Wykorzystanie zeolitu do usuwania jonów azotu amonowego z cieczy osadowej

• Autorzy: Sperczyńska E.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2016.3.9

Warianty tytułu

EN

Use of zeolite for removal of ammonium nitrogen from reject water

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania prowadzono w kierunku określenia możliwości zastosowania procesu adsorpcji/ wymiany jonowej na zeolitach w celu usunięcia azotu amonowego z cieczy osadowych. Do badań wykorzystano ciecze osadowe pochodzące z odwadniania przefermentowanych komunalnych osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków o RLM powyżej 100 000. Ciecze osadowe charakteryzowały się bardzo wysokimi stężeniami związków biogennych: azotu (893,4 mg N-NH₄⁺/dm³) oraz fosforu (40,8 mg P-PO₄^3-/dm³). Ponadto ciecze wyróżniały się wysoką brunatną barwą, odczynem zasadowym (pH = 7,92) oraz wysoką mętnością (94,1 NTU). Usuwanie azotu amonowego na złożu zeolitowym prawdzono w pierwszej kolejności dla cieczy modelowej o stężeniu około 100 mg N-NH₄⁺/dm³. Uzyskano od 80 do 90% efektywność usunięcia N-NH₄⁺. Jednocześnie zaobserwowano zwiększenie mętności filtratu. Następnie określono wpływ prędkości filtracji na efektywność usuwania jonów amonowych z cieczy osadowych. Badania prowadzono dla vf = 3,4 oraz 12,7 m/h. Przy wyższej prędkości filtracji uzyskano zmniejszenie zawartości azotu amonowego od 20 do 52%, natomiast przy niższej od 30 do 70% w kolejnych porcjach filtratu. Usunięcie azotu amonowego z cieczy osadowych w warunkach przepływowych jest uzależnione od prędkości filtracji; im mniejsza prędkość filtracji, tym bardziej zwiększa się efektywność usunięcia azotu amonowego. Uzyskano możliwość stabilnego usunięcia azotu amonowego z cieczy osadowych na złożu zeolitowym na poziomie nie większym niż 30%.

EN

Research work on the possibilities of adsorption/ion exchange processes use for ammonium nitrogen removal form reject water was performed. The aim of the study was to evaluate the effectiveness of ammonium nitrogen removal from reject water separated after methane digestion. Zeolites were used from ammonium nitrogen removal. Reject water was taken from municipal wastewater treatment plant of PE over 100 000. They were sampled after mechanical dewatering of digested sewage sludge. High concentrations of biogens were stated in the reject water: nitrogen concentration was equal to 893.4 mg N-NH₄⁺/dm³, whereas phosphorus was equal to 40.8 mg P-PO₄^3-/dm³. COD value was 276 g O₂/dm³. Reject water had brown colour and alkaline pH (pH = 7.92). Turbidity of reject water was equal to 94.1 NTU. Removal of ammonium nitrogen was performed on zeolite bed of 50 cm high and with diameter of 3.4 cm. At first model reject water was introduced into the bed. Concentration of ammonium nitrogen in model reject water was equal to 100 mg N-NH₄⁺/dm³ (filtration velocity 5.0 m/h). Removal efficiency of ammonium nitrogen was in the range 80÷90%. Simultaneously increase in turbidity of treated model water was observed. Further experiment were performed with reject water taken from wastewater treatment plant. Filtration velocities were equal to 3.4 and 12.7 m/h. At higher filtration velocity ammonium nitrogen removal was in the range of 20 and 52%. For the last three samples removal efficiency has set at level of 30%, As filtration velocity was lower removal efficiency of ammonium nitrogen increased to 30÷70% in subsequent portions of filtrate. Stabile results were obtained for the fifth portion of filtrate. Removal of ammonium nitrogen from reject water on zeolite beds depends on filtration velocity. As filtration velocity decreases removal efficiency of ammonium nitrogen increases. Stabile results of ammonium nitrogen removal efficiency from reject water by zeolite beds water at level of 30%. It must be emphasised that parameters of reject water differed during the experiment. As concentration of ammonium nitrogen decreased alkalinity, pH and turbidity increased. Turbidity increase was especially visible at low filtration velocities. The same trend was observed in the case of COD.

Słowa kluczowe

PL

usuwanie azotu amonowego; ciecze osadowe; zeolity

EN

ammonia nitrogen removal; reject water; zeolite

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 19, nr 3
• Strony: 391--399
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Sperczyńska E.

• Politechnika Częstochowska, Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków, ul. J.H. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Podstolski R., Zeolity - inteligentne minerały, Wydawnictwo Gór - Tech, Eko - Styl 1993, 5, 12.
• [2] Petrus R., Warchoł J., Kierunki zastosowań naturalnego zeolitu - klinoptylolitu, Chemia i Inżynieria Ekologiczna 2000, 4, 327-337.
• [3] Kaleta J., Papciak D., Puszkarewicz A., Klinoptylolity i dolomity w aspekcie przydatności w uzdatnianiu wody i oczyszczaniu ścieków, Gospodarka Surowcami Mineralnymi 2011, 23, 22-33.
• [4] Anielak A. M., Zeolity naturalne i ich zastosowanie w oczyszczaniu wody oraz ścieków, Ekologia i Technika 2000, 2, 31-41.
• [5] Papciak D., Granops M., Możliwość zastosowania klinoptylolitów do uzdatniania wód podziemnych, II Konferencja Naukowo-Techniczna nt. Uzdatnianie wód podziemnych, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997, 16-24.
• [6] Wiśniowska E., Karwowska B., Sperczyńska E., Interwencyjne wykorzystanie zeolitów w oczyszczaniu ścieków, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Zielonogórskiego, Inżynieria Środowiska 2015, 40(160), 56-62.
• [7] Bernal M.P., Lopez-Real J.M., Scott K.M., Aplication of natural zeolites for the reduction of ammonia emisions during the composting of organic wastes in a laboratory simulator, Bioresour. Technol. 1993, 43, 35-39.
• [8] Papciak D., Zastosowanie klinoptylolitów do usuwania azotu amonowego z roztworów wodnych, Rozprawa doktorska, Politechnika Rzeszowska, Rzeszów 1998.
• [9] Ryzińska J., Problem wód osadowych i możliwości ich oczyszczania w Polsce, GWiTS 2006, 7-8, 58-62.
• [10] Boruszko D., Gospodarka wodami osadowymi - aspekty techniczno-ekonomiczne, Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej, Inżynieria Środowiska 2003, 16, 258-267.
• [11] Styka W., Beńko P., Wpływ gospodarowania wodami osadowymi na usuwanie azotu ze ścieków miejskich, GWiTS 2007, 9, 16-20.
• [12] Karwowska B., Sperczyńska E., Wiśniowska E., Characteristics of reject waters and condensates generated during drying of sewage sludge from selected wastewater treatment plants, Desalination and Water Treatment 2016, 57, 3, 1176-1186.
• [13] Piaskowski K., Generowanie ładunków powrotnych fosforu podczas przeróbki osadów ściekowych, GWiTS 2008, 1, 22-26.
• [14] Guo C.H., Kuang S.L., Stabnikov V., Ivanov V., The removal of phosphorus from wastewater using anoxic reduction of iron ore in the rotating reactor, Biochem. Eng. J. 2009, 46, 223-226.
• [15] Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th ed., American Public Health Association/Water Environment Federation, Washington, DC 1998.

Uwagi

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