KRYSTALIZACJA STRUWITU W ZMIENNYCH WARUNKACH ODCZYNU I ST E

Podobne dokumenty
Wprowadzenie. Justyna CZAJKOWSKA

Badania skuteczności działania filtrów piaskowych o przepływie pionowym z dodatkiem węgla aktywowanego w przydomowych oczyszczalniach ścieków

2.Prawo zachowania masy

Metrologia cieplna i przepływowa

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

w sprawie zawarcia porozumienia międzygminnego z Miastem Konstantynów Łódzki. uchwala, co następuje:

OZNACZANIE WAPNIA I MAGNEZU W PRÓBCE WINA METODĄ ATOMOWEJ SPEKTROMETRII ABSORPCYJNEJ Z ATOMIZACJA W PŁOMIENIU

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

7. REZONANS W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

Chemia i technologia materiałów barwnych BADANIE WŁAŚCIWOŚCI ZWIĄZKÓW BARWNYCH WYKORZYSTANIEM SPEKTROFOTOMETRII UV-VIS.

Komentarz technik ochrony fizycznej osób i mienia 515[01]-01 Czerwiec 2009

Techniczne nauki М.М.Zheplinska, A.S.Bessarab Narodowy uniwersytet spożywczych technologii, Кijow STOSOWANIE PARY WODNEJ SKRAPLANIA KAWITACJI

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE SST RECYKLING

Formularz Zgłoszeniowy propozycji zadania do Szczecińskiego Budżetu Obywatelskiego na 2016 rok

ZASADY WYPEŁNIANIA ANKIETY 2. ZATRUDNIENIE NA CZĘŚĆ ETATU LUB PRZEZ CZĘŚĆ OKRESU OCENY

INSTRUKCJA MONTAśU. Tunelu rozsączającego (PP) 300 litrów

Dr inŝ. Krzysztof Wilmański Aqua Konsulting Kraków

UCHWAŁA NR RADY MIEJSKIEJ W ŁODZI z dnia

PODSTAWY OBLICZEŃ CHEMICZNYCH DLA MECHANIKÓW

Wyszczególnienie. Wyszczególnienie

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

Wprowadzenie O O 4 + 6H 2. Mg + NH Justyna CZAJKOWSKA, Tadeusz SIWIEC

Klasyfikacja i oznakowanie substancji chemicznych i ich mieszanin. Dominika Sowa

Rekrutacją do klas I w szkołach podstawowych w roku szkolnym 2015/2016 objęte są dzieci, które w roku 2015 ukończą:

PLAN POŁĄCZENIA SPÓŁEK

SPORZĄDZANIE ROZTWORÓW

Stechiometria równań reakcji chemicznych, objętość gazów w warunkach odmiennych od warunków normalnych (0 o C 273K, 273hPa)

Miejskie Przedsiębiorstwo Gospodarki Komunalnej EMPEGEK Sp. z o.o. w Sierpcu zgodnie z Art. 24 ust. 8 i 9 Ustawy z dnia r.

Olej rzepakowy, jako paliwo do silników z zapłonem samoczynnym

Zasady przyjęć do klas I w gimnazjach prowadzonych przez m.st. Warszawę

Modernizacja i rozbudowa systemu kanalizacyjnego miasta Jaworzna faza I

NACZYNIE WZBIORCZE INSTRUKCJA OBSŁUGI INSTRUKCJA INSTALOWANIA

GENERALNY INSPEKTOR OCHRONY DANYCH OSOBOWYCH

Dokumentacja Techniczna Zbiorniki podziemne Monolith

Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

Wybrane dane demograficzne województwa mazowieckiego w latach

Statystyczna analiza danych w programie STATISTICA. Dariusz Gozdowski. Katedra Doświadczalnictwa i Bioinformatyki Wydział Rolnictwa i Biologii SGGW

KOMISJA WSPÓLNOT EUROPEJSKICH. Wniosek DECYZJA RADY

WYZNACZANIE PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO ZA POMOCĄ WAHADŁA REWERSYJNEGO I MATEMATYCZNEGO

REGULAMIN KONTROLI ZARZĄDCZEJ W MIEJSKO-GMINNYM OŚRODKU POMOCY SPOŁECZNEJ W TOLKMICKU. Postanowienia ogólne

Kuratorium Oświaty w Lublinie

INSTRUKCJA BHP PRZY RECZNYCH PRACACH TRANSPORTOWYCH DLA PRACOWNIKÓW KUCHENKI ODDZIAŁOWEJ.

ZAKRES OBOWIĄZKÓW I UPRAWNIEŃ PRACODAWCY, PRACOWNIKÓW ORAZ POSZCZEGÓLNYCH JEDNOSTEK ORGANIZACYJNYCH ZAKŁADU PRACY

Transport Mechaniczny i Pneumatyczny Materiałów Rozdrobnionych. Ćwiczenie 2 Podstawy obliczeń przenośników taśmowych

Dobór nastaw PID regulatorów LB-760A i LB-762

FORUM ZWIĄZKÓW ZAWODOWYCH

7. Symulacje komputerowe z wykorzystaniem opracowanych modeli

PROCEDURA REKRUTACJI DZIECI DO KLASY PIERWSZEJ DO SZKOŁY PODSTAWOWEJ W OSTASZEWIE NA ROK SZKOLNY 2015/2016

Uchwała z dnia 20 października 2011 r., III CZP 53/11

CZĘSTOŚĆ WYSTĘPOWANIA WAD KOŃCZYN DOLNYCH U DZIECI I MŁODZIEŻY A FREQUENCY APPEARANCE DEFECTS OF LEGS BY CHILDREN AND ADOLESCENT

PROGRAM STYPENDIALNY GMINY DOBRZYCA

Stanowisko Rzecznika Finansowego i Prezesa Urzędu Ochrony Konkurencji i Konsumentów w sprawie interpretacji art. 49 ustawy o kredycie konsumenckim

Temat: Czy świetlówki energooszczędne są oszczędne i sprzyjają ochronie środowiska? Imię i nazwisko

Prezentacja dotycząca sytuacji kobiet w regionie Kalabria (Włochy)

Warszawska Giełda Towarowa S.A.

Komentarz do prac egzaminacyjnych w zawodzie technik administracji 343[01] ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJĄCEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE

KLAUZULE ARBITRAŻOWE

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

40. Międzynarodowa Olimpiada Fizyczna Meksyk, lipca 2009 r. ZADANIE TEORETYCZNE 2 CHŁODZENIE LASEROWE I MELASA OPTYCZNA

REGULAMIN STYPENDIALNY FUNDACJI NA RZECZ NAUKI I EDUKACJI TALENTY

Przykłady wybranych fragmentów prac egzaminacyjnych z komentarzami Technik górnictwa podziemnego 311[15] Zadanie egzaminacyjne 1

Projekt U S T A W A. z dnia

3. Miejsce i termin, w którym można obejrzeć sprzedawane składniki majątku ruchomego:

Ustawienie wózka w pojeździe komunikacji miejskiej - badania. Prawidłowe ustawienie

Powiatowy Urząd Pracy w Trzebnicy. w powiecie trzebnickim w 2008 roku Absolwenci w powiecie trzebnickim

D FREZOWANIE NAWIERZCHNI ASFALTOWYCH NA ZIMNO 1. WST P MATERIA Y SPRZ T TRANSPORT WYKONANIE ROBÓT...

DANE MAKROEKONOMICZNE (TraderTeam.pl: Rafa Jaworski, Marek Matuszek) Lekcja IV

4.3. Warunki życia Katarzyna Gorczyca

Regulamin rekrutacji uczniów do klasy pierwszej Szkoły Podstawowej im. Maksymiliana Wilandta w Darzlubiu. Podstawa prawna: (Dz.U.2014 poz.

PRÓG RENTOWNOŚCI i PRÓG

ROZPORZ DZENIE MINISTRA TRANSPORTU 1) z dnia r.

UCHWAŁA. SSN Zbigniew Kwaśniewski (przewodniczący) SSN Anna Kozłowska (sprawozdawca) SSN Grzegorz Misiurek

3. BADA IE WYDAJ OŚCI SPRĘŻARKI TŁOKOWEJ

Załącznik nr 4 WZÓR - UMOWA NR...

Wynagrodzenia i świadczenia pozapłacowe specjalistów

SCENARIUSZ ZAJĘĆ SZKOLNEGO KOŁA NAUKOWEGO Z PRZEDMIOTU CHEMIA PROWADZONEGO W RAMACH PROJEKTU AKADEMIA UCZNIOWSKA

INDATA SOFTWARE S.A. Niniejszy Aneks nr 6 do Prospektu został sporządzony na podstawie art. 51 Ustawy o Ofercie Publicznej.

Temat: Funkcje. Własności ogólne. A n n a R a j f u r a, M a t e m a t y k a s e m e s t r 1, W S Z i M w S o c h a c z e w i e 1

Procedura weryfikacji badania czasu przebiegu 1 paczek pocztowych

Konferencja Sądu Arbitrażowego przy SIDiR WARUNKI KONTRAKTOWE FIDIC KLAUZULA 13 JAKO ODMIENNY SPOSÓB WYKONANIA ROBÓT A NIE ZMIANA UMOWY

Raport z przeprowadzenia ankiety dotyczącej oceny pracy dziekanatu POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA. WYDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ i INFORMATYKI

Uchwała Nr XXVII/543/13 Sejmiku Województwa Warmińsko-Mazurskiego z dnia 29 maja 2013 r.

Automatyczne przetwarzanie recenzji konsumenckich dla oceny użyteczności produktów i usług

KRYTERIA WYBORU INSTYTUCJI SZKOLENIOWYCH DO PRZEPROWADZENIA SZKOLEŃ

O WIADCZENIE MAJ TKOWE radnego gminy

WIELOLETNI PLAN ROZWOJU I MODERNIZACJI URZ

z dnia 31 grudnia 2015 r. w sprawie ustawy o podatku od niektórych instytucji finansowych

SERI A 93 S E RI A 93 O FLUSH GRID WITHOUT EDGE TAB

PODSTAWY METROLOGII ĆWICZENIE 4 PRZETWORNIKI AC/CA Międzywydziałowa Szkoła Inżynierii Biomedycznej 2009/2010 SEMESTR 3

II. WNIOSKI I UZASADNIENIA: 1. Proponujemy wprowadzić w Rekomendacji nr 6 także rozwiązania dotyczące sytuacji, w których:

POPRAWKA do POLSKIEJ NORMY. PN-EN :2008/Ap2. Dotyczy PN-EN :2008 Eurokod 7 Projektowanie geotechniczne Część 1: Zasady ogólne

2) Drugim Roku Programu rozumie się przez to okres od 1 stycznia 2017 roku do 31 grudnia 2017 roku.

Karta charakterystyki Zgodnie z 1907/2006/WE, Artykuł 31 Data druku: Data aktualizacji: Smarowanie. jak wyżej.

Regulamin uczestnictwa w projekcie. Modernizacja kształcenia zawodowego w Małopolsce. Beneficjent: Województwo Małopolskie,

Skuteczność i regeneracja 48h albo zwrot pieniędzy

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

tel/fax lub NIP Regon

Wpływ zmian klimatu na sektor rolnictwa

Wymagania z zakresu ocen oddziaływania na środowisko przy realizacji i likwidacji farm wiatrowych

Transkrypt:

INFRASTRUKTURA I EKOLOGIA TERENÓW WIEJSKICH INFRASTRUCTURE AND ECOLOGY OF RURAL AREAS Nr 7/211, POLSKA AKADEMIA NAUK, Oddzia w Krakowie, s. 145 154 Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi Krystalizacja struwitu... Justyna Czajkowska, Tadeusz Siwiec KRYSTALIZACJA STRUWITU W ZMIENNYCH WARUNKACH ODCZYNU I ST E ANALIZOWANYCH SK ADNIKÓW CRYSTALLIZATION OF STRUVITE IN CHANGE CONDITIONS PH INDEX AND CONCENTRATIONS ANALYSED COMPONENTS Streszczenie W pracy przedstawiono problem zwi zany z krystalizacj uwodnionego fosforanu amonowo-magnezowego (struwitu), o wzorze chemicznym MgNH 4 PO 4 6H 2 O cz sto tworz cego si w linii osadowej oczyszczalni cieków. Badania krystalizacji struwitu wykonane zosta y w skali laboratoryjnej przy za o eniu trzech zmiennych niezale nych jakimi by y odczyn ph, st enie jonów fosforanowych PO 4 3- i st enie jonów amonowych NH 4 +. Wielko ci poszukiwan by o wymagane st enie jonów magnezu Mg 2+, przy których nast puje wytr canie si struwitu. Stwierdzono, e krystalizacja struwitu wyst puje w szerokim zakresie st enia jonów fosforanowych i amonowych, lecz najsilniej zale y od odczynu. W analizowanych warunkach struwit nie wytr ca si przy ph równym 7, natomiast od 7,5 wytr ca si w coraz wi kszym zakresie st e poszczególnych sk adników. S owa kluczowe: struwit, oczyszczanie cieków, biogeny Summary The paper presents the problem of crystallization of hydrated magnesium ammonium phosphate (struvite), a chemical formula MgNH 4 PO4 6H 2 O often formed in the line of wastewater treatment plant sludge. Struvite crystallization tests were performed on a laboratory scale, assuming three independent variables which were ph, concentration of phosphate ions PO 4 3- and the concentration of ammonium ion NH 4 +. The size of a search was required concentration of 145

Justyna Czajkowska, Tadeusz Siwiec magnesium ions Mg 2+, which occurs when struvite precipitation. It was found that the crystallization of struvite occurs in a wide range of concentrations of phosphate and ammonium ions, but most depend on the reaction. In the analyzed conditions, struvite is not precipitated at ph 7. from 7.5 and precipitated an increasing range of concentrations of individual components. Key words: struvite, waste water treatment, nutrients 146 WST P Struwit to uwodniony fosforan amonowo-magnezowy o wzorze chemicznym MgNH 4 PO 4 6H 2 O. Jest on minera em o krystalicznej strukturze odkrytym w 1845 r. [Soczek 23, Tabernacki 22] lub 1846 r. [Gorazda i inni 24], a jego syntez przedstawia reakcja [Zych 21]: Mg + NH 4+ + PO 3-4 + 6H 2 O MgNH 4 PO 4 6H 2 O Z powy szej reakcji wynika, i dla powstawania struwitu konieczny jest odpowiedni stosunek st enia magnezu, amonu i fosforanów, który w literaturze [Malej i Majewski 22, Daekeun i inni 29] podawany jest w formie molowej i wynosi 1 mol Mg 2+,,1 mol NH 4 + :i 1 mol (PO 4 3- ). Cechami charakterystycznymi struwitu s [Gorazda i inni 24, Soczek 23, Tabernacki 22]: barwa bia a przejrzysta lub pó przejrzysta o po ysku szklistym, prze am nierówny, upliwo waha si od dobrej do s abej, twardo w skali Mosha wynosi 2, masa w a ciwa 17 kg/m 3. W oczyszczalniach cieków najbardziej podatnym na tworzenie si struwitu jest ci g przeróbki osadów, a szczególnie zespó ruroci gów i urz dze zlokalizowanych po komorze fermentacyjnej. W skróconej formie proces powstawania struwitu mo na wyobrazi sobie nast puj co. Polifosforany dop ywaj ce do komór fermentacyjnych prawie w 1% ulegaj hydrolizie do ortofosforanów PO 4 3-. Faza wodna fermentuj cego osadu po biologicznym usuwaniu azotu i fosforu ulega wzbogaceniu w jony ortofosforanowe (PO 4 3- ) i jony amonowe (NH 4 + ). Je li w ciekach wyst puje magnez (Mg 2+ ) jako naturalny sk adnik wody w systemie wodoci gowym i b dzie mia odpowiednie st enie to przy wysokich koncentracjach jonów fosforanowych i amonowych nast puje wytr canie, a tym samym krystalizacja struwitu [Konieczny 23].. Wiele miejsca w literaturze po wi cono procesom kontrolowanego wytr cania struwitu [Pastor i inni 21], jednak e niekontrolowane tworzenie si struwitu w oczyszczalniach cieków generuje spore problemy, które polegaj na zarastaniu ruroci gów, a co za tym idzie zwi kszaniu chropowato ci rur oraz zmniejszaniu rednicy wewn trznej. Oczywi cie takie zmiany skutkuj wzro-

Krystalizacja struwitu... stem oporów hydraulicznych, co przyczynia si do zmniejszenia przepustowo ci ruroci gów. Na ile mo e to by powa ny problem niech komentarzem b d fotografie kawa ków struwitu wyci gni te z wn trza ruroci gów w oczyszczalni cieków w odzi i pokazane na rys. 1 i 2. Jak wida z rys. 1 i 2 wytwarzaj cy si na ciankach rur osad struwitu potrafi wprowadzi znacz ce perturbacje zwa ywszy na jego grubo, któr mo na odczyta z rys. 1. Grubo oko o 5 cm jest du ym zmniejszeniem pola przekroju poprzecznego, gdy, je li jest to ruroci g ci nieniowy, ca kowicie wype niony odciekami to nale y domniemywa, e zmniejszenie rednicy, uwzgl dniaj c powstawanie osadu na ca ym obwodzie rury w analizowanym miejscu mo e wynie oko o 1 cm. Z kolei zwi kszenie chropowato ci rury w wyniku osadzania struwitu jest dobrze widoczne na rys. 2. Rysunek 1. Widok z boku na struwit wykrystalizowany w ruroci gach oczyszczalni cieków w odzi Figure 1. Side view of the crystallized struvite in pipes of sewage treatment plant in Lodz Rysunek 2. Widok z góry na struwitu wykrystalizowany w oczyszczalni cieków w odzi Figure 2. Top view of the crystallized struvite in sewage treatment plant in Lodz 147

Justyna Czajkowska, Tadeusz Siwiec Jednak podstawow w tpliwo ci jest, dlaczego s oczyszczalnie cieków, które borykaj si z problemem powstawania struwitu, a inne nie. Analiza literatury nie daje jednoznacznej odpowiedzi, przy jakich st eniach podstawowych sk adników, to jest fosforanów, amonu i magnezu nast puje krystalizacja struwitu. Dlatego celem niniejszych bada by o sprawdzenie jakie st enia, a w a- ciwie stosunki molowe poszczególnych sk adników oraz odczyn maj najwi kszy wp yw na powstawanie struwitu. MATERIA I METODY BADA Badania eksperymentalne zosta y wykonane w skali laboratoryjnej. Roztwory sporz dzane by y na bazie wody destylowanej i soli fosforanowej w postaci KH 2 PO 4, soli amonowej w postaci NH 4 Cl oraz soli magnezowej w postaci MgSO 4 6H 2 O. Woda destylowana by a wiadomie wybrana, aby unikn dodatkowego wp ywu innych jonów np. jonów wapnia, które mog yby zmieni zachowanie si analizowanych roztworów. Podstaw stanowi y roztwory, w których znajdowa y si sole KH 2 PO 4 oraz sole NH 4 Cl w zadanych odpowiednich st eniach. Badania prowadzono dla pi ciu warto ci st enia jonów PO 4 3- (5 mg/dm 3, 1 mg/dm 3, 15 mg/dm 3, 2 mg/dm 3 i 25 mg/dm 3 ) i dziesi ciu NH 4 + (1 mg/dm 3, 2 mg/dm 3, 3 mg/dm 3,,1 mg/dm 3 ), co stanowi o 5 próbek. Ze wzgl du na to, e jednym z parametrów badawczych by odczyn, dokonywano jego korekty przy pomocy roztworu KOH. Zakres pomiarowy odczynu stanowi y warto ci ph 7,; 7,5; 8,; 8,5 i 9,, co spowodowa o, e sumarycznie przebadano 25 próbek. Tak przygotowan ka d z próbek stawiano na p ycie mieszade ka magnetycznego i do próbki dodawano za pomoc biurety porcjami po,1 ml roztwór MgSO 4 jako ród o magnezu. Roztwór MgSO 4 by do st ony, bo jego koncentracja wynosi a 1579 mg Mg/dm 3. Przygotowywanie roztworu tak st onego by o wiadomym dzia aniem, aby podczas dawkowania roztworu nie wyst powa o nadmierne zwi kszanie obj to ci próbki, co mog oby wp ywa na obni enie wiarygodno ci porównawczej wyników. Po wprowadzeniu odmierzonej porcji roztworu magnezu uruchamiano mieszade ko magnetyczne przez 9 s i obserwowano roztwór. Zm tnienie wiadcz ce o rozpocz ciu wytr cania si struwitu uznawane by o za zako czenie bada nad dan seri. Wytr caj cy si struwit zosta przyk adowo pokazany na rys. 3. 148

Krystalizacja struwitu... Rysunek 3. Struwit wytworzony w warunkach laboratoryjnych Figure 3. Struvite produced in the laboratory St enie magnezu, mgmg/dm 3 ph = 9, 45 5mgPO4/l 4 35 3 25 2 15 1 5 2 4 6 8 1 12 St enie amonu, mgnh 4 /dm 3 St enie magnezu, mgmg/dm 3 ph = 8,5 7 5mgPO4/l 6 5PO4 brak struwitu 5 4 3 2 1 2 4 6 8 1 12 St enie amonu, mgnh 4 /dm 3 St enie magnezu, mgmg/dm 3 18 16 14 12 1 8 6 4 2 ph = 8, 5mgPO4/l 5 PO4 brak struw itu 1 PO4 brak struw itu St enie m agnezu, m gmg/dm 3 2 15 1 5 ph = 7,5 1 PO4 brak struwitu 15 PO4 brak struwitu 2 PO4 brak struwitu 25 PO4 brak struwitu 2 4 6 8 1 12 14 2 4 6 8 1 12 14 St enie amonu, mgnh 4 /dm 3 St enie amonu, mgnh 4 /dm 3 Rysunek 4. St enie magnezu przy którym nast powa o krystalizowanie struwitu przy zadanych: st eniu PO 4 3-, st eniu NH 4 + oraz zadanym odczynie ph Figure 4. Magnesium concentration at which struvite crystallization followed by references: concentration of PO 4 3-, NH 4 + concentration and ph given 149

Justyna Czajkowska, Tadeusz Siwiec Na osiach poziomych wykresów zosta y zamieszczone st enia jonu amonowego, natomiast na osi pionowej jonu magnezowego. Ka dy z wykresów odnosi si do innego odczynu, co uwidoczniono w nag ówkach poszczególnych wykresów. Jak wida na rys. 4 s podane wykresy dla odczynu 9,, 8,5, 8, i 7,5, natomiast brakuje wykresu dla ph = 7,, które równie by o wymienione w metodyce bada. Sta o si tak ze wzgl du na to, e przy ph = 7, struwit nie wytr ca si przy adnym st eniu fosforanów, amonu i magnezu. Na ka dym z wykresów poszczególne grupy punktów przypisane zosta y do okre lonego st enia jonów fosforanowych. Analizuj c wyniki bada na poszczególnych wykresach, a wi c st enia sk adników przy których obserwowano wytr canie si struwitu mo na stwierdzi, e zjawisko to wyst powa o przy ró nych kombinacjach st e. Najsilniejszy wp yw mia odczyn roztworu. Przy wysokim odczynie (ph = 9,) dla wszystkich st e jonów amonowego i fosforanowego zaobserwowano wytr canie si struwitu. Zauwa ono istotn zale no, otó im wy sze by o st enie jonów fosforanowych tym krystalizacja struwitu wyst powa a przy ni szych st eniach magnezu. Tendencja ta sukcesywnie mala a, gdy przy st eniu NH + 4 = 1 mg/dm 3, oraz st eniu 3- PO 4 5 mg/dm 3 potrzebne by o oko o 43 mgmg/dm 3, natomiast przy 1 mg PO 3-4 /dm 3 potrzeba by o tylko ok. 27 mgmg/dm 3 i dalej ok. 18 mgmg/dm 3 i 13 mgmg/dm 3. Przy wzrastaj cych st eniach azotu amonowego krzywe odpowiednich st e PO 3-4 zbli aj si do siebie pokazuj c, e ró nice mi dzy nimi staj si coraz mniejsze. Warto zwróci uwag na to, e na wymagan ilo magnezu silny wp yw maj st enia jonów amonu i jonów fosforanowych, ale w niskim zakresie st e. Przy st eniach jonów amonowych powy ej 4 mgnh + 4 /dm 3 punkty uk adaj si niemal poziomo, co wiadczy o braku ich wp ywu na wymagan ilo jonów magnezowych. Podobny wniosek mo na sformu owa w odniesieniu do jonów fosforanowych, co pokazane zosta o na rys. 5 dla ph równego 9, oraz 8,5. Przy wzrastaj cych st eniach jonów PO 3-4 maleje potrzebna ilo magnezu do wytr cania si struwitu, lecz powy ej 2 mgpo 4 /dm 3 ilo wymaganego magnezu ustala si na okre lonym poziomie. Poziom ten jest zwi zany z ilo ci jonu amonowego. Na rys. 4 i 5 dla ph = 8,5 jeden punkt umieszczony zosta na osi poziomej. Dotyczy to punktu dla st enia fosforanów 5 mgpo 3-4 /dm 3 oraz amonu 1 mgnh + 4 /dm 3. Jest to symboliczny zapis przypadku, w którym nawet przy bardzo du ych st eniach magnezu nie nast pi o wytr cenie si struwitu. Jak wida na kolejnych wykresach rys. 4, im odczyn mia ni sz warto, tym wi cej punktów by o umieszczonych na osi poziomej. Zobrazowanie procesu wytr cania zosta o pokazane w tabeli 1. 15

Krystalizacja struwitu... St e nie m a gne zu, m gm g/dm 3 45 4 35 3 25 2 15 1 5 ph = 9, 1 mgnh4/l 2 mgnh4/l 3 mgnh4/l 4 mgnh4/l 5 mgnh4/l 6 mgnh4/l 7 mgnh4/l 8 mgnh4/l 9 mgnh4/l 1 mgnh4/l 5 1 15 2 25 3 St enie fosforanów, mgpo 4 /dm 3 St en ie m ag n ez u, m g M g /d m 3 6 5 4 3 2 1 ph = 8,5 1 mgnh4/l 2 mgnh4/l 3 mgnh4/l 4 mgnh4/l 5 mgnh4/l 6 mgnh4/l 7 mgnh4/l 8 mgnh4/l 9 mgnh4/l 1 mgnh4/l 5 1 15 2 25 3 St enie fosforanów, mgpo 4 /dm 3 Rysunek 5. St enie magnezu przy którym nast powa o krystalizowanie struwitu dla zadanym st eniu PO 4 3-, st eniu NH 4 + oraz odczynie ph = 9, i 8,5 Figure 5. Magnesium concentration at which followed struvite crystallization for a given concentration of PO 4 3-, NH 4 + concentration and ph = 9. and 8,5 Tabela 1. St enie jonów magnezu w mgmg/dm 3 przy którym wyst powa o wytr canie si struwitu Table 1. The concentration of magnesium ions in mgmg/dm 3 at which there was precipitation of struvite Odczyn ph 9, 8,5 8, 7,5 St enie jonów amonu St enie jonów fosforanowych mg PO --- 4 /dm 3 mg NH + 4 /dm 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 5 39,6 24, 18,3 16,1 15,4 15,4 13,9 13,2 13,2 12,5 1 25,5 16,8 11,8 9,6 8,1 9,6 8,1 8,1 8,8 8,1 15 16,8 13,2 11, 6,6 8,1 6,6 5,9 7,4 4,4 4,4 2 11,8 9,6 8,8 5,2 5,2 4,4 4,4 5,2 5,2 3,7 25 11,8 5,9 5,9 5,2 5,9 4,4 4,4 3,7 4,4 4,4 5 X 48, 43,1 34,7 31,9 25,5 23,3 22,6 19, 19, 1 55,6 2,4 17,6 15,4 15,4 15,4 14,7 15,4 15,4 14,7 15 32,6 18,3 13,9 13,2 13,2 11, 11,8 1,3 1,3 1,3 2 18,3 1,3 9,6 8,8 7,4 7,4 7,4 7,4 7,4 6,6 25 17,6 12,5 1,3 8,8 7,4 6,6 6,6 6,6 7,4 6,6 5 X X X 143,7 1,1 83,8 77,2 73,8 56,9 55,6 1 X 96,8 48,7 47,3 37,5 35,4 34,7 32,6 31,9 26,9 15 X 41, 29, 26,9 23,3 23,3 21,9 21,2 19,7 19,7 2 113,4 38,2 28,3 24,7 21,9 19,7 2,4 18,3 17,6 16,8 25 83,12 28,3 24, 18,3 15,4 15,4 16,1 14,7 13,9 12,5 5 X X X X X X X X X X 1 X X X X X X X X X 165, 15 X X X X X 143,1 19, 98,8 84,4 83,8 2 X X X 236,3 119,1 87,1 67,8 6,3 6,3 56,9 25 X X 111,5 59, 57,6 54,2 53,5 53,5 51,4 49,4 151

Justyna Czajkowska, Tadeusz Siwiec Pokazane w tabeli 1 liczby przedstawiaj st enie magnezu, przy którym dla zadanych st e jonów fosforanowych (kolumny) i jonów amonowych (wiersze) nast powa o wytr canie si struwitu. Przyciemnione komórki tabeli z oznaczeniem X symbolizuj st enia jonów amonowych i fosforanowych przy zadanym odczynie, które bez wzgl du na ilo dawkowanych jonów magnezu nie doprowadzi y do wytr cenia struwitu. Jak wida wraz ze spadkiem odczynu wymagane st enie magnezu bardzo szybko ro nie wraz z coraz wy szymi st - eniami fosforanów i jonów amonowych oraz szybko przybywa przypadków kiedy struwit nie wytr ca si. Przy ph = 9, struwit wytr ci si przy wszystkich analizowanych st eniach, przy ph=8,5 nie wytr ci si w jednym przypadku, przy ph=8, nie wytr ci si w 5 przypadkach, a przy ph 7,5 w 29 przypadkach. Jak wida przypadki nie wytr cania si struwitu wyst puj przy niskich st eniach amonu i fosforanów. Cz sto w literaturze [Gorazda i inni 24, Hutnik i inni 28] podawane s stosunki molowe tworzenia si struwitu Mg 2+ :NH + 3-4 :PO 4 jako 1:1:1. Jest to oczywi cie relacja wzajemna poszczególnych sk adników w struwicie, a nie w roztworze. Dlatego na rys. 6 pokazano te same charakterystyki jak na rys. 4, lecz przeliczone na zale no ci molowe. Przedstawione wykresy pokazuj zale no molow fosforanów w funkcji st enia molowego amonu przy za o eniu, e ilo magnezu przy której zaczyna si wytr ca struwit wynosi 1 mol. Jak wida z rys. 6 przy niskich st eniach molowych amonu krzywe do szybko wzrastaj. Dalej przyrosty si zmniejszaj i od pewnych warto ci krzywe staja si prawie poziome, co wiadczy o braku wp ywu st enia fosforanów na wymagane st enia molowe amonu. Aby mo na by o przewidywa wymagan ilo magnezu sprzyjaj c tworzeniu si struwitu, co mog oby znale zastosowanie w konkretnych instalacjach w oczyszczalni cieków wykorzystuj c dane liczbowe z otrzymanych serii obliczona zosta a regresja wielokrotna pozwalaj ca na oszacowanie molowego st enia magnezu przy zadanym odczynie ph, st eniu fosforanów i amonu wyra onych tak e w molach. Odpowiednia zale no przedstawia nast puj co: Wymagane Mg{mole} =-2,17 2,6 ph,57 PO 4 {mole},2 NH 4 {mole} Równanie to nale y traktowa jako orientacyjne, gdy jego wspó czynnik determinacji R 2 wyniós,58. W dalszych badaniach zostan uwzgl dnione dodatkowe parametry, które sprzyjaj wytracaniu si struwitu, jak ruch turbulentny oraz obecno innych zwi zków, jak obecne we wszystkich wodach naturalnych zwi zki wapnia. 152

Krystalizacja struwitu... Liczba moli PO4 2, 18, 16, 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2,, ph = 9; liczba moli Mg = 1 5mgPO4/l 1 2 3 4 Liczba moli NH 4 Liczba molipo4 ph = 8,5; liczba moli Mg = 1 12, 1, 8, 6, 5mgPO4/l 4, 2,, 5 1 15 2 25 Liczba moli NH 4 Liczba moli PO4 ph = 8,; liczba moli Mg = 1 6, 5, 4, 3, 5mgPO4/l 2, 1,, 2 4 6 8 1 12 Liczba moli PO4 ph = 7,5; liczba moli Mg = 1 2, 1,8 1,6 15PO4/l 1,4 1,2 1,,8,6,4,2, 5 1 15 2 25 3 Liczba moli NH 4 Liczba moli NH 4 Rysunek 6. St enie molowe fosforanów przy którym nast powa o krystalizowanie struwitu przy zadanym st eniu molowym NH 4 +, odczynie ph oraz st eniu molowym Mg równym 1 mol Figure 6. Phosphate molarity at which followed struvite crystallization at a given molar concentration of NH 4 +, ph and molar concentration of 1 mol Mg PODSUMOWANIE I WNIOSKI Omawiane badania nale y traktowa jako pocz tek do bardziej zaawansowanych dzia a, których celem jest poznanie czynników, które w sposób istotny wp ywaj na tworzenie si struwitu. Szczegó owe rozpoznanie pozwoli na sformu owanie zalece i dzia a, które mog zapobiega lub cz ciowo ogranicza krystalizacj struwitu w urz dzeniach oczyszczalni cieków. Uzyskane tu wyniki bada wraz z poprzednio publikowanymi badaniami [Czajkowska, Siwiec 211] wykazuj du z o ono problematyki dotycz cej tworzenia si struwitu w ruroci gach. Jak wykazano struwit wytr ca si przy du ych zró nicowaniach st e zwi zków amonu fosforanów oraz magnezu. Zasadniczy wp yw ma odczyn i jak pokazano przy ph = 7, struwit w analizowanych warunkach, w ogóle si nie wytr ci, natomiast przy ph = 9, przy niemal dowolnych st eniach amonu 153

Justyna Czajkowska, Tadeusz Siwiec i fosforanów, je li tylko b dzie wystarczaj ca ilo magnezu mo na spodziewa jego wytr cania. Wykorzystuj c wyniki bada opracowano z analizy regresji równanie pozwalaj ce oszacowa wymagane st enie magnezu przy zadanym odczynie oraz st eniach molowych fosforanów i amonu. BIBLIOGRAFIA Czajkowska J., Siwiec T. Krystalizacja struwitu ze cieków syntetycznych w instalacji do wiadczalnej w warunkach przep ywowych, Przegl d Naukowy In ynieria i Kszta towanie rodowiska, vol. 2 (2), 211 (w druku po pozytywnych recenzjach). Daekeun K, Jinhyeong K., Hong-Duck R., Sang-Ill L. Effect of mixing on spontaneous struvite precipitation from semiconductor wastewater, Bioresource Technology.1, 29, 74-78. Gorazda K., Wzorek Z., Jodko M., Nowak A. K.: Struwit- w a ciwo ci fizykochemiczne i zastosowanie. Cz. I, Chemik. Nauka-technika-rynek. 1 (57), 24, 8 13. Hutnik N., Wierzbowska B., Matynia A., Piotrowski K., Gluzi ska J. Wp yw jonów glinu na jako kryszta ów struwitu wydzielonego w sposób ci g y z roztworów rozcie czonych, Chemik. Nauka-technika-rynek. 1 (61), 28, 55 58. Konieczny P. Stosowanie PIX-113 w zapobieganiu krystalizacji struwitu, Przegl d komunalny. 4, 23, 64. Malej J., Majewski A. Wybrane problemy oczyszczania wód osadowych, Rocznik Ochrony rodowiska. Tom 4., 22, 11 48. Pastor L., Mangin D., Ferrer J., Seco A. Struwite formation from the supernatans of an anaerobic digestion pilot plant, Bioresiurce Technology. 11, 21, 118 125. Soczek A. Zastosowanie polimerów w celu eliminacji osadzania struwitu i osadów wapniowych, Forum eksploatatora. 1, 23, 1 12. Tabernacki K. Struwit w miejskich oczyszczalniach cieków, Gaz, Woda i Technika Sanitarna. 12, 22, 447 449. Zych B. Struwit korzy ci czy k opoty, Forum Eksploatatora. 1, 21, 9. Mgr in. Justyna Czajkowska Dr hab. in. Tadeusz Siwiec, prof. SGGW Katedra In ynierii Budowlanej Wydzia Budownictwa i In ynierii rodowiska Szko a G ówna GospodarstwWiejskiego ul. Nowoursynowska 159 2-787 Warszawa e-mail: justyna_czajkowska@sggw.pl, tadeusz_siwiec@sggw.pl Recenzent: Prof. dr hab. Jan Pawe ek