Septic tank effluent pretreatment using different filter materials as a prevention from clogging

• Autorzy: Nieć J. , Spychała M. , Mazurkiewicz J.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2016.1.2

Warianty tytułu

PL

Podczyszczanie odpływu z osadnika gnilnego z użyciem różnych materiałów filtracyjnych w celu zapobiegania kolmatacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Septic tanks are common devices for primary wastewater treatment, however, they are prone to periodically raised effluent solids concentration, which can accelerate the clogging process in specific conditions. The aim of the study was to identify the impact of the secondary filter on the reduction of TS load and possibility to increase the operation time. The study was carried out in two series using six filters. In each series six filters (pipes with filtering material installed on the bottom) were used: three filters with filter mesh and the other three - with non-woven geo-textile. The filters were being filled with wastewater until clogging was achieved (wastewater table in pipes rising up to 50 cm). For the hydraulic conductivity estimation of falling water table tests were performed. Similar values of accumulated TS to dosed TS ratios were observed during the both series for the both filtering material types. The particle size distributions in the both filtering materials were similar. The fact of accumulation of particles of very small dimension (over 73% smaller than 5 μm), much smaller than the filtering material pores diameter might suggest that the process taking place was that of cake filtration. Despite the higher cumulated dry mass of filter cake and inside the filtering layer, the average hydraulic conductivity of non-woven geo-textile was higher than the average hydraulic conductivity of filter mesh. Probably thanks to the higher porosity of geo-textile higher amount of solids can be trapped inside the filtering material itself. The study showed the relatively low ratio of accumulated solids to supplied solids load; however, the accumulated mass seems to be significant for clogging prevention, especially in the case of several filtering layers usage. This way much more solids can be removed from the septic tank effluent (e.g., using four layers - about 10÷20%) and clogging process can be slowed down (two - three years longer operation time).

PL

Osadniki gnilne to powszechnie stosowane urządzenia do wstępnego oczyszczania ścieków, jednak są one podatne na okresowe odprowadzanie zwiększonych stężeń zawiesin, co może w specyficznych warunkach przyspieszać procesy kolmatacji. Celem badań było określenie wpływu filtra wtórnego na zmniejszenie obciążenia zawiesiną i możliwość zwiększenia czasu eksploatacji. Badania przeprowadzono w dwóch seriach przy użyciu sześciu filtrów. W każdej serii użyto sześciu filtrów (rury z materiałem filtrującym zainstalowanym na dnie): trzy filtry z filtrem siatkowym, a pozostałe trzy - z geowłókniny. Filtry były zapełniane ściekami aż do uzyskania kolmatacji (zwierciadło ścieków w rurach sięgało do 50 cm). Dla oszacowania przewodności hydraulicznej opadającego zwierciadła wody zostały przeprowadzone testy. Zaobserwowano podobne wartości zawiesin zgromadzonych proporcjonalnie do dozowanych podczas obu serii oraz dla obu typów materiałów filtrujących. Rozkład wielkości cząstek w obu materiałach filtracyjnych był podobny. Fakt zgromadzenia cząstek o bardzo małych wymiarach (ponad 73% poniżej 5 μm), znacznie mniejszych niż średnica porów materiału filtracyjnego, może sugerować, że odbywający się proces dotyczy placka filtracyjnego. Pomimo wyższej skumulowanej suchej masy placka filtracyjnego i tej wewnątrz warstwy filtracyjnej, średnie przewodnictwo hydrauliczne geowłókniny było wyższe niż średnie przewodnictwo hydrauliczne filtra siatkowego. Prawdopodobnie dzięki wyższej porowatości geowłókniny większa ilość zawiesin możne zostać zatrzymana wewnątrz samego materiału filtrującego. Badania wykazały stosunkowo niski współczynnik nagromadzonych cząstek stałych do dostarczonych; jednak skumulowana masa wydaje się istotna dla zapobiegania kolmatacji, zwłaszcza w przypadku wykorzystania kilku warstw filtrujących. W ten sposób o wiele więcej zawiesin można usunąć z odpływu z osadników gnilnych (na przykład dla czterech warstw - około 10÷20%) i proces kolmatacji może zostać spowolniony (dwa-trzy lata dłuższy okres użytkowania).

Słowa kluczowe

EN

domestic wastewater; septic tank effluent; wastewater treatment; clogging

PL

ścieki bytowe; odpływ z osadnika gnilnego; oczyszczanie ścieków; kolmatacja

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 19, nr 1
• Strony: 15--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz.

Twórcy

autor

Nieć J.

• Poznan University of Life Sciences, Department of Hydraulic and Sanitary Engineering, Piątkowska St. 94A, 60-649 Poznań

autor

Spychała M.

• Poznan University of Life Sciences, Department of Hydraulic and Sanitary Engineering, Piątkowska St. 94A, 60-649 Poznań

autor

Mazurkiewicz J.

• Poznan University of Life Sciences, Department of Hydraulic and Sanitary Engineering, Piątkowska St. 94A, 60-649 Poznań

Bibliografia

• [1] Gill L., Johnston P., Misstear B., O’Suilleabhain C., An investigation into the performance of subsoils and stratified sand filters for the treatment of wastewater from onsite systems, Report Prepared for the Environment Protection Agency 2004. Project 2000-MS-15-M1.
• [2] D’Amato V.A., Bahe A., Bounds T., Comstock B., Konsler T., Liehr S.K., Long S.C., Ratanaphruks K., Rock C.A., Sherman K., Factors affecting the performance of primary treatment in decentralized wastewater systems, WERF, Final Report, 2008.
• [3] Dawes L., Goonetilleke A. An investigation into the role of site and soil characteristics in onsite sewage treatment, Environmental Geology 2003, 44, 467-477.
• [4] DEFRA - Department of Environment, Food and Rural Affairs. Sewage treatment in the UK. Waste water collection and treatment, and disposal of sewage sludge - United Kingdom 2000, (http://www.defra.gov.uk/publications/files/pb6655-uksewage-treatment-020424.pdf). Accessed on February 2015.
• [5] Kjellén M., Pensulo Ch., Nordqvist P., Fogde M., Global review of sanitation system trends and interactions with menstrual management practices, Report for the Menstrual Management and Sanitation Systems Project, Stockholm Environment Institute, Sweden, Project Report - 2011.
• [6] Withers P.J.A., Jordan P., May L., Jarvie H.P., Deal N.E., Do septic tank systems pose a hidden threat to water quality? Frontiers in Ecology Environment 2014, 12(2), 123-130.
• [7] Richards S., Paterson E., Withers P.J.A., Stutter M., Septic tank discharges as multi-pollutant hotspots in catchments, Science of the Total Environment 2016, 542, 854-863.
• [8] Siegrist R.L., Boyle W.C., Wastewater induced soil clogging development, Journal of Environmental Engineering 1987, 13(3), 550-566.
• [9] Duncan C.S., Reneau R.B., Hagedorn C., Impact of effluent quality and soil depth on renovation of domestic wastewater, On-Site Wastewater Treatment: Proceedings of the Seventh National Symposium on Individual and Small Community Sewage Systems. American Society of Agricultural Engineers (ASAE), 1994, St. Joseph, MI, 219-228.
• [10] Eliasson J., Septic effluent values, Rule Development Committee Issue Research Report, Washington State Department of Health 2004.
• [11] Crites R., Tchobanoglous G., Small and Decentralized Wastewater Management Systems, McGraw Hill, Boston 1998.
• [12] Lowe S., Rothe N.K., Tomaras J.M.B., Dejong K., Tucholke M.B., Drewes J., Mccray J.E., Munakata-Marr J., Influent constituent characteristics of the modern waste stream from single sources: literature review, Report WERF 04-DEC-01a, IWA Publ., London 2007.
• [13] Rodgers M., Walsh G., Healy M.G., Different depth sand filters for laboratory treatment of synthetic wastewater with concentrations close to measured septic tank effluent, Journal of Environmental Science and Health, Part A: Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering 2011, 46(1), 80-85.
• [14] Pawlak M., Charakterystyka ścieków oczyszczonych w osadnikach gnilnych, Nauka Przyroda Technologie 2011, 5/5, #92.
• [15] Stuth W.L., Operation, limitations, and recovery of sand filters, Proceedings of the Tenth Northwest On-Site Wastewater Treatment Short Course, College of Engineering, University of Washington, Seattle 1999, 327-340.
• [16] Siegrist R.L., Anderson D.L., Converse J.C., Onsite treatment disposal of restaurant wastewater, Small Scale Waste Management Project, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin 1984.
• [17] Converse M.M., An evaluation of single pass sand filters in a northern climate, M.S. Thesis, Biological Systems Engineering, University of Wisconsin, Madison 1998, 1-121.
• [18] Sharma M.K., Tyagi V.K., Saini G., Kazmi A.A., On-site treatment of source separated domestic wastewater employing anaerobic package system, Journal of Environmental Chemical Engineering 2016, 4, 1209-1216.
• [19] Matejcek B.C., Erlsten S., Bloomquist D., Determination of properties and the long term acceptance rate of effluents from food service establishments that employ onsite sewage treatment, Department of Health, 2000, University of Florida, Phase 2 Report for the Florida.
• [20] Boyer J., Rock C.A., Proceedings of the 7th NW Onsite Wastewater Treatment Shortcourse, Seattle, WA 1992.
• [21] Chmielowski K., Bugajski P., Efektywność usuwania zanieczyszczeń w osadnikach gnilnych typu „Duofilter”, Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich, 5, PAN Oddział w Krakowie, 2008, Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi, 41-49.
• [22] Seabloom R.W., Bounds T.R., Loudon T.L., Septic tanks, [In:] University Curriculum Development for Decentralized Wastewater Management, eds. M.A. Gross, N.E. Deal, National Decentralized Water Resources Capacity Development Project. Fayetteville (AR), University of Arkansas, 2005, 38-39.
• [23] Heidrich Z., Stańko G., Warężak T., Goleń M., Zawadzki A., Leksykon przydomowych oczyszczalni ścieków: poradnik inwestora, Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Warszawa 2013.
• [24] Grabarczyk C., Hydromechanika filtrowania wody, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2010.
• [25] Reynolds W.D., A unified Perc Test-Well Permeameter methodology for absorption field investigations, Geoderma 2016, 264, 160-170.
• [26] Pawlak M., Skiba M., Spychała M., Nieć J., The investigation of density currents and rate of outflow from a septic tank, Journal of Ecological Engineering 2015, 16, 4, 103-110.
• [27] Spychała M., Nieć J., Walczak N., Marciniak A., Colloids in septic tank effluent and their influence on filter permeability, Journal of Ecological Engineering 2015, 16, 4, 74-80.
• [28] Spychała M., Nieć J., Impact of septic tank sludge on filter permeability, Environment Protection Engineering 2013, 39, 2, 77-89.
• [29] Van Buuren J.C.L., Willers H., Luyten L., van Manen M., The pathogen removal from UASB effluent by intermittent slow sand filtration, Anaerobic Treatment a Grown-up Technology, Conference papers, Aquatech 1986, Schiedam, The Netherlands, 707-709.
• [30] Riddle C.S.A., Scrolling Geotextile Fabric Filter Device for Primary Clarification, This thesis is submitted to the faculty of Virginia Polytechnic Institute and State University in partial fulfillment of the requirements for the degree of: Master of Science, 2002.
• [31] Sabry T., Evaluation of decentralized treatment of sewage employing. Upflow Septic Tank/Baffled Reactor (USBR) in developing countries, Journal of Hazardous Materials 2010, 174, 500-505.
• [32] Bourgès-Gastaud S., Stoltz G., Sidjui F., Touze-Foltz N., Nonwoven geotextiles to filter clayey sludge: An experimental study, Geotextiles and Geomembranes 2014, 42, 214-223.
• [33] Tota-Maharaj K., Grabowiecki P., Babatunde A., Coupe S.J., The performance and effectiveness of geotextiles within permeable pavements for treating concentrated stormwater, Sixteenth International Water Technology Conference, IWTC 16 2012, Istanbul, Turkey.
• [34] Mendoza L., Carballa M., Sitorus B., Pieters J., Verstraete W., Technical and economic feasibility of gradual concentric chambers reactor for sewage treatment in developing countries, Electronic Journal of Biotechnology 2009, 12, 2, 1-13.
• [35] da Silva F.J.A., Lima M.G.S., Mendonça L.A.R., Gomes M.J.T.L., Septic tank combined with anaerobic filter and conventional UASB - results from full scale plants, Brazilian Journal of Chemical Engineering 2013, 30, 01, 133-140.
• [36] Li W., Kiser C., Richard Q., Development of a filter cake permeability test methodology, American Filtration and Separations Society, International Topical Conferences and Exposition, September 19-22, Ann Arbor, Michigan 2005.
• [37] Pabst W., Gregorová E., Characterization of Particles and Particle Systems, ICT, Prague 2007.
• [38] Chudzik H., Kiełczewska H., Mejza I., Statystyka matematyczna w przykładach i zadaniach, Wyd. Uniwersytetu Przyrodniczego, Poznań 2006.
• [39] Spychała M., Łucyk P., Effect of thickness of textile filter on organic compounds and nutrients removal efficiency at changeable wastewater surface level, Nauka, Przyroda, Technologie 2015, 9/3, 44, 1-21.

Uwagi

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