Release of phosphorus from biological nutrient removal sludges: A study of sludge pretreatment methods to optimize phosphorus release for subsequent recovery purposes


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Abstract

As part of on-going studies related to development–implementation of new technologies and approaches for enhancing recovery of phosphorus from municipal wastes, the effectiveness of various methods of pretreating waste activated sludges (WASs) from a biological nutrient removal (BNR) process was investigated to determine suitable methods for maximizing phosphorus release. The additions of a strong base (NaOH), strong acid (HCl), organic acid (citric acid), and sodium acetate to waste sludge all facilitated the release of phosphate into solution. The maximum phosphate release was obtained by adding 4.9 mmole/L (∼400 mg/L) of acetate to an intermittently mixed digester. Excess amounts of acetate did not further increase the phosphate concentrations. Acetate addition, which triggers carbon storage, a unique characteristic of enhanced biological phosphorus removal (EBPR) processes, releases internally stored phosphate compounds and is recommended as a method for releasing phosphates from EBPR sludges. Along with phosphates, various cations (most notably magnesium and potassium) were also mobilized and released into solution during digestion using acetate. These ions can be beneficially reused for struvite crystallization.RésuméDans le cadre d'études en cours touchant le développement/l'implantation de nouvelles technologies et approches pour accroître la récupération du phosphore des déchets urbains, nous avons étudié l'efficacité de diverses méthodes de prétraitement des boues activées excédentaires (« WAS–Waste-Activated Sludges ») provenant d'un procédé d'élimination des nutriments biologiques (« BNR–Biological Nutrient Removal ») afin de déterminer les méthodes appropriées pour maximiser la libération de phosphore. Les ajouts d'une base forte (NaOH), d'un acide fort (HCl), d'un acide organique (acide citrique) et d'acétate de sodium aux boues excédentaires ont tous facilité la libération de phosphore dans la solution. La libération maximale de phosphore a été obtenue en ajoutant 4, 9 mmole/L (∼400 mg/L) d'acétate dans un digesteur mélangé de manière intermittente. Des quantités excédentaires d'acétate n'ont pas accru davantage les concentrations en phosphate. L'ajout d'acétate, qui déclenche le stockage de carbone, une caractéristique unique des procédés de déphosphatation biologique améliorés (« EBPR–Enhanced Biological Phosphorus Removal »), libère les composés phosphatés internes stockés; cet ajout d'acétate est recommandé comme méthode de libération des phosphates des boues des procédés EBPR. En plus des phosphates, divers cations (surtout le magnésium et le potassium) ont également été mobilisés dans la solution durant la digestion par l'acétate. Ces ions peuvent être réutilisés effectivement pour la cristallisation de la struvite.

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