Optimization of struvite precipitation for landfill leachate treatment

Abstract

Sanitary landfill is the most preferred municipal solid waste disposal method. The production of highly polluted leachate is a major disadvantage of sanitary landfills. In this study, optimization of struvite precipitation to remove ammonium from landfill leachate was conducted by using Response Surface Methodology and central composite design. Optimum struvite precipitation conditions were determined based upon 11 runs performed in central composite design. A second-order polynomial functional model was fitted well to the results. The statistical analysis showed that two independent variables which are molar rates of Mg/N and N/P had significant effects on the ammonium removal efficiency. Maximum ammonium removal efficiency was 99.8% at a molar rate of 1.20 for Mg/N and 1.27 for N/P for a constant 9.2 pH value. The obtained results revealed that struvite used as pre-treatment in anaerobic process can be modelled by using response surface methodology. And also, response surface methodology can be used to optimize required ammonium removal efficiency for lower Mg/N and N/P molar ratio which affects the performance of pre-treatment method that designed for an anaerobic process having 300:5:1 ratio for COD/N/P.

Evsel katı atıkların bertarafında düzenli depolama yöntemi sıklıkla tercih edilmektedir. Çok kirli sızıntı suyu oluşumu, düzenli depolama tesislerinin en önemli dezavantajıdır. Bu çalışmada, Cevap Yüzey Yöntemi ve Merkezi Kompozit Tasarımı kullanılarak sızıntı suyundan amonyum giderimine yönelik strüvit çöktürme optimizasyonu yapılmıştır. Optimum strüvit çöktürme şartlarının belirlenmesi için 11 adet deneysel çalışma yapılmıştır. Sonuçlar ikinci dereceden polinom fonksiyonel model ile iyi uyum göstermiştir. İstatistiki analizler, Mg/N ve N/P molar oranı bağımsız değişkenlerinin amonyum giderim verimi üzerine önemli etkisinin olduğunu ortaya koymuştur. En yüksek amonyum giderim verimine %99,8 olarak; 9,2 sabit pH değerinde, Mg/N için 1,2 ve N/P için 1,27 molar oranlarında ulaşılmıştır. Elde edilen sonuçlar, anaerobik proseste ön arıtım olarak kullanılan strüvitin Cevap Yüzey Yöntemi kullanılarak modellenebildiğini ortaya koymuştur. Ayrıca Cevap Yüzey Yöntemi; KOİ/N/P için 300:5:1 oranına sahip bir anaerobik proses için tasarlanmış olan ön arıtım performansını etkileyen daha düşük Mg/N ve N/P molar oranı için gerekli amonyum giderme verimliliğini optimize etmek için kullanılabilir.