Działanie ultradźwięków i polielektrolitów w procesie odwirowania osadów ściekowych

• Autorzy: Bień J. B. , Wolny L. , Wolski P.

Warianty tytułu

EN

Ultrasounds and polyelectrolytes action on sewage sludges centrifugation process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono badania dotyczące możliwości zastosowania pola ultradźwiękowego jako czynnika wspomagającego usuwanie wody z osadów ściekowych. Stanowią one cześć szerszego programu badawczego i dotyczą kondycjonowania osadów przed odwadnianiem. Sposób ten polega na stosowaniu samego polielektrolitu, a także polielektrolitu po ultradźwiękowej modyfikacji. Stosowane obecnie środki chemiczne do kondycjonowania osadów ściekowych mogą przenikać do wody i gleby, stwarzając tym samym zagrożenie dla środowiska. Pole ultradźwiękowe, jako czynnik fizyczny, nie stanowi takiego zagrożenia. Dotychczasowe badania potwierdziły, iż działanie pola ultradźwiękowego na polielektrolity, które są następnie stosowane w procesie kondycjonowania osadów przed ich mechanicznym odwadnianiem, wpływa korzystnie na niektóre parametry procesu. Jednocześnie stosowanie pola ultradźwiękowego do związków wielkocząsteczkowych może wywoływać zmiany w ich budowie. Artykuł przedstawia zależność pomiędzy strukturą osadów preparowanych samym polielektrolitem, a także polielektrolitem po procesie nadźwiekawiania. Badano osady przefermentowane, trudno odwadnialne. Określono zmiany parametrów odwadniania osadów w procesie odwirowania, kondycjonowanych w opisany wyżej sposób. Do badań wstępnych wytypowano kilka polielektrolitów o kationowym działaniu, takich jak: Renfloc 25489, Praestol 859 BC oraz Zetag 92. Następnie został wybrany tylko Renfloc produkowany przez włoską firmę Renta! Colloids. Najwłaściwszą dawkę polielektrolitu oraz czas nadźwiekawiania ustalono na podstawie pomiaru czasu ssania kapilarnego (CSK). Do nadźwiekawiania stosowano dezintegrator UD-20 ("TECHPAN" Warszawa) o częstotliwości 22 kHz i amplitudzie drgań 8 žm. Czas nadźwiekawiania polielektrolitu wynosił kilka sekund. Próby osadów odwadniano w laboratoryjnej wirówce MPW-340 o działaniu okresowym, z regulatorem prędkości i czasu wirowania. Odwirowanie prowadzono dla 1500, 3000 i 4500 obr/min i czasu wirowania 5 min w celu określenia uwodnienia końcowego osadów oraz ich stopnia rozdziału. Dodatkowym kryterium oceny zmian struktury osadów i polielektrolitu była analiza mikroskopowa. Przeprowadzone badania stanowiły podstawę do poszukiwania zależności pomiędzy parametrami odwadnianych osadów oraz ich makrostrukturą.

EN

In the paper, studies of the possibility of using ultrasonic field as an agent for the removal of water from sewage sludges were presented. This is a part of larger research program which concentrates on the way of sewage sludges conditioning before dewatering with polyelectrolyte alone and after ultrasonic field modification. Chemical compounds used as agents for sludges preparation prior to dewatering can penetrate water and soil, and pollute the environment. Ultrasonic field, as physical method is not hazardous to environment. To-date investigations confirmed that the action of ultrasonic field on polyelectrolytes, which are then used for sludges preparation to mechanical dewatering, causes beneficial changes of process parameters. Moreover, the application of ultrasonic field can modify multimolecular polymers. This paper shows the relationship between sludges structure after preparation using only polyelectrolytes and using polyelectrolytes after sound amplification. Tests presented here focused on digested and difficult dewatered sludges. Attemps were made to determine centrifugation parameters variations for sludges conditioned by this method. After preliminary tests of some types of polyelectrolytes, i.e. Renfloc 25489, Praestol 859 BC and Zetag 92 only Renfloc 25489 (produced by Rental Colloids, Italy) was selected as the most advantageous for further investigations. The optimum dose of polyelectrolyte and the time of sound amplification were determined based on the capillary suction time (CST). An ultrasonic disintegrator UD-20 with a "Sandwich" concentrator (,,TECHPAN" Warszawa) was used as the ultrasonic source, with frequency of 22 kHz and amplitude 8 žm. Time of polyelectrolyte sonification was several seconds. Dewatering of sludges samples was carried out using the laboratory centrifuge MPW-340 with speed and time regulator of centrifugation process. Final hydration and degree of separation after centrifugation were determined. The microscopic analysis was an additional criterion of evaluation changes in the sludges and polyelectrolyte structure. Some changes in sludges characteristics achieved after this conditioning and the effects of dewatering were also discussed. During the experiments the correlation between sludges parameters after dewatering and changes of their structure was considered. Based on the tests results it was noticed that after centrifugation process the final hydration value of sludges from Częstochowa sewage treatment plant was lower about 2.5% in relation to not prepared sludges. For sludges conditioned with polyelectrolyte after sonification the decrease of final hydration was 4.5% by comparison with not prepared sludges. Changes of characteristic parameters after centrifugation for sludges from Dziaioszyn sewage treatment plant were similar. It was also observed steady, but not very high increase of sludges dry matter after centrifugation process. The eluates after dewatering were more clear after conditioning with sonificated polyelectrolyte. The degree of separation was better after the coagulant dosage in every case. At the same time the microscopic observation of sludges and polyelectrolytes structure was conducted. The ultrasonic field influence on this multimolecular compounds was confirmed. According to other authors, ultrasounds may cause two kinds of opposite phenomena-polymerization of monomers and depolimerization of macromolecules on the other hand. The tests were carried out on sludges that formed complicated multi-component, multi-phase and polydis-persive systems. However, the obtained results confirm the validity of using an ultrasonic wave for sewage sludges conditioning. The modification of high-molecular polymers by using an ultrasonic field can bring about desired effects in the form of improved parameters of sludges dewatering. Properly selected sonification time, as determined individually for each polyelectrolyte, is important.

Słowa kluczowe

PL

osad ściekowy; kondycjonowanie; odwodnienie; polielektrolit; pole ultradźwiękowe

EN

sewage sludge; conditioning; dewatering; polyelectrolyte; ultrasonic field

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2001
• Tom: T. 4, nr 1
• Strony: 41--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bień J. B.

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

autor

Wolny L.

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

autor

Wolski P.

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

Bibliografia

• [1] Friedrich H., Hielscher H., Improving settling properties and dewaterability of sewage sludges by application of the ultrasound technology, Ultrasound in Environmental Engineeering, TU Hamburg-Harburg Reports on Sanitary Engineering 1999, 25.
• [2] Neis U., Ultrasound in water, wastewater and sludge treatment, Water 2000, 21.
• [3] Bień J., Stępniak L., Wolny L., Ultradźwięki w dezynfekcji wody i preparowaniu osadów ściekowych przed ich odwadnianiem, Monografie nr 37, Politechnika Częstochowska, Częstochowa 1995.
• [4] Bień J., Kowalska E., Zielewicz E., Zmiany stopnia rozdziału osadu w procesie odwirowania nadźwiękawianych osadów ściekowych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej 21, Gliwice 1978.
• [5] Oleszkiewicz J., Gospodarka osadami ściekowymi, LEM s.c, Kraków 1998.
• [6] Poradnik eksploatatora oczyszczalni ścieków, PZiTS Poznań, LEM s.c, Kraków, Poznań 1987.
• [7] Hermanowicz W., Fizyczno-chemiczne badania wody i ścieków, Arkady, Warszawa 1998.
• [8] Pietraszek P., Podedworna J., Ćwiczenia laboratoryjne z technologii osadów ściekowych, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1992.
• [9] Piotrowska A. i inni, Ultradźwięki w chemii, PWN, Warszawa 1968.