ΑΝΑΚΤΗΣΗ ΦΩΣΦΟΡΟΥ ΑΠΟ ΤΑ ΣΤΡΑΓΓΙΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΑΦΥΔΑΤΩΣΗΣ ΙΛΥΟΣ ΜΕΣΩ ΚΑΤΑΚΡΗΜΝΙΣΗΣ ΣΤΡΟΥΒΙΤΗ Αλίκη Κόκκα και Ευάγγελος Διαμαντόπουλος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος Πολυτεχνείο Κρήτης PhoReSe: Ανάκτηση Φωσφόρου από τη δευτεροβάθμια εκροή εγκαταστάσεων επεξεργασίας αστικών λυμάτων, Θεσσαλονίκη, 25 Μαϊου 2015
Γιατί μας ενδιαφέρει ο Φώσφορος; 1. Απομάκρυνση του Ρ από τα λύματα για αποφυγή ευτροφισμού. Ιστορικά, από τη δεκαετία του 60 με κατακρήμνιση με απ ευθείας προσθήκη αλάτων Alκαι Feστη δεξαμενή αερισμού. 2. Επειδή ο φώσφορος είναι μη ανανεώσιμο στοιχείο, πλέον υπάρχει η αντιμετώπιση της ανάκτησης από τα αστικά λύματα ή της παραμονής του εκεί, όταν τα αστικά λύματα θα επαναχρησιμοποιηθούν για άρδευση μετά την επεξεργασία.
Γιατί μας ενδιαφέρει ο Φώσφορος; 1. Απομάκρυνση του Ρ από τα λύματα για αποφυγή ευτροφισμού. Ιστορικά, από τη δεκαετία του 60 με κατακρήμνιση με απ ευθείας προσθήκη αλάτων Alκαι Feστη δεξαμενή αερισμού. 2. Επειδή ο φώσφορος είναι μη ανανεώσιμο στοιχείο, πλέον υπάρχει η αντιμετώπιση της ανάκτησης από τα αστικά λύματα ή της παραμονής του εκεί, όταν τα αστικά λύματα θα επαναχρησιμοποιηθούν για άρδευση μετά την επεξεργασία.
Κατακρήμνιση με στρουβίτη 1. Στρουβίτης (struvite)είναι το μικτό άλας NH 4 MgPO 4 6H 2 O 2. Σημαντικό πρόβλημα με επικαθίσεις σε αγωγούς σε μονάδες επεξεργασίας λυμάτων 3. Στον χημικό τύπο η μοριακή στοιχειομετρική αναλογία είναι N:P:Mg=1:1:1 4. Πειραματικά έχει βρεθεί ότι η ίδια αναλογία εμφανίζεται σε υδατικά διαλύματα στα οποία λαμβάνει χώρα κατακρήμνιση στρουβίτη 5. ΒέλτιστοpH: Γύρω στο 9
Η μοριακή αναλογία N:P:Mg=1:1:1 αντιστοιχεί σε αναλογία μάζας 14:31:24.3 ή 1:2.2:1.7 ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΙΣ ΣΤΑ ΑΣΤΙΚΑ ΛΥΜΑΤΑ ΧΑΝΙΩΝ (mg/l) Είδος λυμάτων Ολικό Ν ΝΗ4-Ν Ρ Αστικά λύματα 40-60 30-45 6-15 Επεξεργασμένα Λύματα (εκροή) Στραγγίσματα από αφυδάτωση αναερόβιας ιλύος 8-12 0.1-8 1.5-7 510-580 15-22
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Πειράματα κατακρήμνισης στρουβίτη σε δείγματα από στραγγίσματα της αφυδάτωσης αναερόβιας ιλύος Αναερόβια χώνευση πρωτοβάθμιας ιλύος Αφυδάτωση σε φυγοκεντρικούς αφυδατωτές Σε ό,τι αφορά τον Φώσφορο Δείγμα χωρίς προσθήκη φωσφόρου Προσθήκη φωσφορικού άλατος σε συνθήκες στοιχειομετρίας
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΠΗΓΗ ΜΑΓΝΗΣΙΟΥ MgCl 3 (πλήρως διαλυτό) Μαγνησία (MgO)-Βιομηχανικό ορυκτό (ΕΛΛΗΝΙΚΟΙ ΛΕΥΚΟΛΙΘΟΙ) ACTIVEMAG92 Λευκή σκόνη, 200mesh (74μm), 92% MgO 80C Ελαφρά μπεζ σκόνη, 150μm, 80% MgO
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Jar test πειράματα Ταχεία ανάδευση σε 200rpm για 5min. Στο στάδιο αυτό γινόταν η προσθήκη του Mg. Αργή ανάδευση σε 45rpm για 10min. Στο στάδιο αυτό γινόταν η τελική ρύθμιση του ph. Καθίζηση για 30min. Δειγματοληψία από το υπερκείμενο υγρό και διήθηση με φίλτρα μεμβρανών 0.45μm. Ανάλυση για N, P, Mg και Ca.
Προσθήκη MgCl 2 σε στραγγίσματα χωρίς προσθήκη φωσφορικών N: 517mg/L, P: 14mg/L, Mg: 1100mg/L Πλήρης απομάκρυνση φωσφορικών
Προσθήκη MgCl 2 σε στραγγίσματα με προσθήκη φωσφορικών σε στοιχειομετρική αναλογία 1:1:1 N: 517mg/L, P: 1144mg/L, Mg: 900mg/L
Ποσοστά απομάκρυνσης, % ph N P Mg 8.3 72 98 95 9.2 83 99 96 10.3 78 99.9 96
Ποσοστά απομάκρυνσης, % ph N P Mg Ca 8.3 72 98 95 66 9.2 83 99 96 77 10.3 78 99.9 96 83
Προσθήκη Activemag90σε στραγγίσματα χωρίς προσθήκη φωσφορικών N: 567mg/L, P: 14.4mg/L, Mg: 984mg/L Πλήρης απομάκρυνση φωσφορικών
Προσθήκη Activemag90 σε στραγγίσματα με προσθήκη φωσφορικών N: 567mg/L, P: 1255mg/L, Mg: 984mg/L
Προσθήκη 80C σε στραγγίσματα χωρίς προσθήκη φωσφορικών N: 580mg/L, P: 22.5mg/L, Mg: 1007mg/L Πλήρης απομάκρυνση φωσφορικών
Προσθήκη 80C σε στραγγίσματα με προσθήκη φωσφορικών N: 580mg/L, P: 1285mg/L, Mg: 1007mg/L
Ποσοστά απομάκρυνσης, % 80 C ph N P Mg Ca 8.1 42 42 99.9 99 9.2 51 45 99.9 99 10.3 55 52 99.9 99 ACTIVEMAG 92 ph N P Mg Ca 8.2 27 46 99.9 99 9.3 30 47 99.9 99 10.2 32 49 99.9 99
Γιατί υπάρχουν οι διαφοροποιήσεις στα αποτελέσματα; 1. Προβλήματα διαλυτότητας Διαλυτότητα MgO 0.086 g/l στους 30 C Διαλυτότητα CaO 1.19 g/l στους 25 C CaO SiO 2 Fe 2 O 3 Al 2 O 3 SO 3 Αctivemag 92 1.65 5.1 0.07 0.1 0.15 80 C 3.55 12.53 0.32 0.2 0.15 2. Προβλήματα κρυστάλλωσης
Τι πρέπει να γίνει; 1. Ανάγκη για πιλοτικές εφαρμογές με πραγματικές συνθήκες 2. Βελτιστοποίηση της διεργασίας σε σχέση με Δοσολογία Είδος αντιδραστήρα Συνθήκες αντίδρασης και διαχωρισμού 3. Αγρονομικές εφαρμογές
Συμπεράσματα Η κατακρήμνιση στρουβίτη είναι μία μέθοδος ανάκτησης θρεπτικών συστατικών από λύματα, κυρίως μετά την αναερόβια χώνευση Η θεωρητική στοιχειομετρική μοριακή αναλογία N:P:Mg=1:1:1είναι σημαντική, αλλά στην πράξη λαμβάνουν χώρα και άλλες αντιδράσεις με αποτέλεσμα τη μείωση της απόδοσης Διαλυτά άλατα του Mg είναι πιο αποδοτικά από βιομηχανικά οξείδια (Μαγνησία), ενδεχομένως όμως το κόστος να καθορίσει την επιλογή Υπάρχει ανάγκη για πιλοτικές εφαρμογές σε πραγματικές συνθήκες