In Sweden more than 400 000 private households have not yet sufficient wastewater purification. These effluent is considered as an increasing problem and many onsite purification methods have been studied. In this investigation, the method of reactive bed filters have been tested by column and batch experiments. Five different kinds of filter materials with reactive surfaces have been studied concerning their capacity to absorb ammonium and phosphorus from wastewater. The materials that were examined are Filtra N, wollastonite Filtra P, blast furnace slag and Polonite®. The first two materials were examined for their capacity to remove ammonium, and the others for their phosphorus removal capacity. Ten columns were used, two for each material. A synthetic solution with the ammonium and phosphate concentration similar to that of domestic wastewater (NH4-N 30 mg/l; PO4-P 5 mg/l) were pumped to the columns under two flow regimes. Five columns were continuously saturated with solution and the other five columns were saturated under three one hour periods a day The solution was pumped three times a day to the columns at a volume equal to the pore volume of each material. The objective of the batch experiment was to find out how variations in pH-value and concentration of the nutrients influenced the sorption capacity of the materials. The result was then used for modelling in the computer program Visual Minteq to determine the probability of precipitation of known compounds. Results from the column experiment showed that sorption of phosphorus in both saturated columns and intermittently saturated columns were 96 % or more for blast furnace slag, Filtra P and Polonite®. Filtra N showed the best ammonium sorption with 92 %. Sorption of ammonium was much better in periodically saturated columns for the material wollastonite. The wollastonite used in this experiment showed a higher phosphorus sorption capacity than expected. A possible explanation could be that the easy weathering of Ca-silicate compounds favoured the sorption of phosphorus. Results from Visual Minteq modelling showed that the probability of calcite formation in Filtra P and Polonite® are very likely. The two materials had high pH-values and the calcite was most likely formed at values of pH > 10. Hydroxyapatite is the most common precipitation when phosphorus sorption occurs and is suggested to be formed in wollastonite. / Mer än hälften av Sveriges enskilda avlopp bedöms inte uppfylla kraven i miljöbalken på längre gående rening än slamavskiljning. Dessa står för en betydande del av fosfor- och kväveutsläppen till hav, sjöar och vattendrag. Åtskilliga systemlösningar utreds, men i denna rapport har filter med fosfor- och kvävesorberande förmågor testats eller s.k. reaktiva filter. Mineraliska filter som ingått i studien är Filtra N, wollastonit, Filtra P, hyttsand och Polonite®. De två första filtren studerades speciellt på deras förmåga att avskilja ammonium och de tre övriga främst på deras fosforavskiljnings förmåga. Kolonnförsök utfördes med tio kolonner där fem belastades med mättat flöde och de övriga med intermittent mättat flöde. Kolonnuppsättningen var två kolonner per filtermaterial med vardera olika flödesförhållanden. Belastningen på kolonnerna sattes till betydligt högre än traditionell infiltration/markbädd. Ett artificiellt avloppsvatten användes och tillreddes med en koncentration av kväve (NH4-N) på 30 mg/l och fosforkoncentration (PO4-P) på 5 mg/l. De valda koncentrationerna efterliknar ett vanligt hushållsspillvatten. Skakförsök utfördes för att undersöka sorptionsförmågan hos de olika mineraliska filtren där vikten låg på hur koncentrationen av näringsämnena och pH påverkar sorptionen. Resultaten från skakförsöken utvärderades med jämviktsmodellen Visual Minteq. Sannolikheten att kända utfällningar bildas studerades. Resultaten från kolonnförsöken visade att hyttsand, Filtra P och Polonite® gav bäst fosforavskiljning med över 96 % för båda flödesregimerna. Filtra N var den bästa ammoniumavskiljaren med över 92 %. Wollastonit hade en bättre avskiljning med intermittent mättat flöde med 65 % jämfört med 11 % för mättat flöde. En intressant iakttagelse var att wollastonit hade en bättre fosforavskiljning än ammoniumavskiljning med ca 60 % för båda flödena. Det kan bero på att filtret innehåller lättvittrade Ca-silikatföreningar som ökar fosfatavskiljningen. Skakförsöken resulterade i att för Filtra P, hyttsand och Polonite® sorberades all tillsatt fosfat. Filtra N visade samma resultat som i kolonnförsöken med över 92 % sorption. Endast fosfat sorberades vid försök med tillsättning av både fosfat och ammonium till hyttsand och wollastonit. Vid modellering i Visual Minteq finns det en viss sannolikhet att kalcit bildats i Filtra P och Polonite® p g a deras höga pH, kalcit fälls ut vid pH > 10. Hydroxyapatit som är den vanligaste utfällningen av kalciumfosfat vid avskiljning av fosfor bildades mycket troligt i wollastonit.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-88893 |
| Date | January 2005 |
| Creators | Poll, Katarina |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper, Uppsala : Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | UPTEC W, 1401-5765 ; 05 021 |
Page generated in 0.0024 seconds