Phosphorus Recovery from Wastewater with Phosphorus Accumulative Organisms

Sammanfattning

Fosfatgödselmedel är en icke förnybar resurs och det globala beroendet av gruvkapacitet medför betydande miljöhot, bland annat förstörelse av landskapet, radioaktivt avfall och vattenföroreningar genom övergödning. Samtidigt strävar avloppsreningsverk efter att sänka fosforhalten i avloppsvattnet. Anaerob rötningsteknik för slambehandling gör fosfor som fångats upp genom förstärkt biologisk fosforavskiljning åter löslig. Denna studie undersöker möjliga integrerade lösningar för att optimera befintlig teknik och implementera fosforåtervinning som gödselmedel för jordbruket. Dessutom skulle avloppsslammets bioenergipotential kunna utnyttjas. Laboratoriemässiga, termofila, mesofila och rumstempererade acidogena rötkammare användes för att jäsa förtjockat avfallsslam (TWAS), blandat med olika organiska och oorganiska substrat, inklusive vasslepermeatkoncentrat (WPC), förjäst WPC (FWPC), ättiksyra (AA), natriumacetat (SA) och äkta matavfall. Resultaten visar att varken kemisk försurning eller biologisk aktivitet spelar någon betydande roll för fosforlösligheten. Ättiksyra, som sänkte pH-värdet till ~4,8, tillhandahöll kolkälla för processen och uppnådde också över 73 % P-frisättning inom 6 timmar, medan SA, som tillhandahöll samma kolkälla, inte visade liknande resultat (40 % på 12 timmar) och höll ett nästan neutralt pH-värde på 6,6. Förfermenterade substrat som FWPC och FUSFW presterade genomgående bättre än icke-fermenterade substrat som WAS och USFW och uppnådde >70 % fosforfrisättning genom att tillhandahålla omedelbara VFA och en miljö med lågt pH, jämfört med >50 % för obehandlade substrat. Detta syrabildande stadium ökar också löslig COD avsevärt, vilket indikerar en hög potential för metanproduktion. Det återvunna fosforet i supernatanten utfälldes framgångsrikt som struvit och brushit, vilket uppnådde så högt som 97 % respektive 95 % återvinning. Struvitutfällningen var optimal vid pH 10,0 med P:Mg-förhållandet 1:1,2, medan brushitbildningen var mest effektiv vid lägre pH på 8,0 och P:Ca-förhållandet 1:1,2. Det återvunna fosforet i supernatanten utfälldes framgångsrikt som struvit och brushit, med en återvinningsgrad på hela 97 % respektive 95 %. Struvitutfällningen var optimal vid pH 10,0 med ett P:Mg-förhållande på 1:1,2, medan brushitbildningen var mest effektiv vid lägre pH-värde på 8,0 och ett P:Ca-förhållande på 1:1,2. Denna forskning validerar en hållbar cirkulär ekonomimodell för avloppsreningsverk, där syrabildande samrötning av WAS med organiskt avfall kan återvinna värdefulla näringsämnen och samtidigt förbehandla slam för förbättrad biogasproduktion.