Modelowanie usuwania związków organicznych ze ścieków przez filtry włókninowe

• Autorzy: Spychała M.

Warianty tytułu

EN

Modelling of organic compounds removal from wastewater on textile filters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań było zweryfikowanie możliwości modelowania (z zastosowaniem modelu ASM-1) usuwania związków organicznych, wyrażonych jako chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZTCr), przez filtry włókninowe, ze szczególnym uwzględnieniem ich grubości. Przyjęto założenie, że procesy biochemiczne zachodzące na filtrach podczas przepływu ścieków podczyszczonych wcześniej w osadniku gnilnym, można modelować jako szereg reaktorów przepływowych z idealnym wymieszaniem. Modelowano skuteczność usuwania ChZTCr dla trzech grubości włókniny filtracyjnej: 1,8; 3,6 i 7,2 mm. Założono, że za pomocą powyższego modelu, będzie można zidentyfikować czynniki warunkujące obserwowaną wcześniej w ramach badań empirycznych [SPYCHAŁA, ŁUCYK 2015] zależność wpływu grubości warstwy filtracyjnej na efektywność usuwania substratu organicznego. Obliczenia modelowe wykazały, że potraktowanie warstwy filtracyjnej jako szeregu reaktorów z idealnym wymieszaniem zadowalająco odzwierciedla skuteczność usuwania zanieczyszczeń organicznych przez filtry o grubości warstwy filtracyjnej 7,2 mm dzięki stosunkowo długiemu czasowi retencji. Modelowanie nie dało zadowalających wyników w przypadku filtrów o mniejszej grubości warstwy filtracyjnej, czego główną przyczyną były krótkie średnie czasy przetrzymania ścieków.

EN

The aim of the study was to verify the possibility of modelling (using the ASM1 model) the removal efficiency of nonwoven filters, with special emphasis on their thickness. It was assumed that the biochemical processes taking place on the filters during the flow of wastewater pre-treated earlier in a septic tank, can be modeled as a series of flow reactors with ideal mixing. Three kinds of nonwoven filters of thickness: 1.8 mm, 3.6 mm and 7.2 mm were examined. On the basis of observations made in the course of empirical studies it was assumed that a major impact on the efficiency of removal of the substrate has a thickness of the filter layer (average retention time). Modelling calculations have shown that the treatment of the filter as a series of reactors with ideal mixing and using ASM1 model satisfactorily simulates the efficiency of organic contaminants removal by the filter having a thickness of 7.2 mm thanks to the relatively high retention time. Modelling does not give satisfactory results for filters of smaller thickness of the filter layer. The main reason was the short average retention time.

Słowa kluczowe

PL

bakterie heterotroficzne; filtr włókninowy; model matematyczny; oczyszczanie ścieków; związki organiczne

EN

biochemical mathematical model; biofilm; heterotrophic bacteria; organic compounds; textile filter; wastewater treatment

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 16, z. 2
• Strony: 113--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Spychała M.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wydział Inżynierii Środowiska i Gospodarki Przestrzennej, Katedra Inżynierii Wodnej i Sanitarnej, ul. Piątkowska 94, 60-649 Poznań

Bibliografia

• 1. ABOU-ELELA S.I., FAWZYM E., EMAM W.M. GHAZY M.M. 2013. Decentralized domestic wastewater treatment using a novel hybrid upflow anaerobic sludge blanket followed by sand filtration. Journal of Ecology and Environmental Sciences. Vol. 4. Iss. 1 s. 91–96.
• 2. BŁAŻEJEWSKI R. 2012. Kanalizacja terenów niezurbanizowanych [Sewerage of rural areas]. Wodociągi – Kanalizacja. Nr 1 s. 34–35.
• 3. BRONIARZ-PRESS L. 2004. Hydrodynamika spływu filmowego cieczy i zjawiska przenoszenia w aparatach warstewkowych. Poznań. Wydaw. PP ss. 24.
• 4. HENZE M., HARREMOES P. 2000. Oczyszczanie ścieków. Procesy biologiczne i chemiczne. Kielce. Wydaw. PŚk ss. 69.
• 5. HORN H. HEMPEL D.C. 1997. Growth and decay in an auto-/heterotrophic biofilm. Water Research. Vol. 31. Iss. 9 s. 2243–2252.
• 6. IVES KJ. 1975. Capture mechanisms in filtration. NATO Advanced Study Institute. Ser. E. Applied Sciences. No. 2. Leyden. Noordhoff International ss. 47.
• 7. JEPPSSON U. 1996. Modelling aspects of wastewater treatment processes. Lund Institute of Technology (LTH). PhD thesis.
• 8. LOUSADA-FERREIRA M., MOREAU A., VAN LIER J.B., VAN DER GRAAF J.H.J.M. 2011. Particle counting as a tool to predict filterability in membrane bioreactors activated sludge? Water Science and Technology. Vol. 64. Iss. 1 s. 139–146.
• 9. MAKOWSKA M., SPYCHAŁA M. 2014. Organic compounds fractionation for domestic wastewater treatment modeling. Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 23. No. 1 s. 131–137.
• 10. MOZUMDER M.S, PICIOREANU C., Van LOOSDRECHT M.C.M, VOLCKE E.I.P. 2014. Effect of heterotrophic growth on autotrophic nitrogen removal in a granular sludge reactor. Environmental Technology. Vol. 35. Iss. 8 s. 1027–1037.
• 11. PENG G., YE F., LI Y. 2012. Investigation of extracellular polymer substances (EPS) and physicochemical properties of activated sludge from different (municipal and industrial) wastewater treatment plants. Environmental Technology. Vol. 33. Iss. 8 s. 857–863.
• 12. PEREZ J., PICIOREANU C., VAN LOOSDRECHT M. 2005. Modeling biofilm and floc diffusion processes based on analytical solution of reaction-diffusion equations. Water Research. Vol. 39 s. 1311–1323.
• 13. PIASECKI A., JURASZ J. 2015. Urbanizacja a stan gospodarki wodno-ściekowej na przykładzie obszaru podmiejskiego Torunia [Urbanization and the status of water management and sewage disposal –a Toruń suburban example]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 15. Z. 4 (52) s. 19–28.
• 14. PLATZER C., MAUCH K. 1997. Soil clogging in vertical flow reed beds – mechanisms, parameters, consequences and solutions? Water Science and Technology. Vol. 35. Iss. 5 s. 175–181.
• 15. REICHERT P. 1998. AQUASIM 2.0. Computer program for the identification and simulation of aquatic systems. Dubendorf. EAWAG.
• 16. SHAFAHI M., VAFAI K. 2009. Biofilm affected characteristics of Porous structure. International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 52 s. 574–581.
• 17. SPYCHAŁA M., BŁAŻEJEWSKI R., NAWROT T. 2013. Performance of innovative textile biofilters for domestic wastewater treatment. Environmental Technology. Vol. 34. Iss. 2 s. 157–163.
• 18. SPYCHAŁA M., ŁUCYK P. 2015. Effect of thickness of textile filter on organic compounds and nutrients removal efficiency at changeable wastewater surface level. Nauka Przyroda Technologie. T. 9. Z. 3 s. 1–21.
• 19. SPYCHAŁA M., SOWIŃSKA A. 2015. Filter cake impact on the textile filters for wastewater treatment hydraulic capacity. Nauka Przyroda Technologie. T. 9. Z. 4 s. 1–16.
• 20. SPYCHAŁA M., STARZYK J. 2015. Bacteria in non-woven textile filters for domestic wastewater treatment. Environmental Technology. Vol. 36. Iss. 8 s. 937–945.

Uwagi

PL

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