Ανάπτυξη φυσικοχημικών μεθόδων για την απομάκρυνση φωσφόρου από αστικά λύματα
Authors: Γεωργαντάς Δημήτριος 
Published: January 2014

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνάται η διεργασία της κροκίδωσης, μιας διεργασίας που εφαρμόζεται τόσο σε βιομηχανικά και αστικά λύματα αλλά και στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας πόσιμου νερού, προκειμένου να απομακρύνει διάφορους ρύπους, κυρίως φώσφορο και οργανικές ουσίες. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, τα συστατικά που χρησιμοποιήθηκαν ως ρύποι είναι ο φώσφορος (ως ορθοφωσφορικά και μεταφωσφορικά ιόντα) και ο διαλυτός οργανικός άνθρακας φυσικής προέλευσης (ΝΟΜ-Natural Organic Matter) (ως χουμικό και ταννικό οξύ). Τα κροκιδωτικά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν το θειϊκό αργίλιο (Al2(SO4)3?18H2O), και το υδροξείδιο του αργιλίου (Al(OΗ)3(s)). Επίσης, στα πλαίσια της λογικής της επαναχρησιμοποίησης παραπροiόντων από άλλες διεργασίες, μελετήθηκε η εφαρμογή της χρησιμοποιημένης λάσπης έπειτα από την επεξεργασία πόσιμου νερού για την απομάκρυνση φωσφόρου τόσο σε συνθετικά όσο και αστικά λύματα. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων έδειξαν ότι το θειικό αργίλιο είναι σημαντικά αποτελεσματικότερο από το υδροξείδιο του αργιλίου, τόσο στην απομάκρυνση φωσφόρου όσο και στην απομάκρυνση οργανικού άνθρακα. Καλύτερη απομάκρυνση για τα δύο αυτά κροκιδωτικά πραγματοποιείται στην περίπτωση των ορθοφωσφορικών σε pH= 5-7, στην περίπτωση των μεταφωσφορικών σε pH=5-6, στην περίπτωση του ταννικού οξέος σε pH=4-6 ενώ στην περίπτωση του χουμικού οξέος σε pH=3-4 για το θειικό αργίλιο και σε pH=2 για το υδροξείδιο του αργιλίου. H ύπαρξη χλωριούχων (Cl- ως KCl ή NaCl), αμμωνιακών (ΝΗ4+ ως ΝΗ4Cl) και θειϊκών (SO42- ως K2SO4) ιόντων δεν επηρεάζει την απομάκρυνση του φωσφόρου και των οργανικών για ένα μεγάλο εύρος συγκεντρώσεων (Cl- : 0-400 mg/l, ΝΗ4+ : 0-200 mg/l, SO42- : 0-300 mg/l) και pH=6. Επίσης, η αύξηση της θερμοκρασίας (25-60 0 C) δεν επηρεάζει την απομάκρυνση του φωσφόρου και οργανικών στην περίπτωση του θειικού αργιλίου. Αντιθετα επηρεάζει θετικά την απομάκρυνση του φωσφόρου και οργανικών στην περίπτωση του υδροξειδίου του αργιλίου. Μια πιθανή εξήγηση για αυτό είναι ότι η αύξηση της θερμοκρασίας έχει ως αποτέλεσμα να «σπάσει» το πολυμερές Al(OH)3 σε μικρότερα μόρια παράγοντας έτσι νέες επιφάνειες για προσρόφηση. Από την μελέτη δύο δειγμάτων λάσπης παρόμοιας στοιχειακής σύστασης προέκυψε ότι υπήρχε σημαντική διαφορά μεταξύ τους όσον αφορά την απομάκρυνση φωσφόρου. Αυτό οφείλεται στον μεγαλύτερο βαθμό κρυσταλλικότητας του ενός δείγματος, όπως έδειξαν οι αναλύσεις XRD των δύο δειγμάτων, και που όπως φάνηκε από την μελέτη του υδροξειδίου του αργιλίου, είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την απομάκρυνση του Ρ. Σε σχέση με τα υπόλοιπα κροκιδωτικά που μελετήθηκαν στην παρούσα εργασία, καλύτερη απομάκρυνση ορθοφωσφορικών εμφανίζει το θειϊκό αργίλιο, ακολουθούν ο χλωριούχος και θειϊκός σίδηρος , που μεταξύ τους είναι το ίδιο αποτελεσματικά, το υδροξείδιο του αργιλίου και τέλος η λάσπη. Παρότι η λάσπη αποτελείται κυρίως από υδροξείδιο του αργιλίου, έχει μικρότερη απόδοση απο αυτό γιατί αφενός το υδροξείδιο που περιέχει είναι κρυσταλλικό και αφετέρου σημαντικό μέρος του αργιλίου της έχει δεσμευτεί από οργανικά, κάτι που υποδηλώνεται απο το υψηλό COD της.