Laboratory evaluation of electric arc furnace slag as a potential wetland substrate

Phosphorus (P) is considered as the controlling element in the proliferation of eutrophication in water bodies. Constructed wetlands are accepted as the most appropriate treatment technology for removal of nutrients, including phosphorus from agricultural drainage waters. As most of P removal in constructed wetlands is through precipitation and abiotic sorption, introduction of suitable substrate can enhance the P removal efficiency of the system. Slag has immense capacity for P sorption however its composition and ability as a wetland substrate varies from locale to locale. A study divided into bench and pilot scale was undertaken to evaluate the efficiency of a locally available electric arc furnace slag (EAFS). The pilot scale study was used to validate the findings of bench scale together with conducting additional investigations. In bench scale study EAFS was found to have high efficiency (nearly 100%) in P removal. Amount of P removed increased by increasing the contact time between the P solution and the slag. Where mechanical shaking appreciably enhanced the P-removal efficiency (90 %) in 3 hour, aeration resulted in (97-99%) phosphorus removal in a much reduced contact time of one hour for all P concentrations used (0.3, 3.0, 6.0 mg/L). Adsorption capacity of 1457 mg/kg was ascertained for this slag. In the pilot scale study higher P removal was recorded in residence time treatments of five and ten hour but, the rate of removal was slower than what was observed in case of one and two hour residence time. The EAFS when subjected to application of a high concentration of P solution over 72 hour period depicted a gradual decrease in the P removal efficiency, falling from 85% to 53% at the end of experiment. It was also established that EAFS can be regenerated to 70% of its original P-sorption capacity by putting it to a resting period of 3 weeks.Le phosphore est considéré comme l'élément nutritif déterminant dans le foisonnement par eutrophisation des eaux. Les marais artificiels sont reconnus comme la technologie la plus appropriée pour enlever les éléments nutritifs, tel le phosphore, des eaux usées agricoles. Comme la majorité de l'enlèvement du P dans les marais artificiels est le résultat de précipitation et de sorption abiotique, l'introduction d'un matériel approprié pourrait améliorer l'efficacité d'enlèvement de P du système. Quoi que les scories ait une immense capacité de sorption du P, leur composition et applicabilité comme matériel de marais filtrant varie toutefois de lieu en lieu. Une étude visant à évaluer l'efficacité de scories de four électrique à arc (SFEA), disponibles localement, à ces fins, fut entreprise à l'échelle de banc d'essai, ainsi qu'à l'échelle préindustrielle. A cette dernière échelle l'étude servit à valider les résultats de l'étude à l'échelle de banc d'essai, ainsi qu'a compléter d'autres expériences. A l'échelle du banc d'essai, la SFEA montra un efficacité d'enlèvement du P très élevée (près de 100%). La quantité de P enlevée augmenta de concert avec la durée de contact entre la solution contenant le P et les scories. Pour toutes les concentrations de P étudiés (0.3, 3.0, et 6.0 mg/L), une agitation mécanique améliora notamment l'efficacité d'enlèvement du P (90% en 3 hr), tandis que l'introduction d'une aération eu pour résultat un enlèvement quasi-total (97-99%) du P dans un temps de contact beaucoup plus court (1 hr). Une capacité d'adsorption de 1400 mg/kg fut déterminé pour ces scories. Lors de l'étude à l'échelle préindustrielle, des temps de séjour plus longs (5 et 10 h) augmentèrent l'enlèvement du P, mais le taux d'augmentation de l'enlèvement du P fut significativement plus élevé lors des premières (1, 2 h) heures de séjour. Lorsque soumises à une application d'une solutio