Ultrasonic disintegration of excess sludge before anaerobic stabilisation

• Autorzy: Zielewicz E. , Sorys P.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dezintegracja ultradźwiękowa osadów ściekowych jest technika nową, która prowadzi do poprawy właściwości osadu dla jego biochemicznej stabilizacji dzięki zniszczeniu komórek mikroorganizmów. Efekty rozbicia komórek mogą być określane za pomocą testów opisujących poziom dezintegracji jak: kondycja mikroorganizmów, ChZT substancji rozpuszczonych w cieczy osadowej, struktura cząstek i inne. W przedstawionych badaniach. zastosowano wskaźniki zdefiniowane jako wzrost ChZT substancji rozpuszczonych w fazie ciekłej osadu po nadźwiękawianiu. Dwa rodzaje osadów pochodzących z oczyszczalni miejskiej poddawano dezintegracji ultradźwiękowej, w myjkach ultradźwiękowych o częstotliwościach 20- 40 kHz i mocach 90- 500 W. Badano wpływ czasu nadźwiękawiania (od 1 min do 1 h) i grubości warstwy osadu nad emiterem na efekty dezintegracji. Określono wielkości charakterystyczne pola ultradźwiękowego jak częstotliwość dawkę emitowaną oraz zużycie energii. Analizując uzyskane wyniki stwierdzono, że uzyskanie efektywnej dezintegracji w stosowanych myjkach wymagało dawki energii ultradźwiękowej DGD > 0,6 kWh/m2, IGD> 0,75 W/cm2 co oznacza zużycie energii E(m3) > 6,4 kWh/m3.

EN

The ultrasonic disintegration of sewage sludge is a new technique employed to improve sludge properties before its biochemical stabilization as a consequence of cells disruption. The effects of the disruption can be assessed by the tests determining the disintegration level such as: microorganisms condition, soluble COD in sludge supernatant, particle structure and others. In the present investigation we accepted the indicators defined as the increment in COD concentration for the sludge liquid phase after ultrasonic treatment. Two kinds of sludge collected in a municipal wastewater treatment plant were disintegrated using ultrasonic washers of frequency range 20- 40 kHz and power range 90- 500 W. The effect of ultrasonic treatment time (from 1 minute to 1 hour) and sludge layer height over the emitter on disintegration indicators was assessed. We determined the characteristics of ultrasonic field such as the dose of ultrasounds, intensity and energy consumption. Analyzing the results we can state that in order to obtain efficient disintegration in the tested washers, the doses of DGD >0,6 kWh/m2 and IGD>0,75 W/cm2 were needed – this implied the energy consumption of E(m3) > 6,4 kWh/m3.

Słowa kluczowe

PL

dezintegracja dźwiękowa; osady ściekowe; energia ultradźwiękowa

EN

ultrasonic disintegration; sewage sludge; disintegration indicators; energy consumption; sonolysis

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 1, no. 1
• Strony: 147--154
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Zielewicz E.

autor

Sorys P.

• Faculty of Environmental Engineering and Energy, The Silesian University of Technology, ul. Konarskiego 18A, 44-100 Gliwice tel. [phone],

Bibliografia

• [I] Destaillats H., Hoffmann M., Wallace H.; Sonochemical Degradation of Pollutants, part of Chemical Degradation Methods for Wastes and Pollutants, Marcel Dekker Inc., New York - Basel, 2003; p. 201-234.
• [2] Eder B., Gunthert F.; Practical experience of sewage sludge disintegration by ultrasound, TU Hamburg - Harburg Reports of Sanitary Engineering, No 35, 2002; p. 173-188.
• [3] Onyeche T. I., Schl?fer C, Bormann H, Schroder C, Sievers M. Ultrasonic cell disruption of stabilized sludge with subsequent anaerobic digestion, Ultrasonics, No. 40, 2002, p. 31-35.
• [4] Kucharski B.; Zastosowanie ultradźwiękowej dezintegracji osadu czynnego nadmiernego, XII Konf. NT. Częstochowa-Ustroń, 2004, p. 248-257.
• [5] Grônroos A., Kyllônnen H, Korpijârvi K, Pirkonen P., Paavola T., Jokela J, Rintala J., Ultrasound assisted method to increase soluble chemical oxygen demand (SCOD) of sewage sludge for digestion, Ultrasonic Sonochem., No. 12, 2005; p. 115-120.
• [6] Śliwiński A. ; Ultradźwięki i ich zastosowania, WNT Warszawa, 2001; p. 15-108; 347 372.
• [7] Zielewicz-Madej E.; The influence of parameters of ultrasonic disintegration on the intensification of anaerobic biodegradation of organic compounds from sewage sludge, Inzynieria i Ochrona Środowiska, Częstochowa, Vol. 6, No. 3-4, 2003; p. 455-468
• [8] Schmitz U., Berger Ch. R., Orth H.; Protein analysis as a simple method for the quantitative assessment of sewage sludge disintegration, Water Research, Vol. 34, No. 14, 2000, p. 3682-3685
• [9] Neis U., Tiehm A.; Ultrasound in waste water and sludge treatment. TU Hamburg - Hamburg Reports on Sanitary Engineering, No. 25, 1999, p.39-61.
• [10] Muller J., Lehne G., Schweds J., Battenberg S., Naveke R., Kopp J., Dichtl N.; Disintegration of sewage sludges and influence in anaerobic digestion, Water Science Technology, Vol. 38, No. 8-9, 1998, p. 425-433
• [11] Neis U.; Intensification of biological processes by ultrasound, TU Hamburg - Hamburg Reports on Sanitary Engineering, No. 35, 2002, p. 79-90
• [12] Sorys P., Zielewicz E. Ultrasonic intensification of aerobic stabilisation of sewage sludge, Civil and Envirinmental Engineering Reports, Univ. of Zielona Góra, No. 2, 2007, p. 71-79.
• [13] Sorys P., Zielewicz E. Impact of Selected Physicochemical Properties of Excess Sludge on the Effects of Ultrasonic Disintegration, Polish Journal of Environmental Studies, Hard Olsztyn, 2A, Part III, No 16, 2007, p. 568-572
• [14] Chu, C, Chang B-V, Lia, G., Jean, D., Lee, D.; Observations on changes in ultrasonically treated on changes in ultrasonically treated waste-activated sludge, Water Research, Vol. 35, No. 4, 2001; p. 1038-1046
• [15] Fukas-Plonka Ł., Zielewicz-Madej E.; Änderung der physikalischen Klarschlammeingenschaften aufgrund der Methangärung, 6 - Polnisch-Deutchen Gemeinschaftstagung "Klarschlammbehandlung und Beseitigung", ATV/PZiTS, Görlitz, 1999, 8-1- 8-4.
• [16] Guan ., Amalr., Waite T.; Effect of floe size and structure on biosolids capillary suction time, Water Seien, and Technol. Vol. 47, No 12, 2003, 255-260.
• [17] Bień J., Zielewicz-Madej E.;, The Influence of Ultrasonic Field on the Structure of Sludge Particles in Dewatering Processes, XXV "Ultrasound", Bratysława, 1986; p. 86-92
• [18] Zielewicz-Madej E. The Influence of Ultrasonic Field on Fatty Acid Production and Phosphorus Discharge in Hydrolysis of Sewage Sludge. Mat. XLIV "Open Sem.of Acoustic - OSA", Gdańsk - Jastrzębia Góra, 1997, p. 691-694.