Recovery of phosphorus from sewage sludge ash with sequencing bioleaching and electrodialysis


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara Üniversitesi, Turkey

Approval Date: 2018

Thesis Language: English

Student: Büşra Kunt

Consultant: NESLİHAN SEMERCİ

Abstract:

ARITMA ÇAMURU KÜLÜNDEN BİYOLİÇ VE ELEKTRODİYALİZ İLE FOSFOR GERİ KAZANIMI Fosfor tüm canlılar ve bitkiler için çok önemli bir elementtir. Fakat, fosforun temel kaynağı olan fosfat kayaları sınırlıdır ve bu nedenle fosforun arıtma çamuru külü gibi ikincil kaynaklarından geri kazanımı oldukça önemlidir. Arıtma çamuru külü içerisindeki yüksek fosfor miktarı nedeniyle umut verici bir ikincil kaynaktır. Ancak, fosfor açısından ikincil kaynak olan arıtma çamuru fosforun yanı sıra ağır metaller de içermektedir. Bu nedenle, bu çalışmada biyoliç ve elektrodiyaliz prosesleri ile arıtma çamuru külünden fosfor geri kazanımı incelenmiştir. Biyoliç prosesi ile arıtma çamuru içerisindeki fosforun çözünmesi amaçlanırken, elektrodiyaliz prosesi ile biyoliç prosesi sonrası fosfor ile eş zamanlı çözünen ağır metallerin fosfordan ayrılması amaçlanmıştır. Biyoliç deneyleri, kesikli sistemlerde Kükürt ve Demir oksitleyen bakteriler kullanılarak gerçekleştirilerek maksimum fosfor çözünmesini elde etmek amacıyla proses optimize edilmeye çalışılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda maksimum fosfor çözünmesi, 30 gün sonunda, katı sıvı oranı 1:100 olan ve Kükürt bakterilerinin kullanıldığı sistemden %81.7 olarak elde edilmiştir. Elektrodiyaliz çalışmaları 3 bölmeli bir reaktörde, grafit ve altın kaplamalı bakır elektrotlar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Grafit elektrotlarla gerçekleştirilen deneyde grafit elektrotun sisteme akım verilmeye başlandıktan 2 gün sonra zarar görmesi nedeniyle anot kısma taşınan fosfor %6.6 olmuştur. Ancak, altın kaplamalı bakır elektrotlar ile gerçekleştirilen deney 14 gün boyunca sürdürülmüş ve anot kısımda toplanan fosfor %24.6 olmuştur. ABSTRACT RECOVERY OF PHOSPHORUS FROM SEWAGE SLUDGE ASH WITH SEQUENCING BIOLEACHING AND ELECTRODIALYSIS Phosphorus is an essential element for all living organisms and also for plants. However, phosphate rock which is the main source of the phosphorus is limited, thus it must be recovered from its secondary sources like sewage sludge ash. Sewage sludge ash is one of the most promising secondary sources because it contains considerable amounts of phosphorus. The drawback of the sewage sludge ash as being secondary source is the presence of the heavy metals beside phosphorus. Thus, in this study, recovery of the phosphorus from sewage sludge ash with bioleaching and electrodialysis processes was investigated. Bioleaching process was applied to dissolve the phosphorus inside the sewage sludge ash and with electrodialysis process separation of the dissolved phosphorus from the heavy metals that become soluble after bioleaching was aimed. Batch bioleaching experiments were carried out with Sulfur and Iron oxidizing bacteria to optimize the process in terms of phosphorus dissolution. Maximum phosphorus dissolution was obtained from the experiment realized with Sulfur oxidizing bacteria with 81.7% of the phosphorus dissolution after 30 days with solid to liquid ratio of 1:100. Electrodialysis experiments were performed in 3 compartment electrodialysis reactor with graphite and gold coated copper electrodes. Phosphorus passage to anode part was only 6.6% with graphite electrodes because anode electrode was damaged at the 2nd day after introducing electrical current. However, experiment with gold coated copper electrodes lasted 14 days and 24.6% of the phosphorus transported to the anode part.