Gjenvinning av fosfor som struvitt ved Hias renseanlegg

Abstract

Fosfor er et essensielt næringsstoff for vekst hos alle levende organismer og blir benyttet som gjødsel for å opprettholde dagens matproduksjon. Dagens utvinningsgrad av mineralsk fosfat vil føre til mangel på fosfor som mineralgjødsel, siden fosfor vil over tid blir dyrere og vanskeligere å utvinne. Økt bevissthet på at næringssaltet fosfor i form av mineralsk fosfat ikke er en fornybar ressurs, men helt essensielt for å opprettholde dagens matproduksjon gjør at gjenvinning av fosfor er et viktig miljø og matsikkerhetsspørsmål.

I dette studiet har det blitt sett på en metode for å gjenvinne fosfor fra avløpsvann på Hias i form av magnesium-ammonium-fosfat, kalt struvitt, ved bruk av en krystalliseringsprosess. Struvitt kan benyttes som et effektivt gjødslingsprodukt sammenlignet med mineralsk fosfat. Struvitt har lav løselighet i vann som fører til at struvitt frigir fosfor over lenger tid og reduserer fosfortapet til nærliggende vannkilder.

Analysene som ble utført i dette studiet var hydrolysering og utråtning av slam fra mekanisk rensetrinn fra hovedlinjen og biologisk renset slam fra pilotprosjekt på Hias. Det utråtnede slammet ble driftet med en blanding som tilsvarte fullskala. Det ble parallelt driftet en reaktortank med kun biologisk renset slam fra piloten for å se på hvordan dette ville påvirke potensialet til fosfor.

Slammet fra råtnetankene ble så fraksjonert for å bestemme hvordan fosforen var bundet etter drift i 85 dager. Slammet ble så avvannet og struvittfelling ble utført på rejektet. For å se på plantetilgjengeligheten til struvitten ble det utført et karforsøk i veksthus.

Resultatene fra utråtningsforsøket viste at fosforen ble gjort tilgjengelig ved å kutte ut kjemisk rensetrinn og benytte slam fra Piloten. På Hias ble 32% av fosforen gjort tilgjengelig med mekanisk og biologisk slam og 47% med kun biologisk renset slam. Potensialet til slammet med innblanding fra mekanisk rensetrinn førte til et lavere tilgjengelighet av fosfor. Ved å optimalisere driften kan potensialet økes ved å se på resultatene fra kun biologisk renset slam fra piloten.

Struvittforsøket viste sammenheng mellom tilsetning av magnesium og øking av pH og ble brukt for å finne det optimale området for utfelling av struvitt på Hias. Området ble funnet ved pH 8,5 og tilsetning av like mye magnesium som løst fosfor. Dette gir en fosforgjenvinning på 93% i from av struvitt. Det optimale området ble bestemt hvor det var størst grad av gjenvinning av fosfor, med minst mulig tilsetning av kjemikalier.

Det konkluderes med i dette studiet at en gjenvinningsgrad på 93% fosfor fra 32% tilgjengelig fosfat gir en gjenvinning av 16 tonn fosfor i året på Hias, som tilsvarer 127 tonn struvitt. Dette betyr at ved ca. 32% gjenvinning av fosfor på Hias, kunne bedriften i 2012 dekt ca. 0,2% av fosforbehovet i landbruket nasjonalt med resirkulert fosfor. Studiet viser at det finnes et godt potensiale for å gjenvinne store mengder fosfor på Hias i form av struvitt. Vekstforsøket viser at struvitten fra Hias har en lav utløsning av P fra struvitt. Struvitt utfelt i dette studiet passer dårlig som startgjødsel. Den langtidsvirkende effekten ble ikke detektert siden forsøket ble avsluttet for tidlig på grunn av tidsavgrensning.