A Weibull Analysis of the Reliability of a Wastewater Treatment Plant in Nowy Targ, Poland

• Autorzy: Bugajski Piotr , Nowobilska-Majewska Elwira

Warianty tytułu

PL

Analiza niezawodności funkcjonowania oczyszczalni ścieków w Nowym Targu (Polska) z zastosowaniem metody Weibulla

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the study, the Weibull method was used to determine the technological reliability of a collective wastewater treatment plant in Nowy Targ in Poland in regard of its ability to meet effluent discharge standards for selected pollution parameters. In addition, relative exceedance frequencies were calculated for this facility. The experiments were conducted in 2016 and 2017. During this period, 87 samples of influent and effluent wastewater were collected and analyzed. The parameters investigated in the study included BOD₅, COD, Total suspension and chromium Cr, for which the maximum permissible limits specified in the water quality permit are expressed as concentrations, and TN and TP, for which limit values are defined as minimum reduction rates (%). The technological reliability values for the parameters measured in concentration units were 72.5% for BOD₅, 88% for COD, 65% for Total suspension, and 72.5% for Cr. The relative exceedance frequency was 23% of all measurement series for BOD₅, 8% for COD, 25.3% for Total suspension, 16.1% for Cr, 2.5% for TN, and 2.0% for TP. It was found that the number of exceedances per year for all the investigated parameters was larger than the "tolerance limit" of five days laid down in the legal provisions in force in Poland relating to the quality of wastewater discharged to a reservoir. The results show that measures should be taken to identify the causes of the observed deficiencies in the reduction of the analyzed pollution parameters in the technological line of the treatment plant and that corrective action should be pursued.

PL

Celem pracy jest wykorzystanie metody Weibulla w celu określenia niezawodności technologicznej odnośnie uzyskania wartości normatywnych w ściekach oczyszczonych dla wybranych wskaźników zanieczyszczeń w zbiorczej oczyszczalni ścieków w Nowym Targu. Ponadto w pracy określono częstość względną występowania ponadnormatywnych wartości analizowanych wskaźników. Badania prowadzono w latach 2016 i 2017, gdzie w tym okresie pobrano i poddano analizie po 87 próbek ścieków dopływających i odpływających. W pracy uwzględniono wskaźniki, dla których wymagania w pozwoleniu wodno-prawnym podano jednostce wagowej i są to: BOD₅, ChZT, zawiesina ogólna i chrom Cr oraz wskaźniki, dla których wymagania określono, jako minimalny stopnień redukcji (%) i są to: azot ogólny oraz fosfor ogólny. Niezawodność technologiczna dla wskaźników, których miarą jest jednostka wagowa wynosi dla BOD₅– 72.5%, dla ChZT – 88% dla zawiesiny ogólnej – 65% i dla chromu Cr – 72.5%. Częstość względna występowania ponadnormatywnych wartości lub stopnia redukcji dla analizowanych wskaźników wynosi dla BOD₅– 23%, dla ChZT – 8%, dla zawiesiny ogólnej – 25.3%, dla jonów chromu Cr – 16.1%, dla azotu ogólnego – 2.5% i dla fosforu ogólnego – 2.0% przypadków w stosunku do wszystkich serii pomiarowych. Stwierdzono, że liczba dni w roku, w których występują wartości ponadnormatywne dla badanych parametrów przekracza liczbę 5 dni, czyli „granicę tolerancji” wskazaną w obowiązującym w Polsce akcie prawnym dotyczącym jakości ścieków odprowadzanych do odbiornika. Na terenie analizowanego systemu kanalizacyjnego zaleca się podjąć działania w celu identyfikacji przyczyn występujących nieprawidłowości unieszkodliwiania analizowanych wskaźników w ciągu technologicznym oczyszczalni i podjąć działania naprawcze.

Słowa kluczowe

EN

wastewater; wastewater treatment plant; technological reliability; frequency of occurrence

PL

ścieki; oczyszczalnia ścieków; niezawodność technologiczna; częstość występowania

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Tom 21, cz. 2
• Strony: 825--840
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Bugajski Piotr

• University of Agriculture in Krakow, Poland

autor

Nowobilska-Majewska Elwira

• University of Agriculture in Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Abbassi, B.E., Abuharb, R., Ammary, B., Almanaseer, N., Kinsley, C. (2018). Modified septic tank: Innovative onsite wastewater treatment system. Water,10, 578.
• 2. Andraka, D., Dzienis, L. (2003). Required reliability level of wastewater treatment plants according to European and Polish regulations. Scientific notebooks of Bialystok University of Technology – Environmental engineering, 16, 24-28 (in Polish).
• 3. Bugajski, P. (2014a). Analysis of reliability of the treatment plant Bioblok PS-50 using the method of Weibull. Infrastructure and Ecology of Rural Areas, 3, 667-677 (in Polish).
• 4. Bugajski, P., Wałęga, A., Kaczor, G. (2012). Application of Weibull method to analyzereliability of operation of a household sewage treatment plant. Gas, Water and Sanitary Engineering, 2, 56-58 (in Polish).
• 5. Bugajski, P. (2014b). Assessment of nutrient removal reliability in a sewage treatment plant using the Weibull method. Advances of Agricultural Sciences Problem Issues, 276, 13-21 (in Polish).
• 6. Bugajski, P., Almeida Araujo, M.A., Kurek, K. (2016). Reliability of sewage treatment plants processing sewage from school buildings located in non-urban areas. Infrastructure and Ecology of Rural Areas, VI/3, 1547-1557.
• 7. Bugajski, P., Nowobilska-Majewska, E., Kurek, K. (2017). The variability of pollution load of organic, biogenic and chromium ions in wastewater inflow to the treatmentplant in Nowy Targ. Journal of Water and Land Development, 35(X-XII), 11-17.
• 8. Chmielowski, K., Ślizowski, R. (2010). Evaluation of sewage treatment efficiency in the sewage treatment plant in Nowy Sacz-Wielopole. Infrastructure and Ecology of Rural Areas, 2, 155-167 (in Polish).
• 9. Dz.U./2014/1800 Regulation of the Minister of the Environment of 18 November 2014 on conditions to be met when introducing sewage into waters or into the ground, and on substances particularly harmful to the aquatic environment (in Polish).
• 10. Gajewska, M. (2015). Influence of composition of raw wastewater on removal of nitrogen compounds in multistage treatment wetlands. Environment Protection Engineering, 41, 19-30.
• 11. Henze, M., Harremoës, P., Jansen, J., Arvin, E. (2010). Wastewater treatment. Biological and chemical processes. Springer – Verlag Berlin Heidelberg, ISBN 978-3-642-07590-2.
• 12. Jóźwiak, J., Podgórski, J. (2001). Statistics from scratch. Polish Economic Publisher, Warsaw (in Polish).
• 13. Jóźwiakowski, K., Bugajski, P., Kurek, K., Fátima Nunes de Carvalho, M., Adelaide, M., Almeida, A. et al. (2018). The efficiency and technological reliability of biogenic compounds removal during long-term operation of a one-stage subsurface horizontal flow constructed wetland. Separation and Purification Technology, 202, 216-226.
• 14. Kaczor, G. (2009). Concentrations of the pollutants in the sewage drained from the rural sewerage systems in lesser Poland voivodeship. Infrastructure and Ecology of Rural Areas, 9, 97-104 (in Polish).
• 15. Kaczor, G. Analysis of the dynamics of sewage outflow from rural sewage systems. (2001), PhD Thesis. University of Krakow – typescript, 194 (in Polish).
• 16. Kaczor, G. (2012). Effect of infiltration and inflow waters on the performance of small sewer systems. Habilitation thesis, 372, Scientific notebooks of Agriculture University of Krakow, 495, 229 (in Polish).
• 17. Kaczor, G., Bugajski, P. (2012). Impact of Snowmelt Inflow on Temperature of Sewage Discharged to Treatment Plants. Polish Journal Environmental Studies, 21, 381-386.
• 18. Kaczor, G., Chmielowski, K., Bugajski, P. (2017). The effect of total annual precipitation on the volume of accidental water entering sanitary sewage system. Rocznik Ochrona Środowiska, 19, 668-681 (in Polish).
• 19. Каllаs, E.V., Solovjeva, T.P., Minakova, Y.M. (2015). Implementation of ecological education in a higher school. Procedia – Social and Behavioral Sciences, 200, 453-459.
• 20. Koutsou, O.P., Gatidou, G., Stasinakis, A.S. (2018). Domestic wastewater management in Greece: Greenhouse gas emissions estimation at country scale. Journal of Cleaner Production, 188, 851-859.
• 21. Krzanowski, S., Wałęga, A. (2006). Utilization of the reliability theory and statistical quality control to assess the operation of rural sewage treatment plants. Infrastructure and Ecology of Rural Areas, 3 (2), 17-37 (in Polish).
• 22. Kuśnierz M. (2018). Scale of Small Particle Population in Activated Sludge Flocs. Water Air Soil Pollution, 229(10), 327.
• 23. Marzec, M. (2017). Reliability of removal of selected pollutants in different technological solutions of household wastewater treatment plants. Journal of Water and Land Development, 35, 141-148.
• 24. Marzec, M., Jóźwiakowski, K., Dębska, A., Gizińska-Górna, M., Pytka-Woszczyło, A., Kowalczyk-Juśko, A., Listosz, A. (2018). The efficiency and reliability of pollutant removal in a hybrid constructed wetland with common reed, manna grass, and Virginia mallow. Water, 10, 1445.
• 25. Masłoń, A., Tomaszek, J., A. (2013). Evaluation of effectiveness of sewage treatment plant in Lubaczów. Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, 60, 209-222 (in Polish).
• 26. Michalska, A., Pecher, K. H. (2000). Betriebliche und kostenmäßige Auswirkung des Fremdwassers auf Kanalisation und Kläranlage. Gewässerschutz – Wasser – Abwasser, 177, 1-27 (in German).
• 27. Młyński, D., Chmielowski, K., Miernik, W., Młyńska, A. (2016). Evaulation of efficiency of sewage treatment plant in Jasło. Infrastructure and Ecology of Rural Areas, 1, 147-162 (in Polish).
• 28. Nastawny, M., Jucherski, A. (2013). Assessing technical reliability of an on-site sewage treatment plant with filtration bed system, by using modified Weibull’s method. Problems of Agricultural Engineering, 2, 165-175, (in Polish).
• 29. Nowobilska-Majewska, E. (2017). Analysis of variation of chromium ion concentration in wastewater inflow to the corporate wastewater treatment plant in Nowy Targ. Ecological Engineering, 18(6), 30-35 (in Polish).
• 30. Oliveira, S.C., Von Sperling, M. (2008). Reliability analysis of wastewater treatment plants. Water Research, 42, 1182-1194.
• 31. Pecher, R. (1999). Accidental water in the sewage system - problem of water management. Gas, Water and Sanitary Engineering, 12, 1-6 (in Polish).
• 32. Ren, P.. Xi, L., Jingwei L. (2018). Research on construction of indicator system for evaluation of the ecological civilization education in Chinese universities. Cognitive Systems Research, 52, 747-755.
• 33. Rak J., Kurbiel J., Wieczysty A. (1989). Propozycja podziału oczyszczalni ścieków na kategorie ze względu na niezawodność procesu oczyszczania. Gas, Water and Sanitary Engineering, 6-12, 115-119 (in Polish).
• 34. Sadecka, Z., Płuciennik-Koropczuk, E. (2011). COD Fractions in Mechanical-Biological Wastewater Treatment Plant. Environment Protection Annual, 13, 1157-1172 (in Polish).
• 35. Smyk, J., Ignatowicz, K., Piekarski, J. (2017). Analysis of COD fractions changes during denitrification process with external carbon source. Rocznik Ochrona Środowiska, 19, 760-776 (in Polish).
• 36. Stańko, G., Sytek-Szmeichel, K., Heidrich Z. (2016). Input data for the design of municipal sewage treatment plants (as at the end of 1015). Gas, Water and Sanitary Engineering, 7, 272-276 (in Polish).
• 37. Takács, I. (2008). Experiments in activated sludge modeling. PhD Thesis, Ghent University, Belgium, 267.
• 38. Vaiopoulou, E., Gikas, P. (2012). Effects of chromium on activated sludge and on the performance of wastewater treatment plants: A review. Water Research, 46, 549-570.
• 39. Wawrzynek, J. (2007). Methods of description and statistical inference. Publisher of the University of Economics Oskar Lange in Wroclaw, 37.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).