Anaerobik olarak çürütülmüş arıtma çamurlarından strüvit çöktürmesiyle nütrient geri kazanımı

Yıl 2011, Cilt: 21 Sayı: 1, 25 - 32, 31.12.2011

Ayla Uysal Y. Dilşad Yılmazel Göksel N. Demirer

Öz

Bu çalışmada, kentsel nitelikli anaerobik çürütülmüş çamurdan strüvit formunda nütrient geri kazanımı potansiyeli araştırılmıştır. Çürütülmüş çamurun katı fazından fosforun geri kazanımı için, katı faza fosfor çözündürme prosesinin uygulanması gerekmektedir. Çalışmada, çürütülmüş çamur katı fazına asidik koşullarda fosfor çözündürme prosesi uygulanması ile mevcut fosfor ortofosfata
dönüştürülmüştür. Asidik koşullarda çözündürme prosesi ile oldukça yüksek nütrient içeriğine sahip (1085±4.95 mg/L NH3-N ve 840±21.21 mg/L PO4-P) fosforca zengin sıvı fazı elde edilmiştir. Asidik çözündürme prosesinin uygulanması ile katı fazdaki toplam fosforun yaklaşık %84’ü çözündürülmüştür. Fosfor çözündürme prosesinin strüvit çöktürmesi için başlangıç adımı olarak kullanılabileceği görülmüştür. Strüvit çöktürmesi testlerinde, Mg:N:P ve Mg:P molar oranlarının etkisi ayrı ayrı incelenmiştir. pH 8.5’da, Mg:N:P molar oranının 2:1:1.3 olduğu durumda PO4-P ve NH3-N giderim verimleri %99.84 ve 40.19 olarak elde edilmiştir. Bu durumda, strüvit çöktürmesi ile PO4-P’nin büyük bir kısmının NH4-N’nin ise belirli bir kısmının geri kazanımı gerçekleştirilmiştir. Asidik koşullarda çözündürme uygulaması sonucu fosforun yanı sıra serbest kalan metal iyonları, strüvit çöktürmesi sonucunda metal fosfatlar olarak çöktürülmüştür. Çalışmada, asidik çözündürme sonrası sıvı fazda mevcut bulunan Ca, Al, Fe ve Zn metallerinin yüksek konsantrasyonlarından dolayı, giderilen PO4-P’nin tamamı magnezyum amonyum fosfat olarak strüvit formunda giderilmemiştir. Bu durum strüvit katı fazında yapılan XRD analizi ile desteklenmiştir. XRD analizi sonucu, strüvite ek olarak diğer metal bileşiklerinin de mevcut olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Fosfor çözündürülmesi, çürütülmüş çamur, nütrient geri kazanımı, strüvit çöktürmesi

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK ve Alman Eğitim ve Araştırma Bakanlığı

Proje Numarası

107Y231

Kaynakça

• APHA, AWWA, WEF, (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater, 21st ed., Washington, DC.
• Britton, A., Koch, F.A., Mavinic, D.S., Adnan, A., Oldham, W.K. ve Udala, B., (2005). Pilot-scale struvite recovery from anaerobic digester supernatant at an enhanced biological phosphorus removal wastewater treatment plant, Journal of Environmental Engineering Science, 4, 265-277.
• Doyle, J.D., Philp, R., Churchley, J. ve Parsons, S.A., (2000). Analysis of struvite precipitation in real and synthetic liquors, Process Safety Environmental Protection, 78, 480-488.
• Goto, I., (2001). Fertiliser value of recovered struvite, Scope Newsletter, No. 42, Centre Européen d‟Etudes sur les Polyphosphates (CEEP), Brüssel.
• Güney, K., Weidelener, A. ve Krampe, J., (2008). Phosphorus recovery from digested sewage sludge as MAP by the help of metal ion separation, Water Research, 42, 4692-4698.
• Jaffer, Y., Clark, T.A., Pearce, P. ve Parsons, S.A., (2002). Potential phosphorus recovery by struvite formation, Water Research, 36, 1834-1842.
• Mohajit, X., Bhattarai, K.K., Taiganides, E.P. ve Yap, B.C., (1989). Struvite deposits in pipes and aerators, Biological Wastes, 30, 133-147.
• Muller, J.A., Winter, A. ve Stunkmann, G., (2004). Investigation and assessment of sludge pretreatment processes, Water Science and Technology, 49, 10, 97-104.
• Münch, E.V. ve Barr, K., (2001). Controlled struvite crystallization for removing phosphorus from anaerobic digester sidestreams, Water Research, 35, 151-159.
• Neyens, E., Baeyens, J., Weemas, M. ve De Heyder, B., (2003). Hot acid hydrolysis as a potential treatment of thickened sewage sludge, Journal of Hazardous Materials, 98, 1-3, 275-293.
• Ohlinger, K.N., Young, T.M. ve Schroeder, E.D., (1998). Predicting struvite formation in digestion, Water Reources, 32, 12, 3607-3614.
• Pastor, L., Marti, N., Bouzas, A. ve Seco, A., (2008). Sewage sludge management for phosphorus recovery as struvite in EBPR wastewater treatment plants, Bioresource Technology, 99, 4817-4824.
• Ronteltap, M., Mauer, M. ve Gujer, W., (2007). The behaviour of pharmaceuticals and heavy metals during struvite precipitation in urine, Water Research, 41, 9, 1859-1868.
• Ryu, H.D., Kim, D. ve Lee, S.I., (2008). Application of struvite precipitation in treating ammonium nitrogen from semiconductor wastewater, Journal of Hazardous Materials, 156, 163-169.
• Speece, R.E., (1996). Anaerobic biotechnology for industrial wastewaters, Nahville, TN: Archae Press.
• Uludag-Demirer, S., (2008). A study on nutrient removal from municipal wastewater by struvite formation using Taguchi‟s design of experiments, Environmental Engineering Science, 25, 1, 1-10.
• Uysal, A., Yilmazel, Y.D. ve Demirer, G.N., (2010). The determination of fertilizer quality of the formed struvite from effluent of a sewage sludge anaerobic digester, Journal of Hazardous Materials, 181, 248-254.
• Weidelener, A., Brechtel, K., Maier, W., Krampe, J. ve Rott, U., (2005). Recovery of phosphorus from sewage sludge as MAP, IWA/WISA Conference on the Management of Residues Emanating from Water and Wastewater Treatment. 9-12 August, Johannesburg, South Africa.