Anaerobik reaktör çıkışındaki amonyumun magnezyum amonyum fosfat olarak geri kazanılması

Abstract

Atıksulardaki amonyumun, struvit (magnezyum amonyum fosfat, çöktürülerek giderimi üzerine çevresel şartların etkileri laboratuar ölçek boşalt reaktörde incelenmiştir. MAP çökelmesi, fosforik asit ve MgCl2 veya MgO ilavesi ile gerçekleştirilmiştir. Sıcaklık, pH, Mg:NH4:P04 oranlarının etkileri araştırılmıştır. 25-40°C arasında sıcaklığın önemli bir etkisi görülmemiştir ve %90'nın üzerinde giderim elde edilmiştir. Öte yandan, pH'nın etkisinin önemli olduğu görülmüş ve pH 8,5-9,0'da yüksek giderime ulaşılmıştır. Amonyuma göre değişik molar oranlarında Mg2+ ve P043"'ın arttırılması denenmiştir ve amonyağın struvit olarak çöktürülerek giderimi için Mg2+ ve P043"'ın bir miktar artışının verimi arttırdığı görülmüştür. Ancak Mg2+ ve PO43" miktarlarının daha da arttırılması, daha yüksek amonyak giderimi sağlamamıştır. Magnezyum kaynağı olarak MgO, kullanıldığında, amonyak giderimi %60-70 iken, MgCb kullanıldığında amonyak giderimi %95'e kadar yükselmiştir. Ayrıca iki basamaklı saflaştırma prosesi ile MAP kristal İlerinin anaerobik çürütücüdeki parçacıklardan uzaklaştırılması gerçekleştirilmiştir. Öncelikle, çökelti asitte çözülmüş ve partiküller santrifüj yapılarak uzaklaştırılmıştır. Üst sıvı fazın pM'sı kostik ile düzenlenerek yeniden çöktürme yapılmıştır. İki basamaklı bu prosesle beyaz MAP kristallerinin %85'in üzerinde geri kazanıldığı gösterilmiştir. Maliyet analizi, giderilen amonyağın kg başına 7,5-8,0$'hk maliyet ile geri kazanılabileceğini göstermiştir. Reaksiyon çok hızlıdır, saniyeler sonra sona ermekledir Reaksiyon 3. dereceden bir reaksiyon modeline uyduğu bulunmuştur. Reaksiyon çok hızlı gerçekleştiği için reaksiyon derecesinin belirlenmesi çok güçtür ve ileri tekniklerin kullanımını gerektirir. Kimyasal denge modeli, giderim artışının belirlenmesi için kullanılmıştır. Ksp değeri, literatürdeki değerlerden daha düşük bulunmuştur. Bunun sebebi, iyonik gücün ve K- struvitin çökelme ihtimalinin hesaba katılmaması olabilir.The effects of environmental conditions on ammonia removal \aL Stkrtfke* Î ^Vr (Magnesium ammonium phosphate, MAP) were studied in a laboratory seme$ateh ...reactor. MAP precipitation was carried out by adding phosphoric acid^sna:r-~ magnesium source either as MgCl2 or MgO. The effect of temperature, pH, Mg:NH4:PÜ4 ratios were studied. Temperature did not significantly affect ammonia removal between 25-40 (1C and over 90% removal was obtained. The effect of pi I, however, was significant and highest removal was reached at pi I 8.5-9.0. The various stoichiometric ratios of ammonium to Mg and P(V have been tested and slight excess of Mg2+ and PO43' was found to be beneficial for higher recovery of ammonia as struvile. However further increase in Mg21 and PcV" ratios did not result in further ammonia removal which is also costly for the practical application of the process. When MgO was used as Mg2f source, the ammonia recovery was 60-70% whereas the use of MgCb has increased this figure up to 95%. In addition, two step purification process was developed to recover MAP crystals from impurities of anaerobic digester. Firstly, precipitates were dissolved in acid and impurities were removed by centrifugation. The clarified supernatant was re-precipitated by adjusting its pH with caustic. It was shown that in the two step process white MAP crystals could be obtained with over 85% recovery to be used for other applications. The economical analysis of the process has shown that ammonia in the digester effluents can be recovered at the cost of $7.5-8. 0/kg NH4+-N. The rate of reaction is very fast completed almost in seconds and the rate of reaction was found to fit 3rd order reaction model. At this stage difficult to distinguish the reaction order due to the fact that the rate of reaction is very fast and requires advanced techniques. The chemical equilibrium model was established to predict the extent of the removal. It was found that the Ksp value obtained was lower than the literature values. However, this may be due to the fact that, ionic straight was not taken into account and neglecting the possibility of a second precipitate.