Treatment of waste water containing high amount of anthropogenic nutrient is a matter of great necessity acknowledged extensively. Phosphorus (P) is one of the major nutrients of waste water threatening the aquatic ecosystems. If the phosphorus amount exceeds the system limits, growth of algae and microorganisms in system starts to speed up and consumption of oxygen is hence increased. Because of depletion of oxygen by algae the system is transformed from oxygen based (aerobic) to non-oxygen based (anaerobic) system threatening the ecosystem. The increasing removal actions of phosphorus existing in wastewater by treatment around the world contributes to preserve the natural ecosystem to a better situation. In this study a literature survey was carried out and different methods of phosphorus treatment were investigated such as wetlands filter wells, infiltration beds and filter materials. Then two mineral based filter materials, Polonite® and Sorbulite® were evaluated experimentally in laboratory conditions. In this study hydraulic conductivity and phosphorus sorption capacity of two mineral-based filter materials were analyzed and evaluated. The objective was to investigate the hydraulic conductivity and sorption capacity of the materials. Different particle sizes were also tested aiming to find the optimum particle size of the filter materials. The analysis was done by testing the filter materials in laboratory experiments. Two sets of hydraulic conductivity and sorption batch experiments were done for five different particle sizes, according to universal sieve numbers categories of the particle sizes: (0.25-1 mm) (1-2 mm) (2-4 mm) (4-5.6 mm) (5.6-8 mm). The adsorption mechanism was explained briefly, and the two mineral-based materials are expressed and clarified. Finally, the experiment tests to measure the hydraulic conductivity and sorption capacity were explained. The experimental work was conducted for eight different phosphate concentrations (PO4-P) and various particle sizes of Polonite and Sorbulite. The hydraulic conductivity and sorption capacity in batch experiments were measured for periods of 24 and 48 hours, respectively. The results showed that both filter materials have high and acceptable hydraulic conductivity specifically at large particle sizes. For the adsorption capability it was observed that both materials can adsorb almost all the phosphorus in the solution. Consequently, no major distinction was seen between Polonite and Sorbulite; eventually it is concluded that the current sizes of particles are too much for such range of concentration. The solution for future studies is to carry out the sorption batch experiment for either smaller particle sizes or for higher concentration of phosphate solution. / Fosforavskiljningsförmåga hos filtermaterialen Polonite och Sorbulite - Påverkan av mättad hydraulisk ledningsförmåga och partikelstorlek. Rening av avloppsvatten som innehåller stora mängder antropogent näringsämne är en fråga av stor nödvändighet som erkänts i stor utsträckning. Fosfor (P) är ett av de viktigaste näringsämnena i avloppsvattnet som hotar de akvatiska ekosystemen. Om fosformängden överskrider systemgränserna, börjar tillväxten av alger och mikroorganismer i systemet att påskyndas och förbrukningen av syre ökar därmed. På grund av utarmning av syre från alger omvandlas systemet från syrebaserat (aerobt) till icke-syrebaserat (anaerobt) system som hotar ekosystemet. Att ta bort den fosfor som finns i avloppsvattnet kommer att bidra till att bevara de naturliga ekosystemen i en bättre status. I denna studie genomfördes en mindre litteraturundersökning och olika metoder för fosforrening inventerades såsom våtmarksfilterbrunnar, infiltrationsbäddar och filtermaterial. Därefter utvärderades två mineralbaserade filtermaterial av Polonite och Sorbulite experimentellt i laboratorietillstånd. I denna studie analyserades och utvärderades också hydraulisk konduktivitet och fosforsorptionskapacitet hos två mineralbaserade filtermaterial. Målet var att studera materialens hydrauliska konduktivitet och sorptionsförmåga. Olika partikelstorlekar testades i syfte att hitta den optimala partikelstorleken på filtermaterialet. Analysen utfördes genom att testa filtermaterialen i laboratorieförsök. Två uppsättningar av hydraulisk ledningsförmåga och sorptionssatsexperiment gjordes för fem olika partikelstorlekar, enligt universella siktnummer av partikelstorlekar: (0,25–1 mm) (1–2 mm) (2-4 mm) (4-5,6 mm) (5,6-8 mm). Adsorptionsmekanismen beskrevs kortfattat och de två mineralbaserade materialens egenskaper uttrycktes och förtydligas. Slutligen förklarades experimenttesterna för att mäta den hydrauliska konduktiviteten och sorptionskapaciteten. Det experimentella arbetet bedrevs för åtta olika fosfat-koncentrationer och olika partikelstorlekar av Polonite och Sorbulite. Den hydrauliska konduktiviteten och sorptionskapaciteten mättes under perioder om 24 och 48 timmar. Resultaten visade att båda filtermaterialen har hög och acceptabel hydraulisk konduktivitet specifikt vid stora partikelstorlekar. För adsorptionsförmågan observerades att båda materialen kan adsorbera nästan all fosfor i lösningen. Följaktligen sågs ingen större skillnad mellan Polonite och Sorbulite; slutligen drogs slutsatsen att partiklarnas nuvarande storlek är för stora för ett sådant koncentrationsområde som finns i verkliga reningssituationer. Framtida studier kan vara att utföra sorptionssatsexperimentet för antingen mindre partikelstorlekar eller för högre koncentration fosfatlösning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-348687 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Akbaribaseri, Mojtaba |
| Publisher | KTH, Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ABE-MBT ; 24491 |
Page generated in 0.0515 seconds