مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اثر عناصر معدنی بر آزاد سازی فسفر از لجن زائد حرارت دیده

چکیده

هدف این تحقیق، بررسی تاثیر عناصر معدنی بر آزادسازی فسفر از لجنهای زائد حرارت‌دیده است. آنالیز میکروسکوپی با استفاده از اشعه ایکس انرژی متفرق (EDAX) نشان داد که فسفر در سطح بیومس ِ (توده زنده بیولوژیکی) لجنهای زائد حاصل از شش تصفیه‌خانه فاضلاب در پیوند با آلومینیوم ، کلسیم و منیزیم قرار دارد. میزان تولید فسفر در لجنهای زائد با افزایش غلظت کل ِ آلومینیوم ، کلسیم و منیزیم ، کاهش یافت. با افزودن سولفات‌آلومینیوم Al2(SO4)3، هیدروکسیدکلسیم Ca(OH)2، کلرید‌کلسیم CaCl2، سولفات‌منیزیم MgSO4 ، یا آلومینات‌سدیم NaAlO2 به لجن فعال ِحاصل از فرایند EBPR در مقیاس آزمایشگاهی، فسفر ِحاصل به میزان چشمگیری کاهش یافت.

واژگان کلیدی: لجن فعال؛ عناصر معدنی؛ بازیافت فسفر؛ میکروآنالیز اشعه ایکس.

 

۱. مقدمه

فسفر (P) جزء جایگزین‌ناپذیر ِتمامی اندام‌های موجودات زنده است. لایه‌های سنگ معدن طبیعی که حاوی فسفر با کیفیت مناسب باشد، اندک و بسیار ناپایدار است) ۱۹۹۹ (Ableson , . از آنجا که بیشترین کاربرد فسفر در کودهاست، مصرف مجدد و بازیافت آن اهمیت بسیاری در تقویت تولید سودآور کشاورزی در بلند مدت دارد)۲۰۰۲ Kuroda et al., ). از سویی دیگر افزایش ورود فسفات معدنی (Pi) به دریاچه‌ها، خلیج‌ها، و دیگر آب‌های سطحی باعث اتروفیکاسیون و در نتیجه رشد فزاینده‌ی فتوتروف‌ها، کاهش اکسیژن محلول، افت ارزش استفاده‌ی تفریحی از آب ،  و پیدایش طعم بسیار بد در آب آشامیدنی می‌شود )۱۹٧۱ (Hammond,. از آنجا که اتروفیکاسیون ِآب مشکل بزرگی در سطح جهان است)۲۰۰۴ (de-Bashan & Bashan ، حذف کارآمد Pi از فاضلاب مورد توجه بسیاری قرار گرفته است)۱۹۸۵ (Ohtake et al. ,.

 

زدایش تسهیل شده ی فسفر بصورت زیستی(EBPR) فرایندی کاملا استقرار یافته بوده که به طور گسترده و بی کم و کاست در تاسیسات تصفیه خانه فاضلاب به مرحله ی اجرا در آمده است)۱۹۹۱ (Sedlak ,. در فرایندهای EBPR میکروارگانیسمهای لجن، Pi اضافی را به صورت پلی‌فسفات‌ که پلیمری خطی از باقیمانده‌های Pi بوده و با پیوندهای پرانرژی فسفوانیدرید به هم وصل میباشد ذخیره کردند،)۱۹٧۵ (Fuhs & Chen,. لجنهای زائد حاصل از فرایندهای EBPR حاوی مقدار زیادی فسفر است و بنابراین ممکن است منبع با دوامی از فسفر برای بازیافت به صورت کود یا ماده اولیه در دیگر محصولات ارزشمند فسفر باشد)۲۰۰۴ (de-Bashan & Bashan,.

Kuroda و همکارانش شیوه‌ی ساده‌ای را برای بازیافت فسفر، با قابلیت استفاده مجدد از لجن فعال غنی از پلی‌فسفات ارائه کرند. قاعده کلی روش پیشنهادی بر این پایه بود که پلی فسفات را می توان فقط با حرارت دادن لجن فعال تا ٧۰ درجه سانتی‌گراد به مدت یک ساعت و به دنبال آن با رسوب‌گیری به وسیله کلریدکلسیم در دمای اتاق تولید (بازیابی) کرد. محصول این فرایند هیدروکسی‌اپاتیت (Ca5(PO4)3OH) به همراه مقادیر کمی از ترکیبات آلی و کاتیون‌های فلزی (منیزیم، آهن، آلومینیوم)  بود. در بسیاری از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب (WTP) پسماند لجنی را تحت هضم بی‌هوازی قرار می‌دهند تا گاز متان تولید شود که بالقوه در حرارت دادن لجن برای تولید پلی‌فسفات قابل استفاده است. همچنین ممکن است از یک مبدل حرارتی برای صرفه‌جویی بیشتر در انرژی گرمایی استفاده شود )۲۰۰۲ (Kuroda et al.,.  در تحقیقات تازه تر Takiguchi و همکارانش (در سال ۲۰۰۳) نشان دادند که این روش برای بازیافت فسفر از لجن فعال با فرایندEBPR  به صورت آزمایشی در مقیاس صنعتی قابل استفاده است. با اینهمه مقدار فسفر حاصل از  لجن فعال در طرح آزمایشی ِمقیاس ِصنعتی به میزان چشمگیری کمتر از فسفر ِحاصل در آزمایشگاه بود. از آنجا که لجن فعال حاصل از تصفیه خانه‌های فاضلاب حاوی گونه‌هایی از عناصر معدنی مانند آلومینیوم‌، کلسیم، آهن، و منیزیم است)۲۰۰۱ (Schoenborn et al., ، که ترکیبات کمپلکسی کم‌محلولی با فسفر تشکیل می‌دهند‌، احتمال می‌رود که حضور این عناصر در تولید فسفر از لجن فعال حرارت‌دیده تاثیری منفی داشته‌باشد. در این تحقیق‌، تاثیر عناصری مانند آلومینیوم، کلسیم، آهن ، و منیزیم،  در تولید فسفر از لجن فعال حرارت‌دیده مورد بررسی قرار گرفته است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب