Wykorzystanie fal elektromagnetycznych do dezintegracji osadu pokoagulacyjnego

• Autorzy: Płonka I. , Pieczykolan B.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2018.12(1)023

Warianty tytułu

EN

Application of electromagnetic waves to disintegration of post-coagulation sludge

• Konferencja: ECOpole’17 Conference (4-7.10.2017 ; Polanica Zdrój, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W technologicznych procesach uzdatniania wody powierzchniowej powstają osady pokoagulacyjne. Stanowią one mieszaninę usuniętych z wody zanieczyszczeń oraz dodanych do niej koagulantów i wykazują charakter hydrofilowo-koloidalny. Osady pokoagulacyjne charakteryzują się wysokim uwodnieniem. Uwodnienie osadów pokoagulacyjnych, przy okresowym odprowadzaniu ich z osadników, kształtuje się w zakresie od 97 do 99,5 %, natomiast przy kilkutygodniowym przetrzymywaniu w osadniku może osiągnąć 96 %. Osady pokoagulacyjne z udziałem wodorotlenku glinowego posiadają dużą powierzchnię właściwą, w związku z tym charakteryzują się małą podatnością na zagęszczanie. Ponadto ze względu na dużą ściśliwość i wysoką wartość oporu właściwego wykazują słabe właściwości filtracyjne i są trudne do odwodnienia. W ich skład wchodzą również mikroorganizmy pochodzące bezpośrednio z procesów oczyszczania wody. Liczebność bakterii i organizmów planktonowych wzrasta podczas zakwitów. Zawartość mikroorganizmów w osadzie oraz jego kłaczkowata struktura wpływają na udział wody związanej biologicznie i fizycznie, a tym samym na ich podatność na odwadnianie. Zastosowanie dezintegracji umożliwia zniszczenie ścian komórkowych mikroorganizmów i uwolnienie wody związanej. W związku z tym przeprowadzono badania dezintegracji osadu pokoagulacyjnego z wykorzystaniem fal elektromagnetycznych. Osad poddawano działaniu promieniowania mikrofalowego w czasie od 30 do 300 sekund. W osadzie po procesie dezintegracji prowadzonej nie dłużej niż 120 sekund zaobserwowano obniżenie wartości CSK (czasu ssania kapilarnego) oraz poprawę właściwości sedymentacyjnych, natomiast w każdym przypadku wraz ze wzrostem czasu promieniowania uzyskano wzrost zawartości suchej masy osadu oraz wskaźnika ChZT w cieczy osadowej.

EN

Post-coagulation sludge is generated in the technological processes of surface water treatment. This sludge is a mixture of pollutants removed from water and coagulants that was add to the water. It has a hydrophilic and colloidal character and has high hydration. The hydration of the sludge is in the range of 97-99.5% while the sludge is periodically removed from the settling tank. However, when the sludge is removed once per few weeks, the hydration may be equaled to 96%. The sludge with aluminum hydroxide is characterized by large specific surface area, thus it has low compaction susceptibility. Moreover, it has poor filtration properties and is difficult to dehydrate, because it has large compressibility and high value of the specific resistance to filtration. The flocs of the sludge have in their structure different microorganisms that are being removed directly from treated water. The number of bacteria and plankton organisms increases during blooms. The content of microorganisms in the sludge and its flocculate structure affect the amount of biologically and physically bound water, and thus it also effect on susceptibility to dehydration of the sludge. The use of disintegration process allows the destruction of cell walls of microorganisms and the release of bound water. Therefore, disintegration of the post-coagulation sludge using electromagnetic waves was conducted. The sludge was treated by microwave radiation for 30 to 330 seconds. A decrease of value of capillary suction time and the improvement of sedimentation properties were observed, in the case of disintegration process conducted not longer than 120 seconds. However, in all cases as the time of radiation increased the concentration of total solids and the value of COD in the supernatant liquid also increased.

Słowa kluczowe

PL

osad pokoagulacyjny; dezintegracja; fale elektromagnetyczne

EN

post-coagulation sludge; disintegration; electromagnetic waves

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 12, No. 1
• Strony: 229--236
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., wykr.

Twórcy

autor

Płonka I.

• Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

autor

Pieczykolan B.

• Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Sozański M.M. Technologia usuwania i unieszkodliwiania osadów z uzdatniania wody. Poznań: Wyd Pol Pozn; 1999. ISBN 8371434642.
• [2] Kuś K, Koźmiński G. Zastosowanie pulsatorów do oczyszczania popłuczyn. Ochr Środ. 1993;15(4):65-67. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/1993/4-1993.html.
• [3] Płonka I, Barbusiński K. Charakterystyka osadów pokoagulacyjnych. Instal. 2007;10:65-69.
• [4] Płonka I, Pieczykolan B, Kosel M. Ocena podatności na odwadnianie osadów pochodzących ze stacji uzdatniania wody. Technologia Wody. 2014;34(2):20-24. https://seidel-przywecki.pl/technologia-wody.
• [5] Janik M, Kuś K. Analiza możliwości poprawy parametrów transport hydraulicznego osadów z oczyszczania wody. Ochr Środ. 2011;33(3):53-57. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/2011/3-2011.html.
• [6] Ahmad T, Ahmad K, Alam M. Characterization of water treatment plant’s sludge and its safe disposal options. Procedia Environ Sci. 2016;35:950-955. DOI: 10.1016/j.proenv.2016.07.088.
• [7] Zawieja I, Wolny L. Wpływ mocy procesora ultradźwiękowego na biodegradowalność osadów ściekowych. Rocznik Ochr Środ. 2011;13:1719-1730. http://ros.edu.pl/index.php?option=com_content&view=category&id=36&Itemid=110&lang=pl.
• [8] Tiehm A, Nickel K, Neis U. The use of ultrasound to accelerate the an- aerobic digestion of sewage sludge. Water Sci Technol. 1997;36(11):121-128. DOI: 10.1016/S0273-1223(97)00676-8. Wykorzystanie fal elektromagnetycznych do dezintegracji osadu pokoagulacyjnego 235
• [9] Meng ZL, Liu LJ, Dong J, Yang YL, Li X, Zhang TT. Optimizing dewaterability of drinking water treatment sludge by ultrasound treatment: Correlations to sludge physicochemical properties. Ultrason Sonochem. 2018;45:95-105. DOI:10.1016/j.ultsonch.2018.02.027.
• [10] Wang F, Lu S, Ji M. Components of released liquid from ultrasonic waste activated sludge disintegration. Ultrason Sonochem. 2006;13:334-338. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2005.04.008.
• [11] Antoniadis A, Poulios I, Nikolakaki E., Mantzavinos D. Sonochemical disinfection of municipal wastewater. J Hazard Mater. 2007;146:492-495. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2007.04.065.
• [12] Zhang G, Zhang P, Yang J, Chena Y. Ultrasonic reduction of excess sludge from the activated sludge system: Energy efficiency improvement via operation optimization. Ultrason Sonochem. 2011;18:99-103. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2010.03.006.
• [13] Fukas-Płonka Ł, Janik M. Homogenizacja osadu nadmiernego. Forum Eksploatatora. 2006; 3:14-16.
• [14] Lo KV, Tan HJ, Tunile I, Burton T, Kang T, Srinivasan A, et al. Microwave enhanced advanced oxidation treatment of municipal wastewater sludge. Chem Eng Process. 2018;128:143-148. DOI: 10.1016/j.cep.2018.04.024.
• [15] Grübel K, Machnicka A. Impact of microwave disintegration on activated sludge. Ecol Chem Eng S. 2011;18(1):75-82. http://tchie.uni.opole.pl/SECE/index.php/ecological-chemistry-and-engineering-s/articlesin-ece-s/ece-s-2011.
• [16] Radosz M. Badania nad możliwością zastosowania mikrofal do higienizacji osadów ściekowych. Gaz Woda Techn Sanit. 2005;2:24-26.
• [17] Kennedy KJ, Thibault G, Droste RL. Microwave enhanced digestion of aerobic SBR sludge. Water SA (Pretoria). 2007;33:261-270. DOI: 10.4314/wsa.v33i2.49085.
• [18] Krzemieniewski M., Dębowski M., Zieliński M. Zastosowanie elektromagnetycznego promieniowania mikrofalowego i stałego pola magnetycznego w procesach oczyszczania ścieków oraz przeróbki osadów ściekowych. Olsztyn: Wyd. Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie. 2012. ISBN 9788372997791.
• [19] Wilson ChA, Novak JT. Hydrolysis of macromolecular components of primary and secondary wastewater sludge by thermal hydrolytic pretreatment. Water Res. 2009;43:4489-4498. DOI: 10.1016/j.watres.2009.07.022.
• [20] Campos JL, Otero L, Franco A, Mosquera-Corral A, Roca E. Ozonation strategies to reduce sludge production of a seafood industry WWTP. Bioresour Technol. 2009;100:1069-1073. DOI: 10.1016/j.biortech.2008.07.056.
• [21] PN-EN 12880:2004 (EN 12880: 2000). Characterisation of sludges - Determination of dry residue and water content. http://sklep.pkn.pl/pn-en-12880-2004p.html.
• [22] PN-EN 12879:2004 (EN 12879: 2002). Characterisation of sludges - Determination of the loss on ignition of dry mass. http://sklep.pkn.pl/pn-en-12879-2004p.html.
• [23] PN-EN 14701-:2007 (EN 14701-1:2006). Characterisation of sludges - Filtration properties - Part 1: Capillary suction time (CST). http://sklep.pkn.pl/pn-en-14701-1-2007p.html.
• [24] Clesceri LS, Greenberg AE, Eaton AA. Standard methods for the examination of water and wastewater. Washington: American Public Health Assoc;, 1998. https://www.standardmethods.org/.
• [25] Merck. ChZT test kuwetowy. Nr kat. 1145410001. https://www.merckgroup.com/pl-pl/company.html.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).