Charakterystyki reologiczne osadów ściekowych preparowanych polielektrolitami oraz polem ultradźwiękowym

• Autorzy: Bień J. B. , Matysiak-Bień B. , Bień J. D.

Warianty tytułu

EN

The rheological characeristics of sewage sludge being conditioned with polyelectrolytes and ultrasonic field

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu kondycjonowania osadów ściekowych na ich charakterystyki reologiczne. Do badań eksperymentalnych użyto dwóch rodzajów osadów: osady przefermentowane z komunalnej oczyszczalni ścieków oraz osady mineralne pochodzące z galwanizerni. Osady kondycjonowano polielektrolitami dostępnymi na rynku krajowym. Dawki polielektrolitów dobrano na podstawie przeprowadzonego testu CSK. Jako drugi czynnik kondycjonujący osady stosowano pole ultradźwiękowe o częstotliwości 22 kHz oraz amplitudzie 8 mm. Materiał badawczy poddawano działaniu pola ultradźwiękowego przez określony czas. Otrzymane rezultaty wykazały, że w przypadku osadów kondycjonowanych polielektrolitami uzyskiwana wartość granicy płynięcia ma wartość znacznie wyższą niż gdy osady poddano jedynie działaniu ultradźwięków. Z kolei wpływ pola ultradźwiękowego, w szczególności jego specyficznych właściwości związanych z dyspersją i koagulacją, wywołuje różne zmiany granicy płynięcia osadów. Równoczesnym potwierdzeniem różnego wpływu czynników kondycjonujących na charakter osadów są uzyskane krzywe reologiczne. W przypadku osadów kondycjonowanych polielektrolitami obserwowano gwałtowny wzrost naprężenia stycznego przy wzroście gradientu prędkości aż do granicy plastyczności, a następnie jego zmniejszanie wraz z dalszym wzrostem gradientu prędkości. Dla osadów nadźwiękawianych brak jest wyraźnego piku, będącego granicą plastyczności, a zależność pomiędzy naprężeniem stycznym a gradientem prędkości w szerokim zakresie ma charakter liniowy, co świadczy o newtonowskim charakterze płynięcia osadów. Stwierdzono, że działanie pola ultradźwiękowego wpływa pozytywnie na płynięcie osadów ściekowych.

EN

The paper presents the results of studies of the impact of sludge conditioning on its rheological properties. Two kinds of sludge were used: digested sludge from the municipal wastewater treatment plant and mineral sludge from the electroplating plant. The sludge samples were under conditioning process using organic polyelectrolytes. Kationic polyelectrolytes such as Zetag 7633 and Zetag 7565 were used for municipal sludge conditioning and anionic polyelectrolytes Praestol 2515, Praestol 2350 and Rokrysol WF2 were used for mineral sludge conditioning. The polyelectrolyes doses were chosen based on CST test. The ultrasonic field of frequency around 22 kHz and amplitude of 8 mm was also used for sludge conditioning. Sludge was sonicated within certain periods of time: 15, 30, 60, 90, 120, 180 s. The rheological tests were carried out using RC20 rheometer at the controlled shear rates from 0 to 1000 s-1 during 120 s. The samples were analysed at a constant temperature of 20°C kept using a ultra-thermostat. Results showed that the values of yield stress for sludge being conditioned with polyelectrolyte are higher than the values of yield stress obtained in case when sludge was sonicated. The ultrasonic field has a various impact on sludge yield stress. It is assumed the situation is because of specific properties of ultrasounds related to dispersion and coagulation. The similar situation was observed during rheological tests. The shapes of rheograms for the samples being conditioned with polyelectrolyte and sonicated are different. For sludge being conditioned with polyelectrolyte it’s to observe that as the shear rate increases the shear stress strongly increases till yielding point and afterwards the shear stress decreases. The higher dose the higher stress is achieved in the rheological tests. When sonicated samples are used it can be seen that the relation between shear stress vs shear rate is lineral presenting a Newtonian-like fluid behaviour. The sludge conditioning with ultrasounds has a positive impact on sludge flow.

Słowa kluczowe

PL

osady ściekowe; kondycjonowanie; pole ultradźwiękowe; polielektrolity; charakterystyki reologiczne

EN

sewage sludge; conditioning; polyelectrolyte; ultrasonic field; rheological properties

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 7, nr 3/4
• Strony: 327--339
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz.

Twórcy

autor

Bień J. B.

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

autor

Matysiak-Bień B.

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

autor

Bień J. D.

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

Bibliografia

• [1] Oleszkiewicz J., Gospodarka osadami ściekowymi, LEM s.c., Kraków 1998.
• [2] Bień J., Stępniak L., Wolny L., Ultradźwięki w dezynfekcji wody i preparowaniu osadów ściekowych przed ich odwadnianiem, Monografie 37, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1995.
• [3] Bień J.B., Bień J.D., Matysiak B., Gospodarka odpadami w oczyszczalniach ścieków, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1999.
• [4] Lafitte-Trouqu S., Forster C.F., The use of ultrasound and y irradiation as pre-treatments for the anaerobic digestion of waste activated sludge at mesophilic and thermophilic temperatures, Bioresource Technology 2002, 84, 113-118.
• [5] Lehne G., Muller A., Schwedes J., Mechanical disintegration of sewage sludge, Water Sei. Technol. 2001, 43, 19-26.
• [6] Bień J.B., Matysiak B., Bień J.D., Charakterystyki Teologiczne osadów ściekowych kondycjonowanych polem ultradźwiękowym, Mat. Konf. nt. Oczyszczanie ścieków - nowe trendy, Zielona Góra 2002, 215-224.
• [7] Spinosa L., Lotito V., A simple method for evaluating sludge yield stress, Advances in Environmental Research 2002.
• [8] Matysiak B., Wpływ pola ultradźwiękowego na parametry Teologiczne odwadnianych osadów ściekowych, Praca doktorska, Politechnika Częstochowska, Częstochowa, grudzień 2002.