in a stoichiometric amount of Mg 2+ :2Cl - /1Mg 2+ :1SO 4 2- necessary for the formation of magnesium chloride MgCl 2 /magnesium sulfate MgSO 4 with hydrochloric acid. With a lack of phosphate ion in wastewater, to ensure a molar ratio of 0.9-1.1 Mg 2+ : 1.0-1.6NH 4 + : 1.0-1.1 PO 4 3- , it is additionally added to the reactor during the chemical precipitation of magnesium ammonium phosphate in the form of sodium phosphate solution.
Признаки заявляемого технического решения, являющиеся отличительными от признаков по прототипу, предварительный подогрев сточных вод в реакторе, использование в качестве корректирующего раствора - раствора гидроксида натрия, который вводят в сточные воды для поддержания величины рН в реакторе равным 8,0-10,0, обеспечивающее выделение избыточного аммиака из сточных вод, а в качестве раствора, содержащего ионы магния - предварительно приготовленного магнийсодержащего раствора, полученного из бишофита или альтернативного источника магния - гидросиликата магния и раствора соляной кислоты/серной кислот; причем указанные растворы вводят в сточные воды непрерывно для обеспечения молярного соотношения равного 0,9-1,1 Mg2+ : 1,0-1,6NH4 + : 1,0-1,1 PO4 3-; а химическое осаждение магний-аммоний-фосфата проводят при температуре от 15 до 30 град. С с добавлением затравки - фильтрата очищенной сточной воды, содержащего мелкодисперсный магний-аммоний-фосфат. Гидросиликат магния вводят в раствор соляной/серной кислоты в стехиометрическом количестве Mg2+:2Cl-/ 1Mg2+:1SO4 2-, необходимом для образования с соляной кислотой хлорида магния MgCl2/сульфата магния MgSO4. При недостатке фосфат иона в сточных водах, для обеспечения молярного соотношения 0,9-1,1 Mg2+ : 1,0-1,6NH4 + : 1,0-1,1 PO4 3-, его дополнительно добавляют в реактор во время химического осаждения магний-аммоний фосфата в форме раствора фосфорнокислого натрия.Signs of the proposed technical solution, which are distinctive from the signs of the prototype, preheating of wastewater in the reactor, the use of sodium hydroxide solution as a corrective solution, which is introduced into wastewater to maintain the pH value in the reactor equal to 8.0-10.0, providing separation of excess ammonia from wastewater, and as a solution containing magnesium ions - a pre-prepared magnesium-containing solution obtained from bischofite or an alternative source of magnesium - magnesium hydrosilicate and a solution of hydrochloric acid / sulfuric acid; moreover, these solutions are introduced into the wastewater continuously to ensure a molar ratio equal to 0.9-1.1 Mg 2+ : 1.0-1.6NH 4 + : 1.0-1.1 PO 4 3- ; and the chemical precipitation of magnesium ammonium phosphate is carried out at a temperature of 15 to 30 degrees. C with the addition of a seed - treated wastewater filtrate containing finely dispersed magnesium ammonium phosphate. Magnesium hydrosilicate is introduced into a solution of hydrochloric/sulfuric acid in a stoichiometric amount of Mg 2+ :2Cl - / 1Mg 2+ :1SO 4 2- necessary for the formation of magnesium chloride MgCl 2 /magnesium sulfate MgSO 4 with hydrochloric acid. With a lack of phosphate ion in wastewater, to ensure a molar ratio of 0.9-1.1 Mg 2+ : 1.0-1.6NH 4 + : 1.0-1.1 PO 4 3- , it is additionally added to the reactor during the chemical precipitation of magnesium ammonium phosphate in the form of sodium phosphate solution.
Использование агростоков, содержащих большое количество аммонийного азота и фосфат ионов (более 150 мг/л), предварительный их подогрев и введение затравки (кристаллов мелкодисперсного магний-аммоний-фосфата) на стадии химического осаждения обеспечивают образование крупного легкофильтруемого осадка магний-аммоний-фосфата.The use of agricultural wastewater containing a large amount of ammonium nitrogen and phosphate ions (more than 150 mg/l), their preheating and the introduction of a seed (crystals of finely dispersed magnesium ammonium phosphate) at the stage of chemical precipitation ensure the formation of a large, easily filtered precipitate of magnesium ammonium phosphate.
Использование в качестве сырья агропромышленных стоков и отказ от дорогостоящих источников фосфат-ионов значительно удешевляет способ. Щелочная среда большинства агростоков значительно сокращает необходимость внесения щелочных реагентов для корректировки значения рН среды при синтезе струвита. Использование в качестве магнийсодержащего реагента для осаждения магний-аммоний-фосфата реагентов - бишофита или кислотных вытяжек (соляно- или сернокислой) из серпентинита обеспечивает доступность для повсеместной реализации способа и снижает себестоимость продукта.The use of agro-industrial effluents as raw materials and the rejection of expensive sources of phosphate ions significantly reduces the cost of the method. The alkaline environment of most agrostocks significantly reduces the need to introduce alkaline reagents to adjust the pH value of the medium during struvite synthesis. The use of reagents - bischofite or acid extracts (hydrochloric or sulphate) from serpentinite as a magnesium-containing reagent for the precipitation of magnesium-ammonium phosphate provides accessibility for the widespread implementation of the method and reduces the cost of the product.
Получение умеренно растворимых в нейтральной среде и легкофильтруемых частиц магний-аммоний-фосфата осуществляют за счет циркуляции суспензии мелкодисперсного магний-аммоний-фосфата в реактор для доращивания размера кристаллов.The production of moderately soluble in a neutral medium and easily filterable particles of magnesium ammonium phosphate is carried out by circulating a suspension of finely dispersed magnesium ammonium phosphate into a reactor for growing the size of the crystals.
Введение в раствор перед осаждением магний-аммоний-фосфата гидросиликата магния соляной/серной кислоты в стехиометрическом количестве Mg2+:2Cl-/ 1Mg2+:1SO4 2-, необходимо для образования с соляной кислотой хлорида магния MgCl2/сульфата магния MgSO4, которые являются недорогими альтернативными источниками ионов магния. При недостатке фосфат иона в сточных водах для обеспечения молярного соотношения 0,9-1,1 Mg2+ : 1,0-1,6NH4 + : 1,0-1,1 PO4 3-, его дополнительно добавляют в реактор во время химического осаждения магний-аммоний фосфата в форме раствора фосфорнокислого натрия.The introduction of hydrochloric/sulfuric acid magnesium hydrosilicate in a stoichiometric amount of Mg 2+ :2Cl - / 1Mg 2+ :1SO 4 2- into the solution before precipitation of magnesium ammonium phosphate is necessary for the formation of magnesium chloride MgCl 2 /magnesium sulfate MgSO 4 with hydrochloric acid , which are inexpensive alternative sources of magnesium ions. With a lack of phosphate ion in wastewater to provide a molar ratio of 0.9-1.1 Mg 2+ : 1.0-1.6NH 4 + : 1.0-1.1 PO 4 3- , it is additionally added to the reactor during the time of chemical precipitation of magnesium-ammonium phosphate in the form of a solution of sodium phosphate.
Магний-аммоний-фосфат, обладая умеренной растворимостью в нейтральной среде, интенсивно выпадает в осадок при наличии выраженного щелочного значения рН среды. Поэтому использование в качестве сырья агропромышленных стоков (например, стоков коровников крупного рогатого скота, свиноферм, мясоперерабатывающих предприятий и т.п.), которые имеют щелочную среду за счет разложения присутствующей в их составе мочевины, позволяет снизить необходимость внесения корректирующего щелочного раствора. Одновременное присутствие в составе стока аммонийного азота и фосфат иона в повышенных концентрациях, позволяет исключить или, по крайней мере, значительно ограничить, введение дорогостоящих фосфат-содержащих реагентов и, таким образом, значительно снизить затраты на реагенты. Применение в качестве магнийсодержащего реагента его природных широко распространенных источников - бишофита или серпентинита, обеспечивает доступность предлагаемого способа для повсеместного внедрения на агропредприятиях. Подогрев сточных вод, введение корректирующего рН раствора и магний-содержащего реагента на стадии синтеза для поддержания молярного соотношения 0,9-1,1 Mg2+ : 1,0-1,6NH4 + : 1,0-1,1 PO4 3-, и возврат мелких частиц магний-аммоний-фосфата в реактор после отделения осадка обеспечивают образование крупного легкофильтруемого осадка магний-аммоний-фосфата. Крупность осадка, в свою очередь влияет на доставку элементов для питания растений в почве, а значит, позволяет на стадии синтеза модифицировать высвобождение компонентов удобрения.Magnesium ammonium phosphate, having a moderate solubility in a neutral medium, precipitates rapidly in the presence of a pronounced alkaline pH value of the medium. Therefore, the use of agro-industrial effluents as raw materials (for example, effluents from cowsheds of cattle, pig farms, meat processing plants, etc.), which have an alkaline environment due to the decomposition of the urea present in their composition, reduces the need to introduce a corrective alkaline solution. The simultaneous presence of ammonium nitrogen and phosphate ion in high concentrations in the waste stream makes it possible to exclude, or at least significantly limit, the introduction of expensive phosphate-containing reagents and, thus, significantly reduce the cost of reagents. The use as a magnesium-containing reagent of its natural widespread sources - bischofite or serpentinite, ensures the availability of the proposed method for widespread implementation in agricultural enterprises. Wastewater heating, introduction of a pH-correcting solution and a magnesium-containing reagent at the synthesis stage to maintain a molar ratio of 0.9-1.1 Mg 2+ : 1.0-1.6NH 4 + : 1.0-1.1 PO 4 3- , and the return of fine particles of magnesium ammonium phosphate to the reactor after separation of the precipitate provides the formation of a coarse, easily filtered precipitate of magnesium ammonium phosphate. The size of the sediment, in turn, affects the delivery of elements for plant nutrition in the soil, which means that it makes it possible to modify the release of fertilizer components at the synthesis stage.
Благодаря умеренной растворимости в нейтральной среде полученное удобрение не уходит в грунтовые воды в период проливных дождей и остается в прикорневой зоне, продолжительно обеспечивая питание растений.Due to moderate solubility in a neutral environment, the resulting fertilizer does not go into groundwater during heavy rains and remains in the root zone, providing plant nutrition for a long time.
Магний-аммоний фосфат (струвит) - безбалластное комплексное удобрение с пролонгированным эффектом действия, содержащее N-9-11%, P2O5-40-46% и MgO-23-26%. Азот и фосфор содержится в струвите в слаборастворимой в воде, но усвояемой растениями форме. Струвит обладает хорошими физическими свойствами - сыпучий, не слеживается. Magnesium ammonium phosphate (struvit) is a ballast-free complex fertilizer with a prolonged effect of action, containing N-9-11%, P 2 O 5 -40-46% and MgO-23-26%. Nitrogen and phosphorus are contained in struvite in a form that is slightly soluble in water, but assimilable by plants. Struvite has good physical properties - free-flowing, does not cake.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is carried out as follows.
Агропромышленные или хозяйственно-бытовые сточные воды после механической очистки и отстаивания подают в обогреваемый реактор, где они нагреваются до 15-30 град. С. Для поддержания щелочной среды сточных вод с рН равным 8,0-10,0 единиц в реактор, при необходимости, добавляют корректирующий раствор гидроксида натрия. Обработанные сточные воды смешивают в реакторе с предварительно приготовленным магнийсодержащим раствором, полученным из бишофита или альтернативного источника магния - гидросиликата магния (серпентинита) и раствора соляной кислоты/серной кислоты. Гидросиликат магния вводят в раствор соляной/серной кислоты в стехиометрическом количестве Mg:2Cl/ 1Mg:1SO4 2-, необходимом для образования с соляной кислотой хлорида магния MgCl2/сульфата магния MgSO4. Корректирующий и магний-содержащий растворы вводят в сточные воды непрерывно в молярном соотношении равном 0,9-1,1 Mg2+ : 1,0-1,6NH4 + : 1,0-1,1 PO4 3- . Далее в реакторе при температуре от 15 до 30 град. С, при перемешивании проводят химический синтез магний-аммоний-фосфата. На этом этапе при недостатке фосфат иона в сточных водах для обеспечения молярного соотношения 0,9-1,1 Mg2+ : 1,0-1,6NH4 + : 1,0-1,1 PO4 3-, в реактор дополнительно дозируют в форме раствора фосфорнокислый натрий. Осажденный магний-аммоний-фосфат отделяют от воды методами декантации и фильтрации. Для доращивания мелкодисперсных кристаллов магний-аммоний фосфата, полученных при декантации, осуществляют возврат суспензии в реактор синтеза. Отфильтрованный крупнокристаллический осадок магний аммоний фосфата является готовым продуктом.Agro-industrial or domestic wastewater after mechanical treatment and settling is fed into a heated reactor, where they are heated to 15-30 degrees. C. To maintain the alkaline environment of wastewater with a pH of 8.0-10.0 units, a correction solution of sodium hydroxide is added to the reactor, if necessary. The treated waste water is mixed in a reactor with a pre-prepared magnesium-containing solution obtained from bischofite or an alternative source of magnesium - magnesium hydrosilicate (serpentinite) and a hydrochloric acid/sulfuric acid solution. Magnesium hydrosilicate is introduced into a solution of hydrochloric/sulfuric acid in a stoichiometric amount of Mg:2Cl/ 1Mg:1SO 4 2- necessary for the formation of magnesium chloride MgCl 2 /magnesium sulfate MgSO 4 with hydrochloric acid. Corrective and magnesium-containing solutions are injected into wastewater continuously in a molar ratio equal to 0.9-1.1 Mg 2+ : 1.0-1.6NH 4 + : 1.0-1.1 PO 4 3- . Further in the reactor at a temperature of 15 to 30 degrees. C, with stirring, carry out the chemical synthesis of magnesium ammonium phosphate. At this stage, with a lack of phosphate ions in wastewater to ensure a molar ratio of 0.9-1.1 Mg 2+ : 1.0-1.6NH 4 + : 1.0-1.1 PO 4 3- , additionally dosed in the form of a solution of sodium phosphate. The precipitated magnesium ammonium phosphate is separated from the water by decantation and filtration. To grow fine crystals of magnesium-ammonium phosphate obtained during decantation, the suspension is returned to the synthesis reactor. The filtered macrocrystalline precipitate of magnesium ammonium phosphate is the finished product.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Пример 1. В качестве источника сырья для получения магний-аммоний-фосфата были использованы сточные воды агропредприятия крупнорогатого скота (КРС) с концентрацией ионов аммония 257 мг/л и фосфат ионов 105 мг/л. Значение pH сточных вод составляло 8,10 единиц.Example 1. As a source of raw materials for the production of magnesium ammonium phosphate, wastewater from an agricultural enterprise of cattle (cattle) with an ammonium ion concentration of 257 mg/l and phosphate ions of 105 mg/l was used. The pH value of the wastewater was 8.10 units.
Для получения магний-аммоний-фосфата использовали химический стакан с крышкой, объемом 600 мл, установленный на плитке с магнитной мешалкой. Исходный сток объемом 0,5 л нагревали в стакане до температуры 30 град. С, после чего корректировали значение pH до 9,04-9,52 единиц для создания условий выделения избыточного содержания аммонийного азота предварительно приготовленным раствором гидроксида натрия с концентрацией 3,2 г/л. Специалистам известно, что при подщелачивании аммонийная форма азота в сточной воде переходит в аммиачную и избыточное содержание аммиака выделяется в атмосферу, выравнивая при этом молярное соотношение между ионами аммония и фосфат иона в растворе. To obtain magnesium ammonium phosphate, a 600 ml beaker with a lid was used, mounted on a hotplate with a magnetic stirrer. The initial stock with a volume of 0.5 l was heated in a beaker to a temperature of 30°C. C, after which the pH value was adjusted to 9.04-9.52 units to create conditions for the release of excess ammonium nitrogen content with a pre-prepared sodium hydroxide solution with a concentration of 3.2 g/l. It is known to specialists that during alkalization, the ammonium form of nitrogen in wastewater turns into ammonia and excess ammonia is released into the atmosphere, while equalizing the molar ratio between ammonium ions and phosphate ion in solution.
Затем в подогретый сток последовательно вводили предварительно полученный из бишофита раствор хлорида магния с концентрацией 6,09 г/л, при постоянном перемешивании и постоянной температуре для формирования первичных частиц магний-аммоний-фосфата (зародышей) и их последующего роста. Величина молярного соотношения между ионами магния и аммония составляла 1:1. При введении раствора хлорида магния происходило образование светлого осадка.Then, a solution of magnesium chloride previously obtained from bischofite with a concentration of 6.09 g/l was sequentially introduced into the heated drain with constant stirring and a constant temperature to form primary particles of magnesium ammonium phosphate (nuclei) and their subsequent growth. The molar ratio between magnesium and ammonium ions was 1:1. With the introduction of a solution of magnesium chloride, a light precipitate formed.
Длительность перемешивания составляла 10 минут. После чего осадок отфильтровывали на фильтре «Белая лента». Осадок сушили при температуре 60°С в сушильном шкафу до постоянной массы.The duration of mixing was 10 minutes. After that, the precipitate was filtered off on a White Ribbon filter. The precipitate was dried at a temperature of 60°C in an oven to constant weight.
Высушенный осадок взвешивали и подвергали анализу на ИК-Фурье спектрометре, а стоки после осаждения и фильтрации анализировали в аналитической лаборатории на содержание аммония. В результате был получен осадок магний-аммоний-фосфата. Результаты анализов приведены в таблице 1. The dried precipitate was weighed and subjected to analysis on an IR-Fourier spectrometer, and the effluents after sedimentation and filtration were analyzed in an analytical laboratory for the content of ammonium. As a result, a precipitate of magnesium ammonium phosphate was obtained. The results of the analyzes are shown in table 1.
Пример 2. Способ получения магний-аммоний-фосфата проводили аналогично примеру 1 с тем отличием, что в качестве реагента для осаждения использовали солянокислую вытяжку из гидросиликата магния (серпентинита). Вытяжку предварительно получали путем обработки измельченного серпентинита с размером частиц 1-3 мм раствором соляной кислоты с плотностью 1,135 г/см3 до перехода рН среды с кислой на нейтральную.Example 2. The method of obtaining magnesium ammonium phosphate was carried out analogously to example 1 with the difference that hydrochloric acid extract from magnesium hydrosilicate (serpentinite) was used as a reagent for precipitation. The extract was previously obtained by processing crushed serpentinite with a particle size of 1-3 mm with a solution of hydrochloric acid with a density of 1.135 g/cm 3 until the pH of the medium changes from acidic to neutral.
Высушенный осадок взвешивали и подвергали анализу на ИК-Фурье спектрометре, а стоки после осаждения и фильтрации анализировали в аналитической лаборатории на содержание аммония. В результате получен осадок магний-аммоний-фосфата. Результаты анализов приведены в таблице 1.The dried precipitate was weighed and subjected to analysis on an IR-Fourier spectrometer, and the effluents after sedimentation and filtration were analyzed in an analytical laboratory for the content of ammonium. The result is a precipitate of magnesium ammonium phosphate. The results of the analyzes are shown in table 1.
Пример 3. Способ получения магний-аммоний-фосфата проводили аналогично примеру 2 с тем отличием, что в качестве реагента для осаждения использовали солянокислую вытяжку из гидросисликата магния (серпентинита) с последующим добавлением 3% раствора гипохлорита натрия в количестве 10 мл в качестве обеззараживающего реагента. Вытяжку предварительно получали путем обработки измельченного серпентинита с размером частиц 1-3 мм раствором соляной кислоты с плотностью 1,135 г/см3 до перехода рН среды с кислой на нейтральную.Example 3. The method for obtaining magnesium ammonium phosphate was carried out analogously to example 2 with the difference that a hydrochloric acid extract from magnesium hydrosilicate (serpentinite) was used as a reagent for precipitation, followed by the addition of a 3% solution of sodium hypochlorite in an amount of 10 ml as a disinfecting reagent. The extract was previously obtained by processing crushed serpentinite with a particle size of 1-3 mm with a solution of hydrochloric acid with a density of 1.135 g/cm 3 until the pH of the medium changes from acidic to neutral.
Высушенный осадок взвешивали и подвергали анализу на ИК-Фурье спектрометре, а стоки после осаждения и фильтрации анализировали в аналитической лаборатории на содержание аммония. В результате получен осадок магний-аммоний-фосфата. Результаты анализов приведены в таблице 1.The dried precipitate was weighed and subjected to analysis on an IR-Fourier spectrometer, and the effluents after sedimentation and filtration were analyzed in an analytical laboratory for the content of ammonium. The result is a precipitate of magnesium ammonium phosphate. The results of the analyzes are shown in table 1.
Пример 4. Способ получения магний-аммоний-фосфата проводили аналогично примеру 2 с тем отличием, что в качестве реагента для осаждения использовали сернокислотную вытяжку из гидросиликата магния (серпентинита). Вытяжку предварительно получали путем обработки измельченного серпентинита с размером частиц 1-3 мм раствором серной кислоты с плотностью 1,27 г/см3 до перехода рН среды с кислой на нейтральную.Example 4. The method of obtaining magnesium ammonium phosphate was carried out analogously to example 2 with the difference that sulfuric acid extract from magnesium hydrosilicate (serpentinite) was used as a reagent for precipitation. The extract was previously obtained by processing crushed serpentinite with a particle size of 1-3 mm with a solution of sulfuric acid with a density of 1.27 g/cm 3 until the pH of the medium changes from acidic to neutral.
Высушенный осадок взвешивали и подвергали анализу на ИК-Фурье спектрометре, а стоки после осаждения и фильтрации анализировали в аналитической лаборатории на содержание аммония. В результате получен осадок магний-аммоний-фосфата, результаты анализов приведены в таблице 1.The dried precipitate was weighed and subjected to analysis on an IR-Fourier spectrometer, and the effluents after sedimentation and filtration were analyzed in an analytical laboratory for the content of ammonium. As a result, a precipitate of magnesium ammonium phosphate was obtained, the results of the analyzes are shown in table 1.
Таблица 1Table 1
мг/лThe content of ammonium nitrogen in wastewater after extraction of magnesium ammonium phosphate,
mg/l
Из таблицы видно, что использование всех представленных реагентов - от бишофита до соляно- и сернокислых вытяжек из гидросиликата магния (серпентинита) с проведением корректировки среды стоков до рН 9,52 позволяет извлечь магний-аммоний-фосфат в виде рыхлого осадка и сократить содержание аммонийного азота в сточных водах. Полученные при этом частицы магний-аммоний-фосфата имеют вытянутую форму и размеры от 10 до 100 мкм, что облегчает условия их обезвоживания и обеспечивают пониженную растворимость в нейтральной среде.It can be seen from the table that the use of all the reagents presented - from bischofite to hydrochloric and sulfuric acid extracts from magnesium hydrosilicate (serpentinite) with the adjustment of the wastewater medium to pH 9.52 makes it possible to extract magnesium ammonium phosphate in the form of a loose precipitate and reduce the content of ammonium nitrogen in waste water. The particles of magnesium-ammonium-phosphate obtained in this way have an elongated shape and sizes from 10 to 100 microns, which facilitates the conditions for their dehydration and provides reduced solubility in a neutral medium.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет извлекать из агропромышленных сточных вод магний-аммоний-фосфат в виде крупного легкофильтруемого осадка, который можно использовать в качестве азото-фосфорного удобрения. Благодаря повышенной крупности полученное удобрение обладает умеренной растворимостью в нейтральной среде, не уходит в грунтовые воды в период проливных дождей и остается в прикорневой зоне, обеспечивая питание растений продолжительное время. При использовании предлагаемого способа значительно снижается нагрузка на очистные сооружения и карты накопители сточных вод.Thus, the proposed method makes it possible to extract magnesium-ammonium-phosphate from agro-industrial wastewater in the form of a large, easily filtered precipitate, which can be used as a nitrogen-phosphorus fertilizer. Due to the increased size, the resulting fertilizer has a moderate solubility in a neutral environment, does not go into groundwater during heavy rains and remains in the root zone, providing plant nutrition for a long time. When using the proposed method, the load on the treatment facilities and wastewater storage cards is significantly reduced.
А использование в предлагаемом способе распространенных и недорогих минералов - бишофита или гидросиликата магния (серпентинита) в качестве источника ионов магния при извлечении магний-аммоний-фосфата позволяет снизить затраты на реагенты и их доставку.And the use in the proposed method of common and inexpensive minerals - bischofite or magnesium hydrosilicate (serpentinite) as a source of magnesium ions in the extraction of magnesium ammonium phosphate reduces the cost of reagents and their delivery.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2775771C1 true RU2775771C1 (en) | 2022-07-08 |
Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787874C1 (en) * | 2022-07-28 | 2023-01-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method for utilization of ammonia from scrubber water to obtain struvite |
| CN116282622A (en) * | 2022-12-22 | 2023-06-23 | 塔里木大学 | Method for synchronously recycling nitrogen and phosphorus in cultivation biogas slurry by combining farmland high-salt drainage with modified carbon |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2003137270A (en) * | 2003-12-24 | 2005-06-10 | Открытое акционерное общество "Уралкалий" (ОАО "Уралкалий") (RU) | METHOD FOR SEWAGE TREATMENT FROM AMMONIUM IONS |
| CN103848540A (en) * | 2014-01-10 | 2014-06-11 | 洛阳智方环保技术有限公司 | Technique for processing ammonia-nitrogen wastewater employing struvite formation |
| RU2715529C1 (en) * | 2019-09-16 | 2020-02-28 | Акционерное общество "Газпромнефть - Омский НПЗ" (АО "Газпромнефть-ОНПЗ") | Method of treating waste water from ammonium ions |
| RU2756807C1 (en) * | 2020-12-01 | 2021-10-05 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method for the regeneration of nitrogen and phosphorus from wastewater by precipitation of their ions in the form of struvite |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2003137270A (en) * | 2003-12-24 | 2005-06-10 | Открытое акционерное общество "Уралкалий" (ОАО "Уралкалий") (RU) | METHOD FOR SEWAGE TREATMENT FROM AMMONIUM IONS |
| CN103848540A (en) * | 2014-01-10 | 2014-06-11 | 洛阳智方环保技术有限公司 | Technique for processing ammonia-nitrogen wastewater employing struvite formation |
| RU2715529C1 (en) * | 2019-09-16 | 2020-02-28 | Акционерное общество "Газпромнефть - Омский НПЗ" (АО "Газпромнефть-ОНПЗ") | Method of treating waste water from ammonium ions |
| RU2756807C1 (en) * | 2020-12-01 | 2021-10-05 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method for the regeneration of nitrogen and phosphorus from wastewater by precipitation of their ions in the form of struvite |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787874C1 (en) * | 2022-07-28 | 2023-01-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method for utilization of ammonia from scrubber water to obtain struvite |
| CN116282622A (en) * | 2022-12-22 | 2023-06-23 | 塔里木大学 | Method for synchronously recycling nitrogen and phosphorus in cultivation biogas slurry by combining farmland high-salt drainage with modified carbon |
| RU2792126C1 (en) * | 2022-12-28 | 2023-03-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method for extraction of magnesium-ammonium-phosphate from wastewater |
| RU2818698C1 (en) * | 2023-09-18 | 2024-05-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Method of producing magnesium-ammonium phosphate from saponite sludge |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cichy et al. | Phosphorus recovery from acidic wastewater by hydroxyapatite precipitation | |
| El Diwani et al. | Recovery of ammonia nitrogen from industrial wastewater treatment as struvite slow releasing fertilizer | |
| Jordaan et al. | Phosphorus removal from anaerobically digested swine wastewater through struvite precipitation | |
| Gao et al. | An experimental study on the recovery of potassium (K) and phosphorous (P) from synthetic urine by crystallization of magnesium potassium phosphate | |
| Krishnamoorthy et al. | Engineering principles and process designs for phosphorus recovery as struvite: A comprehensive review | |
| Bhuiyan et al. | Phosphorus recovery from wastewater through struvite formation in fluidized bed reactors: a sustainable approach | |
| Ye et al. | A comprehensive understanding of saturation index and upflow velocity in a pilot-scale fluidized bed reactor for struvite recovery from swine wastewater | |
| Shen et al. | Abating the effects of calcium on struvite precipitation in liquid dairy manure | |
| JP7092683B2 (en) | Manufacture of phosphate-containing fertilizers | |
| Liu et al. | A review on the incorporation and potential mechanism of heavy metals on the recovered struvite from wastewater | |
| Li et al. | MAP precipitation from landfill leachate and seawater bittern waste | |
| Wrigley et al. | A laboratory study of struvite precipitation after anaerobic digestion of piggery wastes | |
| Christensen et al. | Precipitation and recovery of phosphorus from the wastewater hydrolysis tank | |
| Zhang et al. | Phosphorus recovery by struvite crystallization from livestock wastewater and reuse as fertilizer: A review | |
| Wang et al. | Phosphorus recovery from wastewater by struvite in response to initial nutrients concentration and nitrogen/phosphorus molar ratio | |
| Hsiao et al. | Recovering struvite from livestock wastewater by fluidized-bed homogeneous crystallization as a pre-treatment process to sludge co-digestion | |
| RU2775771C1 (en) | Method for extraction of magnesium-ammonium-phosphate from wastewater | |
| JP5997145B2 (en) | Method and apparatus for treating organic wastewater and organic sludge | |
| EP3696142B1 (en) | Method for extracting phosphorus from organic residues | |
| Rodlia et al. | The effect of mixing rate on struvite recovery from the fertilizer industry | |
| Sangeetha et al. | Crystallization of struvite family crystals from cow urine: analysis, characterization, and effects of crystallization method, retention time, rate of mixing, and competing ions | |
| RU2792126C1 (en) | Method for extraction of magnesium-ammonium-phosphate from wastewater | |
| EP2635542A1 (en) | Method for the production of fertilizer products from residues | |
| Seodigeng et al. | Struvite Crystallisation of Synthetic Urine Using Magnesium Nitrate: Effect of Parameters on Yield | |
| EP0558568B1 (en) | A method for treating an organic substance |