Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Struvite precipitation from the liquid fraction of the digestate of a municipal waste biogas plant

Urbanowska Agnieszka, Polowczyk Izabela, Kabsch-Korbutowicz Małgorzata

Environment Protection Engineering

|

2021

|

Vol. 47, nr 4

85--99

EN

Currently, municipal waste biogas plant digestate is treated both as an alternative fertilizer and as a potential source of water. In practice, before advanced purification technologies, the liquid fraction of the digestate is subjected to pretreatment, aiming also at recovering the dissolved nutrients and making them into a concentrated fertilizer, e.g., by struvite precipitation. In this study, the possibility of struvite (MgNH4PO4 center dot 6H2O) precipitation from the liquid fraction of municipal digestate was determined. In the experiments, MgCl2 and NaH2PO4 were added to the treated solution as a complementary source of magnesium and phosphorus. Their doses were chosen to achieve the most favorable conditions for controlling struvite precipitation. The results obtained confirmed the possibility of struvite precipitation from the liquid fraction of municipal digestate. The process realized for pH 9.0, temperature 20-23 degrees C, molar ratio N:Mg:P = 5.13:1:1 and 1:1.1:1.1, reaction time 5 min with a stirring rate of 160 rpm, provides a high efficiency of struvite precipitation from the liquid fraction of digestate. From the viewpoint of process economics (less amount of reactants added with similar process efficiency), a molar ratio of N:Mg:P = 1:1.1:1.1 was found to be optimal for the reaction of precipitation.

2

Zarodkowanie i wzrost kryształów struwitu w obecności związków boru, kobaltu, manganu i molibdenu w procesie odzyskiwania fosforanów ze ścieków z hodowli zwierząt

Hutnik Nina, Stanclik Anna, Piotrowski Krzysztof, Matynia Andrzej

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 1

149--154

PL

Wyznaczono kinetykę ciągłej krystalizacji strąceniowej struwitu z wodnych roztworów jonów fosforanowych(V), zawierających dodatkowo charakterystyczne dla gnojowicy zanieczyszczenia, takie jak związki boru, kobaltu, manganu i molibdenu. Do obliczeń parametrów szybkości zarodkowania i wzrostu kryształów struwitu wykorzystano model kinetyki dla idealnego krystalizatora MSMPR (mixed suspension, mixed product removal), zakładający zależność szybkości wzrostu kryształów od ich wielkości RE SDG (Rojkowski exponential, size-dependent growth). Stwierdzono, że ze wzrostem stężenia związków boru, kobaltu i molibdenu gęstość populacji zarodków struwitu korzystnie zmalała, a w obecności związków manganu zwiększyła się. Liniowa szybkość wzrostu tych zarodków zwiększyła się analogicznie, a w obecności manganu niekorzystnie zmalała. W taki sam sposób, w zależności od stężenia zanieczyszczeń, zmieniała się szybkość zarodkowania struwitu. W obecności tych zanieczyszczeń liniowa szybkość wzrostu pełnowymiarowych kryształów struwitu przyjmowała duże wartości (1,31·10⁻⁸-8-2,24·10⁻⁸ m/s). Negatywnie na tę szybkość wpłynęło podwyższenie pH środowiska, korzystnie zaś obniżenie stężenia jonów fosforanowych(V) na wejściu do krystalizatora. Średni rozmiar kryształów produktu przy podwyższeniu pH do 11 zmalał z 28-40μm, a w pozostałych przypadkach zwiększył się do 40-56μm (τ 3600 s) i do 57-71μm (0,20% mas. PO₄³⁻ w roztworze zasilającym). Porównanie wpływu pojedynczych zanieczyszczeń na wartości kinetyczne krystalizacji struwitu z danymi odzyskiwania jonów fosforanowych(V) z rzeczywistej gnojowicy bydlęcej CLM wykazało dobrą zgodność wyników.

EN

Struvite was pptd. from NH₄H₂PO₄, MgCl₂∙6H₂O, and B³⁺, Mn²⁺, Co²⁺ and Mo⁶⁺-ions-contg. aq. solns. to det. kinetic parameters of the continuous struvite reaction crystn. calcd. by using Rojkowski exponential size-dependent growth rate model. With the increase of B, Co and Mo ions concns., the d. of nuclei decreased advantageously but increased with the increase in Mn ion concn. Linear growth rate of the nuclei increased with B, Co and Mo ions concn. increase but decreased with the increase of Mn ion concn. The relatively stable and narrow range nucleation rates were obsd. (10¹²-10¹³ 1/(s·m³)) which was not affected by pH raise, elongation of residence time and redn. of phosphate(V) ions concn. in a feed stream of crystallizer. Good consistence of obtained struvite reaction crystallization kinetics of model mixts. with the real cattle liq. manure was obsd.

3

Skład chemiczny i fazowy soli fosforanowych(V) odzyskiwanych z rzeczywistych ścieków z przemysłu mineralnych nawozów fosforowych

Hutnik Nina, Stanclik Anna, Matynia Andrzej

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 8

1234--1237

PL

W procesie ciągłej krystalizacji strąceniowej struwitu odzyskiwano jony fosforanowe(V) ze ścieków o różnym składzie chemicznym. Były to ścieki rzeczywiste z przemysłu nawozów fosforowych. Zanieczyszczenia w ściekach spowodowały wydzielenie produktów stałych o wyraźnie zróżnicowanej jakości. Średni rozmiar kryształów struwitu zmieniał się w granicach 37–41 µm. Jednorodność ich populacji, oceniona współczynnikiem zmienności CV, zawierała się w granicach 72–75%, co powodowało wydłużenie czasu filtracji zawiesiny produktowej. Jony wapnia w ściekach wytrącały się jako amorficzne uwodnione fosforany wapnia ACP. Ich zawartość w produktach wynosiła 23,6–37,9% mas. W produktach stwierdzono 29,29–31,45% mas. P₂O₅, 11,50–14,12% mas. MgO i 3,19–4,35% mas. CaO oraz wodorotlenki niektórych metali, a także inne sole zanieczyszczeń.

EN

Three wastewater samples from the P mineral fertilizer industry with different chem. compn. were subjected to continuous pptd. of struvite at 298 K, pH 9 and the av. time of the mixt. residence in the crystallizer 60 min. Impurities present in the wastewater resulted in the crystn. of solid products of distinctly different quality. Mean size of struvite crystals was 37–41 µm and homogeneity within their population was 72–75%. Ca ions in wastewater were pptd. as amorphous hydrated Ca phosphates in amt. 23.6–37.9% by mass. The solid product contained also P₂O₅, MgO and CaO in amts. 29.29–31.45, 11.50–14.12 and 3.19–4.35% by mass, resp., as well as hydroxides of some metals and salts of other impurities.

4

Wastewater a Source of Nutrients for Crops Growth and Development

Tymchuk Ivan, Shkvirko Oksana, Sakalova Halyna, Malovanyy Myroslav, Dabizhuk Tetiana, Shevchuk Oksana, Matviichuk Oleksandr, Vasylinych Tamara

Journal of Ecological Engineering

|

2020

|

Vol. 21, nr 5

88--96

EN

The article deals with the main methods of nutrient removal from wastewater, as well as presents promising technologies and techniques. Struvite was characterized by a complex phosphorus fertilizer. The influence of struvite on the processes of germination of cultivated plants was investigated. The possibility of creating a growth substrate as an inexpensive and effective alternative to the disposal of the man-made wastes that contain an organic component was identified. The composition of the growth substrate was selected to ensure its functional properties. The growth substrate was tested by bioindication. Subsequently, the modification of the substrate by adding natural sorbents.

5

The Influence of Soil Fertilization with Struvite on Water Efficiency – Lysymetric Columns

Worwąg Małgorzata, Sobik-Szołtysek Jolanta

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2019

|

Tom 21, cz. 2

894--905

EN

The rapid physical and chemical degradation of the soil affected the physiological condition of the plants, resulting in a decrease in yields and their quality. Soil additives, consisting of specific mixtures of mineral compounds, should affect the activation of cellular metabolism processes, soil microflora, best adapted to the environment. An important element in the application of fertilizers is their dose, which is closely related to the previously determined soil parameters. This work focuses on the analysis of the impact of struvite soil fertilization on the quality of seepage water, the experiment was carried out in lysimeter columns. Different doses (0.1; 0.5; 1.0 g) of struvite obtained under laboratory conditions by chemical synthesis were used in the study. Three levels of soil wash (10, 20, 30 cm) were analyzed for each dose. For washing, distilled water was used in the amount corresponding to the average annual rainfall for the areas from which the soil was taken for testing. The experiment simulated the monthly precipitation each day, and the resulting effluents analyzed: phosphorus content, pH, conductivity, resistance and sum of dissolved substances Total Dissolved Solids (TDS). Based on the obtained results, it was found that the amount of phosphorus leached is directly related to the dose of struvite in the mixture. The dependence between the amount of phosphorus in the leachate and the pH value was confirmed. Analyzing the effect of struvite fertilization on the soil, an increase in the content of biogenic elements with increasing doses, especially of available forms of phosphorus, has been noted. Despite the soil flushing, the phosphorus content in the soil was still high at the end of the experiment, confirming the low solubility of struvite and the slow release of the constituents.

PL

Postępująca szybko degradacja fizyczna i chemiczna gleby, wpłynęła na stan fizjologiczny roślin skutkując spadkiem plonów i ich jakości. Dodatki doglebowe, składające się z specyficznych mieszanin związków mineralnych powinny wpływać na aktywację procesów metabolizmu komórkowego, mikroflory gleby, najlepiej przystosowanej do środowiska. Istotnym elementem przy stosowaniu nawozów jest ich dawka, która ściśle powiązana jest z określonymi wcześniej parametrami gleby. Niniejsza praca skupiała się na analizie wpływu nawożenia gleby struwitem na jakość wód odciekowych, doświadczenie przeprowadzono w kolumnach lizymetrycznych. W badaniach zastosowano różne dawki (0.1; 0.5; 1.0 g) struwitu uzyskanego w warunkach laboratoryjnych na drodze syntezy chemicznej. Dla każdej dawki analizowano trzy poziomy przemywania gleby (10, 20, 30 cm). Do przemywania zastosowano wodę destylowaną w ilości odpowiadającej średnim rocznym opadom dla terenów z których pobrano glebę do badań. W eksperymencie symulowano miesięczny opad każdego dnia, a w powstających odciekach analizowano: zawartości fosforu, pH, przewodnictwo, oporność i suma substancji rozpuszczonych Total Dissolved Solids (TDS). Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że ilość wyługowanego fosforu jest bezpośrednio związana z dawką struwitu w mieszaninie. Potwierdzono również zależność między ilością otrzymanego fosforu w odcieku a wartością pH. Analizując wpływ nawożenia struwitem na glebę, odnotowano wzrost zawartości pierwiastków biogennych wraz ze wzrostem dawki, zwłaszcza dostępnych form fosforu. Mimo przepłukiwania gleby, po zakończeniu doświadczenia zawartość fosforu w glebie była wciąż na wysokim poziomie, potwierdzając niską rozpuszczalność struwitu i powolne uwalnianie składników.

6

Ocena jakości odcieków pofermentacyjnych z biogazowni komunalnych i rolniczych w aspekcie możliwości odzysku związków biogennych

Tuszyńska Agnieszka, Grubba Dominika, Majtacz Joanna, Czerwionka Krzysztof

Przemysł Chemiczny

|

2019

|

T. 98, nr 7

1108--1112

PL

Z odcieków pofermentacyjnych pochodzących z trzech różnych grup odpadów (rolniczych, spożywczych, zwierzęcych) wytrącano struwit. Aby uzyskać maksymalną skuteczność wytrącania fosforu i azotu, odcieki pofermentacyjne wzbogacano dodatkiem związków magnezu (MgCl2, MgSO4, MgO). Wysoką skuteczność wytrącania struwitu uzyskano w temp. 21°C, przy pH 9, intensywności mieszania 240 rpm, proporcjach molowych Mg:P = 1,2:1 oraz Mg:Ca < 1 i czasie reakcji 120 min. Stwierdzono wysoką efektywność usuwania jonów fosforanowych z odcieków pofermentacyjnych (71–98%) a jonów NH4 + w ilości 14–20%.

EN

The post-fermentation effluents contained 0.06–0.54 g/L and 0.92–2.11 g/L of PO4 3-and NH4 + ions, resp. The highest concns. of those ions were found in the effluents from the fermentation of animal waste and the lowest from the fermentation of agricultural waste. High efficiency of struvite pptn. was obtained at 21°C, pH 9, stirring intensity 240 rpm for 120 min and molar ratios of Mg:P = 1.2:1 and Mg:Ca < 1. Regardless of the type of external Mg source used (MgO, MgCl2 and MgSO4), high recovery of PO4 3- ions (71.0–98.0%), and NH4 + ions (14.0–24.0%) were found.

7

Kinetyka SDG ciągłej krystalizacji strąceniowej struwitu w ściekach i gnojowicy w obecności jonów potasu

Hutnik Nina, Stanclik Anna, Piotrowski Krzysztof, Matynia Andrzej

Przemysł Chemiczny

|

2019

|

T. 98, nr 4

644--649

PL

Oszacowano kinetykę zarodkowania i wzrostu kryształów struwitu w obecności jonów potasu dla ciągłego procesu krystalizacji strąceniowej. Do obliczeń wykorzystano dwa modele kinetyki dla idealnego krystalizatora MSMPR (mixed suspension mixed product removal): model SIG (size independent growth), najbardziej uproszczony, i model RE SDG (Rojkowski exponential, size dependent growth), zakładający zależność szybkości wzrostu kryształów od ich rozmiarów. Stwierdzono, że jony potasu wpłynęły korzystnie na liniową szybkość wzrostu kryształów struwitu. Przy stężeniu jonów K⁺ 2800 mg/kg w roztworze zasilającym krystalizator o działaniu ciągłym szybkość ta przekroczyła aż 2·10⁻⁸ m/s. W tych warunkach otrzymano bardzo dobrze wykształcone i jednorodne kryształy struwitu o średnim rozmiarze 46,8 μm i współczynniku niejednorodności CV wynoszącym tylko 71,6%. Tworzeniu się dużych kryształów struwitu sprzyjał także nadmiar jonów Mg²⁺ w środowisku reakcji syntezy struwitu, niskie pH, jak i wydłużony do 3600 s średni czas przebywania zawiesiny w krystalizatorze. Wyniki badań porównano z danymi procesowymi odzyskiwania jonów fosforanowych(V) z gnojowicy zawierającej jony K⁺ w ilości 2800 mg/kg. Wykazano, że zanieczyszczenia obecne w gnojowicy wpłynęły negatywnie na wzrost kryształów struwitu i jakość wytwarzanego produktu. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń i porównań zalecono model RE SDG MSMPR do opisu kinetyki krystalizacji ciągłej struwitu w rozpatrywanych układach technologicznych.

EN

Struvite was pptd. from phosphate(V), Mg²⁺, NH₄ ⁺, and K⁺ ions-contg. aq. solns. to det. kinetic parameters of the continuous struvite reaction crystn. process calcd. from the crystal size distribution by using size - independent growth model (SIG) and Rojkowski exponential size dependent growth model (RE SDG). The K⁺ ions advantageously affected on linear struvite crystals growth rate. The results were compared with the process data concerning recovery of phosphate(V) ions from K⁺ ions-contg. liq. manure. The impurities presented in liq. manure unfavorably affected on struvite crystals growth. The RE SDG model described the distribution of the product crystal d. population much more accurately than the SIG model, but the linear growth rates of struvite crystals calcd. from both models were comparable. RE SDG model was recommended for estg. the kinetics of continuous struvite crystn. in the phosphates(V) recovery process from liq. manure.

8

The Research on the Ammonium Concentrations in City Stocks and Further Sedimentation of Ion-Exchange Concentrate

Malovanyy Myroslav, Sakalova Halyna, Vasylinych Tamara, Kryklyvyi Rostyslav

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 1

158--164

EN

In this work, the exchange capacity and the selectivity of different ion-exchange products regarding the ammonium ions in treatment processes were measured; the regenerative preparation compounds influence on efficiency of conduction of ion-exchange products regeneration was determined. The adsorption processes were adapted to the known technological schemes of sewage and polluted surface water treatment that was polluted with ammonium ions. There were measured the technological aspects of water treatment by using adsorption on natural dispersed sorbents. The technological schemes of drain water treatment from ammonium ions were developed. The method of simultaneous removal of highly concentrated nitrogen and phosphorus was analyzed by physical and chemical precipitation, forming struvite, a by-product of magnesium ammonium orthophosphate hexahydrate. The analyses were conducted at various molar ratios of magnesium and phosphate ions and at various pH values. The comparative thermal analysis of chemical precipitation products and pure struvite was performed. The optimal conditions were identified to experience the maximum efficiency of simultaneous removal of ammonium nitrogen and phosphate ions from wastewater, forming MgNH4PO4·6H2O.

9

Electrodialytic Recovery of Ammonium and Phosphate Ions in Fertilizer Industry Wastewater by Using a Continuous-Flow Reactor

Hikmawati Desiana Nurul, Bagastyo Arseto Yekti, Warmadewanthi IDAA

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 6

255--263

EN

The wastewater stream generated from fertilizer industries generally contains high concentrations of ammonium and phosphate ions. This stream offers an opportunity for the electrodialytic process to treat and recover these concentrated nutrients before releasing them to the environment. Therefore, this study aims at evaluating the performance of a continuous-flow electrodialysis reactor for ionic recovery of ammonium and phosphate. The results show that the pH and phosphate mass loading affected the overall performance of the reactor. Magnesium was added to the recovered ammonium and phosphate with the lowest concentration of impurity ions. The molar ratio of magnesium:ammonium:phosphate at 2.5:13:1 produced 57.3% of struvite (by mass) and 42.7% of other precipitate products, i.e., most likely fluorapatite and MgF2.

10

Modelling of sediment precipitation containing struvite from aqueous solutions on the inner walls of steel pipelines

Czajkowska Justyna, Malarski Maciej, Siwiec Tadeusz

Archives of Environmental Protection

|

2019

|

Vol. 45, no. 2

22--30

EN

The complexity and uncontrolled formation of struvite (MgNH4PO4·6H2O) and its deposition in the technological equipment of wastewater treatment plants (WWTPs) are still the subject of research aimed at understanding the causes and proposing a remedial action. In order to reduce the intensity of the precipitation of struvite in wastewater treatment plants, it is recommended, among others, to limit flow velocity to below 1.5 m·s-1. Literature analysis showed that there are no studies on the precipitation of struvite deposits in pipelines. Most studies focus on the deliberate precipitation of struvite, for example phosphorus recovery, resulting in a molar ratio of 1:1:1 (NH4+:PO4 3-:Mg2+). In fact, in WWTPs, such concentrations do not occur, but there have been cases of the precipitation of this mineral (and its mixtures) in the sludge parts. In this paper, the study aimed at determining conditions for the precipitation of deposits with a significant participation of struvite on the inner walls of steel pipes. The study was conducted at a non-stoichiometric concentration of ingredients at different pH values, as well as under dynamic conditions with flow velocity below 1.5 m·s-1. A mathematical formula (ANOVA) that can be used to determine the mass of deposits in relation to the concentration of ammonium, phosphate, pH and flow velocity was developed. Computational models were developed on to investigate struvite precipitation under different pH levels (8.0–9.5) and ionic concentrations. The studies were carried out on solutions containing ammonium (NH4 +), phosphate (PO4 3-), and magnesium (Mg2+), at a flow velocities of 0.4, 0.9 and 1.4 m·s-1. In order to determine the mathematical formula thanks to which the mass of precipitates can be determined, a special pilot study installation was constructed. The XPS surface analysis of sludge from sewage treatment plants showed a similar composition of compounds with sediments obtained in own research. The presence of struvite was suggested, but the share of atomic percentage of bonds to which struvite was classified is small and amounts to less than 4%. This means that sediments precipitated in the technological installations are a mixture of various compounds of which pure struvite may constitute only a small part.

PL

Złożoność i niekontrolowane powstawanie struwitu (MgNH4PO4·62O) oraz jego osadzanie w urządzeniach technologicznych oczyszczalni ścieków jest nadal przedmiotem badań mających na celu zrozumienie przyczyn i zaproponowanie działań zaradczych. W celu zmniejszenia intensywności wytrącania struwitu w oczyszczalniach ścieków zalecano między innymi ograniczenie prędkości przepływu poniżej 1,5 m·s-1. Analiza literatury wykazała, że nie ma badań dotyczących wytrącania struwitu w rurociągach stalowych. Większość badań koncentruje się na umyślnym wytrącaniu struwitu, na przykład w celu odzysku fosforu, doprowadzając do stosunku molowego 1:1:1 (NH4:PO4:Mg). W rzeczywistości w oczyszczalniach ścieków takie stężenia nie występują, ale zdarzały się przypadki wytrącania tego minerału (i jego mieszanin) w częściach osadowych. W pracy podjęto próbę określenia warunków występowania osadów z udziałem struwitu na wewnętrznych ścianach rur stalowych. Badanie przeprowadzono przy niestechiometrycznym stężeniu składników przy różnych wartościach pH, a także w warunkach dynamicznych z prędkością przepływu poniżej 1,5 m·s-1. Opracowano wzór matematyczny (ANOVA), który można wykorzystać do określenia masy osadów w zależności od stężenia amonu, fosforanu, pH i prędkości przepływu. Opracowano modele obliczeniowe do badania wytrącania struwitu i jego mieszanin przy różnych poziomach pH (8,0–9,5) i stężeniach jonowych. Badania prowadzono na roztworach zawierających jony, w tym amonu (NH4+), fosforanu (PO43-), magnezu (Mg2+) oraz prędkości przepływu (0,4; 0,9 i 1,4 m·s-1). Następnie wyznaczono formułę matematyczną w oparciu o badania wyzyskane w warunkach przepływowych na specjalnie skonstruowanej instalacji. Analiza powierzchniowe osadów mineralnych z oczyszczalni ścieków wykazała podobny skład z osadem uzyskanym w badaniach własnych. Sugerowano istnienie struwitu, ale procent udziału atomowego połączeń, do których sklasyfikowano struwite jest mały i wynosi mniej niż 4%. Oznacza to, że osady powstające w obiektach technologicznych oczyszczalni ścieków są mieszaniną różnych związków, w których czysty struwit może stanowić tylko niewielką część.

11

Assessment of the Effect of Struvite on the Growth of Sinapis alba

Worwąg M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

837--856

EN

Struvite is a hydrated ammonium magnesium phosphate of chemical formula MgNH4PO4·6 H2O, discovered in 1845. Mineral is characterized by a transparent / translucent white color with a glossy gloss, a Mohs hardness of 2, a specific weight of 1700 kg·m-3. Its crystalline form is formed at appropriate concentrations of magnesium, phosphate and ammonium. In the natural environment its presence was mainly found in decomposing organic matter. However, struvite crystals may also be formed on the equipment of sewage treatment plants (piping, pump impellers, etc.). This is done in an uncontrolled manner and carries with it technical problems in the treatment plant. The most frequent occurrence was found in sewage sludge after biological treatment and sewage sludge of animal origin after anaerobic digestion. However, due to the fact that a given compound is a source of phosphorus, the possibility of using struvite for fertilization has been noted. As the fertilizer granule has low solubility, it is considered to be more environmentally friendly. It slowly dissolves in the soil, which causes the plants themselves to dispense the amount that they take from the environment. The recovery technologies of this mineral are not yet widely used because they are economically demanding. There are still intensive researches on the struvite to optimize its precipitation process. This work focuses on comparing the effects of different doses (0.1, 0.5, 1.0 g/250 g of soil) of a synthetic struvite used as a fertilizer for growth and biomass of Sinapis alba. The experiment was vase-shaped and was carried out under controlled conditions of the phytotron chamber. It was found that the physical physico-chemical properties of soil such as: pH, acidity, content of biogenic elements (N, P), content of macro and microelements; they improved with the increasing dose of struvite. Based on the results obtained for each combination, it was found that a dose of 0.5 g is sufficient to obtain the maximum yield length. However, this did not correlate with the obtained fresh and dry biomass, where the highest value (10.87 g for fresh biomass and 9.22 g for dry biomass) was obtained for a dose of 1.0 g of struvite.

PL

Struwit to uwodniony fosforan amonowo-magnezowy o wzorze chemicznym MgNH4PO4·6 H2O,odkryty w 1845 roku. Minerał charakteryzuje się barwą przejrzysta/półprzejrzysta biała o szklistym połysku, twardością według skali Mohsa wynoszącą 2, masą właściwą 1700 kg·m-3. Jego krystaliczna forma tworzy się przy odpowiednich stężeniach jonów magnezowych, fosforanowych oraz amonowych. W środowisku naturalnym jego obecność stwierdzono głównie w rozkładające się materii organicznej. Jednak kryształy struwitu mogą się także tworzyć na oprzyrządowaniu instalacji do oczyszczania ścieków (w rurociągach, wirnikach pomp itp.). Odbywa się w to sposób niekontrolowany i niesie za sobą problemy techniczne w oczyszczalni. Najczęstsze występowanie stwierdzono w osadach ściekowych po oczyszczaniu metodami biologicznymi oraz osadach ściekowych pochodzenia zwierzęcego po fermentacji beztlenowej. Jednak z racji tego, że dany związek stanowi źródło fosforu, zauważono możliwość wykorzystania struwitu w celach nawozowych. Jako granulat nawozowy ma niską rozpuszczalność przez co uważany jest za bardziej przyjazny środowisku. Wolno rozpuszcza się w glebie co powoduje, że rośliny same mogą dozować jaką jego ilość pobiorą z otoczenia. Technologie odzysku tego minerału nie są jednak jeszcze powszechnie stosowane ponieważ są wymagające pod względem ekonomicznym. Nad struwitem prowadzone są ciągle intensywne badania mające na celu zoptymalizowanie jego procesu wytrącania. Niniejsza praca skupiała się na porównaniu wpływu różnych dawek (0,1; 0,5; 1,0 g/250 g gleby) struwitu syntetycznego zastosowanego jako nawozu na wzrost oraz biomasę gorczycy. Doświadczenie, miało charakter wazonowy i było prowadzone w kontrolowanych warunkach komory fitotronowej. Stwierdzono, że właściwości fizycznochemiczne gleby takie jak: pH, kwasowość, zawartość pierwiastków biogennych (N, P), zawartość makro i mikroelementów; poprawiały się wraz z wzrastającą dawką struwitu. Na podstawie uzyskanych wyników dla poszczególnych kombinacji, stwierdzono, że dawka 0,5 g jest wystarczająca, do uzyskania maksymalnej długości plonów. Jednakże, nie korelowało to z uzyskaną świeżą oraz suchą biomasą, gdzie najwyższą wartość (10,87 g dla świeżej biomasy oraz 9,22 g dla suchej biomasy ) uzyskano dla dawki 1,0 g struwitu.

12

Związki boru, kobaltu, manganu i molibdenu w procesie odzyskiwania fosforanów ze ścieków z hodowli zwierząt

Hutnik N., Stanclik A., Piotrowski K.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 2

294--298

PL

Wydzielano struwit w sposób ciągły z wodnych roztworów fosforanów zawierających także charakterystyczne składniki obecne w gnojowicy: bor, kobalt, mangan i molibden. Wykazano, że bor, kobalt i molibden, w przeciwieństwie do manganu, sprzyjały otrzymywaniu dobrze wykształconych kryształów struwitu. Kobalt i molibden nie zmieniały standardowego pokroju kryształów struwitu (La/Lb ok. 6), ale mangan i bor (obecne w układzie procesowym) zwiększały te proporcje geometryczne odpowiednio do 7,7, a nawet do 9,1. Krystalizacja struwitu przebiegała najlepiej w obecności boru. Liniowa szybkość wzrostu wyniosła ponad 2·10-8 m/s, a szybkość zarodkowania była mniejsza niż 2·108 1/(s·m3). Kobalt i mangan wydzieliły się jako wodorotlenki, a ich zawartość w fazie stałej wynosiła odpowiednio 393 mg/kg i 749 mg/kg.

EN

Struvite was continuously pptd. from aq. solns. of phosphates in presence of B, Co, Mn and Mo salts contained in liq. manure. The B, Co and Mo compds. (in contrast to Mn compds.) favored well-formed struvite crystals. Neither Co nor Mo changed the std. geometrical proportions of struvite crystals, while Mn and B increased the proportions. Struvite crystn. run well in the presence of B. The linear growth rate was more than 2·10-8 m/s, and the nucleation rate was less than 2·108 1/(s·m3). Co and Mn were sepd. as hydroxides and their content in solid phase was 393 mg/kg and 749 mg/kg Mn, resp.

13

Wpływ nawozów na bazie struwitu na plon i cechy struktury pszenicy jarej

Borowik M., Mikos-Szymańska M., Wyzińska M., Zdunek A., Schab S., Sułek A.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 3

463--466

PL

Wytworzono granulowany wieloskładnikowy nawóz azotowo-fosforowo-magnezowy (struwit) oraz nawóz azotowo-fosforowo-potasowo- magnezowo-siarkowy (na bazie struwitu) metodą granulacji ciśnieniowej w prasie walcowej. W doświadczeniu mikropoletkowym badano wpływ nawożenia tymi nawozami zastosowanymi przedsiewnie w kombinacjach z saletrą amonową, w porównaniu ze standardowym nawożeniem NPK, na plonowanie i wybrane komponenty plonu pszenicy jarej. Nie stwierdzono istotnych statystycznie różnić w plonie ziarna, plonie ziarna z rośliny i z kłosa, liczbie kłosów, liczbie ziaren z rośliny i z kłosa oraz we współczynnikach rozkrzewienia produkcyjnego. Najmniejszą istotną statystycznie liczbę roślin w porównaniu z obiektem kontrolnym stwierdzono w obiekcie, w którym zastosowano nawożenie przedsiewne saletrą amonową (dawka N 32 kg/ha) i struwitem (dawki N, P2O5 oraz MgO odpowiednio 18 kg/ha, 100 kg/ha oraz 64,4 kg/ha) oraz nawożenie pogłówne saletrą amonową (dawka N 40 kg/ha). Największą istotną statystycznie masę 1000 ziaren pszenicy jarej stwierdzono w obiekcie, w którym zastosowano przedsiewnie nawóz NPKMgS na bazie struwitu (dawki N, P2O5, K2O, MgO i SO3 odpowiednio 68 kg/ha, 100 kg/ha, 100 kg/ha, 64,8 kg/ha i 148 kg/ha) oraz pogłównie saletrę amonową (dawka N 22 kg/ha). Zaobserwowano tendencję większego krzewienia się pszenicy jarej w obiektach, w których stosowano struwit i nawóz na bazie struwitu w kombinacjach z saletrą amonową w porównaniu z obiektem, w którym zastosowano standardowe nawożenie NPK.

EN

Struvite and a struvite-based multicomponent fertilizer were granulated by compacting in a roll press and applied in spring wheat growing. No statistically significant differences in grain yield, grain yield per plant, grain yield per ear, number of ears, number of grains per plant and ear and productive tillering coeff. were obsd. when compared to a control plot. The highest mass of 1000 kernels was stated on plots where the multicomponent fertilizer with highest P2O5 and K2O doses was used. The tendency of higher tillering of spring wheat was obsd. when struvitebased fertilizers were compared to control (standard NPK fertilization).

14

Wartość agronomiczna pylistej i granulowanej formy struwitu

Szymańska M., Szara E., Wąs A., Korc M., Borowik M., Zdunek A., Rusek P., Schab S.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 2

277--281

PL

W rolniczym doświadczeniu wazonowym badano wpływ nawożenia struwitem (MgNH4PO4 6H2O) pylistym i granulowanym na plonowanie i pobranie składników pokarmowych przez kukurydzę, a także na właściwości nawożonych gleb. Większy przyrost plonów sięgający ok. 67% uzyskano w obiektach nawożonych struwitem w formie pylistej. Dla porównania dla formy granulowanej przyrost plonów wyniósł ok. 30%. Wykorzystanie składników wprowadzonych z dawką struwitu w postaci pylistej wyniosło: 48% N, 8,5% P i 10% Mg i było większe od ich wykorzystania z formy granulowanej, które wyniosło odpowiednio 24%, 1,1% i 2,9%.

EN

Cryst. MgNH4PO4·6H2O (struvite) was synthesized by reaction of NH4H2PO4 with MgO in aq. suspension at 40°C and granulated (grain size 3–6 mm). Both struvite forms were used for fertilizing maize culture. The maize crop increase was 67% for the cryst. form and 30% for the granulated one when compared with the control exp. without any fertilizer. The uptake of N was 48% and 24%, of P 8.5% and 1.1% and of Mg 10% and 2.9% for the cryst. and granulated forms, resp.

15

Krystalizator FB MSZ ze strumienicą cieczową do wydzielania struwitu ze ścieku z przemysłu nawozów fosforowych

Stanclik A., Hutnik N., Mazieńczuk A., Wierzbowska B., Matynia A.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 3

467--472

PL

Przedstawiono nową konstrukcję krystalizatora typu FB MSZ (fluidized bed with mixing suspension zone) o działaniu ciągłym z wewnętrzną cyrkulacją wymuszaną strumienicą zasilaną roztworem macierzystym. Krystalizator jest przeznaczony do prowadzenia procesów krystalizacji z reakcją chemiczną. W krystalizatorze o objętości roboczej 1,2 dm3 przeprowadzono badania wydzielania struwitu MgNH4PO4∙6H2O ze ścieku z przemysłu nawozów fosforowych za pomocą jonów magnezu i amonu. Ściek ten o pH<4 zawierał 0,445% mas. jonów fosforanowych(V) i zanieczyszczenia: jony glinu, wapnia, miedzi, żelaza, potasu, magnezu, tytanu, cynku, fluorokrzemianowe, fluorkowe i siarczanowe(VI). Badania przeprowadzono w temp. 298 K w warunkach stechiometrycznych i przy 20-proc. nadmiarze jonów magnezu w stosunku do ilości jonów fosforanowych( V) i jonów amonu. Otrzymano kryształy o średnim rozmiarze 19–31 μm. Kryształy struwitu o największych rozmiarach i zadowalającej jednorodności otrzymano przy 20-proc. nadmiarze jonów magnezu, przy pH 9 i wydłużonym średnim czasie przebywania 3600 s. Dla tych warunków liniowa szybkość wzrostu kryształów wynosiła 3,7·10–9 m/s wg modelu SIG MSMPR (size independent growth, mixed suspension mixed product removal). Stężenie jonów fosforanowych(V) zmniejszyło się z 0,445% mas. w roztworze zasilającym do 19,2 mg/kg w poprocesowym roztworze macierzystym. W produkcie, obok struwitu (65-75% mas.) pojawił się bezpostaciowy fosforan wapnia i zanieczyszczenia zawarte w ścieku.

EN

A crystallizer with fluidized bed and mixing suspension zone and with internal circulation forced by jet pump fed with a mother soln. (vol. 1.2 L) was used for pptn. of MgNH4PO4∙6H2O from phosphate fertilizers-contg. industry wastewater (pH<4 ) with Mg and NH4 ions. The wastewater contained phosphate(V) ions (0.445% by mass) and impurities (Al, Ca, Cu, Fe K, Mg, Ti, Zn, fluorosilicate, fluoride and SO4 ions). The tests were carried out at 298 K under stoichiometric conditions at 20% excess of Mg ions in relation to the amount of PO4 and NH4 ions. Medium sized struvite crystals (19-31 μm) were obtained. Largest size and satisfactory homogeneity of the crystals were obtained at 20% excess of Mg ions, pH 9 and residence time 3600 s. The linear crystal growth rate was 3.7·10-9 m/s, according to the size independent growth, mixed suspension mixed product removal model. The concn. of PO4 ions decreased from 0.445% by mass in a feed solution down to 19.2 mg/kg in the postprocessed mother soln. The product contained struvite (65-75% by mass) as well as some amts. of amorphous Ca3(PO4)3 and impurities.

16

Precipitation of sediments containing struvite from supernatant liquid

Worwąg M., Kałwak A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2018

|

T. 21, nr 2

183--190

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.

17

Wykorzystanie strącania wstępnego do poprawy funkcjonowania gospodarki osadowej w oczyszczalni ścieków Hajdów w Lublinie

Kurek E.

Forum Eksploatatora

|

2018

|

Nr 5 (98)

50-58

PL

Oczyszczalnia ścieków Hajdów oczyszcza ścieki bytowe i przemysłowe z miast Lublin i Świdnik oraz okolicznych gmin. Odbiornikiem ścieków oczyszczonych jest rzeka Bystrzyca, drugi co do wielkości dopływ Wieprza. Oczyszczalnia ścieków Hajdów jest oczyszczalnią mechaniczno-biologiczną z usuwaniem związków biogennych (azot i fosfor) z możliwością chemicznego wspomagania procesu defosfatacji poprzez dawkowanie koagulanta do ścieków dopływających do osadników wstępnych (strącanie wstępne) lub do ścieków dopływających do osadników wtórnych (strącanie końcowe). Dotychczas fosfor usuwany był ze ścieków wyłącznie w procesach biologicznych. W przypadku niewystarczającego usuwania azotu oczyszczalnia wyposażona jest w instalację dawkowania zewnętrznego źródła węgla w celu wspomagania procesu denitryfikacji.

18

Morphology and elemental composition of product obtained from struvite fluidized bed reactor

Bydałek F., Kula A., Mąkinia J.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2018

|

Vol. 28, no. 2

139--149

EN

Phosphorus scarcity is no longer a distant future, therefore the idea of phosphoru recovery is currently widely adopted and developed. Technologies based on the struvite precipitation are consider to address the future P challenges in the optimum way. This paper presents the results of the pilot scale implementation of fluidized bed reactor for struvite precipitation at the wastewater treatment plant. The test was carried out to assess the applicability of the technology in terms of robustness and final product quality, operating at low pH level (7,5-7,8). Obtained struvite pellets were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) with an energy dispersive spectrometer (EDS). The presence of foreign ions and particulate impurities in the feed source, affected the uniform growth of the crystal structure, resulting in highly porous structure of the pellets. Despite the varying physiochemical conditions, typical for wastewater, obtained pellets were determined with 95% struvite purity.

PL

Kurczące się zasoby fosforu kopalnego jak i ich niekorzystny rozdział geopolityczny, powodują iż koncepcja odzysku fosforu z różnego rodzaju odpadów staje się rozwiązaniem niezbędnym dla zapewnienia dalszego, sprawnego funkcjonowania ludzkości. Na przestrzeni ostatnich dwóch dekad, opracowany został cały szereg technologii, dostosowanych do pracy w układach oczyszczania ścieków. Biorąc pod uwagę możliwości wdrożeniowe jak i właściwości agronomiczne uzyskanego produktu w danym procesie odzysku fosforu, technologie oparte o proces wytrącania fosforu w postaci fosforanu magnezowo-amonowego/struwitu (MgNH4PO4 •6H2O), uznane są powszechnie za jedno z najlepszych rozwiązań. W artykule scharakteryzowano granulat uzyskany w reaktorze o złożu ruchomym zasilanym odciekami z komory fermentacji. Reaktor wykonany był w technologii Ostara PEARL. Ciecz procesową utrzymywano w przedziale pH 7,5-7,8, tym samym ograniczając ilość dozowanych chemikaliów. Jako źródło magnezu wspomagające proces krystalizacji struwitu wykorzystano chlorek magnezu. Pomiary składu chemicznego i morfologii uzyskanego materiału wykonano przy użyciu technik dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) oraz spektroskopii dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (SEM-EDS). Uzyskane wyniki wykazują wysoką (95%) zawartość struwitu w granulacie oraz śladowe ilości zanieczyszczeń organicznych wbudowanych w strukturę przestrzenną materiału. Obecność jonów Ca oraz kwasów humusowych, zaburzyła równomierny rozrost sieci krystalicznej, powodując wysoką porowatość materiału. Badanie potwierdziło potencjał wdrożeniowy technologii produkcji struwitu, w szczególności w odniesieniu do odporności procesu na występujące wahania składu chemicznego cieczy procesowej.

19

Zarodkowanie i wzrost kryształów struwitu w roztworach zawierających jony fosforanowe(V) i siarczanowe(VI)

Hutnik N., Kozik A., Wierzbowska B., Matynia A.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 3

611--616

PL

W krystalizatorze o działaniu ciągłym wytrącano struwit za pomocą jonów magnezu i amonu z roztworów wodnych zawierających 1,0, 0,445 lub 0,20% mas. jonów fosforanowych(V) i jonów siarczanowych(VI) 500-5000 mg/kg roztworu. Badania przeprowadzono dla stechiometrycznego stosunku substratów i przy 20-proc. nadmiarze jonów magnezu. Warunki procesu: temp. 298 K, pH 9 i 11, średni czas przebywania zawiesiny w krystalizatorze τ 900 i 3600 s. Z rozkładu rozmiarów kryształów produktów oszacowano parametry kinetyczne krystalizacji struwitu. Do obliczeń przyjęto najprostszy model kinetyki dla idealnego krystalizatora SIG MSMPR. Liniowa szybkość wzrostu kryształów struwitu zmieniała się w zakresie 4,23∙10⁻⁹-1,67∙10⁻⁸ m/s, a szybkość zarodkowania w przedziale 7,5∙10⁷-1,6∙10⁹ 1/(s•m³). Obecność jonów siarczanowych(VI) w roztworze zasilającym krystalizator wpłynęła negatywnie na kinetykę procesu. Liniowa szybkość wzrostu kryształów struwitu zmalała o ponad 23%, a szybkość zarodkowania wzrosła ponad 2-krotnie. Korzystnie na kinetykę wpłynęło mniejsze stężenie jonów fosforanowych(V) i nadmiar jonów magnezu w układzie procesowym, a także wydłużenie czasu przebywania zawiesiny w krystalizatorze.

EN

Struvite was sepd. by reactive crystn. from aq. solns. of PO₄³⁻ (0.2-1.0% by mass), SO₄²⁻ (500-5000 mg/kg), Mg²⁺ and NH₄⁺ ions at 298 K, pH 9 or 11 and residence time 900-3600 s to det. the rates of crystal growth (4.23∙10⁻⁹-1.67∙10⁻⁸ m/s) and nucleation 7.5∙10⁷-1.6∙10⁹ 1/(s•m³). The presence and gradual increase of SO₄²⁻ concn. in crystallizer feed were of disadvantage for the process kinetics while the lower concn. of PO₄³⁻ and a Mg ion excess as well as elongation of mean residence time were of advantage for the process kinetics.

20

Krystalizacja struwitu i hydroksyapatytu w procesie usuwania związków biogennych na złożu filtracyjnym

Wąsik E., Bugajski P., Chmielowski K., Nowak A., Mazur R.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 8

1739--1743

PL

Przeprowadzono badania, mające na celu określenie, jakie zjawiska wpływają na usuwanie azotu amonowego i fosforanów podczas filtracji ścieków przez złoże w warunkach zmiennego hydraulicznego czasu zatrzymania HRT. Stwierdzono, że podstawą usuwania tych związków w złożu z naturalnym wypełnieniem (wyprażoną opoką) nie była biofiltracja, lecz procesy chemiczne. Zaobserwowano tworzenie się kryształów struwitu oraz hydroksyapatytu zarówno na powierzchni, jak i wewnątrz filtru, co było przyczyną bardzo wysokiej efektywności usuwania jonów N-NH4+ oraz PO43- i bakterii grupy coli. Badania mikroskopowe próbek osadu powstałego na powierzchni złoża, czyli w miejscu, gdzie dopływały ścieki, oraz wewnątrz filtru potwierdziły powstawanie kryształów fosforanu amonowo-magnezowego oraz apatytu.

EN

The N-NH4+ and PO43- ions and coli bacteria-contg. preliminary purified sewage was filtered through CaO beds (for up to 192 h) and studied for formation of struvite and hydroxyapatite crystals to det. the removal degree of the contaminations. The N-NH4+ ions were removed in 96.8%, the PO43-ions in 99.8% and coli bacteria in 100%.