Application of carbon dioxide stripping for struvite crystallization—I: Development of a carbon dioxide stripper model to predict CO2 removal and pH changes


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Abstract

This research investigated the feasibility of stripping CO2 from the digester supernatant to raise the pH, thereby reducing the caustic chemical usage. In this study, a cascade CO2 stripper was first designed and tested, with three different synthetic solutions in a struvite recovery, crystal reactor: (1) tap water saturated with CO2, (2) NaHCO3 solution saturated with CO2, and (3) NaHCO3 + NH4Cl solution saturated with CO2. It was found that the removal efficiency of the CO2 stripper was dependant on several parameters, such as the characteristics of the influent, including total alkalinity, temperature, and initial concentration of dissolved CO2 gas, influent flow rate, effluent recycle rate, aeration rate, and baffle numbers in the stripper. Based on the performance of the stripper on the three synthetic solutions, a CO2 stripping model was developed using these parameters. This model was subsequently tested in a pilot-scale facility, to predict the amount of CO2 removal possible.RésuméCette recherche examinait la faisabilité de retirer le CO2 du surnageant du digesteur afin d'augmenter le pH, réduisant ainsi l'utilisation de substances caustiques. Dans la présente étude, un dispositif d'élimination du CO2 en cascade a tout d'abord été conçu et mis à l'épreuve en utilisant trois solutions synthétiques différentes dans un réacteur de récupération des cristaux de struvite: (1) de l'eau du robinet saturée de CO2, (2) une solution de NaHCO3 saturée de CO2, (3) une solution de NaHCO3 + NH4Cl saturée de CO2. Il s'est avéré que l'efficacité du dispositif à éliminer le CO2 dépendait de plusieurs paramètres, tels que les caractéristiques de l'influent, dont l'alcalinité totale, la température et la concentration initiale de CO2 dissous, le débit de l'influent, le taux de recyclage de l'effluent, le taux d'aération et le nombre de chicanes dans le dispositif. Un modèle d'élimination du CO2 a été développé en utilisant ces paramètres; il se basait sur le rendement du dispositif par rapport aux trois solutions synthétiques. Ce modèle a été ensuite mis à l'épreuve dans une installation à l'échelle pilote afin de prédire la quantité de CO2 pouvant être retirée.

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