187920. lajstromszámú szabadalom • Eljárás foszfor, illetve foszfát ionok eltávolítására nyers és tisztított szennyvizekből
1 187 920 2 A találmány tárgya eljárás foszfor, illetve foszfát ionok eltávolítására nyers, vagy részben vagy teljesen, mechanikailag ésjvagy biológiailag tisztított szennyvizekből. Ismeretes, hogy a foszfor az élővizek eutrofizálódását okozó tápanyagbőség egyik okozója, a szerves anyagok és nitrogéntartalmú komponensek mellett. Miután a foszfor az eutrofizáció tekintetében limitáló faktor, az élővízre káros folyamatok foszfor hiányában akkor sem következnek be, ha szervesanyag és nitrogéntartalmú vegyületek viszonylag bőségesen vannak jelen. A foszfortartalmú vegyületek távoltartása az élővizektől — főleg tavaktól, tározóktól — de a folyóvizektől is a környezetvédelem, illetőleg vízminőségvédelem egyik alapvető követelménye, az előző okokra való tekintettel is. Az élővizekbe foszforvegyületek elsősorban a szennyvizekkel jutnak be. A szennyvizek tisztítási fokozatai közül az első fokozat, vagyis az ülepítés és a második fokozat, azaz a biológiai tisztítás, csak a foszfortartalmú vegyületek viszonylag csekély mértékben történő eltávolítására alkalmasak. A gyakorlatból számos példa arra mutat, hogy a szennyvíz biológiai tisztítása — bár ezúton a szennyvíz szerves szennyeződése döntő mértékben eltávolítódik — a vizek tápanyagbősége által okozott növényi szaporulatot alig csökkenti. Ennek csökkentésére egy harmadik tisztítási fokozat szükséges, melyen belül legtöbb eredmény a foszfortartalmú vegyületek eltávolításával érhető el. A foszfornak szennyvizekből és tisztított szennyvizekből való eltávolítására számos módszer ismeretes, így például a Lea W. L., Rohlich G. A. és Katz WJ. (1954): „Removal of phosphates from treated sewage” (SEW. INC. WASTES 26, 261—275) közlemény szerint rézsók formájában, más megoldás szerint pedig lantánsók formájában képeztek vízoldhatatlan vegyületeket. A gyakorlati tapasztalatok szerint azonban inkább a vas- és alumíniumsók segítségével történő foszforkicsapás vált be. Stumm W. és Morsan J. (1962): Chemical aspects of coagulation (J. Amer. Water Works Assn 54, 971-974.) irodalmi helyen leírják a vas(IIl) és az alumínium komplex képzési állandóit. Leckie és Stumm a „Phosphate precipitation” című, Gloyna E. és Eckenfelder szerkesztésében megjelent, (1970) „Water quality improvement by physical and chemical processes” (p: 234—249) c. fejezetében leírják a vas(III) és alumíniumsók alkalmazásával történő foszforkicsapódás mechanizmusát, reakció kinetikáját. A 4 230 565 sz. USA szabadalmi leírás aktivált aluniínium-oxid alkalmazását ismerteti. Jelenleg a gyakorlatban általában alkalmazott foszforeltávolító vegyszerek a következők: ferriklorid (FeCl3), vasszulfát [Fe2(S04)3], és alumíniumszulfát [Al2(S04)3], Ezek a vegyszerek a szennyvízben részben vagy egészben a jelenlevő hidroxil (OH)" ionokkal femhidroxidokat képeznek, pelyhesednek; folyadékfázisból ülepítéssel vagy szűréssel eltávolíthatók. E folyamat során az említett vegyszerek a foszfátokat — melyek a szennyvízben oldott állapotban vannak — részben vízben rosszul oldódó vas- és alumíniumfoszfátok, illetve hidrofoszfátok, illetve ezek kalcium komplexei formájában kicsapják, részben pedig a foszfát a fémhidroxid pelyhek nagy felületén adszorbeálódik. E vegyszerekkel a foszfát viszonylag kedvező hatásfokú, döntően kémiai reakció segítségével való eltávolítása érhető el, azonban ennek a módszernek számos hátránya is van. Ezek a hátrányok az alábbiak: 1. A fémkloridok és szulfátok a kémiai reakció során savasan hidrolizálnak, és korróziót okoznak a vas és betonszerkezetekben, műtárgyakban. 2. A szulfátok a beton szulfátkorrózióját okozzák, a kémhatástól függetlenül is. 3. Szimultán kicsapás esetén a fémkloridok és szulfátok az eleveniszapot károsítják, mert az oldatban lévő fémsók az eleveniszap fehérjéjét denaturálják, kicsapják, a mikroorganizmusokat részben elpusztítják. 4. Az előzőekben leírtak szerint keletkezett bomlás termékei rontják az eleveniszap szűrhetőségét (vízteleníthetőségét). 5. Az alumínium-szulfát, vas-klorid, vas-szulfát oldása, tárolása, adagolása saválló szerkezeteket, szivattyúkat, szerelvényeket igényel. A találmány szerinti megoldás célkitűzése, hogy az említett problémákat teljesen vagy túlnyomórészt kiküszöbölje, vagyis a foszfor-, illetőleg foszfát ionok eltávolítását úgy oldja meg, hogy eközben korróziós veszéllyel, illetve az eleveniszapot károsító bomlástermékekkel ne kelljen számolni. A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapul, hogy a kémiai reakció helyett felületi adszorpcióval érhetjük el célkitűzésünket, megfelelően megválasztott, illetőleg megfelelő módon előállított anyagok alkalmazása révén. A találmány szerint a foszfor (illetőleg foszfátionok) eltávolítására fémhidroxidot, főleg alumínium-, vagy vashidroxidot alkalmazunk oly módon, hogy a megfelelő fém-szulfátot, -kloridot, illetve fémsót vízben oldjuk és annak vizes oldatát nátronlúggal, mésztejjel, illetve más bázissal semlegesítjük. Tömény vegyszeroldatokat alkalmazva igen tömény, de még folyékony (megfelelő szivattyúval szállítható) vas-hidroxid, vagy alumíniumhidroxid szuszpenziót kapunk, melynek fémtartalma ismert. Ezt alkalmazzuk foszfor eltávolító ágensként, úgy, hogy a szuszpenziót ülepítjük, a felülúszó részt (tisztája) dekantálással eltávolítjuk, így megszabadulunk a korróziót okozó szulfát jelentős részétől. A fémhidroxidból álló zagy (szuszpenzió) közel semleges kémhatású, így műtárgyban, vasszerkezetekben korróziót nem okoz, ezért a szennyvízkezelő berendezésben nem szükséges a rendkívül költséges korrózióvédelem. A találmány szerinti eljárás egyik foganatosítási módja szerint úgy járunk el, hogy előre elkészített fémhidroxidot használunk, melyet vízben szuszpendálunk. Ez lehet akár kereskedelmi termék, akár pedig hulladék anyag. Szóba jöhet például a víztisztításnál előzőleg derítésre használt alumíniumhidroxidos zagy. A hulladék anyag felhasználása végett a találmány szerinti eljárásnak különösen előnyös foganatositási módját képezi ez az utóbbi eset. További — nem elhanyagolható — előnye a találmány szerinti eljárásnak, hogy miután oldatban a közel semleges, vagy enyhén lúgos pH értéken vas, illetve alumínium ion nincs jelen, iszapkárosodás nem, vagy csak egészen kis mértékben következhet be, hiszen a fém nem vizes oldatban, hanem különálló szilárd fázisban (pelyhekben) van jelen. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
