Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Microstructural and chemical analysis of selected poultry bedding materials — potential substrates in agricultural biogas production technologies

Sakiewicz P., Cebula J., Piotrowski K., Bohdziewicz J.

Eco-Energetics : technologies, environment, law and economy

|

2019

|

T. 2

113--122

EN

The research results concerning microstructure and chemical composition of selected post-processed poultry beddings derived from industrial-scale poultry breeding are presented. It was found, that the proper trend is providing the optimal conditions in respect to bred-animals comfort. The highest concentration of biogenic elements — especially nitrogen and potassium — was observed for the samples of poultry manure premixed with the straw. High quality of bedding biomass influences the inhibition of poultry-manure decomposition processes advantageously. In effect, biogas yield increases (due to C/N adjustment), in spite of the fact that increase in ammonium nitrogen concentration simultaneously inhibits the methane fermentation process.

2

Methane fermentation of poultry manure — shortcomings and advantages of the technology: fermentation or co-fermentation?

Sakiewicz P., Cebula J., Piotrowski K., Bohdziewicz J.

Eco-Energetics : technologies, environment, law and economy

|

2019

|

T. 2

97--104

EN

Overcoming of technological barriers in methane fermentation of substrates including poultry manure derived from poultry-breeding industry is regarded as one of strategic trends in biogas-technology development. The essential limitations and possibilities of such substrates for biogas production is presented here. It should be emphasized, that biogas production based on poultry manure from industrial-scale farms is effective solution of important ecological problem with simultaneous production of green energy and efficient solution of odours emission from the poultry breeding farm. Methane co-fermentation of post-processed bedding premixed with poultry manure solves, at least partly, problem of correct C/N ratio in the substrate mixture.

3

Kinetics of methane fermentation of selected post-processed poultry beddings — possibilities of process intensification and limitations

Sakiewicz P., Cebula J., Piotrowski K., Bohdziewicz J.

Eco-Energetics : technologies, environment, law and economy

|

2019

|

T. 2

105--112

EN

The kinetics of methane fermentation of selected post-processed poultry beddings was analyzed. A modified nonlinear Gompertz model was applied for the calculations. The presented kinetic parameter may be useful for design or optimization calculations of agricultural-biogas installations integrated with industrial-scale poultry breeding.

4

Badania różnych wariantów ekstrakcji do fazy stałej w ilościowej analizie kofeiny

Adamczak M., Kamińska G., Bohdziewicz J.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 12

2128--2131

PL

Określono najbardziej skuteczny sposób odzysku kofeiny za pomocą ekstrakcji do fazy stałej. Wybrano wariant cechujący się najniższym zużyciem odczynników i porównano go z dotychczas stosowanymi w laboratorium. Otrzymane wyniki pozwoliły na określenie, że odzysk w przypadku gdy stosowany jest aceton lub acetonitryl jest wyższy niż w przypadku stosowania wyłącznie metanolu. Jest to w głównej mierze spowodowane obecnością substancji powstałych w wyniku reakcji rozpuszczalnika z materiałem kolumny. Przeprowadzenie analizy finansowej i środowiskowej pozwoliło na potwierdzenie, że wariant z zastosowaniem metanolu jest najbardziej właściwym spośród testowanych do przeprowadzania ekstrakcji kofeiny do fazy stałej.

EN

Caffeine was recovered for anal. purposes from its aq. solns. by solid-phase extn. in presence of MeOH, MeCN and Me₂CO. The apparent recovery degrees were higher than 100% because the signal of high performance chromatog. was disturbed by signals of interfering substances flushed from the column. MeOH was the most appropriate solvent for the recovering caffeine.

5

Wpływ stężenia polimeru i nanorurek węglowych na retencję kofeiny w procesie ultrafiltracji

Adamczak M., Kamińska G., Bohdziewicz J.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

371--381

PL

Kofeina jest substancją należącą do grupy mikrozanieczyszczeń. Jest postrzegana jako substancja stosunkowo nieszkodliwa i łatwo rozkładalna w środowisku naturalnym, jednakże w miarę upływu czasu osiąga bardzo wysokie stężenie w wodach powierzchniowych, dlatego też istotne jest poznanie możliwości jej usuwania. W pracy przedstawiono ocenę stopnia usunięcia kofeiny w procesie ultrafiltracji z zastosowaniem membran nanokompozytowych. Zastosowano membrany nanokompozytowe z polieterosulfonu (PES) z dodatkiem jednościennych nanorurek węglowych zmodyfikowanych grupami karboksylowymi (SWCNT-COOH). Zmiany stężenia modyfikatora, a także stężenia polimeru w roztworze membranotwórczym pozwoliły na wytworzenie membran zapewniających uzyskanie wysokiej retencji kofeiny przy zachowaniu optymalnego strumienia permeatu. Osiągnięty stopień usunięcia kofeiny mieścił się w granicach 68-100 % w zależności od właściwości separacyjnych membrany. Określono również charakterystykę badanych membran, wyznaczając ich porowatość oraz stopień hydrofilowości.

EN

Caffeine is a substance that belongs to group of microcontaminants. However it is seen as relatively harmless and easy to decompose in environment. Furthermore caffeine achieve very high concentrations in surface waters so it is important to study the possibilities of its removal. This study presents the estimation of caffeine removal during ultrafiltration process. Within the framework of this research nanocomposite membranes were prepared from poly(ethersulfone) (PES) with addition of carboxylated single-walled carbon nanotubes (SWCNT-COOH). Modification of nanotubes concentration and contribution of polymer in membrane-forming solution allowed to achieve high caffeine retention with preservation of optimal flux during filtration. Caffeine rejection varied from 68 to 100 %. It depended on separation properties of each membrane. Characteristic of studied membranes by the measurement of their porosity and hydrophilicity was also determined in this study.

6

Separacja wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych na membranie ultrafiltracyjnej modyfikowanej nanorurkami węglowymi

Kamińska G., Bohdziewicz J.

Ochrona Środowiska

|

2018

|

Vol. 40, nr 4

37--42

PL

Porównano właściwości oraz potencjał separacyjny i podatność na zjawisko blokowania trzech membran ultrafiltracyjnych. Przedmiotem badań były membrana komercyjna UE50 oraz dwie wytworzone w warunkach laboratoryjnych membrany – polieterosulfonowa (PES) oraz polieterosulfonowa modyfikowana nanorurkami węglowymi z grupami hydroksylowymi (PES-SWCNT-OH). Potencjał separacyjny membran określono względem wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych – kofeiny, bisfenolu A i pentachlorobenzenu. Wykazano, że stopień eliminacji tych związków zależał głównie od ich właściwości fizyczno-chemicznych. Skuteczność usuwania związków o wysokiej hydrofobowości, tj. bisfenolu A i pentachlorobenzenu była zdecydowanie większa niż hydrofilowej kofeiny. Ponadto stwierdzono, że za efekt separacji mikrozanieczyszczeń odpowiadało zjawisko adsorpcji na membranie modyfikowanej nanorurkami węglowymi, które zwiększały jej pojemność adsorpcyjną. Wszystkie badane membrany ultrafiltracyjne charakteryzowały się mniejszą skutecznością separacyjną wraz ze wzrostem ciśnienia transmembranowego. Przy wyższych ciśnieniach transport masy przez membranę był szybszy, co skutkowało krótszym czasem kontaktu mikrozanieczyszczeń z membraną. Badania wykazały, że powierzchnia modyfikowanej membrany ultrafiltracyjnej ulegała mniejszemu blokowaniu niż powierzchnia membrany komercyjnej UE50. Za przyczynę lepszej odporności modyfikowanej membrany na to zjawisko uznano większą chropowatość jej powierzchni objawiającą się występowaniem licznych wypustek, co utrudniało powstawanie równomiernej warstwy osadu. Za istotny należy również uznać fakt, że membrana była modyfikowana nanorurkami węglowymi z grupami tlenowymi, co nadało jej bardziej hydrofilowy charakter. Właściwość ta ograniczała podatność membrany na blokowanie, gdyż zmniejszała siłę oddziaływań hydrofobowych między powierzchnią a usuwanymi zanieczyszczeniami.

EN

This study compares retention characteristics and retention potential as well as antifouling properties of three ultrafiltration membranes. The commercial membrane UE50 and two membranes produced under laboratory conditions – polyethersulfone membrane (PES) and polyethersulfone membrane modified with hydroxyl-functionalized carbon nanotubes (PES-SWCNT-OH) – were selected for the research. Retention potential was determined for selected organic micropollutants, i.e. caffeine, bisphenol A and pentachlorobenzene. It was determined that removal degree of micropollutants depended mainly on their physicochemical properties. Removal efficacy of highly hydrophobic substances, i.e. bisphenol A and pentachlorobenzene was significantly higher than of hydrophilic caffeine. Furthermore, it was found that adsorption played a key role in the micropollutant removal and the process was more intense on the modified membrane as nanotubes enhanced sorption capacity of the membrane. For all the ultrafiltration membranes studied, the retention of micropollutants decreased with an increase of the transmembrane pressure. At higher pressures, mass transport through the membrane was faster and resulted in shorter contact time between the micropollutants and membrane. Moreover, the modified ultrafiltration membrane had better antifouling properties compared to the commercial membrane UE50. It was an effect of its rougher surface with multiple protrusions, which interfered with even sediment layer formation. Importantly, the membrane was modified with hydroxyl-functionalized carbon nanotubes, which added to its hydrophilic character. The same it improved the antifouling properties of the membrane by weakening the hydrophobic interactions between the membrane surface and target pollutants.

7

Wpływ warunków procesowych na fotokatalityczny rozkład diklofenaku w środowisku wodnym

Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 4

870--873

PL

Przedstawiono wyniki badania wpływu warunków procesowych heterogenicznej fotokatalizy (moc naświetlania, objętość reaktora, odczyn środowiska reakcji, obecność związków nieorganicznych) na rozkład diklofenaku, niesteroidowego leku przeciwbólowego i przeciwzapalnego.

EN

Diclofenac-contg. aq. solns. were subjected to photocatalytic decompn. by using UV lamps 15 or 150 W in the presence of TiO₂ as an air-oxidn. catalyst. The effect of reactor vol., pH of the reaction medium and the presence of inorg. micropollutants on the diclofenac degradn. was studied. The effectiveness of diclofenac oxidn. decreased with the increase in pH of aq. solns. The presence of NaCl, NaHCO₃ and Na₂SO₄ resulted in a decrease in the decompn. effectiveness. Furthermore, the diclofenac oxidn. by-products were formed, which could have a negative impact on living organisms.

8

Usuwanie mikrozanieczyszczeń w laboratoryjnym wielofunkcyjnym reaktorze membranowym

Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J., Kamińska G.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 2

525--532

PL

Hybrydowe układy oczyszczania ścieków oparte o zaawansowane procesy utleniania i techniki membranowe stanowią alternatywę nie tylko do konwencjonalnych układów oczyszczania strumieni wodnych, ale również do układów sekwencyjnych bazujących na pogłębionych procesach oczyszczania. W pracy przedstawiono ocenę stopnia usunięcia mikrozanieczyszczeń organicznych z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych - antracenu i bezno(a)pirenu - oraz domieszek przemysłowych, tj. pentachlorofenolu i oktylofenolu, jak również związków farmaceutycznych - diklofenaku z oczyszczonych ścieków bytowo-gospodarczych na poszczególnych etapach cyklu pracy fotokatalitycznego laboratoryjnego wielofunkcyjnego reaktora membranowego. Proces oczyszczania realizowano bez i z dodatkiem katalizatora w postaci komercyjnego ditlenku tytanu. Dobrane parametry pracy reaktora umożliwiły ponad 73% usunięcie badanych mikrozanieczyszczeń w procesie prowadzonym bez dodatku katalizatora. Wprowadzenie półprzewodnika do oczyszczanego roztworu wodnego pozwoliło na kompletne usunięcie pentachlorofenolu, oktylofenolu, bezno(a)pirenu oraz diklofenaku. Wykazano, że zastosowana membrana ultrafiltracyjna pełniła nie tylko rolę przegrody separującej cząsteczki stosowanego katalizatora, ale również pozwalała na zatrzymanie mikrozanieczyszczeń, których współczynniki retencji mieściły się w zakresie od 9% dla pentachlorofenolu do 98% dla bezno(a)pirenu.

EN

Hybrid wastewater treatment systems based on advanced oxidation processes and membrane techniques are an alternative both to conventional water treatment systems and sequential systems based on deep-treatment processes. The paper presents the estimation of the removal rate of organic micropollutants from wastewater effluent at various phases of the photocatalytic laboratory multifunctional membrane reactor. The tested compounds belong to the group of polycyclic aromatic hydrocarbons - anthracene and benzo(a)pyrene, industrial additives i.e. pentachlorophenol and octylphenol, as well as pharmaceuticals - diclofenac. The treatment process was carried out without or with the addition of a catalyst in the form of commercial titanium dioxide. Reactor’s selected operating parameters allowed to remove over 73% of the tested micropollutants in the process carried out without catalyst. The addition of the semiconductor to the treated water solution allowed to remove completely pentachlorophenol, octylphenol, benzo(a)pyrene and diclofenac. It has been shown that the ultrafiltration membrane acts not only as a separation barrier of the catalyst, but also allows for the retention of micropollutants, which removal rate ranged from 9% for pentachlorophenol to 98% for benzo(a)pyrene.

9

Badania efektu toksykologicznego fotokatalizatorów

Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J., Kamińska G.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 1

201--209

PL

Efektywność rozkładu zanieczyszczeń organicznych w procesie fotokatalizy zależy od szeregu czynników, wśród których decydującą rolę odgrywają zarówno, dobór rodzaju, jak i dawki fotokatalizatora. Do najczęściej opisywanych w literaturze półprzewodników stosowanych w procesach oczyszczania strumieni wodnych zalicza się tlenek tytanu(IV) i tlenek cynku. W pracy przedstawiono zmiany toksyczności wodnych mieszanin fotokatalizatorów bez i w trakcie ich naświetlania promieniami UV o długości fali przekraczającej 300 nm. Badania prowadzono z użyciem czterech półprzewodników, tj. TiO2 jako mieszaniny anatazu i rutylu, TiO2 w postaci czystego anatazu, ZnO oraz ZnO farmaceutycznego w dawce 25, 50, 100 i 200 mg/dm3. Efekt toksyczny oceniono z użyciem biotestu Microtox®. Wykazano, że wraz ze wzrostem czasu napromieniowania mieszaniny ZnO oraz ZnO farmaceutycznego wzrasta odpowiedź toksykologiczna organizmów testowych. Świadczy to o braku stabilności fotochemicznej obu tych półprzewodników oraz dyskwalifikuje ich użycie w przypadku oczyszczania strumieni wodnych odprowadzanych do środowiska naturalnego. Zmiany efektu toksykologicznego nie obserwowano w przypadku mieszanin wodnych z półprzewodnikami, które nie były naświetlane promieniami UV. Również naświetlanie mieszanin zawierających TiO2 bez względu na formę nie wpłynęło na zmianę ich toksyczności.

EN

The efficiency of decomposition of organic pollutants during photocatalytic oxidation process depends on several factors, among which the type and dose of photocatalyst plays a significant role. According to literature, the most commonly used semiconductors in processes of water streams treatment are titanium dioxide and zinc oxide. The paper presents the change in toxicity of aqueous mixtures of photocatalysts unirradiated and irradiated with UV light with wavelength greater than 300 nm. Studies were carried out by the use of four semiconductor i.e. TiO2 as a mixture of anatase and rutile, TiO2 as a pure form of anatase, ZnO and pharmaceutical ZnO at a dose of 25, 50, 100 and 200 mg/dm3. Toxic effects were evaluated using the Microtox® bioassay. It has been demonstrated that the toxic response of the test organisms increases with the increase of the irradiation time of mixtures containing ZnO and ZnO pharmaceutical. That fact indicates a lack of photochemical stability of both semiconductors and disqualifies their use during the treatment of water streams which will be discharged into the environment. Changes in toxicological effects were not observed for semiconductors water mixtures, which were not irradiated with UV light. Also, the UV exposure of mixtures containing TiO2 did not affect any change of their toxicity.

10

Influence of Inorganic Compounds on the Process of Photocatalysis of Biologically Active Compounds

Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J., Kamińska G.

Journal of Ecological Engineering

|

2017

|

Vol. 18, nr 4

123--129

EN

Constant increase in concentration of organic micropollutants in the water environment influences the development of methods for their effective elimination from various matrices released into aquatic ecosystems. One of widely described in literature processes for the decomposition of hardly-biodegradable pollutants is the process of heterogeneous photocatalysis. The paper presents the influence of inorganic substances on the decomposition of polycyclic aromatic hydrocarbons (anthracene and benzo[a]pyrene), industrial admixtures – octylphenol and pharmaceutical compounds – diclofenac in the photocatalysis process conducted in the presence of TiO2. It has been shown that the presence of Cl– ions did not affect the photochemical reaction of the micropollutant decomposition. Whereas, the presence of CO32–, SO42– and HPO42– ions inhibited the decolonization of octylphenol and diclofenac, while the degradation efficiency of anthracene and benzo[a]pyrene was reduced only by the presence of CO32– and HCO3 – anions. The photooxidation of micropollutants in solutions containing Al3+ oraz Fe3+ cations proceeded with a much lower efficiency than that for solution without inorganic compounds. The analysis of the kinetics of the photocatalytic decomposition of selected micropollutants show a decrease in the reaction rate constant and an increase in their half-life due to the blocking of theactive semiconductor centers by inorganic compounds. In addition,the toxicological analysis inducated the generation of micropollutant oxidation by-products, which aggravate the quality of treated aqueous solutions.

11

Usuwanie antropogenicznych mikrozanieczyszczeń organicznych z różnych strumieni wodnych w procesie sekwencyjnym FK/UF/NF

Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J., Kamińska G.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 4

116--124

PL

Znaczna liczba mikrozanieczyszczeń organicznych pochodzenia antropogenicznego zaliczana jest do związków trudno- lub niebiodegradowalnych, mogących negatywnie oddziaływać na organizmy żywe, w tym również na zdrowie człowieka. Za główne źródło tego rodzaju zanieczyszczeń uznawane są ścieki bytowo-gospodarcze oraz ścieki z różnych gałęzi przemysłu. Celem pojętych badań było opracowanie metody pozwalającej na usunięcie z różnych strumieni wodnych wybranych mikrozanieczyszczeń tj. diklofenaku, oktylofenolu, antracenu oraz bezno[a]pirenu w oparciu o zawansowane procesy utleniania oraz techniki filtracji membranowej. Badania prowadzono na roztworach sporządzonych na bazie wody zdejonizowanej oraz modelowych i rzeczywistych ściekach zawierających mikrozanieczyszczenia o stężeniu 0,5 mg/dm3. Zastosowano fotokatalityczne utlenianie w obecności TiO2 prowadzone w reaktorze porcjowym wyposażonym w lampę UV o mocy 150 W. Uzyskane roztwóry poprocesowe poddano procesowi ultrafiltracji mającej na celu odseparowanie cząsteczek katalizatora jak i zatrzymanie wysokocząsteczkowych związków organicznych wchodzących w skład oczyszczanych strumieni wodnych. Proces realizowano w układzie filtracji jednokierunkowej przy ciśnieniu transmembranowym wynoszącym 0,2 MPa. Wykonana analiza chromatograficzna mająca na celu określenie stopnia usunięcia badanych mikrozanieczyszczeń w roztworach podprocesowych wskazała na ich niecałkowity rozkład w procesie fotokatalizy oraz na generowanie znacznej liczby ubocznych produktów ich utleniania. W celu ich kompletnej eliminacji zastosowano drugi etap filtracji membranowej przy użyciu membrany nanofiltracyjnej. Zaproponowany układ łączący fotokatalizę z dwustopniową filtracją membranową pozwolił na ponad 91% usunięcie mikrozanieczyszczeń z roztworów wodnych sporządzonych na bazie wody zdejonizowanej oraz na całkowite usunięcie związków oraz ubocznych produktów ich utleniania ze ścieków modelowych jak i rzeczywistych.

EN

A significant number of anthropogenic organic micropollutants are classified as hardly- or non-biodegradable compounds, which may adversely affect the living organisms, including human health. Municipal wastewater and wastewater from various industry sectors are considered as the main source of this type of pollutants. The aim of the conducted study was to develop a method for the removal of selected micropollutants such as diclofenac, octylphenol, anthracene and benzo[a]pyrene from various water streams, based on advanced oxidation processes and membrane filtration techniques. The research was carried out on solutions prepared on the basis of deionised water as well as a model and actual effluent from a mechanical-biological wastewater treatment line. The concentration of micropollutions was 0.5 mg/dm3. Photocatalytic oxidation was applied in the presence of TiO2 in a batch reactor equipped with a 150 W UV lamp. The post-processing solutions ware subjected to the ultrafiltration process, which allowed for the separation of catalyst particles and retention of high molecular weight organic compounds occurring in the treated water streams. The membrane filtration process was operated in a dead-end mode at a transmembrane pressure of 0.2 MPa. For their complete elimination, the second stage of membrane filtration using a nanofiltration membrane was applied. The chromatographic analysis, performed to determine the removal degree of tested micropollutants in the post-processing solutions, indicated their incomplete decomposition in the photocatalysis process and the generation of a significant number of their oxidation by-products. The proposed sequential system that combines photocatalysis with two-stage membrane filtration, allowed for over 91% removal of micropollutants from water solutions prepared on the basis of deionised water as well as for a complete removal of the compounds and their oxidation by-products from model and actual wastewater effluents.

12

Kinetyka fotokatalitycznego rozkładu wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych w środowisku wodnym

Kudlek E., Dudziak M., Kamińska G., Bohdziewicz J.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 2

75--82

PL

W pracy przedstawiono ocenę stopnia usunięcia wybranych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (antracen, benzo(a)piren), ksenoestrogenów (oktylofenol, pentachlorofenol) oraz związków farmaceutycznych (diklofenak) w procesie heterogenicznej fotokatalizy z ich roztworów wodnych sporządzonych na bazie wody zdejonizowanej. Jako fotokatalizator procesu zastosowano ditlenek tytanu w dawce 100 mg/dm3. Kinetykę procesu wyznaczono w oparciu o równanie Langmuira- Hinsherlwooda, przy założeniu pseudo-pierwszorzędowego przebiegu reakcji rozkładu mikrozanieczyszczeń. Ponadto wykonano analizę toksykologiczną próbek roztworów wodnych badanych związków po procesie ich naświetlania przy użyciu testu Microtox®. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem czasu prowadzenia procesu obniżało się stężenie badanych mikrozanieczyszczeń, a stopień ich usunięcia po 60 minutach przekraczał 90%. Analiza kinetyki procesu wykazała, że utlenianie związków zachodziło najintensywniej w pierwszej fazie prowadzenia procesu naświetlania tj. do 10 minuty. Wykonana ocena toksykologiczna potwierdziła niecałkowity rozkład zanieczyszczeń i generowanie ubocznych produktów wpływających na wzrost toksyczności oczyszczanych roztworów wodnych.

EN

The paper presents an assessment of the removal degree of selected polycyclic aromatic hydrocarbons (anthracene, benzo(a)pyrene), xenoestrogens (octylphenol, pentachlorophenol) and pharmaceutical compounds (diclofenac) in the process of heterogeneous photocatalysis of their water solutions, which were prepared on the base of deionized water. Titanium dioxide at a dose of 100 mg/dm3 was used as a photocatalyst of the process. The kinetics of the process was determined based on the Langmuir-Hinsherlwood equation, assuming the pseudo-first-order reaction of micropollutants decomposition. Furthermore a toxicological analysis of water samples of test compounds was performed by the use of the Microtox® test. It has been found that the micropollutant concentrations decreased with the increase of process time and their removal degree after 60 minutes exceeds 90%. The analysis of the proces kinetic showed that the oxidation of the compounds occurred with the greatest intensity in the first stage of the process up to 10 min. The preformed toxicological assessment confirmed the incomplete decomposition of pollutants and the generation of by-products, which contribute to the increase of the toxicity of treated water solutions.

13

Co-digestion of sewage sludge and glycerol fraction mixture facilitated by microwave pretreatment

Kuglarz M., Grübel K., Bohdziewicz J.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2017

|

Vol. 24, nr 1

87--100

EN

In the present study, the concept of integrated technological co-digestion system that ensures high effectiveness of glycerine fraction and sewage sludge was developed. The addition of glycerol fraction to sewage sludge influenced positively the degree of organic matter biodegradation and the quantity and quality of biogas produced. Introducing sewage sludge after effective microwave disintegration into feedstock allowed to further improve the effectiveness of the co-digestion process analysed. The co-digestion mixtures performed in conditions ensuring high effectiveness and an appropriate digestion stability (hydraulic retention time (HRT) = 20 days) allowed to increase the methane production by 18–23% and methane yield up to 10% compared to the samples of glycerine and untreated sludge digested in optimal conditions (HRT = 22–24 days). However, it should also be taken into consideration that initial sludge pre-treatment allowed to decrease the HRT value by at least 2 days.

PL

Celem prowadzonych badań było opracowanie koncepcji zintegrowanego układu technologicznego, który zapewniłby wysoką efektywność kofermentacji produktów ubocznych pochodzących z wytwarzania biodiesla i osadów ściekowych. Dodatek frakcji glicerynowej do osadów ściekowych wpłynął korzystnie na stopień biodegradacji materii organicznej oraz na ilość i jakość wydzielanego biogazu. Zastosowanie jako wsadu bioreaktora osadów ściekowych po dezintegracji mikrofalowej pozwoliło na dalszą poprawę efektywności analizowanego procesu kofermentacji. W odniesieniu do najkorzystniejszych warunków fermentacji mieszaniny osadów ściekowych nie poddawanych działaniu promieniowania mikrofalowego oraz frakcji glicerynowej (HRT = 22–24 dni) mieszanina kofermentacyjna zawierajaca w swym składzie osady po dezintegracji mikrofalowej (HRT = 20 dni) wygeneerowała 18–23% oraz do 10% więcej metanu w przeliczneiu odpowiednio na dobową oraz jednostkową produkcję metanu. Ponadto, zastosowanie wstępnej obróbki mikrofalowej pozwoliło na skrócenie czasu zatrzymania mieszaniny kofermentacyjnej w komorze bioreaktora o co najmniej 2 dni.

14

Effect of PAC on MBR performance during the treatment of synthetic wastewater containing organic compounds

Marszałek A., Bohdziewicz J., Puszczało E.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2017

|

Vol. 10, no. 3

127--133

EN

The aim of this study was to determine the effect of powdered activated carbon on fouling intensity of capillary membranes working in the submerged membrane bioreactor during the treatment of synthetic municipal wastewater loaded with organic compounds. The research were carried out in a membrane bioreactor including a capillary ultrafiltration module made of polyethersulfone. The feed used in the presented study was synthetic municipal wastewater which was prepared in order to include high organic content. Moreover, the volumetric flux of the treated wastewater and the percentage of reversible and irreversible fouling were determined. It was found that activated carbon addition to a membrane bioreactor (MBR) treating wastewater reduced irreversible fouling. The volumetric flux of the treated wastewater for PAC-assisted MBRs was higher by approximately 40% as compared to the volumetric flux of the treated wastewater without any sorbents.

PL

Celem niniejszej pracy było określenie wpływu dodatku sproszkowanego węgla aktywnego na intensywność zjawiska foulingu membran kapilarnych zanurzonych w bioreaktorze membranowym podczas oczyszczania syntetycznych ścieków komunalnych obciążonych związkami organicznymi. Badania prowadzono w bioreaktorze membranowym z zanurzonym ultrafiltracyjnym modułem kapilarnym wykonanym z polieterosulfonu. Substratem badań były syntetyczne ścieki komunalne, preparowane tak aby charakteryzowały się wysoką zawartością związków organicznych. W trakcie prowadzenia badań wyznaczano objętościowy strumień ścieków oczyszczonych oraz procentowy udział foulingu całkowitego, który jest sumą foulingu odwracalnego i nieodwracalnego. Wykazano, że dodatek węgla aktywnego do bioreaktora membranowego zmniejszył intensywność nieodwracalnego zjawiska blokowania membran. Objętościowy strumień ścieków oczyszczonych w obecności PAC były wyższy w porównaniu do strumienia ścieków oczyszczonych bez dodatku sorbentu średnio 40%.

15

Wpływ matrycy wodnej na retencję związków farmaceutycznych w procesie nanofiltracji

Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

677--684

PL

Wysokociśnieniowe procesy membranowe, do których zalicza się nanofiltrację i odwróconą osmozę, pozwalają na oczyszczenie strumieni wodnych z szerokiej gamy mikrozanieczyszczeń organicznych. Mogą znaleźć również zastosowanie w doczyszczaniu wód pod kątem eliminacji związków farmaceutycznych. W pracy przedstawiono porównanie stopnia retencji wybranych farmaceutyków z grupy niesteroidowych leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych, tj. ibuprofenu i diklofenaku oraz leków psychotropowych - karbamazepina, obecnych w różnych matrycach wodnych w procesie nanofiltracji. Oczyszczaniu poddano roztwory sporządzone na bazie wody zdejonizowanej oraz modelowy i rzeczywisty odpływ po biologicznym oczyszczaniu ścieków. Proces nanofiltracji prowadzono w układzie filtracji krzyżowej przy zastosowaniu rurowego modułu membranowego wyposażonego w poliamidową membranę AFC80 firmy PCI Membrane System Inc. Określono, że wraz z czasem filtracji membranowej wzrasta stopień retencji badanych związków farmaceutycznych niezależnie od składu oczyszczanej matrycy wodnej. Ponadto stwierdzono, że obecność w roztworze związków nieorganicznych oraz wysokocząsteczkowych substancji organicznych wpływa korzystnie na proces membranowej separacji mikrozanieczyszczeń.

EN

High-pressure membrane processes, including nanofiltration and reverse osmosis, allow for the removal of a wide range of organic micropollutants (including pharmaceutical compounds) from water streams. Those processes also may be an effective method for in-depth treatment of water containing pharmaceutical compounds. The paper presents a comparison of retention of selected pharmaceuticals from the group of non-steroidal and antiinflammatory drugs, i.e., ibuprofen and diclofenac and psychotropic drugs - carbamazepine, present in various aqueous matrices in the nanofiltration process. Deionized water based solutions as well as model and real wastewater effluents after biological treatment processes were subjected to the filtration process. The nanofiltration process was carried out in a cross-flow tubular membrane filtration system equipped with the AFC80 polyamide membrane from PCI Membrane System Inc. It has been found, that the retention of pharmaceutical compounds increased with the membrane filtration time, regardless of the composition of the treated aqueous matrix. Moreover, the presence of inorganic compounds and high-molecular organic substances had a positive effect on the membrane separation process of micropollutants.

16

Usuwanie WWA i ich zachowanie w trakcie mechaniczno-biologicznego oczyszczania ścieków

Kamińska G., Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

653--660

PL

Przedstawiono wyniki monitoringu wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w ściekach surowych, wstępnie oczyszczonych na stopniu mechanicznym oraz odprowadzanych do środowiska. Obiektem badań były 3 komunalne oczyszczalnie ścieków zlokalizowane w województwie śląskim. Procedura oznaczenia związków obejmowała wydzielenie badanych substancji z próbek ścieków za pomocą ekstrakcji do fazy stałej, a następnie analizę chromatograficzną GC-MS. Przeprowadzone badania pozwoliły również ocenić skuteczność ich usuwania na poszczególnych stopniach oczyszczenia. Spośród 16 badanych WWA największe stężenie w ściekach surowych odnotowano dla pirenu. Tendencja ta została zaobserwowana dla wszystkich trzech badanych oczyszczalni. Stwierdzono również, że w ściekach z oczyszczalni o największej przepustowości zawartość mikrozanieczyszczeń była około 2 razy większa w stosunku do ścieków pobieranych z mniejszych obiektów. Skuteczność usuwania badanych związków podczas mechaniczno-biologicznego oczyszczania ścieków kształtowała się w zakresie od 65 do 97%.

EN

This study presents results of the monitoring of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons in raw, primary treated and secondary treated wastewater from 3 WWTPs located in Silesia. The assay procedure of the compounds included the separation of substances from sewage samples by solid phase extraction and chromatographic analysis with GC-MS. Based on calculated concentration of given PAHs in wastewater we determined their removal degree at various stages of treatment. Among 16 studied PAHs the highest concentration in raw sewage was reported for pyrene. This trend was observed for all three studied WWTPs. It was also found that wastewater from the WWTPs with the highest capacity was about 2 times higher in relation to the wastewater collected from smaller objects. The removal efficiency of the studied compounds during mechanical - biological treatment was in the range of 65 to 97%.

17

Ocena skuteczności usuwania wybranych substancji aktywnych biologicznie w procesie nanofiltracji

Kamińska G., Dudziak M., Bohdziewicz J., Kudlek E.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 1

155--164

PL

W pracy podjęto badania nad oceną skuteczności usuwania pięciu różnych związków należących do grupy substancji aktywnych biologicznie, tj. benzo(a)pirenu (BaP), antracenu (ANT), diklofenaku (DCL), pentachlorofenolu (PCP) i oktylofenolu (OP), w procesie nanofiltracji. Przedmiotem badań były modelowe roztwory tych substancji o stężeniu 500 μg/dm3, wykonane na bazie wody zdejonizowanej. Uzyskane wyniki badań porównano pod kątem skuteczności usuwania wybranych związków z syntetycznych i rzeczywistych odpływów z komunalnej oczyszczalni ścieków. Wykazano, że na skuteczność procesu nanofiltracji istotny wpływ ma rodzaj membrany nanofiltracyjnej, właściwości fizykochemiczne usuwanych związków, jak również rodzaj matrycy środowiskowej poddawanej oczyszczaniu. Najwyższą efektywność usuwania zaobserwowano dla benzopirenu w trakcie nanofiltracji wody zdejonizowanej. Współczynniki retencji wynosiły wówczas od 99,82 do 99,94%, co oznacza praktycznie jego całkowite usunięcie. Z kolei dla pozostałych związków z wyjątkiem oktylofenolu zaobserwowano odwrotną tendencję, wyższe współczynniki retencji uzyskano, gdy filtrowanym medium były ścieki syntetyczne lub rzeczywiste. Przeprowadzone badania udokumentowały złożony mechanizm separacji małocząsteczkowych mikrozanieczyszczeń organicznych w procesie nanofiltracji wynikający m.in. z oddziaływań międzycząsteczkowych, efektu sitowego, jak również adsorpcji.

EN

This study addressed the removal efficiency of five different compounds classified as biologically active compounds ie benzo(a)pyrene (BaP), anthracene (ANT), diclofenac (DCL), pentachlorophenol (PCP), octylphenol (OP) in nanofiltration. They were removed from deionized water solution of 500 μg/dm3 and comparatively from synthetic and municipal effluent. It was found that the efficiency of the nanofiltration depends significantly both on type of membrane and the environmental matrix and physic-chemical properties of the compounds present in the treated waste feed. The highest retention was observed for benzo(a)pyrene removed from deionized water. In this case, the retention of BaP varied from 99.82 do 99.94%. For other compounds (excluding octylphenol) we observed an inverse trend, higher retention degrees were obtained when the synthetic or real effluent were filtered. Studies documented a complex mechanism of separation of low molecular weight organic micropollutants in nanofiltration, which could be a result of intermolecular interactions, sieve effect and adsorption.

18

Skuteczność usuwania wybrancyh substancji aktywnych biologicznie podczas mechaniczno-biologicznego oczyszczania ścieków

Kamińska G., Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J.

Inżynieria Ekologiczna

|

2016

|

Nr 50

201--209

PL

W pracy przedstawiono wyniki monitoringu stężeń wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych (antracen, benzo[a]piren, oktylofenol, nonylofenol, karbamazepina) w ściekach surowych, wstępnie oczyszczonych na stopniu mechanicznym oraz w odpływie odprowadzanym do środowiska. Obiektem badań były 3 komunalne oczyszczalnie ścieków zlokalizowane w województwie śląskim. Procedura oznaczenia związków obejmowała wydzielenie badanych substancji z próbek ścieków za pomocą ekstrakcji do fazy stałej, a następnie analizę chromatograficzną GC-MS. Przeprowadzone badania pozwoliły również ocenić skuteczność ich usuwania w trakcie konwencjonalnego oczyszczania ścieków. Spośród badanych substancji największe stężenia w ściekach surowych odnotowano dla antracenu i benzo[a]pirenu, natomiast zawartość nonylofenolu i oktylofenolu była około 15 krotnie niższa. Tendencję tą zaobserwowano dla wszystkich trzech badanych oczyszczalni. Stwierdzono również, że w ściekach z oczyszczalni o największej przepustowości zawartość mikrozanieczyszczeń była około 2 razy wiesza w stosunku do ścieków pobieranych z mniejszych obiektów. Skuteczność usuwania badanych związków podczas mechaniczno-biologicznego oczyszczania ścieków kształtowała się w zakresie od ponad 17 do 100%.

EN

This study presents the results of monitoring some of the priority emerging substances (anthracene, benzo[a]pyrene, octylphenol, nonylphenol) in raw, primary treated and secondary treated wastewater from 3 WWTPs located in Silesia. The assay procedure of the compounds included the separation of substances from sewage samples by solid phase extraction and chromatographic analysis with GC-MS. Based on calculated concentration of given compounds, their total removal degree was determined. Among studied compounds the highest concentration in raw sewage was reported for anthracene and benzo[a]pyrene, while concentration of nonylphenol and octylphenol was 15 times lower. This trend was observed for all three studied WWTPs. It was also found that wastewater from the WWTPs of highest capacity was about 2 times higher in relation to the wastewater collected from smaller plants. The total removal efficiency of the studied compounds during two stage treatment was in the range of 17.5 to 100%.

19

Potential of various materials for adsorption of micropollutants from wastewater

Kamińska G., Bohdziewicz J.

Environment Protection Engineering

|

2016

|

Vol. 42, nr 4

161--178

EN

Performance of various materials such as activated carbons, carbon nanotubes, fullerene, and aluminosilicate for aquatic adsorption of micropollutants has been compared. Micropollutants (bisphenol A (BPA) and nonylphenol (NP)) were removed from artificial effluent which was spiked with standards of those chemicals. It was found that nonylphenol was more favorable adsorbed by all the sorbents than BPA. The higher adsorption capacities for BPA and NP showed single walled carbon nanotubes and activated carbon (AKPA). Slightly lower removal efficiencies of the studied micropollutants were observed for the multi-walled carbon nanotubes and activated carbon SX2. Taking into account the porous structure of the sorbents, it can be concluded that the materials containing mesopores had lower sorption capacities for BPA and NP than materials with microporous structure. Ad-sorption of micropollutants was much quicker for the carbon nanotubes than for the activated carbon.

20

Influence of the type of membrane-forming polymer on the membrane fouling

Świerczyńska A., Bohdziewicz J., Kamińska G., Wojciechowski K.

Environment Protection Engineering

|

2016

|

Vol. 42, nr 2

197--210

EN

The effect of the membrane-forming polymer (PES, PAN and PVDF) on the fouling phenomenon has been investigated occurring on the surface of the ultrafiltration membranes used for the polishing of industrial wastewater pre-treated by biological methods. The activated sludge method in SBR reactor was used to treat dairy wastewater mixed with 10 vol. % of landfill leachate. The susceptibility assessment of polymeric membranes to the fouling phenomenon was carried out using the plate-and-frame membrane module SEPA CF-NP produced by GE Osmonics. The following properties of the mem-brane were determined: the dependence of the volumetric flux of the permeate on the process duration, the transport properties of deionized water, the relative permeability of the membrane for the flux of deionized water and for the wastewater flux, as well as the contact angle of the membranes. It can be concluded that the kind of membrane-forming polymer had an influence on the fouling phenomenon occurring on the ultrafiltration membranes used for the polishing of industrial wastewater treated in a SBR reactor.