The impact of excess sludge disintegration on the changes of total organic carbon value

• Autorzy: Zawieja I.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2016.23(4)35

Warianty tytułu

PL

Wpływ dezintegracji osadów nadmiernych na zmiany wartości całkowitego węgla organicznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The efficiency of conversion of organic substances contained in the excess sludge to the dissolved form is considered as an important factor limiting the process of anaerobic stabilization. Direct effect, occurring in the disintegrated sludge, lysis process is to increase the value of the total organic carbon (TOC), correlates with the increase of the concentration of volatile fatty acids (VFAs). The total organic carbon content is indicative of the supernatant liquid of total organic carbon in dissolved form (DOC) and suspended (SOC). Together with occurring, as a result of biochemical processes, increase the degree of decomposition of organic substances contained in the sludge decreases the value of the ratio of COD to TOC. The aim of the study was to determine the impact of the process of excess sludge disintegration on the changes of the total organic carbon values. The process of chemical disintegration of excess sludge was treated using the selected acidic ie HCl, alkaline ie KOH and oxidizing reagents ie H2O2. The modification was carried out at ambient temperature for 6 and 24 h. During sludge disintegration it was noticed the increase of total organic carbon values, disintegration degree as well as the concentration of volatile fatty acids that confirmed the susceptibility of prepared sludge to biodegradation. The highest TOC value of 2150 mg C/dm3 obtained in case of chemical disintegration of potassium hydroxide at a dose of 12.0 g/dm3 and preparation time 24 h. For given conditions of preparing a concentration of VFAs was 523 mg CH3COOH/dm3.

PL

Efektywność przemiany substancji organicznych zawartych w osadach nadmiernych do formy rozpuszczonej jest traktowana jako ważny czynnik limitujący przebieg procesu stabilizacji beztlenowej. Bezpośrednim efektem procesu lizy zachodzącego w dezintegrowanych osadach jest wzrost wartości ogólnego węgla organicznego (OWO) oraz korelujący z nim wzrost wartości stężenia lotnych kwasów tłuszczwych (LKT). Ogólny węgiel organiczny jest wskaźnikiem zawartości w cieczy nadosadowej całkowitego węgla organicznego w formie rozpuszczonej (RWO) i zawieszonej (ZWO). Wraz z zachodzącym w wyniku procesów biochemicznych wzrostem stopniem rozkładu substancji organicznych zawartych w osadach maleje wartość ilorazu ChZT do OWO. Celem badań było określenie wpływu procesu dezintegracji osadów nadmiernych na zmiany wartości całkowitej węgla organicznego. Proces chemicznej dezintegracji osadów nadmiernych prowadzono, stosując wybrane reagenty kwaśne (HCl), zasadowe (KOH) i utleniające (H2O2). Modyfikację przeprowadzono w temperaturze pokojowej w ciągu 6 i 24 godzin. Podczas procesu dezintegracji osadów nadmiernych odnotowano wzrost wartości ogólnego węgla organicznego, a także stężenia lotnych kwasów tłuszczowych, co potwierdziło podatność preparowanych osadów na biodegradację. Najwyższą wartość OWO 2150 mg C/dm3 uzyskano w przypadku chemicznej dezintegracji wodorotlenkiem potasu w dawce 12 g/dm3 i w czasie preparowania 24 h. Dla podanych powyżej warunków preparowania uzyskano stężenie LKT, wynoszące 523 mg CH3COOH/dm3.

Słowa kluczowe

EN

excess sludge; chemical disintegration; total organic carbon (TOC); TOC; disintegration degree; volatile fatty acids; VFAs

PL

osady nadmierne; ogólny węgiel organiczny; OWO; stopień dezintegracji; lotne kwasy tłuszczowe; LKT

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 23, nr 4
• Strony: 421--432
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Zawieja I.

• Institute of Environmental Engineering, Faculty of Infrastructure and Environment, Czestochowa, University of Technology, ul. Brzeznicka 60a, 42–200 Częstochowa, Poland, phone: [phone]

Bibliografia

• [1] Wonglertarak W, Wichitsathian B. Alkaline Pretreatment of Waste Activated Sludge in Anaerobic Digestion, Journal of Clean Energy Technol. 2014:2(2):118-121. DOI: 10.7763/JOCET.2014.V2.10.
• [2] Barański M, Małkowski M, Wolny L. Influence of physical disintegration of excess sludge on the anaerobic stabilization process. Inż Ochr Środow. 2014:17(2):315-324. http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1element.baztech-a1136ab2-2411-4dc9-b1ab-4df3fa2ebcce/c/Baranski_Malkowski_Wolny_Wplyw_2_2014.pdf
• [3] Zawieja I, Wolski P. Effect of hybrid method of excess sludge disintegration on the increase of their biodegradalibity. Environ Prot Eng. 2013:39(2):153-165. DOI: 10.5277/EPE130215.
• [4] Myszograj S. Production of biodegradable hydrolysate from municipal solid waste using thermal disintegration. Inż Ochr Środow. 2011;14(3):281-290. http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-article-LOD7-0032-0031/c/Myszograj_Biodegradowalnosc_3_2011.pdf
• [5] Kim J, Park C, Kim TH, Lee M, Kim S, Kim SW, Lee J. Effects of various pretreatments for enhanced anaerobic digestion with waste activated sludge. J Biosci Bioeng: 2003:95:271-275. DOI: 10.1016/S1389-1723(03)80028-2.
• [6] Vlyssides A, Karlis P. Thermal-alkaline solubilization of WAS as apretreatment for anaerobic digestion. Bioresource Technol. 2004;91:201-206. DOI:10.1016/S0960-8524(03)00176-7.
• [7] Wolski P, Małkowski M. Dewatering of excess sludge submitted anaerobic stabilization assisted conditioning process. Rocznik Ochr Środow. 2014:16:93-104. http://ros.edu.pl/images/roczniki/2014/pp_2014_01_05.pdf
• [8] Wolski P. Wspomaganie końcowego zagęszczania i odwadniania osadów ściekowych [Support of the final thickening and dewatering of sludge]. Rocznik Ochr Środow. 2016;18:730-742. http://www.ros.edu.pl/images/roczniki/2016/045_ROS_V18_R2016.pdf.
• [9] Wolski P, Małkowski M. Dewatering of initially conditioned excess sludge after fermentation. Desalin Water Treat. 2014;52(19-21):3973-3978. DOI: 10.1080/19443994.2014.887504.
• [10] Myszograj S. The effects of the solubilisation of the COD of municipal waste in thermal disintegration. Archiv Environ Protect. 2013;39(2):57-67. DOI: 10.2478/aep-2013-0014.
• [11] Deublein D, Steinhauser A, Biogas from waste and renewable resources, Wiley-VCH Verlag; 2008. DOI: 10.1002/9783527632794.
• [12] Stelmach E, Stelmach J, Krzystek L, Ledakowicz S. Wpływ zawartości węgla i azotu na szybkość produkcji biogazu z organicznej frakcji stałych odpadów komunalnych [Influence of carbon and nitrogen content on biogas production rate from organic fraction of municipal solid waste]. Inż Aparat Chem. 2010;49(1):107-108, http://inzynieria-aparatura-chemiczna.pl/pdf/2010/2010-1/InzApChem_ 2010_1_107-108.pdf
• [13] Weemaes M, Grootaerd H, Simoens F, Verstraete W. Anaerobic digestion of ozonized biosolids, Water Res. 2000;34:2330-2336. http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(99)00373-5
• [14] Determination of natural organic matter in water based on determinations of total organic carbon and UV absorbance. http://www.staff.amu.edu.pl/~ZTUW/ftp/D5%20Okreslenie%20NOM%20na%20podstawie%20OWO%20i%20absorbancji.pdf.
• [15] Polskie Normy [Polish Standards] (PN-9/C-04540/05), Publishing Standards, Warszawa.
• [16] Polskie Normy [Polish Standards] (PN-EN-12879), Publishing Standards, Warsaw.
• [17] Polskie Normy [Polish Standards] (PN-75/C-04616/04), Publishing Standards, Warsaw.
• [18] Polskie Normy [Polish Standards] (PN-73/C-04576/10), Publishing Standards, Warsaw.
• [19] Tiehm A, Nickel K, Zellhorn M, Neis U. Ultrasonic waste activated sludge disintegration for improving anaerobic stabilization. Water Res. 2001;35(8):2003-2009. DOI: 10.1016/S0043-1354(00)00468-1.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).