Ανάκτηση αζώτου και φωσφόρου από υγρά απόβλητα

Treatment of sewage for nitrogen and phoshorus removal (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. Μέγαρης, Κωνσταντίνος
  3. Διαχείριση Αποβλήτων (ΔΙΑ)
  4. 12 Σεπτεμβρίου 2020 [2020-09-12]
  5. Ελληνικά
  6. 172
  7. Κόκκινος , Πέτρος
  8. Μαναριώτης , Ιωάννης
  9. βιοεξανθράκωμα | ανάκτηση αζώτου και φωσφόρου
  10. 194
  11. 0
    • O φώσφορος αλλά και το άζωτο θεωρούνται δύο κοινά μακροθρεπτικά συστατικά, τα οποία υπάρχουν στα αστικά λύματα και τα οποία μπορούν να προκαλέσουν τον ευτροφισμό των υδρόβιων οικοσυστημάτων. Για τον έλεγχο του ευτροφισμού οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων είναι αναγκασμένες να μειώσουν τη συγκέντρωση του P, αλλά και του N σε λιγότερο από 1 mgL-1. Αν και ο βιογεωχημικός κύκλος ιδιαίτερα του φωσφόρου έχει μια περιορισμένη μη ανανεώσιμη πηγή (φωσφορικά ορυκτά), τα λύματα που περιέχουν P θεωρούνται ως ανανεώσιμοι πόροι. Διάφορες φυσικοχημικές και βιολογικές μέθοδοι έχουν χρησιμοποιηθεί για την απομάκρυνση των φωσφορικών από αστικά και βιομηχανικά λύματα. Τα τελευταία χρόνια η διαδικασία προσρόφησης έχει λάβει μεγαλύτερη προσοχή λόγω του χαμηλού κόστους, υψηλής απόδοσης σε χαμηλές συγκεντρώσεις, χαμηλής παραγωγής λάσπης και της δυνατότητας ανακύκλωσης των φωσφορικών. Τα διάφορα ορυκτά αργιλίου είναι γνωστά ως φθηνά, βρίσκονται σε περίσσεια και είναι φιλικά προς το περιβάλλον. Επιπλέον, διακρίνονται για την ειδική επιφάνεια τους, καθώς και τη χημική, αλλά και μηχανική σταθερότητα. Όλα αυτά οδηγούν στην παρασκευή κατάλληλων προσροφητικών για την επεξεργασία τόσο των λυμάτων, όσο και του νερού. Στην τεχνολογία επεξεργασίας των αποβλήτων έχουν χρησιμοποιηθεί διάφορες τεχνικές όπως η χημική καταβύθιση, η κρυστάλλωση, η προσρόφηση. Αποτελεσματικότερες για την απομάκρυνση των φωσφορικών αλάτων είναι οι χημικές επεξεργασίες αν και υπάρχουν επιπτώσεις όπως το υπερβολικό κόστος, καθώς και προβλήματα με τον χειρισμό της ιλύος, τη διάθεσή της, καθώς και την εξουδετέρωση των εκροών. Από την άλλη πλευρά, αν και οι διεργασίες φωσφορικού μαγνησίου και υδροξυαπατίτη είναι διαθέσιμες στο εμπόριο ωστόσο προκαλούνται αρκετά προβλήματα στη λειτουργία της όλης μονάδας. Η μετατροπή της ιλύος των λυμάτων με τη χρήση biochar και η εφαρμογή της λάσπης ως λίπασμα στο έδαφος είναι μια βολική και εφικτή προσέγγιση. Μεταξύ των διαφόρων τύπων λάσπης η ιλύς που προέρχεται από τη διεργασία της ενισχυμένης βιολογικής απομάκρυνσης φωσφόρου (EBPR) ανταγωνίζεται το ακατέργαστο υλικό, το οποίο παράγεται με τη χρήση biochar και το οποίο αλληλεπιδρά με τους μικροοργανισμούς του εδάφους. Σε αυτή την περίπτωση οι μικροοργανισμοί του εδάφους διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στο επίπεδο των διαθέσιμων ποσοτήτων Ρ που βρίσκονται στο έδαφος. Η κόκκινη λάσπη είναι ένα είδος βιομηχανικού αποβλήτου το οποίο παράγεται κατά τη διαδικασία της παραγωγής αλουμίνας και προκαλεί σοβαρή περιβαλλοντική ρύπανση εξαιτίας των μεγάλων ποσοτήτων και της υψηλής αλκαλικότητας. Επειδή η κόκκινη λάσπη είναι πλούσια σε οξείδια Fe, Al, Ti, τα οποία ως γνωστόν είναι ενεργά στην προσρόφηση ανιόντων, οι ερευνητές έχουν δείξει μεγάλο ενδιαφέρον για τη δημιουργία προσροφητικών ουσιών με βάση αυτή τη λάσπη. Μια άλλη περίπτωση, η οποία θα παρουσιασθεί στη διπλωματική εργασία, είναι αυτή των προσροφητικών νανοϊνών και σφαιριδίων χιτοζάνης / AlO3/Fe3O4 με σκοπό την προσρόφηση νιτρικών και φωσφορικών. Οι ιδανικές συνθήκες για μέγιστη απορρόφηση νιτρικών και φωσφορικών ελήφθησαν σε περιεκτικότητα 2% σε Al2O3/Fe3O4 για ένα χρονικό διάστημα από 60 έως 120 λεπτά. Η υψηλή απόδοση των προσροφητικών νανοϊνών αποδίδεται κυρίως στην υψηλή ειδική επιφάνεια, καθώς και στους λεπτούς πόρους των νανοϊνών. Η χιτοζάνη ως βιοαποικοδομήσιμο, βιοσυμβατό και μη τοξικό πολυμερές και λόγω της παρουσίας αμινο-λειτουργικών ομάδων έχει υψηλό δυναμικό απορρόφησης νιτρικών και φωσφορικών ανιόντων. Τέλος, παρουσιάζεται μια άλλη προσέγγιση για την παρασκευή αποτελεσματικών προσροφητικών για την απομάκρυνση των ρύπων βασιζόμενη σε ανόργανους –οργανικούς μπεντονίτες μαζί με υδρογέλη. Οι υδρογέλες είναι υδρόφιλα πολυμερή τα οποία δημιουργούνται από διαφορετικές οργανικές και ανόργανες ουσίες. Η υψηλή περιεκτικότητα σε νερό, καθώς και οι πορώδεις δομές στις υδρογέλες μπορούν και παρέχουν χρήσιμα χαρακτηριστικά για πιθανή χρήση τους ως αποτελεσματικά προσροφητικά για την απομάκρυνση ρυπογόνων ουσιών.
    • Phosphorus and nitrogen are considered to be two common macronutrients that are present in urban wastewater and can cause eutrophication of the aquatic ecosystems. The wastewater treatment plants are forced to reduce the concentration of P and N to less than 1 mgL-1 in order to control the eutrophication. Although the biogeochemical cycle of phosphorous has a limited non – renewable source (phosphate minerals) wastewater containing P is considered to be a renewable resource. Various physicochemical and biological methods have been used to remove phosphates from urban and industrial wastewater. In recent years, the adsorption process has received more attention due to low cost, high efficiency at low concentration, low mud production and the possibility of recycling phosphates. The various minerals aluminum are known to be cheap, in excess and environmentally friendly. In addition they are distinguished for their special surface as well as the chemical and mechanical stability. As a result the preparation of suitable adsorbents for the treatment fo both sewage and water is available. In wastewater treatment technology various techniques such as chemical precipitation crystallization and adsorption have been used. The chemical treatments are more effective on removing phosphate salts although there are effects such as excessive costs, as well as problems with the handling of sludge, disposal and the neutralization of effluents. On the other hand although the processes of magnesium phosphate and hydroxyapatite are available on the market there are several problems in the operation of the whole unit. Converting sewage sludge using biochar and applying mud as soil fertilizer is a convenient and feasible approach. Among the various types of mud the sludge from the process of enhanced biological phosphorus removal (EBPR) competes with the raw material produced using biochar and this interacts with soil microorganims. In this case mιcroorganims of the soil play an important role in the level of available P amounts in the soil. Red mud is a type of industrial waste which is produced during the alumina production process and causes serious environmental pollution due to the large quantities and high alkalinity. As red mud is rich in Fe, Al, Ti, oxides which are known to be active in adsorption of anions, researchers have shown great interest in creating adsorbents based on this mud. Another case that will be presented in the diplomatic project is that of nanofibrous adsorbents and phosphates. The ideal conditions for maximum absorption of nitrates and phosphates were received at a content of 2% in Al2O3 / Fe3O4 for a period of 60 to 120 minutes. The high efficiency of nanofibrous adsorbents could be attributed to the high surface area and fine pores of nanofibers. Chitosan as a biodegradable, biocompatible and non toxic group has a high potential of nitrate and phosphate anions sorption. Finally another approach for the preparation of effective adsorbents for the removal of contaminants which is based on the hydrogel structure is proposed. Hydrogels are hydrophilic polymers synthesized from different organic and inorganic substances. The high water content and the porous structures in the hydrogels can provide useful characteristics for their possible use as an effective adsorbent for the removal of contaminats.
  13. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.