Rheological parameters of initially disintegrated sewage sludge after fermentation parametry reologiczne

• Autorzy: Wolski P.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ECEA.2016.23(4)36

Warianty tytułu

PL

Wstępnie dezintegrowanych osadów ściekowych poddanych fermentacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Yield point, viscosity, shear stress are technological parameters useful in practice to control the pumping of sludge, flow and other processes related to their processing. Increasing the efficiency of dewatering causes a decrease in their ability to flow through an increase in the limits of flow and thus the shear stress values. The variability of the stress and the viscosity is the result of changes in the structure occurring in the sludge during the flow. Any change in the structure of sludge by conditioning affected the same for their rheological parameters. The aim of the study was to determine the dependence of shear velocity gradient (flow curves) pre-conditioned ultrasonic field sludge, and then fermented. In the process of sonication, four of the ultrasonic wave intensity ie: 2.2; 2.7; 3.2; 3.8 W/cm2 were applied, and the time of sonication equals 600 s. The fermentation process was carried out in 10 glass flask with a capacity of 0.5 dm³ which were models the digester. To describe the flow curves used the simplest mathematical rheological Ostwald-de Waele model. It also presents the total loss of dry mass of sludge undergoing stabilization. The studies reported an increase in shear stress with the application of higher intensity ultrasonic wave field. Reducing stress values were observed for fermented sludge with each day of anaerobic stabilization process.

PL

Granica płynięcia, lepkość, naprężenia styczne są parametrami technologicznymi przydatnymi w praktyce do kontroli pompowania osadów, płynięcia oraz innych procesów technologicznych związanych z ich przeróbką. Zwiększenie efektywności odwadniania osadów powoduje spadek zdolności ich płynięcia poprzez wzrost granic płynięcia, a tym samym wartości naprężeń stycznych. Zmienność naprężeń i lepkości jest wynikiem zmiany struktury zachodzącej w osadach w trakcie płynięcia. Każda zmiana struktury osadów poprzez kondycjonowanie wpływała tym samym na ich parametry reologiczne. Celem prowadzonych badań było wyznaczenie zależności naprężeń stycznych i lepkości od gradientu prędkości (krzywych płynięcia i lepkości) osadów ściekowych wstępnie kondycjonowanych polem ultradźwiękowym, a następnie poddanych fermentacji. W procesie sonifikacji zastosowano cztery natężenia fali ultradźwiękowej: 2,2; 2,7; 3,2; 3,8 W/cm2, natomiast czas sonifikacji przyjęto 600 s. Proces fermentacji prowadzono w 10 kolbach szklanych o pojemności 0,5 dm³, stanowiących modele komór fermentacyjnych. Do opisu krzywych płynięcia zastosowano najprostszy matematyczny model reologiczny tzw. model Ostwalda. Przedstawiono również sumaryczny ubytek suchej masy osadów poddanych stabilizacji. W wyniku przeprowadzonych badań odnotowano zwiększenie naprężeń stycznych wraz z zastosowaniem wyższych natężeń fali pola ultradźwiękowego. Zmniejszenie wartości naprężeń zaobserwowano dla osadów poddanych fermentacji z każdym dniem prowadzenia procesu stabilizacji.

Słowa kluczowe

EN

sewage sludge; rheological parameters; ultrasonic field; fermentation

PL

osady ściekowe; naprężenia styczne; lepkość; pole ultradźwiękowe; fermentacja

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 23, nr 4
• Strony: 411--419
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Wolski P.

• Institute of Environmental Engineering, Faculty of Infrastructure and Environment, Czestochowa University of Technology, ul. Brzeźnicka 60a, 42–200 Częstochowa, Poland, phone: [phone]

Bibliografia

• [1] Fryźlewicz-Kozak B, Długosz O. Właściwości tiksotropowe wybranych osadów biologicznych (Thixotropic properties of selected biological sludge). Inż Ap Chem. 2015;54:31-32. www.http://inzynieria-aparatura-chemiczna.pl/pdf/2015/2015-2/InzApChem_2015_2_031-032.pdf.
• [2] Sozański MM, Kempa ES, Grocholski K, Bień J. The rheological experiment in sludge properties research. Water Sci Technol. 1997;36:69-78. DOI: 10.1016/S0273-1223(97)00671-9.
• [3] Wolny L, Wolski P, Zawieja I. Rheological parameters of dewatered sewage sludge after conditioning. Desalination. 2008;222(1):382-387. DOI: 10.1016/j.desal.2007.01.175.
• [4] Tang B, Zhang Z. Essence of disposing the excess sludge and optimizing the operation of wastewater treatment: Rheological behaviour and microbial ecosystem. Chemosphere. 2014;105:1-13. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.12.067.
• [5] Ruiz-Hernando M, Martinez-Elorza G, Labanda J, Lorens J. Dewaterability of sewage sludge by ultrasonic, thermal and chemical treatments. Chem Eng J. 2013;230:102-110. DOI: 10.1016/j.cej.2013.06.046.
• [6] Seyssiecq I, Ferasse JH, Roche N. State-of-the-art: rheological characterization of wastewater treatment sludge. Biochem Eng J. 2003;16:41-56. DOI: 10.1016/S1369-703 X(03)00021-4.
• [7] Markis F, Baudez J, Parthasarathy R, Slatter P, Eshtiaghi N. Rheological characterisation of primary and secondary sludge: Impact of solids concentration. Chem Eng J. 2014;253:526-537. DOI: 10.1016/j.cej.2014.05.085.
• [8] Wolski P, Zawieja I. Effect of ultrasound field on dewatering of sewage sludge. Arch Environ Prot. 2012;38:25-31. DOI: 10.2478/v10265-012-0015-7.
• [9] Ruiz-Hernando M, Labanda J, Lorens J. Effect of ultrasonic waves on the rheological features of secondary sludge. Biochem Eng J. 2010;52:131-136. DOI: 10.1016/j.bej.2010.07.012.
• [10] Zawieja I, Wolny L. Effect of sonicator power on the biodegradability of sewage sludge. Annual Set Environ Protect. 2011;13:1719-1730. http://ros.edu.pl/images/roczniki/archive/pp_2011_110.pdf.
• [11] Zawieja I, Wolny L, Wolski P. Wpływ procesu hydrolizy ultradźwiękowej na generowanie lotnych kwasów tłuszczowych w procesie kwaśnej fermentacji osadów nadmiernych [The impact of ultrasonic hydrolysis on the VFA generation in the acid fermentation of excess sludge]. Inż Ochr Środow. 2009;3:207-217. https://is.pcz.pl/static/pdf//2009/zeszyt%20nr%203/T%2012%20nr%203%20Zawieja.pdf.
• [12] Aranowski R, Hupka J, Jungnickel Ch. Changes in rheological properties during anaerobic digestion of activated sludge. Physicochem Probl Miner Process. 2010;44:13-22. http://www.ppmp.pwr.wroc.pl/sorpa/file/41e225111b2741c79ab82db57ee67c85/download.
• [13] Charakterystyka osadów ściekowych. Oznaczanie suchej pozostałości i zawartości wody. PN-EN 12880:2004. (Characteristics of sewage sludge. Determination of dry residue and water content. PN-EN 12880:2004). www.pkn.pl.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).