汚泥代替処理及び養分回収のための過硫酸塩酸化法。技術的・経済的実現可能性の評価を行った

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J. Environ. Manage..2020 Jul;272:111007. S0301-4797(20)30935-X. doi: 10.1016/j.jenvman.2020.111007.Epub 2020-07-15.

汚泥代替処理及び養分回収のための過硫酸塩酸化法。技術的・経済的実現可能性の評価を行った

Persulfate oxidation for alternative sludge treatment and nutrient recovery: An assessment of technical and economic feasibility.

Haiming Huang
Guojun Guo
Shoufeng Tang
Bing Li
Jing Li
Ning Zhao

PMID: 32677624 DOI: 10.1016/j.jenvman.2020.111007.

抄録

廃棄物処理規制の強化と資源不足の深刻化により、廃棄物活性汚泥の再利用はホットで重要な研究テーマとなっている。従来の汚泥処理技術（埋め立てや焼却など）に比べて、先進的な酸化プロセスは、汚泥の安定化や分解のための環境に優しい方法であることが証明されています。しかし、過硫酸塩の酸化による汚泥分解効果や、その中に埋蔵されている栄養分の再利用については、ほとんど報告されていない。そこで、本研究では、過硫酸塩酸化とストルバイト沈殿を利用した汚泥分解・栄養塩回収の技術的・経済的な可能性を検討した。その結果、紫外線照射により、汚泥からのリン酸塩とアンモニア性窒素の放出量は233.4mg/Lと265.6mg/Lに達することがわかった。また、リン酸塩92.8%とアンモニア性窒素32.6%は、pH9.5でストルバイト沈殿により回収することができた。Pモル比は1.1:1であった。経済分析の結果、提案プロセスの運転コストは従来の汚泥処分に比べて25%高い(267.5ドル/トン)が、設備投資額ははるかに低いことがわかった。将来的には、このプロセスの運転コストを低減するために、化学物質の投与量の最小化,エネルギーの再利用,プロセスの最適化の検討が提案されている。

The introduce of tighter waste disposal regulations and increasing resource scarcity make the re-utilization of waste activated sludge a hot and crucial research topic. Compared with traditional sludge disposal technologies (e.g. landfill and incineration), advanced oxidation processes have been proven to be an environmentally friendly method for sludge stabilization and disintegration. However, the effectiveness of persulfate oxidation for sludge degradation, and the re-utilization of its embedded nutrients have been rarely reported. Therefore, this work is to investigate the technical and economic feasibility of using persulfate oxidation and struvite precipitation for sludge degradation and nutrient recovery. The results show that with the assistance of ultraviolet radiation, released phosphate and ammonia nitrogen from sludge could reach 233.4 and 265.6 mg/L. Besides, 92.8% phosphate and 32.6% ammonia-nitrogen could be recovered by struvite precipitation at a pH of 9.5, with an Mg: P molar ratio of 1.1:1. The economic analysis shows that the operational cost of the proposed process was 25% higher than traditional sludge disposal (267.5 $/ton), but its capital investment is much lower. Investigations on chemical dosage minimization, energy reclamation and process optimization are suggested to reduce the process's operating cost in the future.