인에 대한 인 회복이란 무엇입니까?
영양소로서의 인 - 우리 사회의 중요성
인은 화학 요소입니다. 그것은 ATP (에너지 통화) 또는 DNA (생식)와 같은 모든 살아있는 유기체에 결정적인 분자에 포함됩니다. 그렇기 때문에 인은 비료의 필수 성분입니다. 인은 음식이 없다는 것을 의미하지 않습니다.
우리 사회에서 오늘날 우리가 사용하는 인은 주로 몇몇 국가에 집중된 유한 인 암석 자원에서 비롯됩니다. 암석의 채굴 및 가공으로 인해 환경 손상이 발생합니다. 오늘날 우리가 사용하는 모든 인의 약 80-90%가 비료 생산에 사용됩니다. 일단 들판에 퍼지면 인은 작물에 의해 흡수되어 우리의 음식에서 어떤 식 으로든 끝납니다. 화장실에서 우리는 인을 배설합니다.
오염 물질로서의 인 - 폐수 처리장의 제거
마지막으로 인은 폐수 처리장에서 끝납니다. 인이 지표수로가는 길을 찾았다면, 수생 비료 역할을합니다. 그것은 종종 독성이있는 조류의 성장을 증식 할 것입니다. 결과 생태 및 경제적 손상을 방지하기 위해 처리장의 폐수에서 인이 제거됩니다. 가장 인기있는 관행은 폐수에 철 염을 추가하는 것입니다. 일단 첨가되면, 철은 인을 결합시킨다. 형성된 철 포스페이트는 불용성이다. 유기 물질, 하수 슬러지와 함께 탱크 바닥에 수집됩니다. 인은 폐수에서 제거됩니다.
다음 단계에서는 하수 슬러지가 소화조로 가져옵니다. 여기서 미생물은 유기 물질을 바이오 가스로 변형시킵니다. 바이오 가스는 열 및 전기 생산에 사용될 수 있습니다. 소화조의 조건은 폐수 처리장의 다른 부품에 비해 다릅니다. 화학적, 생물학적 및 물리적 상태는 안정적입니다. 산소는 없으며, 물질은 약 1 개월 동안 소화조에 남아 있습니다. 그 후, 슬러지는 슬러지에 포함 된 인을 추가로 사용하지 않고 종종 매립되거나 소각된다. 때때로 슬러지는 농업 분야로 가져 오지만, 많은 양으로 인해 물류가 복잡하며 오염 물질과 슬러지의 인의 식물 가용성에 대한 논쟁이 있습니다.
.철 포스페이트를 함유 한 하수 슬러지로부터의 인 회수
우리의 연구의 더 넓은 목표는 인산 인산염을 함유 한 소화 된 하수 슬러지와 인구를 분리 할 수있는 기술을 개발하는 것이 었습니다. 이것은 우리가 비료의 인을 재사용 할 수있게 해줄 것이다.
이러한 기술을 개발하기 위해서는 소화 된 하수 슬러지에 포함 된 정확한 유형의 철 인에 관한 더 많은 정보가 필요하다고 확신했습니다. 수백 가지의 다른 철 인 화합물이 있기 때문입니다. 그것들은 모두 화학적 및 물리적 특성이 다릅니다. 문헌을 컨설팅 한 후, 하수 슬러지의 철광석에 대한 정보 만 존재한다는 것은 분명했습니다.
철 미네랄 비비 아 나이트 - 하수 슬러지에서의 주요 형태
우리는 핀란드, 독일 및 네덜란드에서 하수 슬러지 샘플을 수집했습니다. 우리는 산소가없는 조건 하에서 샘플을 처리하고 분석했습니다 (X- 선 회절, 전자 현미경 기술, mössbauer 분광법 등). 인 제거에 철을 사용한 모든 처리 식물에서, 우리는 비비 아 나이트 (Vivianite)라고 불리는 철 미네랄을 발견했습니다. 슬러지에 철분이 많을수록 인구가 비비 아 나이트에 더 많이 묶여 있었고, 인의 최대 90%가 비비 피아 나이트에 묶여있었습니다. 비비 아 나이트는 슬러지의 작은 입자, 약 100 µm에 존재합니다. 그것은 인간 머리의 직경에 관한 것입니다. 그것은 거의 모든 인이 단 한 단계로 존재한다는 것을 의미합니다. 모든 사람들이 생각하기 전에 인은 다양한 형태로 존재합니다. 소화조는 비비안 생산의 장소라는 것이 밝혀졌습니다. 길고 꾸준한 조건과 산소의 부재는 비비안의 형성을 유도합니다.
하수 슬러지의 권위있는 미네랄
Vivianite는 예술가들이 사용하는 푸른 광물입니다. 예를 들어, Delft 마스터 화가 Johannes Vermeer는이 안료의 예리한 사용자였습니다. 하수 슬러지 외에도이 미네랄은 이탄과 같은 다른 곳에서 찾을 수 있습니다.
미국 원주민도 안료를 사용했습니다. 미국의 예술가들은 우리가 하수 처리 공장에서 얻은 Vivianite와 함께 그림을 만들었습니다.
Vivianite - 인 회복을위한 핵심 광물
베이비 푸른 색 외에 Vivianite의 좋은 점은 그것이 강자성이라는 것입니다. 광업 산업에서 이미 잘 확립 된 비용 효율적인 장비를 사용하여 자석으로 하수 슬러지에서 검색 할 수 있습니다. 작은 설정을 사용하여 60 %의 검색률이 달성되었습니다. 이것은 하수 슬러지를 목표로하는 다른 모든 인 회복 기술에 비해 더 비교됩니다. 아마도이 비율은 다가오는 파일럿 플랜트 설치에서 더욱 증가 할 것입니다.
미네랄이 분리되면, 비비 아 나이트는 칼륨마다 용해되어 액체 인산염 비료를 생산할 수 있습니다. 비비 아 나이트의 용해 동안, 철 염을 생산하는데 사용될 수있는 철 산화철이 형성되고, 그 후 하수 처리장에서 인산염 제거를 위해 재사용 될 수있다.
.다음은 무엇입니까?
이 과정은 특허를 받았으며 향후 2 년 동안 EU가 자금을 지원하는 프로젝트 (EIT 원료)의 일환으로 파일럿 스케일에서 Wetsus/Tu Delft에 의해 테스트됩니다.
.동시에 Wetsus/Tu Delft 과학자들은 하수 슬러지에서 비비안 제의 입자 크기를 증가 시키려고 노력합니다. 더 큰 입자는 하수에서 분리하기가 더 쉽습니다. 비료 생산을 위해 더 많은 인을 회수 할 수 있습니다.
이 연구 이야기는 종종 우리가 제거 해야하는 제품으로 간주되는 폐수가 실제로 귀중한 자원을 포함하고 있음을 보여줍니다.
이러한 결과는 Vivianite라는 제목의 기사에 설명되어 있으며, 소화 된 하수 슬러지의 주요 포스페이트 광물 및 최근 Water Research 저널에 발표 된 인산염 회복의 역할로 설명되어 있습니다. 이 작업은 Wetsus의 P. Wilfert와 A.I. Delft University of Technology에 의해 수행되었습니다. Dugulan, K. Goubitz, G.J. Witkamp 및 M.C.M. Delft University of Technology의 Van Loosdrecht 및 Wetsus의 L. Korving.
