Zmiany składu materii organicznej podczas oczyszczania ścieków komunalnych

• Autorzy: Przywara L. , Adamiec A.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2017.11(2)065

Warianty tytułu

EN

Changes in organic matter composition during municipal sewage treatment

• Konferencja: ECOpole’17 Conference (4-7.10.2017 ; Polanica Zdrój, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Efektywność oczyszczania ścieków zależy nie tylko od zastosowanej technologii dostosowanej do jakości dopływających ścieków surowych, ale również od problemów eksploatacyjnych czy gospodarki wodami osadowymi. Obecnie oczyszczalnie nie stosują metod wydzielonego oczyszczania odcieków powstających w trakcie przeróbki osadów i są zawracane na początek ciągu technologicznego oczyszczalni. Wody osadowe ze względu na zawartość substancji organicznej niepodatnej na biodegradację mogą wpływać na efektywność realizowanych procesów oczyszczania. Dlatego też ważne jest nie tylko określenie ogólnej zawartości związków organicznych w ściekach, ale również dokonanie szczegółowej charakterystyki substancji organicznych przez wyznaczenie frakcji ChZT. W niniejszych badaniach przeanalizowano przemiany materii organicznej podczas oczyszczania ścieków w kolejnych etapach mechaniczno-biologicznego oczyszczania ścieków, dokonując analizy składu frakcyjnego materii organicznej. Badania prowadzono na ściekach pochodzących z oczyszczalni pracującej w technologii zintegrowanego usuwania związków organicznych i biogennych. Wykazano m.in., że cyrkulacja odcieków powstających podczas odwadniania osadów powodowała wzrost stężenia trudno rozkładalnej substancji organicznej. Podczas mechaniczno-biologicznego procesu oczyszczania całkowicie uległy zmianie proporcje frakcji Si, Ss, Xi, Xs. Dominującą frakcją w ściekach oczyszczonych była frakcja związków rozpuszczonych nieulegających biologicznemu rozkładowi przez mikroorganizmy - Si. Łącznie frakcje inertne (Si i Xi) w ściekach oczyszczonych stanowiły 76,4% całkowitego ChZT. Udział frakcji Xi na poziomie 16,3% całkowitego ChZT w ściekach oczyszczonych pozwala stwierdzić, że zachodzące procesy oczyszczania działają z dużą efektywnością, na które nie mają wpływu doprowadzane wody osadowe.

EN

Efficiency of wastewater treatment depends not only on the applied technology of wastewater treated, but also on processing problems and management of reject water. Currently, treatment plants do not use methods of separate treatment of reject water generated during the processing of sludge and such residues are returned to the beginning of technological process of treatment. Reject water due to the content of non-biodegradable organic matter can affect the efficiency of the purification process. Therefore, it is important not only to determine the overall content of organic compounds in wastewater, but also the specific characteristics of organic substances, by determining of COD fractions. In this study, fractional composition of organic matter during wastewater treatment in the subsequent stages of mechanical and biological wastewater treatment was analyzed. The wastewater used originated from the plant using integrated removal of organic and biogenic compounds. The circulation of reject water formed during dewatering of sediments, resulted in an increase in the concentration of the hardlybiodegradable organic matter. During mechanical/biological phase of wastewater treatment, the proportions of Si, Ss, Xi, Xs fractions were completely changed. The dominant fraction in purified effluents was a fraction of dissolved and non-biodegradable compounds Si. In total, Si and Xi inert fractions in purified effluent accounted for 76% of the total COD. The fraction of Xi, in purified effluent, in case of processes not influenced by recirculated reject water, amounted for 16% of the total COD. This shows that the cleaning processes occurs with high effectiveness.

Słowa kluczowe

PL

materia organiczna; frakcje ChZT; wody odpadowe; przeróbka osadów; odcieki

EN

organic matter; COD fractions; reject water

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 11, No. 2
• Strony: 571--580
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Przywara L.

• Wydział Inżynierii Materiałów, Budownictwa i Środowiska, Instytut Ochrony i Inżynierii Środowiska, Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, tel. [phone]

autor

Adamiec A.

• Wydział Inżynierii Materiałów, Budownictwa i Środowiska, Instytut Ochrony i Inżynierii Środowiska, Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Styka W, Beńko P. Wdrażanie dobrych praktyk w gospodarce osadami ściekowymi. Inż Ochr Środ. 2014;17(2):165-184. http://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-9ce296d4-1143-446b-bdd6-6f041c5f3f2b?q=bwmeta1.element.baztech-0bab14a3-77b9-4be4-a316-6dcf89ee0735;1&qt=CHILDREN-STATELESS.
• [2] Styka W, Beńko P. Wpływ gospodarowania wodami osadowymi na usuwanie związków biogennych ze ścieków miejskich. Gaz, Woda Techn Sanit. 2007;9:16-20. https://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-volume-0016-5352-gaz_woda_i_technika_sanitarna-2007-nr_9.
• [3] Torà JA, Lafuente J, Garcia-Belinchón C, Bouchy L, Carrera J, Baeza JA. High-throughput nitritation of reject water with a novel ammonium control loop: Stable effluent generation for anammox or heterotrophic denitritation. Chem Eng J. 2014;243:265-271. DOI: 10.1016/j.cej.2013.11.056.
• [4] Ryzińska J. Problem wód osadowych i możliwości ich oczyszczania w Polsce. Gaz, Woda Techn Sanit. 2006;7-8:58-62. http://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-volume-0016-5352-gaz_woda_i_technika_sanitarna-2006-nr_7-8.
• [5] Gajewska M, Obarska-Pempkowiak H. Wpływ zawracania odcieków z odwadniania osadów ściekowych na prace oczyszczalni ścieków. Przem Chem. 2008;87(5):448-451. http://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-volume-0033-2496-przemysl_chemiczny-2008-t__87_nr_5.
• [6] Guo CH, Stabnikov V, Ivanov V. The removal of nitrogen and phosphorus from reject water of municipal wastewater treatment plant using ferric and nitrate bioreductions. Bioresour Technol. 2010;101(11):3992-3999. DOI: 10.1016/j.biortech.2010.01.023.
• [7] Dąbrowski W. A study of the digestion process of sewage sludge from dairy WWTP to determine the composition and load of reject water. Water Pract Technol. 2014;9(1):71-78. DOI: 10.2166/wpt.2014.008.
• [8] Morales N, Val del Río A, Vázquez-Padín JR, Méndez R, Mosquera-Corral A, Campos JL. Integration of the Anammox process to the rejection water and mainstream lines of WWTPs. Chemosphere. 2015;140:99-105. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2015.03.058.
• [9] Li Z, Ma Y, Hira D, Fujii T, Furukawa K. Factors affecting the treatment of reject water by the anammox process. Bioresour Technol. 2011;102(10):5702-5708. DOI: 10.1016/j.biortech.2011.03.001.
• [10] Erdirençelebi D, Küçükhemek M. Diagnosis of the anaerobic reject water effects on WWTP operational characteristics as a precursor of bulking and foaming. Water Sci Technol. 2015;71(4):572-579. DOI: 10.2166/wst.2014.528.
• [11] Ćwikła J, Konieczny K. Możliwości zastosowania procesu odwróconej osmozy do ograniczenia ładunku biogenów w wodach osadowych z procesów odwadniania osadów ściekowych. Forum Eksploatatora. 2009;6(45):62-66.http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-article-BPC1-0010-0043?q=6b787a1e-c7ed-4f92-aa36-16369ede7f01$1&qt=IN_PAGE.
• [12] Gajewska M, Obarska-Pempkowiak H. The role of SSVF and SSHF beds in concentrated wastewater treatment, design recommendation. Water Sci Technol. 2011;64(28): 431-439. DOI: 10.2166/wst.2011.619.
• [13] Wäger-Baumann F, Fuchs W. Process variant for the treatment of anaerobic digester effluent with a membrane bioreactor. Environ Eng Sci. 2011;28(9):611-627. DOI: 10.1089/ees.2010.0153.
• [14] Wett B, Podmirseg SB, Gomez-Brandon M, Hell M, Nyhuis G, Bott C, et al. Expanding DEMON sidestream deammonification technology towards mainstream application. Water Environ Res. 2015;87(12):2084-2089. DOI: 10.2175/106143015X14362865227319.
• [15] Karwowska B, Sperczyńska E, Wiśniowska E. Characteristics of reject waters and condensates generated during drying of sewage sludge from selected wastewater treatment plants. Desal Water Treat. 2016;57:1176-1183. DOI: 10.1080/19443994.2014.989633.
• [16] Xinyung Z. Biofilm characteristics in natural ventilation trickling filters (NVTFs) for municipal wastewater treatment: Comparison of three kinds of biofilm carriers. Biochem Eng J. 2016;106:87-96. DOI: 10.1016/j.bej.2015.11.009.
• [17] Dąbrowski W, Karolinczak B, Gajewska M, Wojciechowska E. Application of subsurface vertical flow constructed wetlands to reject water treatment in dairy wastewater treatment plant. Environ Technol. 2017;38:175-182. DOI: 10.1080/09593330.2016.1262459.
• [18] Hocaoglu SM, Insel G, Cokgor EU, Baban A, Orhon D. COD fractionation and biodegradation kinetics of segregated domestic wastewater: black and grey water fractions. J Chem Technol Biot. 2010;85(9):1241-1249, DOI: 10.1002/jctb.2423.
• [19] Yu H, Song Y, Liu R, Pan H, Xiang L, Qian F. Identifying changes in dissolved organic matter content and characteristics by fluorescence spectroscopy coupled with self-organizing map and classification and regression tree analysis during wastewater treatment. Chemosphere. 2014;113:79-86. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2014.04.020.
• [20] Murat Hocaoglu S, Insel G, Ubay Cokgor E, Baban A, Orhon D. COD fractionation and biodegradation kinetics of segregated domestic wastewater: black and grey water fractions. J Chem Technol Biotechnol. 2010;85:1241-1249. DOI: 10.1002/jctb.2423.
• [21] Szaja A, Aguilar JA, Łagód G. Chemical oxygen demand fractionation of reject water from municipal wastewater treatment plant. Proc ECOpole. 2014;8(2):449-452. DOI: 10.2429/proc.2014.8(2)051.
• [22] Szaja A, Aguilar JA, Łagód G. Estimation of chemical oxygen demand fractions of municipal wastewater by respirometric method - case study. Annual Set Environ Protect. 2015;17:289-299. http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-d5698e3a-1691-47ff-8d2f-829435dd829f?q=da75cb55-27b0-4439-aba8-d830960aaeb1$2&qt=IN_PAGE.
• [23] Pasztor I, Thury P, Pulai J. Chemical oxygen demand fractions of municipal wastewater for modeling of wastewater treatment. Int J Environ Sci Technol. 2009; 6(1):51-56. DOI: 10.1007/BF03326059.
• [24] Qteishat O, Myszograj S, Suchowska-Kisielewicz M. Change of wastewater characteristic during transport in sewers. WSEAS Trans Environ Develop. 2011;7:349-358. https://www.researchgate.net/publication/236329917.
• [25] Makowska M, Spychała M. Organic compounds fractionation for domestic wastewater treatment modeling. Pol J Environ Stud. 2014;23(1):131-137. http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.agro-3388bc79-1f97-477e-9c80-259cfe01f669?q=38a611d4-ef02-4ac7-b9d1-f45de7b2feef$1&qt.
• [26] Mikosz J. Determination of permissible industrial pollution load at municipal wastewater treatment plant. J Environ Sci Tech. 2015;12:827-836. https://link.springer.com/article/10.1007/s13762-013-0472-0.
• [27] Yun-Young Ch, Seung-Ryong B, Jae-In K, Jeong-Woo Ch, Jin H, Tae-UL, et al. Characteristics and biodegradability of wastewater organic matter in municipal wastewater treatment plants collecting domestic wastewater and industrial discharge. Water. 2017;9(6):409 DOI: 10.3390/w9060409.
• [28] Myszograj S, Płuciennik-Koropczuk E, Jakubaszek A. COD fractions - methods of measurement and use in wastewater treatment technology. Civil Environ Eng Reports. 2017;24(1):195-206. DOI: 10.1515/ceer-2017-0014.
• [29] Gatti, MN, García-Usach F, Seco A, Ferrer J. Wastewater COD characterization: analysis of respirometric and physical-chemical methods for determining biodegradable organic matter fractions. J Chem Technol Biotechnol. 2010;85(4):536-544. DOI: 10.1002/jctb.2325.
• [30] Jun W, Gang Y, Guojing Z, Ting X. Wastewater COD biodegradability fractionated by simple physical-chemical analysis. Chem Eng J. 2014;258:450-459. DOI: 10.1016/j.cej.2014.07.106.
• [31] Struk-Sokołowska J, Wiater J, Rdziewicz J. Charakterystyka związków organicznych w ściekach na podstawie frakcji ChZT. Gaz, Woda Techn Sanit. 2016;3:92-98. DOI: 10.15199/17.2016.3.3.
• [32] Płuciennik-Koropczuk E, Jakubaszek A, Myszograj S, Uszakiewicz S. COD fractions in mechanical-biological wastewater treatment plant. Civil Environ Eng Reports. 2017;24(1):207-217. DOI: DOI: 10.1515/ceer-2017-0015.
• [33] El-Fadel M, Matar F, Hashisho J. Combined coagulation-flocculation and sequencing batch reactor with phosphorus adjustment for the treatment of high-strength landfill leachate: Experimental kinetics and chemical oxygen demand fractionation. J Air Waste Manage Assoc. 2013;63:591-604. DOI: 10.1080/10962247.2013.775086.
• [34] El-Fadel M, Abi-Esber L, Salem N. Chemical oxygen demand fractionation and kinetic parameters for sequencing batch reactors treating paper mill wastewater. Environ Eng Sci. 2012;29(3):161-73. DOI: 10.1089/ees.2011.0067.
• [35] PN-74/C-04578.03.Woda i ścieki. Badanie zapotrzebowania tlenu i zawartości węgla organicznego. Oznaczenie biochemicznego zapotrzebowania tlenu (ChZT) metodą dwuchromianową. http://www.narzedziownie.pl/?t=k&i=173&n=16489.
• [36] P-EN-ISO 6060:2006. Water - Dichromate method for the determination of chemical oxygen demand. http://sklep.pkn.pl/pn-iso-6060-2006p.html.
• [37] Wytyczne ATV- 131. Wymiarowanie jednostopniowych oczyszczalni ścieków z osadem czynnym. Warszawa: Wydawnictwo Seidel-Przywecki; 2000. ISBN: 3-935669-32-1.
• [38] Sadecka Z, Jędrczak A, Płuciennik-Koropczuk E, Myszograj S, Suchowska-Kisielewicz M. COD fractions in sewage flowing into Polish sewage treatment plants. Chem Biochem Eng Q. 2013;27:85-195. https://www.researchgate.net/publication/249968109.

Uwagi

PL

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