Powstawanie struwitu podczas nanofiltracji odcieków z fermentacji metanowej

• Autorzy: Domańska M. , Dragański P. , Wiercik P. , Łomotowski J. , Konieczny T.

Identyfikatory

DOI

10.7862/ rb.2016.151

Warianty tytułu

EN

Struvite formation during nanofiltration of leachate from anaerobic fermentation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z problemów występujących na oczyszczalniach ścieków jest wytrącanie się struwitu. Kontrola procesu wytrącania się struwitu stwarza możliwości ochrony instalacji technologicznych przed jego negatywnymi skutkami, a powstały struwit może być wykorzystany jako nawóz mineralny. W pracy omówiono przyczyny tworzenia się struwitu w przewodach do transportu odcieków z odwadniania ustabilizowanych beztlenowo osadów ściekowych. W pracy podjęto próbę sprawdzenia, czy w warunkach zmiennego składu odcieków z fermentacji metanowej o obniżonej zawartości amoniaku jest możliwe odzyskiwanie fosforu w postaci struwitu. Badania prowadzono z wykorzystaniem membrany nanofiltracyjnej. Nadawę stanowiły odcieki pochodzące z odwadniania ustabilizowanych na drodze mezofilnej fermentacji metanowej osadów ściekowych, w których jony amonowe usuwano na drodze nitryfikacji w reaktorach SBR. Odcieki przed skierowaniem na membranę nanofiltracyjną były poddane wstępnemu oczyszczaniu z zawiesin w procesie mikrofiltracji. Przeprowadzono dwa eksperymenty z różnym składem nadawy. W obu eksperymentach podczas zatężania odcieków na membranie nanofiltracyjnej odczyn retentatu wzrastał przy równoczesnym obniżaniu się stężenia jonów.

EN

Struvite is one of the main problem appearing at sewage installations of sludge processing. The ability to control the process of struvite precipitation provides opportunities for protection of technological installations against its negative effects. The product obtained in a form of struvite can be used as a fertilizer. In this paper, conditions of struvite formation in pipes to transport the leachate from dewatering of anaerobically stabilized sludge were discussed. The aim of this paper was to verify whether it is possible to recover phosphorus in the form of struvite in the conditions of variable composition of leachate from methane fermentation with reduced ammonium content. Studies were carried out using nanofiltration membranes. The feed constituted leachate stabilized with mesophilic dehydration by anaerobic digestion of sewage sludge, in which the ammonium were reduced by nitrification in SBR reactor. Two experiments with different composition of leachate were conducted. The leachate before nanofiltration was pretreated of suspensions in the microfiltration process. In both experiments, the reaction of retentate recirculated on nanofiltration membrane was increasing while magnesium was decreasing. During the whole experiment low ammonium concentration was being observed. The images of the scanning electron microscope revealed that the crystals were light brown and had an orthorhombic structure. Pilot studies have shown that there is the possibility of precipitation of struvite with leachate from the dewatering of anaerobically stabilized sludge on nanofiltration membranes. It can be relatively simple to remove mechanically the precipitate cake from the membrane provided that the flat sheet membrane systems are applied.

Słowa kluczowe

PL

przetwarzanie osadów ściekowych; gospodarka osadowa; membrana płaska; mikroskop elektronowy; mapowanie EDS

EN

sludge processing; sewage sludge management; flat sheet membrane; electron microscope; EDS mapping

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 2/II
• Strony: 77--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Domańska M.

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Instytut Inżynierii Środowiska, Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji, 50-363 Wrocław, pl. Grunwaldzki 24, tel. + 48 [phone]

autor

Dragański P.

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Instytut Inżynierii Środowiska, Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji, 50-363 Wrocław, pl. Grunwaldzki 24, tel. + 48 [phone]

autor

Wiercik P.

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Instytut Inżynierii Środowiska, Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji, 50-363 Wrocław, pl. Grunwaldzki 24, tel. + 48 [phone]

autor

Łomotowski J.

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Instytut Inżynierii Środowiska, Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji, 50-363 Wrocław, pl. Grunwaldzki 24, tel. + 48 [phone]

autor

Konieczny T.

• MPWiK Wrocław, 50-421 Wrocław, ul. Na Grobli 14/16, tel. + 48 [phone]

Bibliografia

• [1] Aikaterini N. Kofina A. N., Demadis K. D., Koutsoukos P.G.: The effect of citrate and phosphocitrate on struvite spontaneous precipitation. Crystal Growth & Design, 2007, vol. 7, nr 12, ss. 2705-2712.
• [2] Booker N.A., Priestly A.J., Fraser I.H.: Struvite formation in wastewater treatment plants: opportunities for nutrient recovery, Environ. Technol. 20, 1999, ss.777-782.
• [3] Borgerding J.: Phosphate deposits in digestion systems, J Water Pollut Control Fed, 44, 1972, ss. 813-819.
• [4] Czajkowska J.: Krystalizacja struwitu z roztworów przy pH 9,5 i zmiennych stężeniach analizowanych składników, Przegląd Naukowy – Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, nr 55, 2012, ss. 38-45.
• [5] Czajkowska J.: Warunki wytrącania osadów z zawartością struwitu, Autoreferat rozprawy doktorskiej, Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Środowiska, Zielona Góra 2015.
• [6] Czajkowska J.: Wpływ prędkości przepływu i stężeń poszczególnych jonów na odkładanie się struwitu z roztworów wodnych na wewnętrznych powierzchniach rurociągów stalowych przy pH=9,5,Uniwersytet Zielonogórski, Zeszyty Naukowe nr 152, Inżynieria Środowiska, nr 32, 2013 ss. 105-112.
• [7] Czajkowska J., Siwiec T.: Krystalizacja struwitu w zmiennych warunkach odczynu i stężeń analizowanych składników, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, nr 7, 2011 ss.145-154.
• [8] Doyle J. D., Parsons S. A.: Struvite Formation, control and recovery, Water Research, 36, 16, 2002, ss. 3925-3940.
• [9] Hutnik N., Wierzbowska B., Matynia A., Piotrowski K.: Wpływ jonów potasu na jakość kryształów struwitu wydzielanego w procesie ciągłej krystalizacji strąceniowej. Inżynieria i Aparatura Chemiczna 2009, vol. 48, nr 4, ss. 54-55.
• [10] Kołodziejak G.: Możliwość wykorzystania potencjału energetycznego biogazu powstającego w trakcie procesu oczyszczania ścieków. Analiza opłacalności proponowanych rozwiązań, Nafta Gaz, nr 12, 2012 ss.1036-1043.
• [11] Kwiecińska A.: Ekologiczne zagospodarowanie gnojowicy z wykorzystaniem technik membranowych, Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Zakład Chemii Środowiska i Procesów Membranowych, Gliwice 2013.
• [12] Łomotowski J., Siwoń Z.: Wykorzystanie programów symulujących skład jonowy wody do oceny stabilności chemicznej wody wodociągowej. Ochrona Środowiska, 2004, nr 4, ss. 13-16.
• [13] Matynia A., Wierzbowska B., Hutnik N., Mazieńczuk A., Kozik A., Piotrowski K.: Rozwiązanie technologiczno-aparaturowe do odzyskiwania fosforanów(V) ze ścieku z przemysłu nawozowego na drodze ciągłej krystalizacji z reakcją chemiczną, Inżynieria i Aparatura Chemiczna, nr 5, 2011, ss.72-73.
• [14] Mitani Y., Sakai Y., Mishina F., Ishiduka S.: Struvite recovery from wastwater having low phosphate concentration, Journal of Water and Environment Technology, 2003, ss. 13-18.
• [15] Nelson N.O., Mikkelsen R.L., Hesterberg D. L.: Struvite precipitation in anaerobic swine lagoon liquid: effect of pH and Mg:P ratio and determination of rate constant, Bioresource Technology 2003, ss. 229-236.
• [16] Obarska-Pempkowiak H., Gajewska M., Wojciechowska E.: Koncepcja oczyszczania odcieków o wysokich stężeniach zanieczyszczeń metodą hydrofitową, Mat. Konf. Kongres Inżynierii Środowiska, 2009, ss. 9-18.
• [17] Ohlinger K.N., Mahmood R.J.: Struvite Scale Potential Determination Using a Computer Model, Presented to World Water & Environmental Resources Congress in Philadephia, PA. 2003, ss. 23-26.
• [18] Pietrzyk A., Michałowski T.: Symulacja komputerowa procesu rozpuszczania struwitu MgNH4PO4•6H2O w roztworach wodnych. Wykorzystanie technologii informatycznych w akademickiej dydaktyce chemii. Politechnika Krakowska, 2007, ss. 137-146.
• [19] Poluszyńska J., Ślęzak E.: Możliwości odzysku fosforu z osadów ściekowych, Prace ICiMB nr 22, 2015 ss. 44-55.
• [20] Przech J., Adamczyk W.: Proenergetyczne rozwiązania w oczyszczalni ścieków w Bochni, Wodociągi i Kanalizacja nr 11, 2014 ss. 34-36.
• [21] Sariola S., Ǻkerman M.: Projekt PURE, Dobre praktyki związane z gospodarką osadami ściekowymi, Komisja Środowiska Naturalnego Związku Miast Bałtyckich, Vanha Suurtori, FIN-20500 Turku, Finlandia 2012.
• [22] Strickland J.: Perspectives for phosphorus recovery offered by enhanced biological P removal, Environ Technol, 20, 1999, ss. 721–726.
• [23] Wzorek Z.: Odzysk związków fosforu z termicznie przetworzonych odpadów i ich zastosowanie jako substytutu naturalnych surowców fosforowych, Seria Inżynieria i technologia chemiczna, Kraków, 2008.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.