Tiksotropia struktury osadów w wybranych metodach ich kondycjonowania

• Autorzy: Bień B. , Bień J. D.

Warianty tytułu

EN

Thixotropy of sewage sludge structure at selected conditioning methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu metod kondycjonowania osadów ściekowych na wartości wskaźnika tiksotropii, charakterystyki reologiczne oraz strukturę. Do badań eksperymentalnych użyto osadów mineralnych pochodzących z galwanizerni. Osady kondycjonowano w następujący sposób: osad z galwanizerni + polielektrolit Praestol 2515 (słabo anionowy), osad z galwanizerni nadźwiękawiany w czasie 5 s, przy amplitudzie 8 µm + polielektrolit Praestol 2515, osad z galwanizerni nadźwiękawiany w czasie 5 s, przy amplitudzie 12 µ m + polielektrolit Praestol 2515, osad z galwanizerni nadźwiękawiany w czasie 5 s, przy amplitudzie 16 µm + polielektrolit Praestol 2515. Dawki polielektrolitów dobrano na podstawie przeprowadzonego testu CSK. Badania reologiczne wykonano za pomocą reometru RC 20. Oceny badanych układów dokonano w przedziale zmian prędkości deformacji: 0 ÷ 100 s-1 w czasie 228 s oraz 100 ÷ 1 s-1 w czasie 114 s. Do obserwacji struktury badanych osadów wykorzystano system analizy obrazu (Quick Photo Camera) i aparat cyfrowy Olympus WZ 7070 zintegrowany z mikroskopem optycznym Olympus BX51. Zdjęcia struktury wykonano w powiększeniu 10:1. Otrzymane dla osadów z galwanizerni krzywe płynięcia nie pokrywały się, dając pętlę histerezy, przy czym wyższe wartości naprężeń ścinających uzyskiwano dla rosnących gradientów prędkości (zakres 0 ÷ 100 s-1). Na podstawie uzyskanych pętli histerezy wyliczono wskaźniki tiksotropii badanych osadów. Stwierdzono, że w przypadku osadów kondycjonowanych zarówno polielektrolitem, jak i metodą łączoną wykorzystującą pole ultradźwiękowe i polielektrolit wartości wskaźnika tiksotropii rosną wraz ze wzrostem dawki. Najwyższe wartości wskaźnika tiksotropii uzyskano dla osadów kondycjonowanych samym polielektrolitem. Analiza struktury osadów kondycjonowanych polielektrolitem Praestol 2515, a także wstępnie polem ultradźwiękowym, a następnie polielektrolitem pokazuje, że wzrost dawki polielektrolitu powodował tworzenie się większych i bardziej zbitych kłaczków. Osady preparowane tylko polielektrolitami mają mniej stabilną strukturę niż osady wstępnie nadźwiękawiane, a następnie preparowane polielektrolitem. Badania tiksotropii osadów pochodzących z galwanizerni charakteryzują zachowanie się ich struktury. W przypadku gdy wskaźnik tiksotropii ma najwyższą wartość, zaobserwowano, że struktura jest najmniej stabilna i jej zachowanie nie może być opisane pojedynczą krzywą płynięcia.

EN

The paper presents the experimental results of the impact of different sludge conditioning methods on the value of thixotropic indicator, rheological behaviour and sludge structure. As sludge samples the mineral sludge from electroplating plant was used. The following methods for sludge conditioning were applied: sludge sample + polyelectrolyte Praestol 2515, sludge sample + sonication: t = 5 s, A = 8 µm + polyelectrolyte Praestol 2515, sludge sample + sonication: t = 5 s, A = 12 µm + polyelectrolyte Praestol 2515, sludge sample + sonication: t = 5 s, A = 16 µm + polyelectrolyte Praestol 2515. The dose of polyelectrolyte was selected based on CST test. The rheological tests were performed by the RC20 rheometer. The rheological properties of sludge were determined by comparison of direct dependences between shear rates and shear stresses. Tests were carried out at the controlled shear rates from 0 to 100 s-1 during 228 s and from 100 to 1 s-1 during 114 s. The sludge structure was observed using an electronic system consisted of digital camera Olympus WZ 7070, optical microscope Olympus BX51 and Quick Photo Camera software. For analysed sludge samples the flowing curves did not cover giving hysteresis noose where the higher value of shear stress was observed at growing shear rate (0 ÷ 100 s-1). On the base of hysteresis noose the thixotropic indicators were calculated. It was shown that the higher dose of polyelectrolyte the value of thixotropic indicator was also higher both when sludge was conditioned only by polyelectrolyte and when polyelectrolyte and ultrasounds were used. However the highest value of thixotropic indicator was obtained when only polyelectrolyte was used. The analysis of sludge structure shows that the higher dose of polyelectrolyte the larger and the more compact particles. Sludge samples prepared only by using polyelectrolytes have less stable structure than these which were first sonicated and than conditioned with polyelectrolytes. When the thixotropic coefficient is the highest, the sludge structure is the least stable and its behaviour cannot be described by a single flowing curve.

Słowa kluczowe

PL

osady ściekowe; kondycjonowanie; pole ultradźwiękowe; polielektrolity; tiksotropia

EN

sewage sludge; conditioning; ultrasonic field; polyelectrolytes; thixotropy

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 11, nr 1
• Strony: 31--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz.

Twórcy

autor

Bień B.

autor

Bień J. D.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii i Ochrony Środowiska,

Bibliografia

• [1] Sozański M. M., Technologia usuwania i unieszkodliwiania osadów z uzdatniania wody. Politechnika Poznańska, Poznań 1999.
• [2] Bień J., Stępniak L., Wolny L., Ultradźwięki w dezynfekcji wody i preparowaniu osadów ściekowych przed ich odwadnianiem, Monografie nr 37, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1995.
• [3] Oleszkiewicz J., Gospodarka osadami ściekowymi, LEM s. c., Kraków 1998.
• [4] Friedrich H., Potthoff A., Friedrich E., Hielscher H., Improving settling properties and dewaterability of sewage sludges by application of the ultrasound technology, Ultrasound in Environmental Engineering, TU Hamburg-Harburg Reports on Sanitary Engineering 25, 1999.
• [5] Bień B., Soboniak E., Bień J. D., The effect of thixotropy on the rheological characteristics of industrial sewage sludge, IWA Specialized Conference Sustainable sludge management: state of the art, challengers and perspectives, Moscow, 29-31 May 2006, 765-771.
• [6] Grocholski K., Sozański M. M., Niełacny M., Stabilność struktury osadów pokoagulacyjnych w procesach ich płynięcia, Mat. Konf. Osady ściekowe - przepisy, rozporządzenia, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa-Ustroń 1999, 215-224.
• [7] Bień J. B., Matysiak-Bień B., Bień J. D., Charakterystyki reologiczne osadów ściekowych preparowanych polielektrolitami oraz polem ultradźwiękowym, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2004, 3-4, 7, 327-339.
• [8] Matysiak B., Wpływ pola ultradźwiękowego na parametry reologiczne odwadnianych osadów ściekowych, Praca doktorska, Politechnika Częstochowska, Częstochowa, grudzień 2002.