ОБРАБОТКА ФОСФАТСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ МЕЛКИХ ЧАСТИЦ

1. Способ осаждения растворенных веществ из водного раствора, включающий:
введение водного раствора, содержащего растворенные вещества, в реактор; и
введение источника магния (Mg) в реактор в количестве, достаточном для обеспечения осаждения растворенных веществ в водном растворе в виде кристаллов,
при этом источник Mg вводят в реактор в форме частиц Mg-содержащего вещества, и
при этом источник Mg имеет растворимость в водном растворе менее примерно 1 г/л, и/или концентрация доступного Mg в реакторе составляет менее примерно 0,03 моль/л.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что источник Mg вводят в виде гидратированной суспензии.
3. Способ по п. 2, дополнительно включающий приготовление гидратированной суспензии путем добавления воды к источнику Mg и вымачивания источника Mg в течение времени гидратации перед введением гидратированной суспензии в реактор.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что источник Mg имеет растворимость в водном растворителе от примерно 5 мг/л до примерно 500 мг/л.
5. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что источник Mg имеет растворимость в водном растворителе от примерно 5 мг/л до примерно 150 мг/л.
6. Способ по любому из пп. 1-5, включающий поддержание концентрации Mg в реакторе в диапазоне от примерно 0,1 ммоль/л до примерно 0,03 моль/л.
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что источник Mg имеет размер частиц менее примерно 50 мкм.
8. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что источник Mg имеет размер частиц в диапазоне от примерно 10 мкм до примерно 30 мкм.
9. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что источник Mg имеет размер частиц в диапазоне от примерно 100 меш до примерно 400 меш.
10. Способ по любому из пп. 1-9, дополнительно включающий поддержание pH водного раствора на уровне рН более примерно 7.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что pH водного раствора поддерживают путем добавления кислоты или основания к гидратированной суспензии.
12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что pH водного раствора поддерживают путем регулирования количества источника Mg, присутствующего в водном растворе.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что количество источника Mg, присутствующего в водном растворе, регулируют путем:
измерения pH водного раствора в режиме реального времени;
сравнения измеренного pH с целевым pH;
регулирования pH путем введения источника Mg в водный раствор с обеспечением изменения pH водного раствора в сторону целевого pH.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что целевой pH больше 7.
15. Способ по любому из пп. 1-14, дополнительно включающий введение источника Mg в реактор через предварительно заданный интервал времени.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что предварительно заданный интервал времени составляет от примерно 30 секунд до примерно 5 минут.
2
17. Способ по любому из пп. 1-16, отличающийся тем, что источник Mg включает малорастворимый источник Mg, при этом малорастворимый источник Mg включает одно или более из следующих веществ: MgO, Mg(OH) и карбонат магния.
3
3
2
3
2
3
2
3
2
2
3
2
2
3
2
2
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что карбонат магния включает одно или более из следующих веществ: безводная соль магнезит (MgCO), баррингтонит (MgCO⋅2HO), несквегонит (MgCO⋅3HO), лансфордит (MgCO⋅5HO), артинит (MgCO⋅Mg(OH)⋅3HO), гидромагнезит (4MgCOMg(OH)⋅4HO), дипингит (4MgCOMg(OH)⋅5HO), доломитовая известь и известняк.
19. Способ по п. 17, отличающийся тем, что малорастворимый источник Mg включает MgO.
20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что MgO получают при температуре прокаливания в течение периода времени, достаточного для получения частиц MgO, и температура прокаливания находится в диапазоне от примерно 600°C до примерно 1200°C.
21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что период времени находится в диапазоне примерно от 1 до 3 часов.
22. Способ по п. 3, отличающийся тем, что время гидратации составляет от примерно 15 минут до примерно 36 часов.
23. Способ по любому из пп. 1-22, дополнительно включающий добавление к гидратированной суспензии кислоты перед введением гидратированной суспензии в реактор.
24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что к гидратированной суспензии добавляют примерно 0,4:1 молярных эквивалентов кислоты.
25. Способ по п. 11 или 23, отличающийся тем, что кислота представляет собой сильную кислоту.
2
4
26. Способ по п. 25, отличающийся тем, что кислота представляет собой одну или более из следующих кислот: соляная кислота (HCl), серная кислота (HSO) и азотная кислота.
27. Способ по п. 11 или 23, отличающийся тем, что кислота представляет собой слабую кислоту.
28. Способ по п. 27, отличающийся тем, что кислота представляет собой уксусную кислоту, лимонную кислоту или щавелевую кислоту.
29. Способ по любому из пп. 1-28, отличающийся тем, что обеспечивают взаимодействие источника Mg с водным раствором в течение времени реакции менее примерно 60 минут.
30. Способ по любому из пп. 1-28, отличающийся тем, что обеспечивают взаимодействие источника Mg с водным раствором в течение времени реакции от примерно 30 минут до примерно 60 минут.
31. Способ по любому из пп. 1-30, отличающийся тем, что резервуар реактора эксплуатируют в условиях высокого роста кристаллов.
32. Способ по п. 31, отличающийся тем, что загрузка резервуара реактора превышает предельное значение для достижения высокой скорости роста кристаллов.
3
33. Способ по п. 31 или 32, отличающийся тем, что загрузка резервуара реактора составляет примерно 5 г PO4-P/мин/м или более.
3
34. Способ по п. 31 или 32, отличающийся тем, что загрузка резервуара реактора составляет 50 г PO4-P/мин/м или более.
3
35. Способ по п. 31 или 32, отличающийся тем, что загрузка резервуара реактора составляет 250 г PO4-P/мин/м или более.
36. Способ по любому из пп. 33-35, отличающийся тем, что водный раствор имеет концентрацию фосфора в диапазоне от примерно 40 мг/л до примерно 10000 мг/л.
2
4
2
37. Способ по п. 1, отличающийся тем, что источник Mg включает высокорастворимый источник Mg и малорастворимый источник Mg, при этом высокорастворимый источник Mg включает MgCl или MgSO, а малорастворимый источник Mg включает одно или более из следующих веществ: MgO, Mg(OH) и карбонат магния.
38. Способ по п. 37, отличающийся тем, что высокорастворимый источник Mg и малорастворимый источник Mg вводят в реактор одновременно.
39. Реактор с псевдоожиженным слоем для осаждения растворенных веществ из водного раствора, содержащий:
реакционный резервуар, имеющий входное отверстие и выходное отверстие; и
резервуар для гидратации, связанный с реакционным резервуаром и выполненный с возможностью обеспечения гидратации источника магния (Mg) в водном растворителе и введения источника Mg в виде гидратированной суспензии в реакционный резервуар.
40. Реактор по п. 39, дополнительно содержащий регулирующий клапан, выполненный с возможностью регулирования потока гидратированной суспензии из резервуара для гидратации в реакционный резервуар.
41. Реактор по п. 39 или 40, дополнительно содержащий рециркуляционный трубопровод, связанный с реакционным резервуаром и выполненный с возможностью забора раствора из одной части реакционного резервуара и возврата по меньшей мере части удаленного раствора в другую часть реакционного резервуара.
42. Реактор по любому из пп. 39-41, дополнительно содержащий детектор pH для измерения pH водного растворителя в реакционном резервуаре.
43. Реактор по п. 42, дополнительно содержащий контроллер, соединенный с детектором pH и регулирующим клапаном, при этом контроллер управляет открытием и закрытием регулирующего клапана в ответ на изменение pH водного растворителя в реакционном резервуаре.
44. Реактор по любому из пп. 39-43, отличающийся тем, что резервуар для гидратации содержит первый инжектор кислоты, выполненный с возможностью контролируемого дозирования кислоты в гидратированную суспензию в резервуаре для гидратации.
45. Реактор по п. 44, отличающийся тем, что реактор содержит второй инжектор кислоты, который выполнен с возможностью контролируемого дозирования кислоты в поток раствора в рециркуляционном трубопроводе.
46. Реактор по п. 45, отличающийся тем, что реактор содержит инжектор основания, который выполнен с возможностью контролируемого дозирования основания в поток раствора в реакционном резервуаре.
47. Реактор по п. 46, отличающийся тем, что инжектор основания расположен после инжектора кислоты.
48. Реактор по любому из пп. 41-47, отличающийся тем, что рециркуляционный трубопровод содержит резервуар обработки мелких частиц.
49. Реактор по п. 48, дополнительно содержащий перед резервуаром обработки мелких частиц устройство отделения твердых частиц.
50. Реактор по п. 49, отличающийся тем, что перед резервуаром обработки мелких частиц рециркуляционный трубопровод содержит устройство отделения твердых частиц, и устройство отделения твердых частиц выполнено с возможностью отделения твердых частиц от жидкости в рециркуляционном трубопроводе.
51. Реактор по п. 39 или 40, дополнительно содержащий петлевую часть для суспензии, выполненную с возможностью циркуляции гидратированной суспензии в резервуар для гидратации и из него.
52. Реактор по п. 51, содержащий входное отверстие, соединяющее петлевую часть для суспензии с реакционным резервуаром.
53. Способ получения струвита или аналога струвита, включающий:
обеспечение емкости реактора, где по меньшей мере для части емкости реактора площадь поперечного сечения емкости реактора увеличивается с увеличением высоты;
поддержание сегрегированного по размеру псевдоожиженного слоя гранул в указанной части емкости реактора путем обеспечения потока раствора, содержащего фосфат, вверх через указанную часть реактора, при этом скорость восходящего потока раствора уменьшается с увеличением высоты указанной части реактора;
введение мелких частиц малорастворимого источника магния в реактор и обеспечение возможности диспергирования мелких частиц в псевдоожиженном слое; и
удаление части гранул из псевдоожиженного слоя.
54. Способ по п. 53, отличающийся тем, что мелкие частицы содержат оксид магния.
55. Способ по п. 53 или 54, отличающийся тем, что мелкие частицы имеют размер 100 SGN или меньше.
56. Способ по п. 53 или 54, отличающийся тем, что мелкие частицы имеют диаметр 0,1 мм или менее.
57. Способ по любому из пп. 53-56, включающий поддержание pH на уровне установленного значения pH, которое равно или превышает pH 7,5 в по меньшей мере части емкости реактора.
58. Способ по п. 57, отличающийся тем, что установленное значение pH составляет по меньшей мере pH 8.
59. Способ по любому из пп. 53-58, включающий рециркуляцию раствора в емкость реактора по рециркуляционному трубопроводу, проходящему от возвышения в емкости реактора над псевдоожиженным слоем до возвышения в емкости реактора, которое находится ниже псевдоожиженного слоя.
60. Способ по п. 59, включающий улавливание или повторное растворение частиц струвита в рециркуляционном трубопроводе.
61. Способ по любому из пп. 53-60, отличающийся тем, что введение мелких частиц малорастворимого источника магния в реактор включает введение суспензии мелких частиц в емкость реактора.
62. Способ по п. 61, включающий приготовление суспензии путем смешивания мелких частиц с водой и обеспечение возможности контакта частиц с водой в течение по меньшей мере нескольких минут перед введением суспензии в емкость реактора.
63. Способ по п. 61 или 62, включающий введение суспензии в емкость реактора в месте, находящемся ниже псевдоожиженного слоя.
64. Способ по любому из пп. 61-63, включающий смешивание кислоты с суспензией перед введением суспензии в емкость реактора.
65. Способ по любому из пп. 61-64, включающий регулирование pH в определенном месте в емкости реактора путем добавления суспензии.
66. Способ по любому из пп. 61-65, отличающийся тем, что суспензия буферизуется при щелочном pH.
67. Способ по п. 66, отличающийся тем, что суспензия буферизуется при pH, равном по меньшей мере 7,5.
68. Способ по п. 67, отличающийся тем, что суспензия буферизуется при pH, равном примерно 8.
69. Способ по любому из пп. 53-68, отличающийся тем, что раствор содержит городские или сельскохозяйственные сточные воды.