Ο Φώσφορος είναι από τα κυριότερα θρεπτικά συστατικά που συμβάλλουν στην ανάπτυξη των φυτών και άλλων βιολογικών οργανισμών. Η παρουσία του ωστόσο σε αυξημένα επίπεδα συγκεντρώσεων στα επιφανειακά ύδατα απορροής, συμβάλλει στην δημιουργία ανεπιθύμητου ευτροφισμού. Η επεξεργασία των αστικών υγρών αποβλήτων, πριν την τελική διάθεση τους στους υδάτινους αποδέκτες, για την απομάκρυνση του διαλελυμένου φωσφόρου, είναι απαραίτητη. Ουσιαστική ωστόσο συμβολή στην αειφόρο ανάπτυξη συνιστά η ανάκτηση του φωσφόρου με την μορφή προϊόντων τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως λιπάσματα. Αυτό αποτέλεσε και τον βασικό στόχο της παρούσας εργασίας.
Συγκεκριμένα, στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η δυνατότητα ανάκτησης των ανόργανων φωσφορικών από προσομοιωμένο αστικό υδατικό απόβλητο, με την κρυστάλλωση MgNH4PO4∙6H2O (Στρουβίτη). Διερευνήθηκε η δυνατότητα ανάκτησης του φωσφόρου με την μορφή στρουβίτη σε ρευστοποιημένη κλίνη με πληρωτικό υλικό πυριτικά στερεά. Η κρυστάλλωση έγινε σε υπέρκορα αλλά σταθερά διαλύματα και μελετήθηκε η μόνιμη κατάσταση η οποία μπορεί να αναπτυχθεί με συνεχή τροφοδοσία ανακύκλωσης του διαλύματος. Έγινε παραμετρική μελέτη των συνθηκών λειτουργίας της κλίνης με στόχο την μεγιστοποίηση της ανάκτησης φωσφόρου σε pH═6.5 και θ═25C. Το στερεό που καταβύθισθηκε από τα υδατικά διαλύματα, χαρακτηρίσθηκε με περίθλαση ακτίνων -Χ(XRD) και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM). Διερευνήθηκε ο μηχανισμός της ετερογενούς πυρηνογενέσεως και αναπτύξεως κρυστάλλων στρουβίτη στην επιφάνεια του πληρωτικού υλικού της ρευστοποιημένης κλίνης με μετρήσεις του ρυθμού κρυστάλλωσης συναρτήσει του υπερκορεσμού. Οι μετρήσεις αυτές έδειξαν ότι το καθορίζον την ταχύτητα στάδιο ήταν η διάχυση των δομικών μονάδων στην επιφάνεια των κρυσταλλιτών του πληρωτικού υλικού, το οποίο ήταν καιτο υπόστρωμα για την κρυσταλλική ανάπτυξη. Η κρυσταλλική ανάπτυξη του στρουβίτη, έγινε επιλεκτικά στους κρυσταλλίτες του πληρωτικού υλικού. / Phosphorus is one of the most essential nutrients for the growth of plants and other organisms. However, the presence at high concentrations in surface waters, contributes to the development of eutrophication.The treatment of municipal wastewaters, before final disposal in aquatic systems, is necessary for the removal of dissolved phosphorus. Alternatively, phosphorus recovery in the form of solids which may be used as fertilizers is a significant contribution to the sustainable development.In the present work, it was attempted to recover P from simulated municipal wastewater in the form of struvite (MgNH4PO4∙6H2O) by crystallization in a fluidized bed reactor(FBR).Silicates (quartz and silica gel) were used as substrates in the FBR.The FBR was fed with kinetically stable solutions, supersaturated with respect to struvite. The solutions were introduced in the silicate bed by a peristaltic pump and were recirculated through a reservoir. Measurements of the solution pH and of the concentrations of Mg and P were used to monitor the process and for the measurement of induction times and rates of precipitation. A parametric study of the operating conditions, in the FBR was carried out in order to investigate the possibilities of P recovery at pH 6.50 and θ═25C. The mechanism of heterogeneous nucleation and crystal growth of struvite crystals on the surface of the filling particles(quartz)of the FBR, was investigated from measurements of the crystallization rate as a function of the solution supersaturation.In all cases the crystalline material forming out of the supersatured solutions was struvite and was identified by X-Ray Diffraction (XRD)and Scanning Electron Microscopy (SEM). The kinetics results suggested that the rate determining step was the diffusion of the structural units on the surface of the substrate particles. The induction times preceding the onset of the selective crystallization of struvite on the quartz particls in the FBR were inversely proportional with the solution supersaturation.From this dependence a value of ca. 22mJm^-2 was calculated for the surface energy of the overgrowth. Induction times were shorter and crystal growth rates were faster the higher the fluid velocity in the FBR, in agreement with literature reports.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/4759 |
| Date | 07 October 2011 |
| Creators | Τσιμέκας, Γεώργιος |
| Contributors | Κουτσούκος, Πέτρος, Tsimekas, George, Καραπαναγιώτη, Χρυσή, Λαμπράκης, Νικόλαος, Κουτσούκος, Πέτρος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
| Relation | Η ΒΚΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0022 seconds