Skuteczność oczyszczania ścieków w gruncie piaszczystym z warstwą naturalnego klinoptylolitu

Kalenik, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Skuteczność oczyszczania ścieków w gruncie piaszczystym z warstwą naturalnego klinoptylolitu

Autorzy

Kalenik M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Sewage treatment efficacy of sandy soil bed with natural clinoptiolite assist layer

Języki publikacji

Abstrakty

Przeprowadzono badania modelowe oczyszczania ścieków w piaskowym złożu gruntowym z warstwą naturalnego klinoptylolitu o miąższości 0,10 m i 0,20 m. Stwierdzono, że w zakresie podstawowych wskaźników jakościowych (zawiesiny ogólne, BZT₅ , ChZT, azot, fosor), ścieki oczyszczone w takich złożach spełniały polskie zalecenia dotyczące zasad wprowadzania ścieków do gruntu. Wykazano, że lepszą skutecznością oczyszczania ścieków charakteryzowało się złoże gruntowe z warstwą klinoptylolitu o miąższości 0,20 m, w porównaniu do złoża 0,10 m. Zastosowanie w piaskowym złożu gruntowym warstwy wspomagającej uformowanej z naturalnego klinoptylolitu o miąższości 0,20 m poprawiło skuteczność usuwania zawiesin ogólnych (śr. 3,5%), BZT₅ (śr. 9%), ChZT (śr. 11%), azotu ogólnego (śr. 8%) i fosforu ogólnego (śr. 59%) w stosunku do złoża z warstwą wspomagającą 0,10 m. Badania potwierdziły, że naturalny klinoptylolit może być wykorzystywany do wspomagania usuwania związków azotu i fosforu ze ścieków z zastosowaniem drenażu rozsączającego. Bardzo dobra skuteczność usuwania zawiesin ogólnych ze ścieków w badanych złożach gruntowych może jednak prowadzić do szybkiej kolmatacji złoża pod drenażem rozsączającym. Z tego względu należy tak projektować osadniki gnilne, aby mogły zatrzymać jak najwięcej zawiesin ogólnych (np. osadniki kilkukomorowe zamiast jednokomorowych).

Model studies on sewage treatment in a sand bed with natural clinoptiolite assist layer of 0.1 and 0.2 m were carried out. It was observed that with regard to the basic quality parameters (total suspended solids, BOD₅ , COD, nitrogen, phosphorus), the effluent complied with the Polish sewage discharge standards. The sandy soil bed with natural clinoptiolite assist layer of 0.20 m was demonstrated to be more effective in sewage treatment when compared to 0.10 m bed. Application of the assist layer of 0.2 m clinoptiolite in the sand bed improved removal efficacy of total suspended solids (av. 3.5%), BOD₅ (av. 9%), COD (av. 11%), total nitrogen (av. 8%) and total phosphorus (av. 59%) when compared to the bed with 0.10m assist layer. Studies confirmed that natural clinoptiolite may be used to assist nitrogen and phosphorus removal from sewage via subsurface sewage disposal drains. However, very good efficacy of total suspended solid removal from sewage in the tested soil beds may lead to bed colmatation under subsurface sewage drain field. Therefore, settling tanks should be designed so that they could retain the greatest possible amount of total suspended solids (e.g. multi-chamber tanks instead of one-chamber tanks).

Słowa kluczowe

przydomowa oczyszczalnia ścieków drenaż rozsączający BZT5 azot fosfor

BOD5 nitrogen phosphorus

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2014

Tom

Vol. 36, nr 3

Strony

43--48

Opis fizyczny

Bibliogr. 59 poz.

Twórcy

autor

Kalenik M.

marek_kalenik@sggw.pl

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

Bibliografia

1. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego. Dz. U. nr 137, poz. 984.
2. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 28 stycznia 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego. Dz. U. nr 27, poz. 196.
3. M. KALENIK, M. WANCERZ: Badania oczyszczania ścieków w piasku średnim z warstwą wspomagającą z chalcedonitu – skala laboratoryjna. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich 2013, nr 3/I, ss. 163–173.
4. S. van CUYK, R. SIEGRIST, A. LOGAN, S. MASSON, E. FISHER, L. FIGUEROA: Hydraulic and purification behaviors and their interaction during wastewater treatment in soil infiltration systems. Water Research 2001, Vol. 35, No. 4, pp. 953–964.
5. L.W. GILL, N. O’LUANAIGH, P.M. JOHNSTON, B.D.R. MISSTEAR, C. O’SUILLEABHAIN: Nutrient loading on subsoils from on-site wastewater effluent, comparing septic tank and secondary treatment systems. Water Research 2009, Vol. 43, No. 10, pp. 2739–2749.
6. A.M. KADAM, P.D. NEMADE, G.H. OZA, H.S. SHANKAR: Treatment of municipal wastewater using laterite – based constructed soil filter. Ecological Engineering 2009, Vol. 35, No. 7, pp. 1051–1061.
7. K.K. HEATWOLE, J.E. MCCRAY: Modeling potential vadose-zone transport of nitrogen from onsite wastewater systems at the development scale. Journal of Contaminant Hydrology 2007, Vol. 91, No. 1-2, pp. 184–201.
8. D. EVEBORN, D. KONG, J.P. GUSTAFSSON: Wastewater treatment by soil infiltration: Long-term phosphorus removal. Journal of Contaminant Hydrology 2012, Vol. 140-141, No. 10, pp. 24–33.
9. M.E. KVARNSTRÖM, C.A.L. MOREL, T. KROGSTAD: Plant-availability of phosphorus in filter substrates derived from small-scale wastewater treatment systems. Ecological Engineering 2004, Vol. 22, No. 1, pp. 1–15.
10. B.E. REED, M.R. MATSUMOTO, A. WAKE, H. IWAMOTO, F. TAKEDA: Improvements in soil absorption trench design. Journal of Environmental Engineering 1989, Vol. 115, No. 4, pp. 853–857.
11. N.A. OLADOJA, C.M.A. ADEMOROTI: The use of fortified soil-clay as on-site system for domestic wastewater purification. Water Research 2006, Vol. 40, No. 3, pp. 613–620.
12. M. KALENIK, M. CIEŚLUK: Sewage treatment in gravel with assisting dolomite layer. In: W. SĄDEJ [Ed.]: Sewages and waste materials in environment. Warmia and Mazury Center of Agriculture Consulting Service in Olsztyn, Olsztyn 2009, Chapter II, pp. 23–33.
13. M. KALENIK, J. CHARKIEWICZ: Porównanie skuteczności oczyszczania ścieków w złożach gruntowych pod drenażem rozsączającym ścieki. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich 2010, nr 1, ss. 75–88.
14. P.-Z. CHEN, J.-Y. CUI, L. HU, M.-Z. ZHENG, S.-P. CHENG, J. HUANG, K.-G. MU: Nitrogen removal improvement by adding peat in deep soil of subsurface wastewater infiltration system. Journal of Integrative Agriculture 2014, Vol. 13, No. 5, pp. 1113–1120.
15. J. KALETA, D. PAPCIAK, A. PUSZKAREWICZ: Klinoptylolity i diatomity w aspekcie przydatności w uzdatnianiu wody i oczyszczaniu ścieków. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 2007, t. 23, nr 3, ss. 21–34.
16. M.J. JIMENEZ-CEDILLO, M.T. OLGUINA, C. FALL: Adsorption kinetic of arsenates as water pollutant on iron, manganese and iron-manganese-modified clinoptilolite-rich tuffs. Journal of Hazardous Materials 2009, Vol. 163, No. 2–3, pp. 939–945.
17. E. TOMCZAK, R. SULIKOWSKI: Opis równowagi i kinetyki sorpcji jonów metali ciężkich na klinoptylolicie. Inżynieria i Aparatura Chemiczna 2010, nr 1, ss. 113–114.
18. D. BHARDWAJ, M. SHARMA, P. SHARMA, R. TOMAR: Synthesis and surfactant modification of clinoptilolite and montmorillonite for the removal of nitrate and preparation of slow release nitrogen fertilizer. Journal of Hazardous Materials 2012, Vol. 227–228, pp. 292–300.
19. V.O. VASYLECHKO, G.V. GRYSHCHOUK, V.P. ZAKORDONSKIY, I.O. PATSAY, N.V. LEN’, O.A. VYVIURSKA: Sorption of terbium on transcarpathian clinoptilolite. Microporous and Mesoporous Materials 2013, Vol. 167, pp. 155–161.
20. Y.I. TARASEVICH, V.V. GONCHARUK, V.E. POLYAKOV, D.A. KRYSENKO, Z.G. IVANOVA, E.V. AKSENENKO, M.Y. TRYFONOVA: Efficient technology for the removal of iron and manganese ions from artesian water using clinoptilolite. Journal of Industrial and Engineering Chemistry 2012, Vol. 18, No. 4, pp. 1438–1440.
21. N.A. ÖZTAS, A. KARABAKAN, Ö. TOPAL: Removal of Fe(III) ion from aqueous solution by adsorption on raw and treated clinoptilolite samples. Microporous and Mesoporous Materials 2008, Vol. 111, No. 1–3, pp. 200–205.
22. X. LI, C. LIN, Y. WANG, M. ZHAO, Y. HOU: Clinoptilolite adsorption capability of ammonia in pig farm. Procedia Environmental Sciences 2010, Vol. 2, pp. 1598–1612.
23. K. POURLIOTIS, M.A. KARATZIA, P. FLOROU-PANERI, P.D. KATSOULOS, H. KARATZIAS: Effects of dietary inclusion of clinoptilolite in colostrum and milk of dairy calves on absorption of antibodies against Escherichia coli and the incidence of diarrhea. Animal Feed Science and Technology 2012, Vol. 172, No. 3–4, pp. 136–140.
24. Y.I. TARASEVICH, V.V. GONCHARUK, V.E. POLYAKOV, D.A. KRYSENKO, Z.G. V.J. INGLEZAKIS, M.A. STYLIANOU, D. GKANTZOU, M.D. LOIZIDOU: Removal of Pb(II) from aqueous solutions by using clinoptilolite and bentonite as adsorbents. Desalination 2007, Vol. 210, No. 1–3, pp. 248–256.
25. A. DIMIRKOU, M.K. DOULA: Use of clinoptilolite and an Fe – over exchanged clinoptilolite in Zn2+ and Mn2+ removal from drinking water. Desalination 2008, Vol. 224, No. 1–3, pp. 280–292.
26. K. ATHANASIADIS, B. HELMREICH, H. HORN: On-site infiltration of a copper roof runoff: Role of clinoptilolite as an artificial barrier material. Water Research 2007, Vol. 41, No. 15, pp. 3251–3258.
27. M.K. DOULA: Simultaneous removal of Cu, Mn and Zn from drinking water with the use of clinoptilolite and its Fe-modified form. Water Research 2009, Vol. 43, No. 15, pp. 3659–3672.
28. W. XU, L.Y. LI, J.R. GRACE: Dealumination of clinoptilolite and its effect on zinc removal from acid rock drainage. Chemosphere 2014, Vol. 111, pp. 427–433.
29. L. MIHALY-COZMUTA, A. MIHALY-COZMUTA, A. PETER, C. NICULA, H. TUTU, D. SILIPAS, E. INDREA: Adsorption of heavy metal cations by Na-clinoptilolite: Equilibrium and selectivity studies. Journal of Environmental Management 2014, Vol. 137, No. 5, pp. 69–80.
30. M.A. STYLIANOU, M.P. HADJICONSTANTINOU, V.J. INGLEZAKIS, K.G. MOUSTAKAS, M.D. LOIZIDOU: Use of natural clinoptilolite for the removal of lead, copper and zinc in fixed bed column. Journal of Hazardous Materials 2007, Vol. 143, No. 1–2, pp. 575–581.
31. M.E. ARGON: Use of clinoptilolite for the removal of nickel ions from water: Kinetics and thermodynamics. Journal of Hazardous Materials 2008, Vol. 150, No. 3, pp. 587–595.
32. K. GEDIK, I. IMAMOGLU: Removal of cadmium from aqueous solutions using clinoptilolite: Influence of pretreatment and regeneration. Journal of Hazardous Materials 2008, Vol. 155, No. 1–2, pp. 385–392.
33. Y.F. TAO, Y. QIU, S.Y. FANG, Z.Y. LIU, Y. WANG, J.H. ZHU: Trapping the lead ion in multi-components aqueous solution by natural clinoptilolite. Journal of Hazardous Materials 2010, Vol. 180, No. 1–3, pp. 282–288.
34. A. NEZAMZADEH-EJHIEH, M. KABIRI-SAMANI: Effective removal of Ni(II) from aqueous solutions by modification of nanoparticles of clinoptilolite with dimethylglyoxime. Journal of Hazardous Materials 2013, Vol. 260, pp. 339–349.
35. I. NUIĆ, M. TRGO, J. PERIĆ, N.V. MEDVIDOVIĆ: Analysis of breakthrough curves of Pb and Zn sorption from binary solutions on natural clinoptilolite. Microporous and Mesoporous Materials 2013, Vol. 167, pp. 55–61.
36. Z.-Y. JI, J.-S. YUAN, X.-G. LI, Z.-Y. JI, J.-S. YUAN, X.-G. LI: Removal of ammonium from wastewater using calcium form clinoptilolite. Journal of Hazardous Materials 2007, Vol. 141, No. 3, pp. 483–488.
37. D. KARADAG, Y. KOC, M. TURAN, B. ARMAGAN: Removal of ammonium ion from aqueous solution using natural Turkish clinoptilolite. Journal of Hazardous Materials 2006, Vol. B136, pp. 604–609.
38. Y. WANG, S. LIU, Z. XU, T. HAN, S. CHUAN, T. ZHU: Ammonia removal from leachate solution using natural Chinese clinoptilolite. Journal of Hazardous Materials 2006, Vol. B136, pp. 735–740.
39. Y.-F. WANG, F. LIN, W.-Q. PANG: Ammonium exchange in aqueous solution using Chinese natural clinoptilolite and modified zeolite. Journal of Hazardous Materials 2007, Vol. 142, No. 1–2, pp. 160–164.
40. D. KARADAG, S. TOK, E. AKGUL, M. TURAN, M. OZTURK, A. DEMIR: Ammonium removal from sanitary landfill leachate using natural Gordes clinoptilolite. Journal of Hazardous Materials 2008, Vol. 153, No. 1–2, pp. 60–66.
41. P. VASSILEVA, D. VOIKOVA: Investigation on natural and pretreated Bulgarian clinoptilolite for ammonium ions removal from aqueous solutions. Journal of Hazardous Materials 2009, Vol. 170, No. 2–3, pp. 948–953.
42. M. ŜILJEG, L. FOGLAR, M. KUKUČKA: The ground water ammonium sorption onto Croatian and Serbian clinoptilolite. Journal of Hazardous Materials 2010, Vol. 178, No. 1–3, pp. 572–577.
43. F.S. FATEMINIA, C. FALAMAKI: Zero valent nano-sized iron/clinoptilolite modified with zero valent copper for reductive nitrate removal. Process Safety and Environmental Protection 2013, Vol. 91, No. 4, pp. 304–310.
44. D.A. BEEBE, J.W. CASTLE, J.H. RODGERS JR.: Treatment of ammonia in pilot-scale constructed wetland systems with clinoptilolite. Journal of Environmental Chemical Engineering 2013, Vol. 1, No. 4, pp. 1159–1165.
45. H. HUO, H. LIN, Y. DONG, H. CHENG, H. WANG, L. CAO: Ammonia-nitrogen and phosphates sorption from simulated reclaimed waters by modified clinoptilolite. Journal of Hazardous Materials 2012, Vol. 229–230, pp. 292– 297.
46. R. CORTÉS-MARTÍNEZ, M.T. OLGUÍN, M. SOLACHERÍOS: Cesium sorption by clinoptilolite-rich tuffs in batch and fixed-bed systems. Desalination 2010, Vol. 258, No. 1–3, pp. 164–170.
47. L.M. CAMACHO, S. DENG, R.R. PARRA: Uranium removal from groundwater by natural clinoptilolite zeolite: Effects of pH and initial feed concentration. Journal of Hazardous Materials 2010, Vol. 175, No. 1–3, pp. 393–398.
48. A. M. ANIELAK, M. WOJNICZ, K. PIASKOWSKI: Ocena skuteczności zastosowania zeolitów w oczyszczaniu ścieków komunalnych. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2009, nr 7–8, ss. 27–31.
49. K. PIASTOWSKI, R. NOWAK: Badania efektywności usuwania azotu amonowego na wybranych materiałach sorpcyjnych. Rocznik Ochrony Środowiska 2012, t. 14, ss. 563–571.
50. G. JI, J. TONG, Y. TAN: Wastewater treatment efficiency of a multi-media biological aerated filter (MBAF) containing clinoptilolite and bioceramsite in a brick-wall embedded design. Bioresource Technology 2011, Vol. 102, No. 2, pp. 550–557.
51. CUGW: Budownictwo oczyszczalni ścieków. Wytyczne techniczne projektowania drenaży rozsączających i filtrów piaskowych. Wydawnictwo Katalogów i Cenników, Warszawa 1971.
52. J. TABERNACKI, Z. HEIDRICH, M. SIKORSKI, K. KUCZEWSKI, J. ŁOMOTOWSKI, P. JASIŃSKI, K. LIPOWSKI: Album wzorcowych rozwiązań odprowadzania i unieszkodliwiania ścieków bytowo-gospodarczych z wiejskich gospodarstw zagrodowych. Wydawnictwo IMUZ, Falenty1990.
53. E. BURSZTA-ADAMIAK, J. ŁOMOTOWSKI: Badania oporu hydraulicznego warstwy zakolmatowanej podczas okresowej infiltracji wody do gruntu (Head loss in silted-up layer during periodic water infiltration into the ground). Ochrona Środowiska 2006, vol. 28, nr 1, ss. 29–32.
54. D.N.H. BEACH, J.E. MCCRAY, K.S. LOWE, R.L. SIEGRIST: Temporal changes in hydraulic conductivity of sand porous media biofilters during wastewater infiltration due to biomat formation. Journal of Hydrology 2005, Vol. 311, No. 1–4, pp. 230–243.
55. J.R. BUMGARNER, J.E. MCCRAY: Estimating biozone hydraulic conductivity in wastewater soil-infiltration systems using inverse numerical modeling. Water Research 2007, Vol. 41, No. 11, pp. 2349–2360.
56. S. BEDBABIS, B.B. ROUINA, M. BOUKHRIS, G. FERRARA: Effect of irrigation with treated wastewater on soil chemical properties and infiltration rate. Journal of Environmental Management 2014, Vol. 133, No. 1, pp. 45–50.
57. C.L. HAWKINS, M.J. SHIPITALO, E. MOYE RUTLEDGE, M.C. SAVIN, K.R. BRYE: Earthworm populations in septic system filter fields and potential effects on wastewater renovation. Applied Soil Ecology 2008, Vol. 40, No. 1, pp. 195–200.
58. K. CHMIELOWSKI, R. ŚLIZOWSKI: Defining the optima range of a filter bed’s d10 replacement diameter in vertical flow sand filters. Environment Protection Engineering 2008, Vol. 34, No. 3, pp. 35–42.
59. Z. ZHANG, Z. LEI, Z. ZHANG, N. SUGIURA, X. XU, D. YIN: Organics removal of combined wastewater through shallow soil infiltration treatment: A field and laboratory study. Journal of Hazardous Materials 2007, Vol. 149, No. 3, pp. 657–665.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-4709c9aa-a87e-4c98-833d-58df7ad0e5de