Avloppsvatten från flygplanstoaletter och flygplatstoaletter har undersökts i en brasiliansk studie med avsikt att hitta en lämplig behandlingsform. För det urindominerade avloppsvattnet blev struvitutfällning en bra teknik för att återvinna kväve och fosfor.
Av: Jörgen Hanaeus
Den ökande volymen avloppsvatten från flygplan och flygplatser har vanligen magasinerats och transporterats till ett kommunalt avloppssystem. Sammansättningen kan dock avvika från det kommunala avloppsvattnets, varför en separat behandling kan vara intressant.
I denna brasilianska studie har sammansättningen av flygplanens avloppsvatten undersökts och en lämplig behandlingsmetod har sökts i laboratorieskala.
Avloppsvattnets sammansättning var snarlik humanurins, med pH 8,9, COD 5,3 g/L, NH4+-N 4,2 g/L och Tot-P 0,43 g/L. Med struvitutfällning (magnesiumammoniumfosfat) kunde en 97 %-ig ammonium- och en 95 %-ig fosforseparation uppnås. pH 9 och molförhållandena Mg:NH4:PO4 1,5:1,0:1,0 befanns gynnsamt för utfällningen. En toxicitetsskattning visade att den marina bakterien Vibrio fischeri inhiberades till 95 % efter struvitbehandlingen.
Bakgrund
I Brasilien expanderade flyget och flygplatsverksamheten i samband med World Cup 2014 och OS 2016 och därigenom avloppsvattenproduktionen från dessa enheter.
Den största vattenanvändningen vid flygplatserna utgörs av bevattning av grönytor, toalettspolning samt tvätt och rengöring av golv och flygplan. För dessa ändamål är regnvattenanvändning och återvinning möjliga resurssparande åtgärder som också har studerats och tillämpats.
Avloppsvattnet från flygplanstoaletter är däremot mindre väl undersökt. Vanligt är att det samlas in under flygning då också en detergent tillsätts. Tanken töms och innehållet transporteras till ett avloppsverk. I litteraturen anges halterna av patogena mikroorganismer vara låga. De höga ammoniumhalterna (>1 g N/L) och förekomsten av detergenter gör att biologisk behandling inte är självklar. Den särskilda karaktären på detta avloppsvatten gör att separat behandling kan tänkas. I så fall kan blandning med övrigt avloppsvatten från flygplatsen vara olämplig.
En behandling av flygplansvattnet bör börja med att avskilja ammonium. Två processer diskuterades; ammoniakstripping och fällning i struvitform (MgNH4PO4 .6H2O), För båda processerna har 95 %-iga effekter rapporterats. Strippingalternativet bedömdes kräva långa uppehållstider; dygn. Struvitfällningen sker på timnivå och ger dessutom en användbar gödselprodukt, varför denna valdes för vidare studium. Tidigare rapporter om effekter av struvitgödsel var dessutom gynnsamma.
Försök
Avloppsvatten hämtades från Guarulhos internationella flygplats i Sao Paolo-regionen; den största flygplatsen i Brasilien. Flygplanstoaletterna vacuumspolas till en samlingstank från vilken innehållet sugs upp med pump till en lastbilstank. Samlingstanken spolas sedan med en lösning av vatten och detergent och den lösningen pumpas också till lastbilstanken från vilken vatten till försöken hämtades.
Det så insamlade avloppsvattnet analyserades m a p COD, NH4+-N, fettsyror (VFA), alkalinitet, ledningsförmåga och pH. En toxicitetstest av vattnet före och efter fällning utfördes också. Den marina bakterien Vibrio fischeri användes, vid neutralt pH.
Struvitfällning genomfördes via tillsats av magnesiumklorid, MgCl2 . 6 H2O och dinatriumvätefosfat Na2HPO4 . 12 H2O samt pH-justering med NaOH. 0,5 L-bägare med magnetomrörare användes. Doseringsordningen var 1) magnesiumprodukten 2) fosfaten och 3) pH-justeringen. Omrörningstid var 15 minuter följda av 30 minuters sedimentering och dekantering. pH, magnesium- och fosfattillsatser varierades. Som resultat noterades ammoniumreduktion, fosforkoncentration i dekantatet och konduktiviteten. Den avskilda struviten torkades och analyserades med röntgenteknik (XRD).
Baserat på tidigare studier valdes pH mellan 9 och 10.
Resultat
Det insamlade avloppsvattnet, som f ö hade stark och oangenäm lukt av humanurin, höll: pH 8,9, PO4-P 430 mg/L,COD 3 217 mg O2/L, NH3-N 4 215 mg/L, VFA 2 428 mg HAc/L och alkaliniteten 11 323 mg CaCO3/L. Tillsatt detergent gav en mörkgrön färg på vätskan. Det höga pH-värdet, sannolikt från urea-övergången till ammoniak, medförde ett ringa behov av NaOH för pH-justering.
Ammoniak kunde avskiljas effektivt; som mest med 98 %.
En höjning av pH från 9 till 10 gav en marginell förbättring av ammoniak separationen, sannolikt beroende på (en här inte önskvärd) ammoniakavgång.
Relationen Mg/P befanns viktig. Vid värden (på mol-basis) av 1-1,5 var ammoniak fällningen gynnsammast. För att minimera utgående fosfatfosforhalt var dock värden av 2,0 -3,0 bättre. Orsak kan vara att biprodukter som innehåller Mg och P fälls ut, såsom newberyite (MgHPO4 .3H2O) eller bobierite (Mg3(PO4)2 .8 H2O) eller amorf magnesiumfosfat.
N/P-värdet 1 gav ofullständig fosforreduktion; N/P värdet 2 var klart gynnsammare. Hög Mg-halt gav snabbare struvitutfällning.
Röntgenanalyserna visade att alla försökskombinationer gav struvit. Från toxicitetstesterna drogs slutsatsen att en gynnsam fällning reducerade toxiciteten relativt Vibrio fischeri med 95 %. Toxicitet kvarstod dock, varför utsläpp av fällt vatten till vattenrecipient inte kunde rekommenderas utan tilläggsbehandling.
Slutsatser
Vatten från flygplanstoaletter har en sammansättning nära humanurinens. Den bästa behandlingen för struvitfällning var Mg:NH4:PO4 1,5:1,0:1,0 på molbasis. Den gav en ammoniakreduktion av 97 % och en fosforreduktion av 95 %. Grönytor vid flygplatser kan vara avnämare för struvitgödsel.
Källa: da Paixao Filho, J.L.1), Tonetti, A.L.1) , Guimaraes, M.T.1) & Silva, D.2) (2017) Nutrient recovery from airplane wastewater: composition, treatment and ecotoxicological assay. Water Science & Technology 75.8, 1952-1960.
Författarna från:
1) School of Engineering, Architecture and Urban Design, Unicamp Avenida Albert Einstein 951, Cidade Universitaria “Zeferino Vaz” P.O. Box 6021, 13083-1952, Campinas, SP, Brazil
2) Department of Geology and Natural Resources, Institute of Geosciences, University of Campinas, 13083-970 Campinas, SP, Brazil
Kontakt: adriano@fec.unicamp.br
