Recyklace fosforu z čistírenských kalů pomocí termochemických metod

Abstract

Global food production is strongly dependent on the application of phosphate fertilizers, the production requires apatite - a primary phosphate rock. Apatite is a non-renewable source of phosphorus, depletion of which estimated within the next 50 - 300 years. Sewage sludge is an important secondary source of phosphorus through recycling. Thermochemical methods pose one of the ways of recycling phosphorus from this source. For this diploma thesis, the hydrothermal carbonization of stabilized sewage sludge was monitored in the environments of distilled water, sulfuric acid solution and sodium hydroxide solution. The trans- port of phosphorus and heavy metals between the solid and liquid product of this treatment depending on the environmental conditions was monitored. In all cases, the weight of the sewage sludge was reduced and parts of the organic matter were destroyed. The highest efficiency was achieved under alkaline conditions, where the weight was reduced by 44 % and the resulting solid product contained approximately 25 % of organic matter. After neutral hydrothermal treatment, 91 % of the phosphorus remained in solid form, in which the other monitored elements also accumulated. The greatest release of phosphorus into the liquid phase occurred under acidic conditions when 62 % of the phosphorus...

Světová produkce potravin je silně závislá na aplikaci fosforečnanových hno- jiv, pro jejichž výrobu je nezbytná primární fosfátová hornina - apatit. Jedná se o neobnovitelný zdroj fosforu a vyčerpání jeho zásob je odhadováno v horizontu 50 - 300 let. Významným sekundárním zdrojem fosforu jsou čistírenské kaly, ze kterých lze fosfor recyklovat. Jedním ze způsobů jeho recyklace jsou termoche- mické metody. V této diplomové práci byla sledována hydrotermální karbonizace stabilizovaného čistírenského kalu v prostředí destilované vody, roztoku kyseliny sírové a hydroxidu sodného. Sledován byl transport fosforu a těžkých kovů mezi pevný a kapalný produkt této úpravy v závislosti na podmínkách prostředí. Ve všech případech došlo k redukci hmotnosti čistírenského kalu a destrukci části organické hmoty. Nejvyšší účinnosti bylo dosaženo v alkalických podmín- kách, kdy došlo k redukci hmotnosti o 44 % a výsledný pevný produkt obsahoval přibližně 25 % organické hmoty. 91 % fosforu po neutrální hydrotermální úpravě zůstala v pevném produktu, ve kterém se kumulovaly i ostatní sledované prvky. K největšímu uvolnění fosforu do kapalné fáze došlo v kyselých podmínkách, kdy se rozpustilo 62 % fosforu. Kromě toho ale došlo i k výraznému rozpouštění těžkých kovů (zejména Cr, Ni a Zn). V alkalických podmínkách bylo...