Various structures of struvite crystals

• Autorzy: Suschka J. , Kowalski E. , Popławski S.

Warianty tytułu

PL

Różne struktury kryształów stru witu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

There is currently a considerable interest in the precipitation of struvite (magnesium ammonium phosphate) in waste waters, both because it can cause nuisance deposits in treatment works, and as a potential route to recover phosphates for recycling in the form of fertiliser. The literature shows that struvite crystals precipitated out from sewage can have either an orthorhombic or a needle-like shape. Our own experimental work on struvite precipitation, both in pure solutions and in waste water treatment plant liquors, suggested that the shape of the crystals formed was dependent on the presence or not in the reactor vessel of significant levels of free ammonia. Ammonium (NH₄⁺ ion) concentrations are generally present in waste waters in relatively high concentrations (about 1.000 mg N-NH₄⁺/dm³>in sewage sludge liquors). Free ammonia, however, will only occur under certain reaction conditions: that is, if a rapid pH-increase occurs (e.g. if NaOH or other chemical addition is used to induce phosphate precipitation), but not if intensive aeration only is used for mixing or for CO₂ stripping (as this will drive off any free ammonia generated into the air). The published struvite crystallisation works on appear to confirm the hypothesis that the resulting crystal shape depends on free ammonia presence. This could have important implications for controlling and improving the processes for phosphorous recover for recycling by struvite precipitation.

PL

Wytrącanie struwitu (fosforanu amonowo-magnezowego) ze ścieków cieszy się obecnie dużym zainteresowaniem, ponieważ stanowić może znaczną uciążliwość w wyniku wytrącania się w armaturze oraz ze względu na potencjalną możliwość odzysku fosforu wykorzystywanego jako cenny nawóz. Z doniesień literaturowych wynika, że struwit może ulec wytrąceniu w formie kryształów ortorombowych lub igłowych. Wyniki naszych badań sugerują, zarówno w odniesieniu do roztworów mianowanych jak i rzeczywistych ścieków, zależność formy krystalizacji od obecności w znacznych ilościach wolnego amoniaku w roztworze. Azot amonowy (jony NH₄⁺) występuje zwykle w odciekach z odwadniania przefermentowanych osadów w bardzo dużych stężeniach (rzędu 1000 mg N-NH₄⁺/dm³). Wolny amoniak występuje jednak tylko w szczególnych warunkach procesu wytrącania struwitu. Te szczególne warunki to szybka zmiana pH roztworu przez dodatek np. NaOH. W przypadku zastosowania sprężonego powietrza celem mieszania lub uwolnienia dwutlenku węgla z roztworu zmiany pH są powolne i wolny amoniak ulatnia się do atmosfery. Opublikowane prace w pewnym stopniu potwierdzają postawioną hipotezę zależności formy krystalizacji od obecności wolnego amoniaku. Potwierdzenie tej hipotezy posiada istotne znaczenie przy realizacji procesu wytrącania struwitu celem odzysku fosforu.

Słowa kluczowe

EN

struvite; magnesium ammonia phosphate; phosphorous recovery; crystal forms

PL

struwit; fosforan amonowo-magnezowy; wolny amoniak; forma krystalizacji

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archiwum Ochrony Środowiska
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 31, no. 2
• Strony: 27--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.,tab., wykr.

Twórcy

autor

Suschka J.

• University of Bielsko-Biała, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała

autor

Kowalski E.

• Institute of Environmental Engineering of the Polish Academy of Science, ul. M. Skłodowskiej-Curie 34, 41-819 Zabrze

autor

Popławski S.

• University of Bielsko-Biała, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała

Bibliografia

• [1]. Abbona F,, M, Calerri, 0, Ivaldi, Synthetic struvite, MgNH4PO46H2O, correct polarity and surface futures of some complementary forms, Acta Crystallographica, section B, Structural Science, 40, 223-227 (1984).
• [2] Battistoni A., De Angeles, M. Priscicandro, R. Boccadoro, D. Bolzonella: P removal front anaerobic supernatants by struvite crystallization: long term validation and process modelling, Wat. Res., 36, (8), 1927-1939 (2002).
• [3] Doyle J.D., K. Oldring, J. Churchley. S.A. Parsons: Struvite formation and the fouling propensity of different materials, Wat. Res., 36, (16), 3971-3978 (2002).
• [4] Doyle J.D., S.A. Parsons: Struvite formation, control and recovery, Wat. Res., 36, (16), 3925- 3940 (2002).
• [5] Durranat A.E., M.D. Scrimshaw, I. Stratful, J.N. Lester: Review of the feasibility of recovering phosphate from wastewater for use as a raw material by the phosphate industry’, Env. Technol., 20, (7), 749-758 (1999).
• [6] Hirasawa I.: Study on the recovery of ions in wastewater by crystallization, Memories of the Scholl of Science and Engineering. Waseda University, 60, (97), 119 (1996).
• [7] Matsumiya Y„ Y. Ueno, M. Fujii: Phosphorous removal from side streams by crystallisation of magnesium ammonium phosphate using seawater, J. Chart. Inst. Water Environ. Manage, 14, 291-296 (2000).
• [8] Metcalf & Eddy Inc.: Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, 4lh ed., McGraw-Hill, New York 2003.
• [9] Parson S., F. Wall, J.D. Doyle, K. Oldring, J. Churchley: Assessing the potential for recovery of struvite from digested sludge liquors, Environ. Technol., 22, 1279-1286 (2001).
• [10] Schulze-Rettmer R., P. Metzen, P. Alfter, B. Diering, R. Fricks: MAP precipitation-pilot plant investigation in Germany, manure as the most important phosphate resource, [in:] Second International Conference on Recovery of Phosphates from Sewage and Animal Wastes, 12-14 March, Noordwijkerhout, Holland, 2001.
• [11] Standard Methods for Water and Wastewater Examination, 17th ed. American Public Health Association, Washington, D.C. 1995.
• [12] Stratful 1., M.D. Scrimshaw, J.N. Lester, Conditions influencing the precipitation of magnesium ammonium phosphate, Wat. Res., 35, (17), 4191-4199 (2001).