Changes in sewage sludge filtration efficiency under variable conditioning factors

• Autorzy: Kowalczyk M. , Tuchołka-Sroka A. , Kamizela T.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2018.3.8

Warianty tytułu

PL

Zmiana wydajności procesu filtracji osadów ściekowych przy zmiennych czynnikach kondycjonujących

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the methods used to dewater sewage sludge is pressure filtration. The method allows for obtaining sewage sludge with substantially lower water content. This method has been mainly used for sludge that is difficult to dewater. The pressure filtration process depends on the type of filtration material, pressure, and filtration properties of the sewage sludge. Conditioning process is used to improve dewaterability of the sludge. Conditioning agents used in the process include organic substances, such as polyelectrolytes and structure forming substances (e.g. cement or ash). It is very important to choose the optimal dose of these substances that allows for the improvement in properties of the sludge, first of all easiness of water release, change in viscosity and sludge structure. The experiment was conducted using the fermented sludge conditioned with organic substances, i.e. medium and strong cationic polyelectrolytes and structure-forming substances (cement and ash) in order to improve sludge dewatering efficiency before filtration. Properly chosen doses improved the properties of the sludge, and, consequently, increased dewaterability. The dewatering method used in the study was pressure filtration at two different pressures of 0.4 and 0.8 MPa, using BT 72/80 cotton fabric. The best filtration efficiency of 7.52 kg/m²h was obtained for sludge conditioned before dewatering using a chemical method by adding C496 polyelectrolyte.

PL

Jedną z metod odwadniania osadów ściekowych jest filtracja ciśnieniowa. Pozwala ona na uzyskanie osadów o znacznie mniejszym stopniu uwodnienia. Metoda ta wykorzystywana jest głównie dla osadów ciężko odwadniających się. Przebieg samego procesu filtracji ciśnieniowej zależy od rodzaju zastosowanego materiału filtracyjnego, wartości stosowanego ciśnienia, a także od właściwości filtracyjnych samych osadów ściekowych. W celu polepszenia zdolności odwadniania osadów przed procesem filtracji stosuje się proces kondycjonowania. Jako środki kondycjonujące mogą być stosowane substancje organiczne - polielektrolity oraz substancje strukturotwórcze - cement czy popiół. Bardzo ważny jest dobór dawki optymalnej tych substancji, pozwalającej na poprawę właściwości osadów, przede wszystkim łatwość oddawania wody, zmianę lepkości i struktury osadów. Badania prowadzone na osadach przefermentowanych kondycjonowanych substancjami organicznymi, tj. polielektrolitami średnio i silnie kationowymi, oraz substancjami strukturotwórczymi, takimi jak cement i popiół, miały na celu polepszenie zdolności odwadniania osadów przed filtracją. Odpowiednio dobrane dawki poprawiły właściwości osadu, przez co zdolność odwadniania uległa poprawie. Stosowaną metodą odwadniania była filtracja ciśnieniowa dla dwóch różnych ciśnień 0,4 i 0,8 MPa z zastosowaniem tkaniny bawełnianej BT 72/80. Najlepszą wydajność filtracji równą 7,52 kg/m²h uzyskano dla osadów kondycjonowanych przed odwadnianiem metodą chemiczną poprzez dodanie polielektrolitu C496.

Słowa kluczowe

EN

sewage sludge dewatering; pressure filtration; conditioning; filtration efficiency

PL

odwadnianie osadów ściekowych; filtracja ciśnieniowa; kondycjonowanie; wydajność filtracji

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 21, nr 3
• Strony: 303--314
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kowalczyk M.

• Czestochowa University of Technology, Institute for Environmental Engineering, ul. Brzeźnicka 60A, 42-201 Częstochowa

autor

Tuchołka-Sroka A.

• Czestochowa University of Technology, Institute for Environmental Engineering, ul. Brzeźnicka 60A, 42-201 Częstochowa

autor

Kamizela T.

• Czestochowa University of Technology, Institute for Environmental Engineering, ul. Brzeźnicka 60A, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Bień J.B., Osady ściekowe teoria i praktyka, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2007.
• [2] Kowal A.L., Świderska- Bróż M., Oczyszczanie wody, WN PWN, Warszawa-Wrocław 2000.
• [3] Kosmala-Szczurek B. Tal-Figiel B., Wpływ połączonego działania ultradźwięków i polielektrolitów na szybkość opadania cząstek zawiesiny, Inżynieria i Aparatura Chemiczna 1998, 4, 21-24.
• [4] Gawroński R., Procesy oczyszczania cieczy, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 1996.
• [5] Christensen J.R., Sorensen P.B., Christensen G.L., Hansen J.A., Mechanisms for overdosing in sludge conditioning, J. Environ. Eng. 1993, 119, 159-171.
• [6] Tay J.H., Jeyaseelan S., Comparison of lime and alum as oily sludge conditioners, Water Sci. Technol. 1997, 36(12), 117-124.
• [7] Tay J.H., Jeyaseelan S., Conditioning of oily sludges with municipal solid wastes incinerator fly ash, Water Sci. Technol. 1997, 35(8), 231-238.
• [8] Chang G.R., Liu J.C., Lee D.J., Co-conditioning and dewatering of chemical sludge and waste activated sludge, Water Res. 2001, 35, 786-794.
• [9] Wu Ch.Ch., Huang Ch., Lee D.J., Effects of polymer dosage on alum sludge dewatering characteristics and physical properties, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 1997, 122, 89-96.
• [10] Papavasilopoulos E.N., Bache D.H., On the role of aluminum hydroxide in the conditioning of an alum sludge, Water Sci. Technol. 1998, 38(2), 33-40.
• [11] Papavasilopoulos E.N., Viscosity as a criterion for optimum dosing of polymers in waterworks sludge, JCIWEM 1997, 11, 217-224.
• [12] Pan J.R., Huang Ch., Cherng M., Li K., Lin Ch., Correlation between dewatering index and dewatering performance of three mechanical dewatering devices, Advances in Environmental Research 2003, 7, 599-602.
• [13] Florkiewicz A., Krajewski P., Leszczyńska M., Sozański M.M., Technologia usuwania i unieszkodliwiania osadów z uzdatniania wody, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1999.
• [14] Kowalczyk M., Enhancement of processes for sewage sludge dewatering, Publisher Technical University of Czestochowa, Częstochowa 2012.
• [15] Bień J., Kowalczyk M., Kamizela T., Wpływ parametrów warstwy filtracyjnej oraz sposobu preparowania osadów ściekowych na efekty ich odwadniania, Gospodarka Opadami Komunalnymi, Komitet Chemii Analitycznej PAN, Tom V, Koszalin 2009.
• [16] Lee C.H., Liu J.C., Sludge dewaterability and floc structure in dual polymer conditioning, Advances in Environmental Research 2001, 5, 129-136.
• [17] Zhao Y.Q., Correlations between floc physical properties and optimum polymer dosage in alum sludge conditioning and dewatering, Chemical Engineering Journal 2003, 92, 227-235.
• [18] Sander B., Lauer H., Neuwirth M., Process for producing combustible sewage sludge filter cakes in filter presses, US, BASF Aktiengesellschaft, Fed. Rep. Germany, Patent No. 4, 840, 736, 1989.
• [19] Broeckel U., Roemer R., Meyer J., Mittelstrass A., Witt R., Schubert E., Blei P., Fessler J., Method for filtering and dewatering of sewage sludge, EP, BASF A.-G., Germany, Patent No. 690, 1996.
• [20] Thapa K.B., Qi Y., Hoadley A.F.A., Interaction of polyelectrolyte with digested sewage sludge and lignite in sludge dewatering. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 2009, 334 66-73.
• [21] Smollen M., Kafaar A., Investigation into alternative sludge conditioning prior to dewatering, Water Science and Technology, Proceedings of the 1997 International Specialized Conference on Sludge Management 1997, 38(11), June 26-28, 115-119.
• [22] Nelson R.F., Brattlof B.D., Sludge pressure filtration with fly ash addition, Journal Water Pollution Control Federation 1979, 51(5), 1024-1031.
• [23] Benitez J., Rodriguez A., Suarez A., Optimisation technique for sewage sludge conditioning with polymer and skeleton builders, Water Res. 1994, 28(10), 2067-2073.
• [24] Lin Y.-F., Jing S.-R., Lee D.-Y., Recycling ofwood chips and wheat dregs for sludge processing, Bioresource Technology 2001, 76(2), 161-163.
• [25] Zhao Y.Q., Enhancement of alum sludge dewatering capacity by using gypsum as skeleton builder, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2002, 211, 205-212.
• [26] Bień J., Kowalczyk M., Kamizela T., Skuteczność odwadniania osadów kondycjonowanych substancjami chemicznymi w metodach łączonych z ultradźwiękami, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2008, 11, 1.
• [27] Durie R.A., The Science of Victorial Brown Coal: Structure, Properties and Consequences for Utilisation, Butterworth-Heinemann Ltd., 1991.
• [28] Zielewicz-Madej E., Fukas-Płonka Ł., Zagęszczanie i kondycjonowanie osadów, Mat. Konf. Podstawy oraz praktyka przeróbki i zagospodarowania osadów, LEM, Kraków1998.

Uwagi

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