Impact of ultrasonic field strength on the structural changes of disintegrated excess sludge

• Autorzy: Barański M. , Zawieja I. , Wolny L.

Warianty tytułu

PL

Wpływ natężenia pola UD na zmiany struktury dezintegrowanych osadów nadmiernych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Exposure of sludge to the ultrasonic field as a disintegrating factor before the mesophilic anaerobic stabilisation directly affects the increase in the susceptibility of sludge on the biochemical process of decomposition in the anaerobic conditions. Thanks to the use of sewage sludge pretreatment, an increase of the disintegration degree of sludge undergoing physical modifications is reached, as well as the intensification of biogas production. The aim of the study was to record changes in the structure of excess sludge tested, as well as the determination of disintegration degree [%] versus the strength of ultrasound wave [W/cm2]. An ultrasonic disintegrator VCX – 1500 (Sonics Company) was used in the investigation. The test substrate was excess sludge from the Central Wastewater Treatment Plant P.S.W. "WARTA" in Czestochowa. Two cycles of tests were conducted, which implement the following amplitude A= 7.85 [mikro]m and 39.25 [mikro]m and the time of sonification ts = 30 ÷ 360s. The most beneficial effect of ultrasound treatment on the excess sludge was noted for the amplitude A=39.25 [mikro]m and the sonication time 360s, which resulted in 83.25% degree of disintegration of excess sludge. For these parameters, the strenght of ultrasonic wave was 4.8 W/cm2. In addition, a large dispersion of sludge particles prepared with ultrasonic field and enlargement of the liquid phase in relation to unconditioned sludge were observed. The noted changes of structure correlate with the obtained degree of disintegration of the excess sludge.

PL

Poddanie osadów działaniu pola ultradźwiękowego, jako czynnika dezitegrującego przed procesem mezofilowej stabilizacji beztlenowej wpływa bezpośrednio na zwiększenie podatności osadów na proces biochemicznego rozkładu w warunkach beztlenowych warunkując szybkość przebiegu fazy hydrolitycznej fermentacji metanowej. Dzięki zastosowaniu prekondycjonowania osadów ściekowych uzyskuje się wzrost stopnia przefermentowania osadów poddanych fizycznej modyfikacji, jak również intensyfikację produkcji biogazu. Celem prowadzonych badań przy użyciu dezintegratora ultradźwiękowego o mocy 1500W z automatycznym strojeniem typu VCX–1500 amerykańskiej firmy SONICS było zobrazowanie zmian zachodzących w strukturze osadów nadmiernych, jak również określenie wartości stopnia dezintegracji [%] od natężenia fali ultradźwiękowej [W/cm2]. Substratem badań był nadmierny osad czynny pochodzący z Centralnej Oczyszczalni Ścieków P.S.W. „WARTA” w Częstochowie. Przeprowadzono dwa cykle badawcze, w których zastosowano następujące amplitudy drgań A = 7,85 žm i 39,25 žm oraz czas nadźwiękawiania tn = 30 ÷ 360s. Najkorzy-stniejszy wpływ działania czynnego pola ultradźwiękowego na osady ściekowe odnotowano dla amplitudy A.39,25 žm oraz czasu sonifikacji 360s, dla których uzyskano 83,25% stopień dezintegracji osadów nadmiernych. Natężenie fali UD dla omawianych parametrów pola ultradźwiękowego wynosiło 4,8 W/cm2. Ponadto zaobserwowano znaczną dyspersję cząstek osadów preparowanych polem UD oraz powiększenie fazy ciekłej w odniesieniu do osadów niekondycjonowanych. Zmiany struktury korelowały z uzyskanym stopniem dezintegracji osadów nadmiernych.

Słowa kluczowe

EN

excess sludge; sludge structure; physical conditioning; chemical oxygen demand (COD); anaerobic stabilization

PL

osad nadmierny; stabilizacja beztlenowa; struktura osadów

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2011
• Tom: No. 6
• Strony: 117--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Barański M.

autor

Zawieja I.

autor

Wolny L.

• Częstochowa University of Technology, Faculty of Engineering and Environmental Protection, Institute of Environmental Engineering Brzeźnicka st. 60A, 42 – 200 Czestochowa, Poland

Bibliografia

• 1. Bień J., Wolny L., Zawieja I., Barański M., Worwąg M.: Wpływ termicznej dezintegracji osadów nadmiernych na generowanie lotnych kwasów tłuszczowych, Oczyszczanie ścieków i przeróbka osadów ściekowych, Wydawnictwo Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2010, tom 4, 63-69.
• 2. Tanaka S., Kobayashi T., Kamiyama K.: Effects of thermochemical pretreatment on the anaerobic digestion of waste activated sludge, J. Wat. Sci. Tech., Vol. 35, No. 8, 1997, 209-215.
• 3. Bień J., Szparkowska I.: Proces fermentacji metanowej osadów nadmiernych kondycjonowanych polem ultradźwiękowym, Materiały Konferencyjne nt. Aktualne problemy gospodarki wodno-ściekowej, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2004, 306-316.
• 4. Kim J., Park Ch., Kim T., Lee M., Kim S., Lee J.: Effects of various pretreatments for enhanced anaerobic digestion with waste activated sludge, Journal of bioscience and bioengineering, Vol. 95, 2003.
• 5. Skiba W.: Intensyfikacja beztlenowej przeróbki osadów ściekowych w procesie fermentacji dwustopniowej, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Politechnika Śląska, Seminarium szkoleniowe, 1994.
• 6. Elpiner J.E., Ultradźwięki, działanie fizykochemiczne i biologiczne, PWN, Warszawa 1992.
• 7. Zielewicz E.: Dezintegracja ultradźwiękowa osadu nadmiernego w pozyskiwaniu lotnych kwasów tłuszczowych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2007.