Phosphorus recovery from sewage sludge via pyrolysis

• Autorzy: Szaja A.

Warianty tytułu

PL

Odzysk fosforu z osadów ściekowych z wykorzystaniem procesu pirolizy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

PL

Wyczerpywanie się złóż fosforytów, stanowi obecnie jeden z najpoważniejszych światowych problemów, który może doprowadzić do kryzysu produkcji żywności. Blisko 90% światowego wydobycia tego surowca stanowi surowiec do produkcji nawozów. Szacuje się, że przy obecnym poziomie zużycia tych złóż w ciągu 50–100 lat ulegną one wyczerpaniu. Natomiast już w 2033 nastąpi tzw. szczyt wydobycia fosforu – Peak phosphorus. Po osiągnięciu tego momentu światowe wydobycie będzie już tylko malało, aż do chwili całkowitego wyczerpania złóż. W związku ze wzrastającą liczbą ludności, zapotrzebowanie na fosforyty będzie stale rosło. Zasoby tych złóż są nieodnawialne, dlatego też pojawia się konieczność odzysku tego pierwiastka. W chwili obecnej recykling i ponowne wykorzystanie fosforu nie jest praktyką powszechnie stosowaną, pomimo wielu badań opisujących te zagadnienie. Obecna sytuacja wymaga podjęcia szybkich i skutecznych działań mających na celu zapobiegnięcie wyczerpywaniu się złóż fosforytów. Problem deficytu tego surowca mogą odczuć w szczególności państwa należące do Unii Europejskiej, ponieważ na terenie państw członkowskich znajdują się tylko niewielkie pokłady tych złóż. Ponadto, w chwili obecnej ich wydobycie nie jest możliwe głównie ze względów ekonomicznych oraz technologicznych. Oczyszczalnie ścieków komunalnych posiadają największy potencjał odzysku fosforu, wykazano że ponad 90% fosforu dopływającego do oczyszczalni ścieków odprowadzanych jest w osadach ściekowych. Piroliza osadów ściekowych nie jest nowym rozwiązaniem, do tej pory ta technologia była kojarzona głównie z odzyskiem energetycznym. W ostatnich latach zwrócono uwagę na możliwość odzysku zarówno fosforu jak i metali ciężkich zawartych w fazie stałej. Dodatkowo piroliza osadów ściekowych charakteryzuje się bardzo wysokim stopniem odzysku tego pierwiastka sięgającym 100%. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że największą ilość P można odzyskać w wyniku pirolizy osadów po procesie suszenia, z terenu województwa lubelskiego może to stanowić około 1670 ton rocznie.

Słowa kluczowe

PL

odzysk fosforu; osady ściekowe

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: Tom 15, cz. 1
• Strony: 361--370
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Szaja A.

• Lublin University of Technology

Bibliografia

• 1. Abelson P.H.: A potential phosphate crisis. Science 283, 1999.
• 2. Balmer P.: Phosphorus recovery, an overview of potential and possibilities. IWA Specialist conference. Wastewater Sludge as a Resource, Trondheim, Norway, 23–25 June, 2003.
• 3. Bień J: Osady ściekowe. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej. Częstochowa, 2007.
• 4. Booker N.A., Priestley A.J., Fraser I.H.: Struvite formation in wastewater treatment plants: opportunities for nutrient recovery. Environmental Technology. Vol. 20, 777–782 (1999).
• 5. Bridle T.R, Pritchard D.: Energy and nutrient recovery from sewage sludge via pyrolysis. Water Science & Technology. Vol 50, No 9, 169–175 (2004).
• 6. Cao Y., Pawłowski A.: Energy sustainability of two parallel sewage sludge-to-energy pathways: Effect of sludge volatile solids content on net energy efficiency. Environment Protection Engineering, 2012, No. 2. vol. 38, 77–87 (2012a).
• 7. Cao Y., Pawłowski A.: Sewage sludge-to-energy approaches based on anaerobic digestion and pyrolysis: Brief overview and energy efficiency assessment. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 16, 1657–1665 (2012b).
• 8. Cordell D., White S.: Peak Phosphorus: Clarifying the Key Issues of a Vigorous Debate about Long-Term Phosphorus Security. http://www.mdpi.com/2071-1050/3/10/2027 (02.10.12)
• 9. Cordell D., Drangert J.O., White, S.: The story of phosphorus: global food security and food for thought. Global Environ. Change, Vol. 19, 292–305 (2009).
• 10. Cornel P., Schaum C.: Phosphorus recovery from wastewater: needs, technologies and costs. Water Science and Technology. Vol. 59, 1069–1076 (2009).
• 11. Cordell D., Rosemarin A., Schröder J.J., Smit A.L.: Towards global phosphorus security: a systems framework for phosphorus recovery and reuse options. Chemosphere 84, 747–758 (2011).
• 12. Dery P. Anderson B.: Peak Phosphorus. Energy Bulletin: Santa Rosa, CA, USA, 2007.
• 13. Disposal and recycling routes for sewage sludge Part 3 – Scientific and technical report, 2001. http://ec.europa.eu/environment/waste/sludge/pdf/sludge_disposal3.pdf (02.12.12).
• 14. Duran J., Golušin M., Ivanovic O., M., Jovanowić L., Andrejević A.: Renewable Energy and Socio-economic Development in the European Union. Problemy Ekorozwoju. Vol. 8, no 1,. 105–114 (2013).
• 15. Malej J.: Właściwości osadów ściekowych oraz wybrane sposoby ich unieszkodliwiania i utylizacji. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection), 2, 2000.
• 16. Matsubae K., Kajiyama J., Hiraki T., T. Nagasaka: Virtual phosphorus ore requirement of Japanese economy. Chemosphere. Vol. 84, 767–772 (2011).
• 17. Montusiewicz A., Pawłowski L., Ozonek J., Pawłowska M. Lebiocka M.: Method and device for intensification of biomass production from communal sewage sludge. Patent nr EP08173043.4 z dnia 2008.12.29.
• 18. Pawłowski A.: Sustainable Energy as a sine qua non Condition for the Achievement of Sustainable Development. Problemy Ekorozwoju. Vol. 4, no 2, 9–12 (2009).
• 19. Pawłowski L., Pawłowska M.: Method for utilisation of sewage sludge integrated with energy recovery. Patent nr EP08173045.9 z dnia 2008.12.29.
• 20. Pawłowski L.: Do the liberal capitalism and globalization enable the implementation of sustainable development strategy? Problemy Ekorozwoju,. Vol. 7, no 2, 7–13 (2012).
• 21. Piecuch T., Dąbrowski J., Dąbrowski T.: Laboratory Investigations on Possibility of Thermal Utilisation of Post-production Easte Polyster. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection), 11, 2011.
• 22. Piecuch T.: Termiczna utylizacja odpadów. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection), 2 (2000).
• 23. Smil V.: Phosphorus in the environment: natural flows and human interferences. Ann. Rev. Energy Environ. 25, 53–88 (2000).
• 24. Steen, I.: Phosphorus availability in the 21st Century: management of a nonrenewable resource. Phosphorus and Potassium 217, 25–31 (1998).
• 25. Udo V., Pawłowski A.: Human Progress Towards Equitaible Sustainable Development: A Philosophical Exploration. Problemy Ekorozwoju .Vol. 5, no 2, 23–44 (2011).
• 26. US Geological Survey, (USGS) http://mi nerals.usgs.gov/minerals/pubs/co mmodity/phosphate_rock/> (02.12.12).
• 27. Vaccari D.A.: Phosphorus: A Looming Crisis. Scientific American 300(6), 54–59 (2009).
• 28. Vamvuka D.: Bio-oil, Solid and Gaseous Biofuels from Biomass Pyrolysis Processes— An Overview. International Journal of Energy Research. Int. J. Energy Res. 2011; 35:835–862 (2011).
• 29. Wall G.,: Exergy, Life and Sustainable Development. Problemy Ekorozwoju. Vol. 8, no 1, 27–41 (2013).
• 30. Wang T., Camps-Arbestain M., Hedley M., Bishop P.: Predicting phosphorus bioavailability from high-ash biochars. Plant Soil, 357, 173–187 (2012).
• 31. WCED: Our Common Future, Oxford University Press, New York, 1987.
• 32. Werle S., Wilk R.: Energetyczne wykorzystanie osadów ściekowych. Polska Inżynieria Środowiska pięć lat po wstąpieniu do Unii Europejskiej. T. 1, 339–346 (2009).