Zmiany właściwości osadu czynnego podczas degradacji n-butanolu i izobutanolu

• Autorzy: Barbusiński K. , Kościelniak H

Warianty tytułu

EN

Changes of activated sludge properties during degradation of n-butanol and isobutanol

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczących zmian właściwości osadu czynnego podczas oczyszczania ścieków zawierających n-butanol i izobutanol. Zasadnicze badania prowadzono przez 40 dni w dwóch bioreaktorach przepływowych dodatkowo zasilanych n-butanolem i izo-butanolem. Początkowo osad czynny przez kilka dni zasilano ściekami syntetycznymi na bazie mleka, po czym rozpoczęto wprowadzanie alkoholi butylowych we wzrastających dawkach w zakresie 100+800 mg/dm3, wycofując stopniowo ze ścieków mleko. Po 12 dniach, przy dawce alkoholi 300 mg/dm3, obydwa rodzaje butanolu stały się jedynym źródłem węgla dla osadu czynnego, n-butanol i izobutanol ulegały biodegradacji z efektywnością przekraczającą 90%. Przy dawkach 150+200 mg/dm3 alkohole te okazały się toksyczne dla bakterii nitkowatych, a przy stężeniach przekraczających 200 mg/dm3 powodowały niekorzystne zmiany struktury kłaczków oraz wzrost wartości indeksu objętościowego. Bardziej wyraźne zmiany struktury powodował izobutanol. Potwierdziły to również obserwowane zmiany powierzchni właściwej oraz indeksu objętościowego osadu, n-butanol i izobutanol w stężeniach 600+800 mg/dm3 niszczyły w sposób nieodwracalny strukturę kłaczków, wywołując ich rozpad i w konsekwencji wzrost stężenia zawiesiny w odpływie. Generalnie, bardziej negatywny wpływ na osad czynny wykazywał izobutanol.

EN

The present article discusses the results of investigations concerning changes of activated sludge properties during purification of wastewater containing n-butanol and isobutanol. The main investigations have been conducted for 40 days in two continuous-flow bioreactors, additionally filled with n-butanol and isobutanol respectively. Initially, the activated sludge, which was taken from the municipal wastewater treatment plant, has been feeded for a few days by synthetic wastewater on the basis of milk. Next, the adaptation of activated sludge to increasing concentrations of butanol alcohols has been started. The dose of butanol bas been increased during the investigation in the range of 100+800 mg/dm3. At the same time, milk has been gradually withdrawn from the wastewater. After 12 days (when the dose of alcohols equaled 300 mg/dm3) both kinds of butanol have become the only source of organic carbon for the activated sludge. The effects of wastewater treatment have been analyzed on the bases of COD measurements. Moreover, activity of microorganisms (oxygen uptake rate), sludge volume index and physical properties of flocs (average size and floc size distribution, elongation as well as specific surface) have been determined. An average size (one half of the sum of the longest and shortest dimension of floc) and elongation (ratio of the longest to shortest dimension) of flocs has been determined with the help of microscope, while the specific surface of activated sludge has been determined by the dye absorption method using the Lissamine Scarlet 4R dye. In addition, routine microscope observations of activated sludge have been carried out. Both n-butanol and isobutanol undergo biodegradation with effectiveness exceeding 90%. However, when the doses of these alcohols amounted to 150+200 mg/dm3 they proved to be toxic for filamentous bacteria, and when the concentration exceeded 200 mg/dm3 they destroyed the Structure of flocs, caused their decay and increased the sludge volume index. A more visible destruction of flocs has been caused by isobutanol, which was also confirmed by the changes of specific surface and the sludge volume index. It has been found that in order to preserve the proper Structure of activated sludge flocs, the safe doses of n-butanol and isobutanol should not exceed 200 mg/dm3. n-butanol and isobutanol at the concentration of 600+800 mg/dm3 irreversibly destroyed the Structure of flocs, causing their decay, and as a result the concentration of activated sludge in effluent increased. In general, isobutanol proved to have a more negative influence on activated sludge.

Słowa kluczowe

PL

n-butanol; izobutanol; osad czynny; wielkość kłaczków; powierzchnia właściwa; aktywność oddechowa; indeks objętościowy osadu

EN

n-butanol; isobutanol; activated sludge; floc size; specific surface; sludge volume index; respiration activity

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 10, nr 3
• Strony: 205--216
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Barbusiński K.

autor

Kościelniak H

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Zakład Technologii Wody i Ścieków, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Barbusiński K., Kościelniak H., Influence of substrate loading intensity on floc size in activated sludge process, Water Research 1995, 29, 7, 1703-1710.
• [2] Barbusiński K., Miksch K., Relationships between organic loading and some properties of activated sludge, Journal of Chemical Technology & Biotechnology 1997, 69, 3, 357-361.
• [3] Li D.H., Ganczarczyk J.J., Factors affecting dispersion of activated sludge floks, Water Environment Research 1993, 65, 258-263.
• [4] Pipes W.O., Bulking, deflocculation, and pinpoint floc, Journal of Water Pollution Control Federation 1979, 51,62-70.
• [5] Palm J.C., Jenkins D., Parker D.S., Relationship between organic loading, dissolved oxygen concentration and sludge settleability in the completely-mixed activated sludge process, Journal of Water Pollution Control Federation 1980, 52, 2484-2506.
• [6] Barbusiński K., Kościelniak H., Activated sludge floc Structure during aerobic digestion, Water Science and Technology 1997, 36, 11, 107-114.
• [7] Barbusiński K., Influence of floc size on activated sludge volume index, Environment Protection Engineering 2000, 26, 1-2, 45-53.
• [8] Kościelniak H., Barbusiński K., Wpływ zanieczyszczeń przemysłowych na zmiany struktury osadu czynnego, Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej nt. Współczesne problemy gospodarki wodno-ściekowej, Koszalin-Kołobrzeg, 235.
• [9] Kościelniak H., Barbusiński K., Zakłócenia procesu osadu czynnego podczas oczyszczania ścieków z przemysłu chemicznego. Materiały Ogólnopolskiej Konferencji Naukowo-Technicznej nt. Osiągnięcia i problemy oczyszczania ścieków przemysłowych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Chorzów 1998, 261-268.
• [10] www.ec.njit.edu/~skawinsk/chem243/chap6/chap6.htm
• [11] POCH - karty charakterystyk, www.poch.com.pl
• [12] Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków, praca zbiorowa pod red. J. Dojlido, Wyd. 2, Arkady, Warszawa 1999.
• [13] Smith P.G., Coackley P., A method for determining specific surface area of activated sludge by dye adsorption, Water Research 1983, 17, 595-598.
• [14] Chao A.C., Keinath T.M., Influence of process loading intensity on sludge clarification and thickening characteristics, Water Research 1979,13, 1213-1223.