Τα λύματα είναι επικίνδυνα για το πληθυσμό και το περιβάλλον γι’αυτό είναι απαραίτητη
η επεξεργασία τους πριν την διάθεσή τους στους υδάτινους αποδέκτες. Η συγκέντρωση
του φωσφόρου και του αζώτου αυξάνεται σημαντικά στα λύματα τα τελευταία χρόνια.
Αυτά τα θρεπτικά συστατικά ευθύνονται άμεσα για τον ευτροφισμό. Αυτό που χρειάζεται
δεν είναι μόνο η ελαχιστοποίηση του φωσφόρου αλλά και η ανακύκλωση του. Μια νέα
μέθοδος απομάκρυνσης του φωσφόρου ως ανακυκλώσιμο προϊόν είναι η
κρυσταλλοποίηση του στρουβίτη. Τα πλεονεκτήματα αυτής της ανάκτησης είναι η
ταυτόχρονη και αποδοτική μείωση του P και του N, η χρήση του στρουβίτη ως βραδέως
αποδεσμευόμενου λιπάσματος, η εξοικονόμηση πρώτων υλών και η εφαρμογή για την
σταθεροποίηση αμμωδών η χαλαρά συνδεδεμένων εδαφών.
Ο σκοπός της εργασίας αυτής είναι η μελέτη κινητικής της αυθόρμητης καταβύθισης του
στρουβίτη σε υδατικό διάλυμα συνθετικού αποβλήτου, η διερεύνηση του ετερογενούς
σχηματισμού στρουβίτη σε υπόστρωμα διοξειδίου του πυριτίου (SiO2) και κάποιες
δοκιμές συσσωμάτωσης άμμου, σίλικας και ανθρακικού ασβεστίου σε κλίνες.
Μελετήθηκε η κινητική της αυθόρμητης καταβύθισης του στρουβίτη σε υδατικό διάλυμα
συνθετικού αποβλήτου σε συνθήκες pH κοντά στο 9.0 χωρίς υπόστρωμα, με υπόστρωμα,
και σε σταθερό υπερκορεσμό παρουσία υποστρώματος. Το υπόστρωμα το οποίο
χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα ήταν σε όλες τις περιπτώσεις σίλικα. Στην παρούσα
μελέτη τα υπέρκορα διαλύματα περιλάμβαναν μόνον ισομοριακές συγκεντρώσεις των
ιόντων MgP
2+
P, POB4PB
3-
P και NHB4PB
+
P τα οποία και αντιστοιχούν στο καταβυθιζόμενο στερεό.
Στους 25P
ο
PC και σε ποσότητες υποστρώματος 0.05, 0.1, 0.2 g καταβυθίζονται λευκοί
ορθορομβικοί κρύσταλλοι στρουβίτη.
Βρέθηκε ότι οι χρόνοι επαγωγής οι οποίοι προηγούνται του σχηματισμού των
υπερκρίσιμων πυρήνων αυξάνονται απότομα με την μείωση του υπερκορεσμού των
διαλυμάτων.
Στα πειράματα pH≈9.0 κατά την διάρκεια της καταβύθισης, παρουσία σίλικας οι
συγκεντρώσεις μαγνησίου και φωσφορικών ελαττώνονταν ενώ στα πειράματα σταθερού
υπερκορεσμού παρέμεναν σχεδόν σταθερές με αποτέλεσμα την συνεχή ανάκτηση
φωσφόρου πάνω στο υπόστρωμα. Από την ανάλυση των φασμάτων για τα στερεά που σχηματίσθηκαν σε συνθήκες σταθερού υπερκορεσμού διασπιστώθηκε ότι σχηματίσθηκε
αποκλειστικά στρουβίτης.
Και στις τρεις σειρές πειραμάτων προσδιορίσθηκε ο αριθμός των δομικών μονάδων που
αποτελούν τον κρίσιμο πυρήνα στο στάδιο της πυρηνογένεσης. Χωρίς υπόστρωμα
βρέθηκε 10.0 ενώ με υπόστρωμα βρέθηκε 7.0. Αυτό οφείλεται στο ότι η παρουσία
υποστρώματος βοηθά στο σχηματισμό των κρίσιμων πυρήνων του κρυστάλλου.
Επίσης βρέθηκε ότι η εξάρτηση του ρυθμού σχηματισμού στρουβίτη από την ποσότητα
του υποστρώματος δεν συνηγορεί στην υπόθεση της δευτερογενούς πυρηνογενέσεως
λόγω της μείωσης του ρυθμού αυξανομένης της ποσότητας του υποστρώματος. Το
αποτέλεσμα αυτό σε συνδυασμό με την αύξηση των χρόνων επαγωγής αυξανομένης της
ποσότητας του υποστρώματος, οδηγεί στην εύλογη υπόθεση περί επιβραδυντικής δράσης
του υποστρώματος λόγω μόλυνσης η οποία πιθανόν να απελευθερώνεται στο διάλυμα. Σε
χαμηλότερους βαθμούς υπερκορεσμού, θα πρέπει να σημειωθεί ότι δεν παρατηρήθηκε
σημαντική επίδραση της ποσότητας του υποστρώματος στον χρόνο επαγωγής ο οποίος
απαιτείται για τον σχηματισμό του υπερκρίσιμου πυρήνα στρουβίτη. Στις συνθήκες αυτές
η ανάπτυξη του στρουβίτη γίνεται επιλεκτικά στο υπόστρωμα της σίλικα.
Τώρα όσο αφορά τα πειράματα με τις κλίνες από ανοξείδωτο χάλυβα είχαμε μόνο τη
δημιουργία στρουβίτη στην κλίνη που περιείχε άμμο. Στις κλίνες από πλαστικό τα
πειράματα έδειξαν ότι ναι μεν γίνεται εναπόθεση πρισματικών κρυσταλλιτών στρουβίτη
στους κόκκους όλων των υποστρωμάτων αλλά οι ποσότητες οι οποίες σχηματίσθηκαν
ήσαν πολύ μικρές σε βαθμό ώστε να μη είναι δυνατή η ταυτοποίηση των σχηματιζόμενων
κρυσταλλικών στερεών με φυσικοχημικές μεθόδους όπως η περιθλασιμετρία ακτίνων Χ. / It is known that waste water are dangerous also for population and environment. That is
the reason why their treatment considers being necessary before their disposal to water bodies. In recent years, concentrations of nitrogen and phosphorous in waste water
increased significantly. Large quantities of these nutrients present in waste water is one of the main causes of eutrophication. The solution to this problem could not only be the
reduction of phosphorous concentration in wastewater but also it’s recycle. A new method
for phosphorous removal as a recyclable product is the strouvite’s crystallization. Some of
the advantages of strouvite’s recovery are: the simultaneous and effective reduction of
phosphorous and nitrogen, the use of strouvite as a slow-release fertilizer, the saving of
raw materials in the fertilizer industry and it’s application for stabilization of sand or
corrosive soil.
This review studies, the kinetics of the spontaneous precipitation of struvite in aqueous
solution of synthetic waste water, the examination of heterogeneous formation of struvite
in substrate of SiOB2B and some tests of incorporation of sand, silica and CaCOB3B in beds.
Τhe kinetics of spontaneous precipitation of struvite in a water solution of synthetic waste
water was also investigated in pH ~ 9.0 without substrate, with substrate and in constant
super saturation with presence of substrate.
The substrate that was used in all experiments was silica. In present essay the
supersaturated solutions contained only stoichiometric concentrations of MgP
2+
P, POB4PB
3-
P and
NHB4PB
+
P ions, with corresponding to the sinked solid body. At 25P
ο
PC temperature and 0.05,
0.1, 0.2 g of substrate, white orthorhombic crystalline struvite were precipitated spontaneously.
It was found that induction times preceding to the formation of the critical cells rise dramatically with the reduction of supersaturation of the solutions.
In experiments that took place with the presence of silica, where pH≈9.0, during
precipitation, the concentrations of MgP
2+
P, POB4PB
3-
P ions reduced while in experiments of
steady supersaturation concentrations were almost unchanged resulting to continuous recovery of phosphorous on the substrate. From spectra analysis of the formed solids in
conditions of steady supersaturation was found that the only product was strouvite.
In all three series of experiments was specified the number of the structural units consisting the critical cell in the stage of cell formation. In experiments without substrate was found 10.0 while in experiments with substrate was found 7.0. This can be easily
explained, as it is known that the presence of substrate helps in the formation of critical
cells of the crystals.
As far as it concerns the experiments with bed from stainless steel, struvite was formed only in bed, which contained sand. In beds made of plastic, experiments showed that we
have deposition of strouvite crystals in all substrate, but produced quantities were so small that the identification of solid crystals with physico chemical methods such us X-ray
diffraction patterns (XRD), was not possible.
It was found that the relationship between formation rate of struvite and the quantity of substrate, does not stand up for the hypothesis of secondary cell formation, because of the
reduction of the rate, increasing the quantity of the substrate. Above result, in
combination with rise of the induction time, and the quantity of the substrate, leads to the
hypothesis for retardant act of the substrate, because of contamination. In smaller grade of
supersaturation it was not observed significant influence of the quantity of the substrate, to
the induction time. In that condition, the upgrowth of struvite is selectively to the silica
substrate.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/1476 |
| Date | 13 March 2009 |
| Creators | Τσακίρη, Αργυρώ |
| Contributors | Κουτσούκος, Πέτρος, Κουτσούκος, Πέτρος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
| Relation | Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0035 seconds