Arıtma çamurlarında fosfor salınmasını etkileyen parametrelerin Box-Wilson deneysel tasarım metodu kullanılarak incelenmesi

Yıl 2007, Cilt: 17 Sayı: 3, 25 - 32, 31.12.2007

Nazlı Baldan Pakdil Ayşe Filibeli

Öz

Son yıllarda, fosfor doğal rezervlerinin hızla tükenmesi nedeniyle birçok endüstriyel sektör için ana ham madde kaynağı olan fosforun atıksu ve arıtma çamurlarından geri kazanılmasına yönelik yapılan araştırmalar önem kazanmıştır. Arıtma çamuru ve çamur küllerinden fosfor geri kazanımı için; çamur bünyesinden salınması ve sıvı ortama alınan salınmış fosforun geri kazanılması olarak iki aşamalı yöntem izlenmektedir. Atıksu ve arıtma çamuru bünyesinden fosforun salınması amacıyla çeşitli kimyasal ve ısıl işlemler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, arıtma çamuru bünyesinde bağlı olan fosforun salınması için asidik işlem uygulanmış; bu amaçla inorganik bir asit olan nitrik asit ve organik bir asit olan oksalik asit kullanılmıştır. Fosfor salınması üzerinde karıştırma sıcaklığı,
karıştırma zamanı ve asidin konsantrasyon değeri gibi parametrelerin etkileri araştırılmıştır. Sonuçların değerlendirilmesi için Box-Wilson deneysel tasarım metodu uygulanarak salınan fosfor
miktarı için hesaplanan değerler ile deneysel olarak ölçülmüş değerler arasında uyum olduğu belirlenmiştir. R 2 değeri nitrik asit için 0.995, oksalik asit için 0.853 olarak bulunmuştur. Değerlendirme sonuçlarına göre; fosfor salınmasında nitrik asitin oksalik aside göre daha etkili bir kimyasal olduğu belirlenmiştir. Nitrik asitle yapılan çalışmalarda, konsantrasyon ve karıştırma zamanına göre sıcaklığın fosfor salınması miktarını önemli ölçüde arttırdığı gözlenmiştir. Oksalik asitle yapılan çalışmalarda nitrik asitle yapılan çalışmalarda olduğu gibi sıcaklığın daha etkili bir parametre
olduğu gözlenmiştir. En yüksek fosfor salınım miktarı, nitrik asitle çalışıldığında 100ºC karıştırma sıcaklığı, 4 M konsantrasyonda ve 97.5 dakika karıştırma süresi kullanılarak; oksalik asitle yapılan
çalışmalarda ise 100ºC karıştırma sıcaklığında, 2 M konsantrasyonda ve 97.5 dakika karıştırma süresi ile elde edilebileceği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Fosfor salınması, nitrik asit, oksalik asit, Box-Wilson deneysel tasarım metodu

Teşekkür

Bu çalışma Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) (Hızlı Destek Projesi-105Y376) ve Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi (SDU-BAP 798D03) tarafından desteklenmiştir.

Kaynakça

• American Public Health Association (APHA), (2005). Standard Methods for the Examination of Waste and Wastewater (19th ed.) Washington.
• Berg, U., Schaum, C., (2005). Recovery of Phosphorus from Sewage Sludge and Sludge Ashes− Applications in Germany and Northern Europe, Proceeding of First National Sludge Symposium NSS-2005, İzmir, ISBN 975-441-221-9, 87-98.
• Brett S, Guy J, Morse JK and Lester JN, (1997). Phosphorus Removal and Recovery Technologies, Selper Publications, 142.
• Box, G., Hunter, W., ve Hunter, J., (1978) Statistics for experiments, Wiley, New York.
• Hultman, B. (2001) Phosphorus recovery from sewage sludges: research and experiences in Nordic countries. SCOPE 41 Newsletter (CEEP Publication), 29-33
• Jaffer Y, Clark TA, Pearce P, ve Parsons SA, (2002). Potential phosphorus recovery by struvite formation, Water Research, 36, 1834-1842
• Lee, S.I., Weon, S.Y., Lee, C.W., Koopman, B., (2003).Removal of nitrogen and phosphate from wastewater by addition of bittern. Chemosphere, 51, 265-271.
• Montag, D., Gethke, K., ve Pinnekamp, J., (2007). Different approaches for prospective sludge management ıncorporating phosphorus recovery, Proceeding of Facing Sludge Diversities: Challenges, Risks and Opportunities, 28-30 March, Antalya, Türkiye.
• Morse, G.K., Brett, S.W., Guy, J.A., Lester, J.N., (1998). Rewiev: Phosphorus removal and recovery technologies. The Science Total Environment, 212, 69-81.
• Pakdil, N.B., Filibeli, A., (2007). Effects of organic and inorganic acids on phosphorus release from municipal sludge, Proceeding of Facing Sludge Diversities: Challenges, Risks and Opportunities, 28-30 March, Antalya, TURKEY.
• Saktaywin W, Tsuno H, Nagare H, Soyama T ve Weerapakkaroon J, (2005). Advanced sewage treatment process with excess sludge reduction and phosphorus recovery, Water Research, 39:902–910.
• Schaum, C., Cornel, P., Jardin, N., (2005) Possibilities for a Phosphorus Recovery from Sewage Sludge Ash. Proceeding of IWA – WISA Conference on the Management of Residues Emanating from Water and Wastewater Treatment. Sandton Convention Centre, Johennesburg, South Africa, 9-12 August.
• Stark , K., Plaza, E,. Hultman, B., (2006). Phosphorus release from ash, dried sludge and sludge residue from supercritical water oxidation by acid or base, Chemosphere, 62, 827–832.
• Steen, I., (1998). Phosphorus availability in the 21st century: management of a non-renewable resource, Phosphorus Potassium, 217, 25–31.
• Takahashi, M., Kato, S., Shima, H., Sarai, E., Ichioka, T., Hatyakawa, S., Miyajiri, H., (2001). Technology for recovering phosphorus from incinerated wastewater treatment sludge, Chemosphere, 44, 23-29.
• Tchobanoglous, G., Burton, F.L., (1991). Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse, Metcalf&Eddy, Third Edition, McGraw-Hill International Editions, http://www.nhm.ac.uk/mineralogy/phos/pfile11.htm, (2005).
• Weidelener, A., Brechtel, K., Maier, W, Krampe, J., and Rott ,U. (2005). Recovery of phosphorus from sewage sludge as MAP. Proceeding of IWA-WISA Johannesburg.