Investigation of Phosphate Recovery From Anaerobic Digestate

Abstract

Fosfat, tarım sektöründe nutrient kaynağı olarak yaygın olarak kullanılan nadir ve yenilenemeyen bir kaynaktır. Fosfatın büyük çoğunluğu madencilik faaliyetlerinden elde edilir. Bunlar göz önüne alındığında, sıvı atıklardan fosforun geri dönüşümü, alternatif ve sürdürülebilir bir kaynak olarak görülebilir. Organik atıkların anaerobik çürütülmesi, fermente ürün adı verilen fosfor açısından zengin bir atık üretir. Bu çalışmanın amacı bu fosfat geri kazanımı potansiyelini incelemektir. Bunun için adsorpsiyon yöntemi ve strüvit çöktürme yöntemi araştırılmıştır. Adsorpsiyon potansiyelleri göz önüne alınarak iki farklı atık maddeden ZnCI2-FeCl3.6H2O ile modifiye biyokömür üretilmiştir. Karşılaştırmalı testler, Mısır Koçanı Biyoçarının (Fe-BC-C) 33 mg/g fosfat adsorpsiyon kapasitesine ulaşırken, Atık Anason Biyoçarının (Fe-BC-A) 41 mg/g'a ulaştığını göstermiştir. Biyoçarlar ile P salınımı ve kontrol deneylerinde her iki biyoçarın da ortama fosfor saldığı ve düşük adsorpsiyon potansiyeline sahip olduğu gözlemlenmiştir. Bu durum, fosfor geri kazanımı için modifikasyon sürecinin önemini göstermiştir. Strüvit çökelmesi laboratuvar ölçekli kolonda ve pilot ölçekli kolonda MgCl2.6H2O ilavesiyle araştırılmıştır. Her iki sistemde de %80'den fazla fosfor geri kazanımı gözlemlenmiştir. Fosfat giderimini etkileyen parametreler pH, Mg/P molar oranı, yukarı akış hızı, reaktör tipi ve sürekli besleme olarak belirlenmiştir.

Phosphate is a scarce and non-renewable resource extensively used as a nutrient source for farming. The vast majority of phosphate is acquired from mining activities. With this in mind, recycling phosphorus from waste streams may be considered an alternative and sustainable source. Anaerobic digestion of organic wastes generates a phosphorus-rich waste called digestate. The main aim of this study is to study this potential. For this, the adsorption method and struvite precipitation method were investigated. Two different iron-modified biochars have been produced for their adsorption potential. Comparative tests demonstrated that Corncob Biochar (Fe-BC-C) achieved 33 mg/g phosphate adsorption capacity. In comparison, Spent Anise Biochar (Fe-BC-A) achieved 41 mg/g in P release and control experiments with biochars. It has been observed that both biochars release phosphorus into the environment and have low adsorption potential. This situation showed the importance of the modification process for phosphorus recovery. Struvite precipitation was investigated in the lab scale column and pilot scale column with MgCl2.6H2O addition. More than 80% phosphorus recovery was observed in both systems. The parameters affecting phosphate removal were determined to be pH, Mg/P molar ratio, upflow velocity, reactor type, and continuous feeding.