Application of modified tap water treatment sludge as a phosphorus adsorbent in aerobic wastewater treatment systems affected by eutrophication from cyanobacteria
Keywords:
Modified tab water treatment sludge, Adsorbent, Phosphorus, CyanobacteriaAbstract
This research aims to study the impact of initial pH levels on the phosphorus adsorption capacity and to create an adsorbent from modified tap water treatment sludge capable of removing phosphorus from wastewater in treatment systems affected by cyanobacteria-induced eutrophication. The adsorbent was prepared from used water treatment sludge, which was calcined at 600°C for 10 hours, followed by grinding and sieving to obtain a particle size of 270 µm. The phosphorus adsorption capacity of this adsorbent was tested with phosphorus concentrations ranging from 50 to 500 mgP/L and pH levels from 3 to 11 over 72 hours. The phosphorus content in the form of orthophosphate was analyzed using the ascorbic acid method, with three replicates per experiment. The results showed that the modified tap water treatment sludge adsorbent had a specific surface area of 19.59 m²/g and a total pore volume of 0.079 m³/g. The key heavy metal components affecting adsorption included aluminum, iron, and calcium. When the initial phosphorus concentration was 500 mgP/L and the pH was neutral at 7-9, the maximum phosphorus adsorption values were 13.71 and 12.85 mgP/L, respectively. The researchers found these conditions to be the most optimal for phosphorus adsorption in this wastewater. Therefore, modified tap water treatment sludge can be effectively used as an adsorbent for phosphorus removal from wastewater.
References
สุวนันท์ ทันสมัย. การกำจัดออร์โธฟอสเฟตและความขุ่นจากน้ำเสียชุมชนด้วยโพลีอลูมิเนียมคลอไรด์และตะกอนจากการผลิตน้ำประปา. [วิทยานิพนธ์วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม].กรุงเทพมหานคร: มหาวิทยาลัยศิลปากร; 2565.
Fang X, Zhang D, Chang Z, Li R, Meng S. Phosphorus removal from water by the metal-organic frameworks (MOFs)-based adsorbents: A review for structure, mechanism, and current progress. Environmental Research 2023; 243(12):117816-117816.
Das R. Phosphorous Sources, Consequences and Removal Techniques from Water - A Review. Progress in Chemical Science Research 2023; 9:147–57.
Fan X, Wu Y, He Y, Liu H, Guo J, Li B, Peng, H. Efficient removal of phosphorus by adsorption. Phosphorus Sulfur and Silicon and The Related Elements 2022; 198:375-384.
มธุรส วังชนะชัย, ณัฏฐ์ ภู่เกิดสิน, ศิริพร ลาภเกียรติถาวร, พงศ์ศักดิ์ หนูพันธ์. การคัดเลือกวัสดุสำหรับการดูดซับฟอสฟอรัสเพื่อใช้เป็นตัวกลางในระบบบึงประดิษฐ์. การประชุมวิชาการแห่งชาติ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน ครั้งที่ 9 ตามรอยพระยุคลบาท เกษตรศาสตร์กำแพงแสน. 6-7 ธ.ค. 2555; นครปฐม: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน. นครปฐม: สำนักงานวิทยาเขตกำแพงแสน กองบริหารวิชาการและนิสิตมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน; 2555. น. 394–401.
Isaacs JD, Strangman WK, Barbera AE, Mallin MA. Microcystins and two new micropeptin cyanopeptides produced by unprecedented Microcystis aeruginosa blooms in North Carolina’s Cape Fear River. Harmful Algae 2014; 31:82–86.
สำนักงานบริหารกายภาพและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี. รายงานผลการบำบัดน้พเสียประจำปี 2564. สำนักงานบริหารกายภาพและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี; 2564.
Mohsenpour SF, Hennige S, Willoughby N, Adeloye A, Gutierrez T. Integrating micro-algae into wastewater treatment: A review. Science of the Total Environment 2021; 752:142168.
Florida LAKEWATCH. A Beginner’s Guide to Water Management [Internet]. [cited 2023 May 26]. Available from: https://lakewatch.ifas.ufl.edu/media/lakewatchifasufledu/extension/circulars/101_ABCs_2004copy.pdf
Romanis CS, Pearson LA, Neilan BA. Cyanobacterial blooms in wastewater treatment facilities: Significance and emerging monitoring strategies. Health & Environmental Research Online (HERO) 2021; 180(106123).
Welch EB, Schrieve GD. Alum treatment effectiveness and longevity in shallow lakes. Hydrobiologia 1994; 275–276(1):423–31.
Kasprzyk M, Czerwionka K, Gajewska M. Waste materials assessment for phosphorus adsorption toward sustainable application in circular economy. Resources, Conservation & Recycling 2020; 168(105335):1–9.
Kuster AC, Huser BJ, Thongdamrongtham S, Padungthon S, Junggoth R, Kuster AT. Drinking water treatment residual as a ballast to sink Microcystis cyanobacteria and inactivate phosphorus in tropical lake water. Water Res 2021; 207(117792).
APHA. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21st ed. Washington DC: American Public Health Association/American Water Works Association/Water Environment Federation; 2005.
Seader JD, Henley EJ. Separation process principles. New York: John Wiley & Sons, Inc.; 1998.
Rastogi RP, Sinha RP, Incharoensakdi A. The cyanotoxin-microcystins: Current overview. Environmental Science and Biotechnology 2014; 13:215–49.
Kuster AC, Huser BJ, Padungthon S, Junggoth R, Kuster AT. Washing and heat treatment of aluminum-based drinking water treatment residuals to optimize phosphorus sorption and nitrogen leaching: Considerations for lake restoration. Water (Switzerland) 2021; 13(18):2465.
Assoualaye G, Djongyang N. Influence of pore size and isosteric heat of adsorption of some metal–organic frameworks on the volumetric and gravimetric adsorption capacities of hydrogen at room temperature. Polymer Bulletin 2021; 78(9):1–15.
Matsuzawa F, Amano Y, Machida M. Phosphate Ion Adsorption Characteristics of Nitrogen Doped Carbon-based Adsorbents Prepared from Sucrose, Melamine, and Urea. Carbon Reports 2023; 2(2):114–22.
Zhang Y, Song C, Ji L, Lui Y, Xiao J, Cao X, Zhou Y. Cause and effect of N/P ratio decline with eutrophication aggravation in shallow lakes. Science of The Total Environment 2018; 627:1294-1302.
Brontowiyono W, Patra I, Hussein SA, Alimuddin, Mahdi AB, Izzat SE, et al. Phosphate Ion Removal from Synthetic and Real Wastewater Using MnFe2O4Nanoparticles: A Reusable Adsorbent. Acta Chim Slov 2022; 69(3):681–93.
Zhang Y, Yang K, Fang Y, Ding J, Zhang H. Removal of Phosphate from Wastewater with a Recyclable La-Based Particulate Adsorbent in a Small-Scale Reactor. Water (Switzerland) 2022; 14(15):2326.
Liu T, Ji B, Wu Y, Liu Z, Wang W. Effects of the pH Value on the Electrodeposition of Fe-P Alloy as a Magnetic Film Material. Journal of Physical Chemistry C 2022; 126(36):15472–15484.
Ye T, Pollack GH. Do aqueous solutions contain net charge?. PLoS One 2022; 17(10):e0275953.
Hantal G, Klíma M, McFegan L, Kolafa J, Jedlovszky P. Does the Sign of Charge Affect the Surface Affinity of Simple Ions? Journal of Physical Chemistry B 2023; 127(27):6205–6216.
Kang L, Mucci M, Lürling M. Influence of temperature and pH on phosphate removal efficiency of different sorbents used in lake restoration. Science of the Total Environment. 2021; 812:151489.
Zhang Y, Yang K, Fang Y, Ding J, Zhang H. Removal of Phosphate from Wastewater with a Recyclable La-Based Particulate Adsorbent in a Small-Scale Reactor. Water (Switzerland) 2022; 14(15):2326.
Yankwa Djobo JN, Nkwaju RY. Preparation of acid aluminum phosphate solutions for metakaolin phosphate geopolymer binder. RSC Adv 2021; 11(51):32258–32268.
Goj P, Handke B, Stoch P. Vibrational characteristics of aluminum–phosphate compounds by an experimental and theoretical approach. Dental science reports 2022; 12(1):17495.
Labjar H, Chaair H. Synthesis and characterization of apatite silicated powders with wet precipitation method. E3S Web of Conferences 2021; 234:00106.
Li BG, Chen Y, Ren G, Zhao R, Zhineng Wu Z, Zhu F, Ma X. Efficient low-concentration phosphate removal from sub-healthy surface water by adsorbent prepared based on functional complementary strategy. Science of The Total Environment 2023; 902:166476.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 วารสารการแพทย์และสาธารณสุข มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เนื้อหาและข้อมูลในบทความที่ลงตีพิมพ์ในวารสารการแพทย์และสาธารณสุข มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ถือเป็นข้อคิดเห็นและความรับผิดชอบของผู้เขียนบทความโดยตรง ซึ่งกองบรรณาธิการวารสารไม่จำเป็นต้องเห็นด้วย หรือร่วมรับผิดชอบใด ๆ
บทความ ข้อมูล เนื้อหา รูปภาพ ฯลฯ ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารการแพทย์และสาธารณสุข มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสารการแพทย์และสาธารณสุข มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี กองบรรณาธิการไม่สงวนสิทธิ์ในการคัดลอกเพื่อการพัฒนางานด้านวิชาการ แต่ต้องได้รับการอ้างอิงที่ถูกต้องเหมาะสม
