Αξιολόγηση της ανάκτησης φωσφόρου από παράπλευρα ρεύματα εγκατάστασης επεξεργασίας υγρών αποβλήτων με σχηματισμό στρουβίτη
Creators: name: Ραπτοπούλου, Χριστίνα Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: ανάκτηση φωσφόρου
στρουβίτης
παράπλευρα ρεύματα επεξεργασίας ιλύος
phosphorus recovery
struvite
sludge treatment side-streams

description: Ο φωσφόρος είναι μη-ανανεώσιμο απαραίτητο στοιχείο για την ανάπτυξη των φυτών και η απομάκρυνση ή/και ανάκτησή του από υγρά απόβλητα, με στόχο την πιθανή χρήση του ως λίπασμα, αποτελεί θέμα υψίστης προτεραιότητας. Οι παράπλευρες εκροές της γραμμής επεξεργασίας ιλύος στις μονάδες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, δηλαδή τα παράπλευρα ρεύματα, περιέχουν σημαντικό φορτίο φωσφόρου, ανακυκλοφορούν και επιστρέφουν στο πρώτο στάδιο επεξεργασίας της εγκατάστασης, αυξάνοντας το εισερχόμενο φορτίο του φωσφόρου έως και 20%. Στην παρούσα εργασία, εκτιμήθηκε η ανάκτηση του φωσφόρου από τις εκροές επεξεργασίας ιλύος της εγκατάστασης επεξεργασίας λυμάτων «ΑΙΝΕΙΑ» στη Ν. Μηχανιώνα. Εξετάστηκαν δείγματα από την υπερχείλιση της πάχυνσης της δευτεροβάθμιας ιλύος και το υγρό ρεύμα της αφυδάτωσης της αναερόβια χωνεμένης ιλύος, τα στραγγίσματα αφυδάτωσης, στα οποία τα φωσφορικά καταβυθίστηκαν με την κατάλληλη ρύθμιση της τιμής του pH. Η τιμή του pH των δειγμάτων ρυθμίστηκε στην περιοχή 8 – 9, στην οποία προωθείται ο σχηματισμός ιζήματος – στρουβίτη, και τα σχηματιζόμενα ιζήματα ελήφθησαν και αναλύθηκαν. Ως βέλτιστη τιμή pH για τη μέγιστη απομάκρυνση φωσφορικών ιόντων αποδείχθηκε η τιμή 9. Μετά το πέρας της ιζηματοποίησης, η απομάκρυνση των φωσφορικών ιόντων έφτασε το 77% και 69% για τις εκροές πάχυνσης και αφυδάτωσης, αντίστοιχα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, τη μείωση κατά 70% του φορτίου του φωσφόρου που ανακυκλοφορεί στην εγκατάσταση μέσω των στραγγιδίων και επιστρέφει στην πρωτοβάθμια καθίζηση. Τα ιζήματα που σχηματίσθηκαν με τη ρύθμιση της τιμής του pH των εκροών πάχυνσης και αφυδάτωσης περιέχουν φωσφόρο σε ποσοστό 26% και 12%, αντίστοιχα. Από τα διαγράμματα XRD, TG-DTA και τα φάσματα FT-IR προέκυψε ότι στα ιζήματα περιέχεται κυρίως υδροξυαπατίτης, ελάχιστη ποσότητα στρουβίτη και ανθρακικό ασβέστιο. Στα πειράματα βιοδιαθεσιμότητας, μετά την προσθήκη των ιζημάτων παρατηρήθηκε αύξηση της περιεκτικότητας των δειγμάτων εδάφους, όξινων και αλκαλικών, σε φωσφόρο (μέγιστες αυξήσεις 18-26 mg P/kgεδάφους). Επίσης, με βάση τα πειράματα φυτοτοξικότητας, τα ιζήματα χαρακτηρίστηκαν ως μη-τοξικά. Το ποσοστό του φωσφόρου στα ιζήματα είναι ίδιας τάξης με την περιεκτικότητα των λιπασμάτων σε φωσφόρο και μέρος αυτού μπορεί να καταστεί βιοδιαθέσιμος, επομένως τα ιζήματα θα μπορούσαν να διατεθούν σε εταιρίες παραγωγής λιπασμάτων, συμβάλλοντας στη ζητούμενη ανακύκλωση του φωσφόρου
description: Phosphorus removal or/and recovery from wastewater and its possible reuse as fertilizer, is considered as a very important issue. The reject water from the sludge treatment, i.e. the water side-or by-streams, having a significant phosphorus load, re-enter the main treatment process and can contribute up to 20% of the total phosphorus loading. In this work, the removal of phosphates from the side-streams of sludge treatment (dewatering) was examined in the wastewater treatment plant “AINEIA”, located in N. Michaniona (outside of Thessaloniki). Samples from the overflow of gravity thickener holding the excess activated sludge and from the filtrate of belt filter press after the anaerobic digestion of sewage sludge, were collected and the phosphates were precipitated by appropriate pH adjustment. The pH was adjusted in the range 8-9, where struvite formation is enhanced and the produced precipitates were accordingly characterized and analyzed. The optimum pH value for the removal and recovery of phosphates appeared to be 9. The phosphate removal efficiency reached 77% for the thickener overflows and 69% for the dewatering filtrate. As a result, the re-circulated side-streams’ of phosphorus’ load was reduced by 70%. The recovered precipitates from the thickener overflow and from the dewatering filtrate contain up to 26% and 12% phosphorus, respectively. X-Ray Diffraction, Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis diagrams and Fourier Transform InfraRed spectra of the produced precipitates indicate the presence of hydroxyapatite, a little portion of struvite and of calcium carbonate. Regarding the bioavailability tests, the precipitates released phosphorus when added to acidic or alkaline soil samples (max increments 18-26 mg P/kgsoil). The respective phytotoxicity tests showed that all examined precipitates can be considered as non-toxic. It is important that the precipitates’ phosphorus content was found within the respective commercial fertilizers range. Thus, they can be used as alternative fertilizers, extending the lifetime of scare phosphate rock deposits