FOSFORUTVINNING FRÅN BOTTENSEDIMENT OCH AVLOPPSSLAM

Hem / Miljöprojekt

Vid avloppsvattenrening binds fosfor till avloppsslam. Överföring av fosfor från avloppsvatten till slam vid avloppsrening genom fällning av fosfor till avloppsslam minskar emissionen av fosfor från avloppsvatten. Emellertid kan fosfor som fällt ut i slam friges vid t.ex. deponering av slam. Dessutom finns stora mängder fosforbundna i bottensediment. Rydin (1996) har studerat utlakning av fosfor vid deponering. Vid försök med lakning vid anaeroba (syrefria) förhållanden kunde vid pH=5 nästan all fosfor lakas ut ur. Vid aeroba (syrerika) förhållanden erhölls en lägre utlakningsgrad. Detta illustreras av figur 1 som visar naturliga reaktioner i sjösediment (Klee, 1985). Vid syrerika förhållanden binds fosfat som järn(III)fosfat (figur 12). Under syrefria förhållanden bildas i sedimenten lättlöslig järn(II)fosfat. Om fosfat och järn frigörs från sedimenten oxideras järnet till trevärt och fosfaten fälls ut som järn(III)fosfat. Om sedimenten innehåller sulfid som kan reagerar med tvåvärt järn till järnsulfid, kan fosfat bundet till sedimentet frigöras.

Figur 1. Reaktioner i sjösediment mellan fosfat, järn och sulfid vid vilka fosfat frigörs (Klee, 1985).

Under reducerande betingelser överförs trevärt järn till tvåvärt järn. Trevärt järn kan binda mer fosfat som järn(III)fosfat FePO4, än vad tvåvärt järn kan binda som järn(II)fosfat Fe3(PO4)2, och lösligheten för järn(II)fosfat (log K=-32) är 10^6,6 (3981071) gånger större än för järn(III)fosfat (log K=-26).

FePO4 → Fe^3+ + PO4^3-

[Fe^3+]x[PO4^3-] = 10^-26

[Fe^3+] = [PO4^3-] = 10^-13

Fe3(PO4)2 → 3Fe^2+ + 2PO4^3-

[Fe^2+]^3x[PO4^3-]^2 = 10^-32

[Fe^2+] = [PO4^3-] = 10^-6,4

Processen kan utformas så att bottensediment eller avloppsslam tillförs en anaerob reaktor där sulfid tillsätts för att binda utlösta metaller. Det fastamaterialet sedimenteras från den fosfathaltiga vattenfasen, varefter fosforn fälls ur vattenfasen med kalcium. Bottensediment kan läggas tillbaka på havsbotten. Hur fosforn binds samt hur mycket fosfor som frigörs och hur lång tid det tar innan den frigörs behöver studeras. Utvinning från avloppsslam kan bidra till att återvinna fosfor från avloppsrening varvid mängden fosfor i avloppsslam kan minskas, vilket bidrar till minskade utsläpp av fosfor från avloppsslam. Utvinning av fosfor ur bottensediment i Östersjön kan minska övergödning och motverka algblomning. Återanvändning av fosforn från avloppsslam och bottensediment som gödsel i jordbruket bidrar till en minskad användning av fosfatmineral och till minskade utsläpp av fosfor.

REFERENSER

Klee, O. (1985) Angewandte Hydrobiologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart & New York.

Levlin, E. & Hultman, B. (2007) Phosphorus recovery from sewage sludge - Ideas for further studies to improve leaching, Proceedings of Polish-Swedish seminars, Stockholm Juni 5-9, 2004, Report No 12. Joint Polish - Swedish Reports, TRITA.LWR REPORT 3017, ISBN 978-91-7178-825-2, sid 61-70 (http://www.energiomiljo.org/kth/Polishproject/rep12/Pfurtherecovery.pdf)

Rydin, E. (1996) Experimental studies simulating potential phosphorus release from municipal sewage sludge deposits, Wat. Res. Vol. 30, No. 7, pp. 1695-1701.