Wpływ dezintegracji fizycznej osadów nadmiernych na przebieg procesu stabilizacji beztlenowej

• Autorzy: Barański M. , Małkowski M. , Wolny L.

Warianty tytułu

EN

Influence of physical disintegration of excess sludge on the anaerobic stabilization process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wstępna termiczna obróbka osadów ściekowych wpływa na poprawę biochemicznego rozkładu w procesie stabilizacji beztlenowej oraz znaczną minimalizację masy odpadów. Ingerencja w przebieg procesu fermentacji metanowej poprzez modyfikację osadów przed procesem stabilizacji beztlenowej wpływa na ich końcową podatność na odwadnianie (CSK i zagęszczanie) oraz wzrost stężenia chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT) i lotnych kwasów tłuszczowych (LKT). Stabilizacja wstępnie wspomagana kondycjonowaniem zmienia skład fizyczny osadów poprzez rozluźnienie wiązań istniejących pomiędzy cząsteczkami wody i osadów. Substratem badań był nadmierny osad czynny pochodzący z Centralnej Oczyszczalni Ścieków P.S.W. „WARTA” w Częstochowie. W celu zainicjowania procesu stabilizacji osad nadmierny zaszczepiono osadem przefermentowanym, stanowiącym 10% mieszaniny badawczej. Celem prowadzonych badań było określenie wpływu termicznego kondycjonowania osadów nadmiernych na przebieg stabilizacji beztlenowej. Badania przeprowadzono dla Mieszaniny I (osad nadmierny + osad przefermentowany), Mieszaniny II (osad nadmierny kondycjonowany termicznie w temp. 60°C przez 1,5 h + osad przefermentowany) oraz Mieszaniny III (osad nadmierny kondycjonowany termicznie w temp. 80°C przez 1,5 h + osad przefermentowany). W pierwszym dniu prowadzenia procesu fermentacji odnotowano wzrost wartości CSK, jednakże po 2 dniu nastąpił spadek tego wskaźnika dla każdej z badanych próbek. Efekt obniżenia CSK stwierdzono dla Mieszaniny III (80°C - 1,5 h), dla której w 4 dobie wartość CSK wynosiła 143 s, a dla Mieszaniny II (60°C - 1,5 h) wartość CSK wyniosła 123 s. Po przeprowadzeniu procesu 10-dobowej stabilizacji beztlenowej najwyższe stężenie ChZT, wynoszące 1500 mg O₂/dm³, odnotowano dla Mieszaniny III (80°C - 1,5 h) przed procesem oraz 1355 mg O₂/dm³ w drugiej dobie prowadzenia procesu dla Mieszaniny II (60°C - 1,5 h). Po przeprowadzeniu procesu stabilizacji beztlenowej ubytek suchej materii organicznej wyrażony za pomocą stopnia przefermentowania wyniósł 25, 39 i 45% odpowiednio dla Mieszanin I, II i III.

EN

Preliminary thermal treatment of sewage sludge influences the biochemical disintegration improvement in the anaerobic stabilization process and the minimization of waste mass. Degree of liquefaction of insoluble organic polymers to the dissoluble form, available for microorganisms, has the essential influence on the velocity of sludge biodegradation. Application of thermal preatreatment before anaerobic stabilization process increases the value of sludge fermentation degree and in this way impact on the efficiency of sewage sludge dewatering. This modification of sludge before anaerobic stabilization process has a possitive impact on the sludge dewaterability (CST), thickening and increase of COD and VFA value. Substrate of investigation was excess sludge from municipal wastewater treatment plant (WWTP) “WARTA” in Częstochowa. The excess sludge was mixed with fermented sludge in the amount of 10%. The aim of investigation was determination of the thermal conditioning influence on the anaerobic stabilization process. The tests were led for Mixture I (excess sludge + fermented sludge), Mixture II (excess sludge thermal conditioned with 60°C during 1.5 h + fermented sludge) and Mixture III (excess sludge thermal conditioned with 80°C during 1.5 h + fermented sludge). Preliminary thermal conditioning of excess sludge impacted on the values of methane fermentation parameters. In the first day of this process the increase of CST values was observed, but after second day the decrease of this indicator was noted for each of tested samples. As a result of CST decrease it was observed for Mixture III (80°C - 1.5 h) for which in fourth day the value of CST was 143 s, and for Mixture II (60°C - 1.5 h) this value was 123 s. After 10 days of anaerobic stabilization the highest value of COD equal to 1500 mg O₂/dm³ was noted for Mixture III (80°C - 1.5 h) before process and 1355 mg O₂/dm³ in the second day for Mixture II (60°C - 1.5 h). After anaerobic stabilization process the reduction of organic dry matter expressed by fermented degree was 25, 39 and 45% for Mixture I, II, III respectively.

Słowa kluczowe

PL

nadmierne osady ściekowe; kondycjonowanie termiczne; stabilizacja beztlenowa; ChZT; LKT; CSK; zagęszczanie

EN

excess sewage sludge; thermal conditioning; anaerobic stabilization; COD; VFA; CST; thickening

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 17, nr 2
• Strony: 315--324
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Barański M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

autor

Małkowski M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

autor

Wolny L.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] International Energy Agency (IEA), World energy outlook 2009, IEA, 2009.
• [2] International Energy Agency (IEA), World primary energy supply, http://www.iea.org/; consulted on 15 August 2010
• [3] Bień J., Neczaj E., Worwąg M., Grosser A., Mielczarek M., Janik M., Kierunki zagospodarowania osadów w Polsce po roku 2013, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2011, 14(4), 375-384.
• [4] Bień J.B., Wystalska K., Osady ściekowe. Teoria i praktyka, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2011.
• [5] Wójtowicz A., Dezintegracja - wprowadzenie do zagadnienia, Forum Eksploatatora 2006, 1(22), 34-38.
• [6] Wolny L., Ultradźwiękowe wspomaganie procesu przygotowania osadów ściekowych do odwadniania, seria Monografie nr 104, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2005.
• [7] Bień J., Wolny L., Zawieja I., Barański M., Worwąg M., Wpływ termicznej dezintegracji osadów nadmiernych na generowanie lotnych kwasów tłuszczowych, [w:] Oczyszczanie ścieków i przeróbka osadów ściekowych, red. Z. Sadecka, Wydawnictwo Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2010, T. 4, 63-69.
• [8] Zheng J., Graff R.A., Fillos J., Rinard I., Incorporation of rapid thermal conditioning into a wastewater treatment plant, Fuel Processing Technology 1998, 56, 183-200.
• [9] Kamizela T., Wykorzystanie sonifikacji do rozdziału faz w zagęszczaniu zawiesin osadu czynnego, seria Monografie nr 243, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2012.
• [10] Imbierowicz M., Mokre utlenianie. Metody termiczne, Zeszyty Komunalne 1(24), Przegląd Komunalny 2002, 1, 48-49.
• [11] Tanaka S., Kobayashi T., Kamiyama K., Effects of thermochemical pretreatment on the anaerobic digestion of waste activated sludge, Journal of Water Science and Technology 1997, 35, 8, 209-215.
• [12] Wolski P., Zawieja I., Wpływ chemiczno-termicznej modyfikacji osadów nadmiernych na generowanie lotnych kwasów tłuszczowych w procesie fermentacji metanowej, Rocznik Ochrona Środowiska 2013, 15, 2, 2054-2070.
• [13] Podedworna J., Umiejewska K., Technologia osadów ściekowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2008.
• [14] Zawieja I., Wolski P., Wolny L., Wpływ chemicznego kondycjonowania na parametry fizyczno-chemiczne przefermentowanych osadów ściekowych, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2008, 11, 3, 387-396.
• [15] Polskie Normy (PN-9/C-04540/05), Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa.
• [16] Polskie Normy (PN-EN 12879), Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa.
• [17] Polskie Normy (PN-75/C-04616/04), Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa.
• [18] Polskie Normy (PN-91/C-04540/05), Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa.
• [19] Polskie Normy (PN-91/C-04540/05), Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa.
• [20] International Measurements Standards ISO 7027.
• [21] Polskie Normy (PN-73/C-04576/10), Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa.
• [22] Polskie Normy (PN-73/C-04576/02), Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa.
• [23] Polskie Normy (PN-EN 14701-1), Wydawnictwo Normalizacyjne, Warszawa.
• [24] Hermanowicz W., Dojlido J., Dożańska W., Koziorowski B., Zerbe J., Fizyczno-chemiczne badania wody i ścieków, Arkady, Warszawa 1999.
• [25] Zielewicz-Madej E., The influence of ultrasonic field on fatty acid production and phosphorus discharge in hydrolysis of sewage sludge, Mat. XLIV „Otwarte Sem. z Akustyki - OSA”, Przemyśl 2007, 691-694.
• [26] Bougrier C., Delegenes J.P., Carrere H., Effects of thermal treatment of five different WAS samples solubilisation, physical properties and anaerobic biodegradability, Chemical Engineering Journal 2008, 139(2), 236-244.
• [27] Wolski P., Wolny L., Wpływ dezintegracji i fermentacji na podatność osadów ściekowych do odwadniania, Rocznik Ochrona Środowiska 2011, 13, 1697-1706.