Precipitation of sediments containing struvite from supernatant liquid

• Autorzy: Worwąg M. , Kałwak A.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2018.2.6

Warianty tytułu

PL

Wytrącanie osadów zawierających struwit z cieczy nadosadowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Sewage sludge management is a problem that remains topical, with particular emphasis placed on preventing its storage. One of the possibilities of using sewage sludge is recovery of biogenic elements: phosphorus and nitrogen. Municipal sewage sludge may contain significant amounts of phosphorus compounds. According to different sources, the content of phosphorus in dry mass of sewage sludge sources ranges from 2.62% (for dewatered sewage sludge) to 7.6% (for dried sewage sludge). The most favourable forms of phosphorus that are bioavailable to plants are calcium phosphates and struvite (NH₄)Mg[PO₄]·6H₂O. Struvite crystals contain two important macroelements necessary for the growth and development of plants: phosphorus and nitrogen. Phosphorus compounds in struvite, with content of 58% (P₂O₅), are released into soil solution gradually. For economic reasons, the technologies of struvite recovery from sewage sludge are not yet widely used while research studies are aimed to optimize the process of its precipitation. The aim of the present study was to determine the most favourable concentrations of Mg²⁺, NH₄⁺ ions needed to precipitate sediments containing struvite. The research consisted in the precipitation of struvite sediments from the supernatant liquid of digested sewage sludge. The tests were performed at variable ion concentrations: Mg²⁺ in the form of a solution of MgSO₄·6H₂O, ions of NH₄⁺ in the form of NH₄Cl. The solutions were made using distilled water. A constant pH = 9 was maintained, whereas the reaction temperature was 20÷22°C. The highest mass (6.43 g/250 ml of the supernatant liquid) of precipitates was obtained for concentrations of 150 mg NH₄⁺/dm³ and 60 mg Mg²⁺/dm³.

PL

Zagospodarowanie osadów ściekowych jest tematem wciąż aktualnym, szczególny nacisk kładzie się na przeciwdziałanie ich składowaniu. Jedną z możliwości zagospodarowania osadów ściekowych jest odzysk pierwiastków biogennych: fosforu i azotu. Komunalne osady ściekowe mogą zawierać znaczne ilości związków fosforu. Zawartość fosforu w suchej masie osadów ściekowych według różnych źródeł mieści się w zakresie od 2,62% (dla odwodnionych osadów ściekowych) do 7,6% (dla suszonych osadów ściekowych). Najkorzystniejszymi formami fosforu biodostępnymi dla roślin są fosforany wapnia oraz struwit (NH₄)Mg[PO₄]·6H₂O. Kryształy struwitu zawierają dwa ważne makroelementy niezbędne dla wzrostu oraz rozwoju roślin, tj. fosfor oraz azot. Związki fosforu w struwicie, stanowiące 58% (P₂O₅), uwalniane są do roztworu glebowego stopniowo. Ze względów ekonomicznych technologie odzysku struwitu z osadów ściekowych nie są jeszcze powszechnie stosowane, a prowadzone badania mają na celu zoptymalizowanie procesu jego wytrącania. Celem badań było określenie najkorzystniejszego stężenia jonów Mg²⁺, NH₄⁺ niezbędnych do wytrącenia osadów zawierających struwit. Przeprowadzone badania polegały na wytrącaniu osadów struwitu z cieczy nadosadowej przefermentowanych osadów ściekowych. W badaniach zastosowano roztwory o zmiennym stężeniu jonów: Mg²⁺ w postaci roztworu MgSO₄·6H₂O, jonów NH₄⁺ w postaci NH₄Cl. Roztwory sporządzono, wykorzystując wodę destylowaną. Utrzymywano stałą wartość pH = 9 oraz temperaturę reakcji wynoszącą 20÷22°C. Na podstawie przeprowadzonych badań największą masę (6,43 g na 250 ml cieczy nadosadowej) wytrąconych osadów uzyskano dla stężeń 150 mg NH₄⁺/dm³ i 60 mg Mg²⁺/dm³.

Słowa kluczowe

EN

phosphorus; struvite; sewage sludge; sewage sludge management

PL

fosfor; struwit; osady ściekowe; zagospodarowanie osadów ściekowych

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 21, nr 2
• Strony: 183--190
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., 1 wykr.

Twórcy

autor

Worwąg M.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Infrastructure and Environment Institute of Environmental Engineering, ul. Brzeźnicka 60A, 42-201 Częstochowa

autor

Kałwak A.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Infrastructure and Environment Institute of Environmental Engineering, ul. Brzeźnicka 60A, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Bień J., Neczaj E., Worwąg M., Grosser A., Nowak D., Milczarek M., Janik M., Kierunki zagospodarowania osadów w Polsce po roku 2013, Engineering and Protection of Environment 2011, 14, 4, 375-384.
• [2] Rocznik Statystyczny Rzeczypospolitej Polskiej, Warszawa 2016.
• [3] Bień J.B., Osady ściekowe - teoria i praktyka, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2007, 8-56.
• [4] Wzorek Z., Odzysk związków fosforu z termicznie przetworzonych odpadów i ich zastosowanie i ich zastosowanie jako substytutu naturalnych surowców fosforowych, Seria Inżynieria i Technologia Chemiczna, Kraków 2008, 11-25.
• [5] Gorazda K., Wzorek Z., Jodko M., Nowak A.K., Struwit - właściwości fizykochemiczne i zastosowanie, Cz. I. Chemik, Nauka-Technika-Rynek 2004, 57(1), 8-12.
• [6] Popławski S., Mazierski J., Kinetyka wytrącania fosforanu amonowo magnezowego, Chemik 2006, 59(6), 333-336.
• [7] 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.
• [8] Czajkowska J., Siwiec T., Krystalizacja struwitu w zmiennych warunkach odczynu i stężeń analizowanych składników, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich 2011, (7), 145-154.
• [9] PN-EN 12879:2004, Charakterystyka osadów ściekowych - Oznaczanie strat przy prażeniu suchej masy osadu. PN-EN 12880:2004, Charakterystyka osadów ściekowych – Oznaczanie suchej pozostałości i zawartości wody.
• [10] PN-Z-15011-3, Kompost z odpadów komunalnych -- Oznaczanie: pH, zawartości substancji organicznej, węgla organicznego, azotu, fosforu i potasu.
• [11] PN-R-04023:1996, Analiza chemiczno-rolnicza gleby -- Oznaczanie zawartości przyswajalnego fosforu w glebach mineralnych.
• [12] PN-EN 13346:2002, Charakterystyka osadów ściekowych -- Oznaczanie pierwiastków śladowych i fosforu -- Metody ekstrakcji wodą królewską.
• [13] PN-EN 12176, Charakterystyka osadów ściekowych -- Oznaczanie wartości pH.
• [14] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 lutego 2015 roku w sprawie komunalnych osadów ściekowych, poz. 257.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).