Uwalnianie i usuwanie składników odżywczych z piany osadu czynnego po hybrydowym procesie obróbki wstępnej

• Autorzy: Machnicka A. , Grübel K.

Identyfikatory

DOI

10.12912/23920629/66994

Warianty tytułu

EN

Remove and release of nutrients after hybrid pre-treatment of activated sludge foam

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z problemów w technologii oczyszczania ścieków jest powstawanie piany/kożucha na powierzchni bioreaktorów osadu czynnego. Niszczenie piany przeprowadza się różnymi sposobami, do których należą także metody dezintegracji. Hybrydowa dezintegracja (rozkład/liza chemiczny i kawitacja hydrodynamiczna) mikroorganizmów piany powoduje uwolnienie fosforu, azotu amonowego, magnezu i potasu z fazy stałej piany do fazy ciekłej. Zastosowanie hybrydowego procesu obróbki wstępnej, spowodowało zwiększenie stężeń fosforanów o ok. 677 mg PO₄^3- L^-1 oraz azotu amonowego o ok. 41 mg N-NH₄+ ^{L-1. Stężenie jonów Mg2+ w roztworze wzrosło z 6,2 do 31,1 mg Mg2+ L-1, potasu z 22,4 do 102,0 mg K+ L-1. Potwierdzeniem zmian fizykochemicznych i uwalniania substancji komórkowej w wyniku lizy komórek (hybrydowa destrukcja) była analiza w podczerwieni. Wykazano także, że niszczenie piany w wyniku dezintegracji hybrydowej pozwala na uwolnienie substancji pożywkowych i usunięcie ich części z cieczy osadu w postaci struwitu.}

EN

One of the problems in wastewater treatment technologies is the formation of foam/scum on the surface of bioreactors. The foam elimination/destruction can be carried out by various methods among which disintegration is included. Hybrid disintegration (chemical decomposition and hydrodynamic cavitation) of the foam microorganisms results in phosphates, ammonium nitrogen, magnesium and potassium transferred from the foam solids into the liquid phase. Application of both methods as a hybrid pre-treatment process caused in an increased concentration of phosphates of about 677 mg PO₄^3- L^-1, ammonium nitrogen about 41 mg N- NH₄+ ^{L-1. The concentration of Mg2+ and K+ in the solution increased from 6.2 to 31.1 mg Mg2+ L-1and from 22.4 to 102.0 mg K+ L-1, respectively. The confirmation of physicochemical changes and release of cellular matter as a result of cellular lysis (hybrid disintegration) was IR analysis. It was demonstrated that the disintegration of foam permits removal of a part of nutrients in the form of struvite.}

Słowa kluczowe

PL

piana osadu czynnego; dezintegracja hybrydowa (chemiczna i hydrodynamiczna); fosforany; azot amonowy; jony; struwit

EN

mechanical and chemical pre-treatments; activated sludge foam; phosphates; ammonium nitrogen; cations; struvite

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 18, nr 1
• Strony: 98--104
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Machnicka A.

• Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej, Instytut Ochrony i Inżynierii Środowiska, Wydział Inżynierii Materiałów, Budownictwa i Środowiska, ul. Willowa 2, 43-300 Bielsko-Biała

autor

Grübel K.

• Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej, Instytut Ochrony i Inżynierii Środowiska, Wydział Inżynierii Materiałów, Budownictwa i Środowiska, ul. Willowa 2, 43-300 Bielsko-Biała

Bibliografia

• 1. Cassini S.T., Andrade M.C.E., Abreu T.A., Keller R. and Goncalves R.F. 2006. Alkaline and acid hydrolytic processes in aerobic and anaerobic sludges: effect on total EPS and fractions. Water Science and Technology, 53, 51–58.
• 2. Cloete T.E. and Oosthuizen D.J. 2001. The role of extracellular exopolymers in the removal of phosphorous from activated sludge. Water Research, 35, 3595–3598.
• 3. de-Bashan L.E. and Bashan Y. 2004. Recent advences in removing phoshorus from wastewater and its future use as fertilizer. Water Research, 38, 4222–4246.
• 4. Diwania G.E., Rafiea S.E., Ibiaria N.N.E. and Ailab H.I.E. 2007. Recovery of ammonia nitrogen from industrial wastewater treatment as struvite slow releasing fertilizer. Desalination, 214, 200–214.
• 5. Eaton A.D., Clesceri L.S., Greenberg A.E. and Franson M.A.H. 2005. Standard methods for the examination of water and wastewater, 21th ed. American Public Health Association, Washington.
• 6. Erden G. 2013. Combination of alkaline and microwave pretreatment for disintegration of meat processing wastewater sludge. Environmental Technology, 34, 711–718.
• 7. Fryer M. and Gray N.F. 2012. Foaming Scum Index (FSI) – a new tool for the assessment and characterisation of biological mediated activated sludge foams. Journal of Environmental Management, 110, 8–19.
• 8. Grübel K., Machnicka A. and Wacławek S. 2013. Impact of alkalization of surplus activated sludge on biogas production. Ecological Chemistry and Engineering S, 20, 343–351.
• 9. Kim D.H., Jeong E., Oh S.E. and Shin H.S. 2010. Combined (alkaline+ultrasonic) pretreatment effect on sewage sludge disintegration. Water Research, 44, 3093–3100.
• 10. Kim J., Park C., Kim T.H., Lee M., Kim S., Kim S. W. and Lee J. 2003. Effects of various pretreatments for enhanced anaerobic digestion with waste activated sludge. Journal of Bioscience and Bioengineering, 95, 271–275.
• 11. Kim T.H., Nam Y.K., Park C. and Lee M. 2009. Carbon source recovery from waste activated sludge by alkaline hydrolysis and gamma-ray irradiation for biological denitrification. Bioresource Technology, 100, 5694–5699.
• 12. Lee I. and Han J.I. 2013. The effects of waste-activated sludge pretreatment using hydrodynamic cavitation for methane production. Ultrasonics Sonochemistry, 20, 1450–1455.
• 13. Li H., Li Ch., Liu W. and Zou S. 2012. Optimized alkaline pretreatment of sludge before anaerobic digestion. Bioresource Technology, 123, 189–194.
• 14. Machnicka A. 2006. Accumulation of phosphorus by filamentous microorganisms. Polish Journal of Environmental Study 15, 947–953.
• 15. Nelson M.D. [ed.] 2007. Operation of Municipal Wastewater Treatment Plants. 6th ed. McGraw- Hill, New York.
• 16. Nielsen P.H., Kragelund C., Nielsen J.L., Tiro S., Lebek M., Rosenwinkel K.H. and Gessesse A. 2005. Control of Microthrix parvicella in activated sludge plants by dosing polyalumimum salts: possible mechanisms. Acta Hydrochimica et Hydrobiologica, 33, 255–264.
• 17. Paris S., Lmd G., Lemmer H. and Wilderer P.A. 2005. Dosing aluminum chloride to control Microthrix parvicella. Acta Hydrochimica et Hydrobiologica, 33, 247–254.
• 18. Ramothokang T.R., Drysdale G.D. and Bux F. 2003. Isolation and cultivation of filamentous bacteria implicated in activated sludge bulking. Water SA, 29, 405–410.
• 19. Socrates G. 2004. Infrared and Raman characteristic group frequencies. Tables and charts. 3rd ed. John Wiley & Sons LTD, Chichester.
• 20. Tsang Y.F., Sin S.N. and Chua H. 2008. Nocardia foaming control in activated sludge process treating domestic wastewater. Bioresource Technology, 99, 3381–3388.

Uwagi

PL

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