Schütz, J. , Rustige, H. , Jährig, J. , Miehe, U. (2023): DECENTRALISED WASTEWATER TREATMENT AND WATER REUSE FOR REGIONS WITH SEASONAL DROUGHT STRESS.

10th International Symposium On Wetland Pollutant Dynamics and Control (Wetpol 2023). Brügge 11.09.2023

Abstract

This report summarises the theoretical design of a degasification plant to recover ammonia and carbon dioxide from organic residues, such as agricultural digestates, manure and municipal/industrial wastewater. Heat and water management had been identified as one crucial factor to optimise during this research. The chemical and physical parameters reveal the high tendency of ammonia towards water phase and underline the difficulty in ammonia stripping. Besides temperature, the volumetric gas-liquid ratio had been identified as most important factors. Regarding pH-value it had been observed, that a further increase is not sufficient once pH 9 is reached. Applied absolute pressure also has been identified of lower importance, compared to temperature and volumetric gas-liquid ratio. The latter three parameters are influencing evaporation and heat management in the desorption stage. A design model from literature according to Onda showed good correlation with the practical experiments including packings. Other column fillings as cones lead to operational problems. The understanding of the exact relations in column design are further used to design a cost-efficient process with low carbon footprint. The practical tests, as such, were reproducible, however the batch operation and limitations in the column design resulted in a limited transferability towards large scale plants. In terms of the absorption stage, the pilot needs to be further optimised to reach sufficient recovery rates. An absorption of ammonia and carbon dioxide under use of gypsum is favoured to also recover carbon dioxide and to avoid sulfuric acid dosing. In that term further tests and optimisation is needed, to have a fully quantifiable pilot system. The integration of a measure-control system is a further development step. In conclusion, the degasification process with low pressure (vacuum) reveals benefits compared to conventional air stripping in terms of heat management and the necessary gas-liquid-ratio, which has effects on column diameter and eventually column height. The necessity of aggressive chemicals dosage (as caustic in desorption) or acid (in absorption) is in view of the authors not given, hence cheap and safe alternatives (e.g. CO2 stripping) and gypsum dosage as alternative sulphur source work sufficient.

Abstract

Die Simulationsergebnisse mit SIMBA# zeigten, dass mit den neu entwickelten ammoniumbasierten Regelungen und dem Air-Cycling-Konzept für MBR die Belüftung bzw. den Energieverbrauch deutlich reduziert werden konnte.An der Pilotanlage wurde demonstriert, dass mit den optimierten MSR-Konzepten stabile Ablaufwerte von CSB und Stickstoff erzielt werden können, welche mit großen Energieeinsparungen verbunden sind. Getestet wurden die ammoniumbasierten Regelungen und das Air-Cycling. Aber auch angepasste alternative MSR-Konzepte zur Optimierung der Schlammrezirkulation auf Basis der Nitratkonzentration im Ablauf und der Redoxpotential-basierten Regelung für die Belüftung der Nitrifikation wurden optimiert und getestet. Auch hier konnten sehr gute Ablaufergebnisse erzielt werden in Verbindung mit Energieeinsparungen. Allerdings wurde auch festgestellt, dass die verwendete ionenselektive Elektrode für die kontinuierliche Messung von Ammonium im Ablauf im niedrigen Messbereich (1-2 mg/L NH4-N) keine zuverlässigen Daten für eine Steuerung liefern kann.Im Rahmen des Projektes wurde auch ein neues Vorhersagemodell für Membranfouling entwickelt, um das Fouling 7 bis 14 Tage im Voraus zuverlässig vorherzusagen. Das Modell wurde dabei sowohl mit den historischen Betriebsdaten validiert und auch in der Praxis an der Pilotanlage getestet und bestätigt. Zusätzlich wurde ein Entscheidungsunterstützungs-system erarbeitet, welche die Fehlersuche und Wartung deutlich erleichtert.

Do you want to download “{filename}” {filesize}?

In order to optimally design and continuously improve our website for you, we use cookies. By continuing to use the website, you agree to the use of cookies. For more information on cookies, please see our privacy policy.