Comparison between different models for rheological characterization of sludge from settling tank

• Autorzy: Malczewska B. , Biczyński A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/jwld-2017-0053

Warianty tytułu

PL

Reologiczna charakterystyka osadów ściekowych z osadnika wtórnego – porównanie modeli

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The municipal sludge characterized non-Newtonian behaviour, therefore the viscosity of the sewage sludge is not a constant value. The laboratory investigation was made using coaxial cylinder with rotating torque and gravimetric concentration of the investigated sludge ranged from 4.40% to 2.09%. This paper presents the investigation on the effect of concentration of rheological sludge behaviour. The three different rheological models: Bingham (plastic model), Ostwald–de Waele (power-law), Hershel–Bulkley’s were calculated by fitting the experimental data of shear stress as a function of shear rate to these models. In this study, the 3-parameter Herschel– Bulkley’s model fits the experimental data best.

PL

Komunalne osady ściekowe charakteryzują się nienewtonowskim zachowaniem, dlatego lepkość osadów ściekowych nie jest wartością stałą. W ramach określenia cech reologicznych osadów ściekowych o koncentracji w granicach od 2,09% do 4,40% przeprowadzono badania wiskozymetryczne za pomocą wiskozymetru rotacyjnego. W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu koncentracji na zachowanie reologiczne osadu. Analizowano dopasowanie trzech najczęściej stosowanych modeli reologicznych, takich jak model Binghama (plastic model), Ostwalda–de Waele (power-law), Hershela–Bulkleya do uzyskanych rezultatów z pomiarów. Model trój-parametrowy Hershela–Bulkleya najdokładniej odpowiadał otrzymanym z pomiarów rezultatom.

Słowa kluczowe

EN

Herschel–Bulkley’s model; rheology; sewage sludge; viscometer measurement

PL

model Herschela–Bulkleya; pomiary wiskozymetryczne; reologia osadów ściekowych

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2017
• Tom: no. 34
• Strony: 191--196
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Malczewska B.

• Wrocław University of Life Sciences, Faculty of Environmental Engineering and Geodesy, Institute of Environmental Engineering, pl. Grunwaldzki 24, 50-363 Wrocław, Poland

autor

Biczyński A.

• Wrocław University of Life Sciences, Faculty of Environmental Engineering and Geodesy, Institute of Environmental Engineering, pl. Grunwaldzki 24, 50-363 Wrocław, Poland

Bibliografia

• BARNES H.A. 1997. Thixotropy – A review. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. Vol. 70 p. 1–33. DOI 10.1016/S0377-0257(97)00004-9.
• BAROUTIAN S., ESHTIAGHI N., GAPES D.J. 2013. Rheological characteristics of a mixture of primary and secondary municipal sludge [online]. [Access 15.05.2017]. Available at: http://www.conference.net.au/chemeca2013/papers/27510.pdf
• BAUDEZ J.C., MARKIS F., ESHTIAGHI N., SLATTER P. 2011. The rheological behaviour of anaerobic digested sludge. Water Research. Vol. 45. Iss. 17 p. 5675–5680.
• BICZYŃSKI A. 2017. Wyznaczenie współczynnika lepkości w oparciu o pomiary reologiczne [Determination of coefficient of viscosity, based on rheological measurements]. MSc Thesis. Typescript. Wrocław. UP Wrocław pp. 50.
• BIEŃ J.B. 2002. Osady ściekowe. Teoria i praktyka [Sewage sludge – the theory and the practice]. Częstochowa. Wydaw. PCz. ISBN 83-7193-193-X pp. 290.
• BIEŃ J., MATYSIAK B., BIEŃ J.D. 2001. Wpływ dawki wybranych polielektrolitów na właściwości reologiczne osadów ściekowych [The impact of polyelectrolyte's dose on rheological characteristic of sewage sludge]. Inżynieria i Ochrona Środowiska. T. 4. Nr 1 p. 27–39.
• BIEŃ J.B., MATYSIAK-BIEŃ B., BIEŃ J.D. 2004. Charakterystyki reologiczne osadów ściekowych kondycjonowanych polielektrolitami [The rheological characteristics of sewage sludge being conditioned with polyelectrolytes and ultrasonic field]. Inżynieria i Ochrona Środowiska. T. 7. Nr 3/4 p. 327–339.
• CAO X., JIANG Z., CUI W., WANG Y., YANG P. 2016. Rheological properties of municipal sewage sludge: Dependency on solid concentration and temperature. Procedia Environmental Sciences. Vol. 31 p. 113–121.
• CHMIELOWSKI K., BUGAJSKI P., KACZOR G.B. 2016. Comparative analysis of the quality of sewage discharged from selected agglomeration sewerage systems. Journal of Water and Land Development. No. 30 p. 35–42. DOI 10.1515/jwld-2016-0019.
• CZABAN S. 1987. Wyznaczanie parametrów hydrotransportu rurowego reostabilnych mieszanin dwufazowych [Determination of parameters of hydro-pipeline reostable two-phase mixtures]. Zeszyty Naukowe AR Wrocław. Z. 60. Rozprawy. Wrocław. ISSN 0209-1321 pp. 76.
• FLORA M., BAUDEZB J-C, PARTHASARATHYA R., SLATTER P., ESHTIAGHIA N. 2016. Predicting the apparent viscosity and yield stress of mixtures of primary, secondary and anaerobically digested sewage sludge: Simulating anaerobic digesters. Water Research. Vol. 100 p. 568–579.
• GARAKANI A.H.K., MOSTOUF N., SADEGHI F., HOSSEINZADEH M., FATOURECHI H., SARRAFZADEH M.H., MEHRNIA M.R. 2011. Comparison between different models for rheological characterization of activated sludge. Iranian Journal of Environmental Health Science and Engineering. Vol. 8. No. 3 p. 255–264.
• GUIBAUD G., DOLLET P., TIXIER N., DAGOT C., BAUDU M. 2004. Characterisation of the evolution of activated sludges using rheological measurements. Process Biochemistry. Vol. 39. Iss. 11 p. 1803–1810.
• KEMPIŃSKI J., MALCZEWSKA B. 2005. Określenie modelu reologicznego wybranych osadów ściekowych [Developing rheological model of chosen sludges]. Acta Scientiarum Polonorum Formatio Circumiectus. Nr 4(1) p. 99–107.
• KEMPIŃSKI J., SMILGIN Z. 2009. Hydrotransport osadów ściekowych [Sewage tubular transportation]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. Nr 9 p. 131–142.
• MALCZEWSKA B. 2008. Badanie wybranych własności osadów ściekowych świetle możliwości ich utylizacji [Assessment of utilisation ability in agricultural area of activated sludge from municipal wastewater treatment plant]. Wrocław. Wydaw. UP we Wrocławiu. ISBN 978-83-60574-42-3 pp. 96.
• MŁYŃSKI D., CHMIELOWSKI K., MŁYŃSKA A. 2016. Analysis of hydraulic load of a wastewater treatment plant in Jasło. Journal of Water and Land Development. No. 28 p. 61–67. DOI 10.1515/jwld-2016-0006.
• NOVARINO D., SANTAGATA E., DALMAZZO D., ZANETTI M. 2010. Rheological characterization of sludge coming from a wastewater treatment plant. American Journal of Environmental Sciences. Vol. 6. Iss. 4 p. 329–337.
• O’KELLY B.C. 2005. Mechanical properties of dewatered sewage sludge. Waste Management. Vol. 25 p. 47–52.
• OLESZKIEWICZ J.A. 1998. Gospodarka osadami ściekowymi. Poradnik decydenta [Sewage sludge management. The decision maker's guide]. Kraków. LEM. ISBN 8390896001 pp. 284.
• PAPA M., PEDRAZZANI R., NEMBRINI S. 2015. Should rheological properties of activated sludge be measured? Applied Rheology. Vol. 25. No. 2. Article ID 24590.
• SOZAŃSKI M.M. 1976. Właściwości reologiczne uwodnionych osadów pokoagulacyjnych [Rheological properties of coagulant hydrated sludges]. Wrocław. Wydaw. PWr. pp. 57.
• TRÁVNÍČEK P., JUNGA P. 2014. Thixotropic behaviour of thickened sewage sludge. Journal of Environmental Health Science and Engineering. Vol. 12. Iss. 72 p. 1–6. DOI 10.1186/2052-336X-12-72.
• VÍTĚZ T., SEVERA L. 2010. On the rheological characteristics of sewage sludge. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis. Vol. 58. No. 2 pp. 287–294.
• WOLSKI P., ZAWIEJA I., WOLNY L. 2010. Wpływ temperatury na lepkość kondycjonowanych osadów ściekowych [Impact of temperature on viscosity of sewage sludge after conditioning] [online]. Proceedings of ECOpole. Vol. 4. No. 2. [Access 07.05.2017]. Available at: http://tchie.uni.opole.pl/ecoproc10b/WolskiZawieja_PECO10_2.pdf