Oznaczanie powierzchni właściwej osadu czynnego

• Autorzy: Barbusiński K. , Kościelniak H.

Warianty tytułu

EN

Determination of activated sludge specific surface area

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Powierzchnia właściwa osadu czynnego odgrywa istotną rolę w procesie biodegradacji zanieczyszczeń ściekowych. W pracy przedstawiono historyczne aspekty rozwoju metod pomiaru powierzchni właściwej osadu czynnego. Obecnie za najbardziej dokładne i jednocześnie proste można uznać metody adsorpcji barwnikowej. Opisano metodykę oznaczania powierzchni właściwej osadu czynnego z wykorzystaniem Lissamine Scarlet 4R, rodaminy B oraz p-nitrofenolu (PNP). Metoda z użyciem PNP (stosowana dla materiałów innych niż biologiczne) została przystosowana do oznaczania powierzchni właściwej osadu czynnego przez autorów. Na podstawie badań własnych dokonano także porównania otrzymywanych wyników z zastosowaniem przedstawionych trzech metod. Najbardziej zbliżone wartości uzyskano dla metody z Lissamine Scarlet 4R (55,9 ÷ 112 m2/g s.m.) i rodaminą B (62,4 ÷ 127 m2/g s.m.). Wartości powierzchni właściwej dla metody z PNP były znacznie większe (151,6 ÷ 254,7 m2/g s.m.), co prawdopodobnie wynika z małej wartości pola powierzchni siadania cząsteczki p-nitrofenolu. Stwierdzono, że porównywać można jedynie powierzchnie osadu czynnego oznaczone taką samą metodą. Wartości powierzchni właściwej dla konkretnego osadu określone różnymi metodami mogą między sobą znacznie się różnić.

EN

Activated sludge process is the most common method for effective treatment of municipal as well as industrial wastewater. The effectiveness of the activated sludge process is related to the physical properties of the flocs. One of the very important properties of the activated sludge is specific surface area, which influences both the mass transfer into floc and the effectiveness of sludge flocculation. In this paper, the methods of measurement of activated sludge specific surface based on dye adsorption were shortly reviewed. At present, these methods can be stated as the most precise and simple to use. The methods using Lissamine Scarlet 4R, p-nitrophenol (PNP) and Rhodamine B were detailed described. The PNP method (used early for non-biological materials) was adapted for measurement of activated sludge specific surface by authors. Literature review shows clearly the advantages of the use of PNP, Lissamine Scarlet 4R and Rhodamine B for measurement of specific surface of activated sludge. The advantages of the use of PNP for this purpose are as follows: it is a small molecule with a known cross-sectional area, it shows affinity for a great variety of solids, it can be used in aqueous or non-aqueous solutions, it is stable, easily purified, and readily analysed. Lissamine Scarlet 4R is suitable for the measuring specific surface of activated sludge for the following reasons: it is stable, its solubility in water is neither too high (competition with solvent) nor too low (micelle formation), it can be efficiently purified and staining of glass tubes is negligible. However, the adsorption on activated sludge was taking place only under acidic conditions. Rhodamine B can be also use to measurement the specific surface area of activated sludge. The cross-sectional area occupied by molecule was dependent on pH and conductivity of the solution. The essential advantage of the use of Rhodamine B is possibility of surface area measurement without acidification of solution. However, its disadvantage is intensity of colour. Rhodamine B stains glass and other materials. Based on the results obtained in this study, the surface area measured by Lissamine Scarlet 4R was compared with a surface area calculated with PNP and Rhodamine B methods. The most close-up values were observed for Lissamine Scarlet 4R (55.9 ÷ 112 m2/g) and Rhodamine B (62.4 ÷ 127 m2/g). The values obtained for PNP were considerably higher (151.6 ÷ 254.7 m2/g), probably as a result of small cross-sectional area of PNP molecule. It has been concluded that values of activated sludge specific surface, measured by means of various methods can substantially differ. Therefore, only values obtained by means of the same method can be compared.

Słowa kluczowe

PL

osad czynny; powierzchnia właściwa; Lissamine Scarlet 4R; p-nitrofenol; rodamina B

EN

activated sludge; specific surface area; Lissamine Scarlet 4R; p-nitrofenol; rhodamine B

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 12, nr 2
• Strony: 119--132
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Barbusiński K.

autor

Kościelniak H.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków

Bibliografia

• [1] Barbusiński K., Kościelniak H., Zmiany właściwości osadu czynnego podczas degradacji n-butanolu i izobutanolu, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2007, 10, 3, 205-216.
• [2] Mueller J. A., Morand J., Boyle W. C., Floc sizing techniques, Applied Microbiology 1967, 15, 1, 125-134.
• [3] Magara Y., Nambu S., Utosawa K., Biochemical and physical properties of an activated sludge on settling characteristics, Water Research 1976, 10, 1, 71-77.
• [4] Chao A.C., Keinath T. M., Influence of process loading intensity on sludge clarification and thickening characteristics, Water Research 1979, 13, 12, 1213-1223.
• [5] Li D. H., Gancarczyk J. J., Application of image analysis system for study of activated sludge floes, Water Pollution Research Journal of Canada 1986, 21, 1, 130-140.
• [6] Li D. H., Gancarczyk J. J., Flow through activated sludge floes, Water Research 1988, 22, 6, 789-792.
• [7] Morgan J. W., Forster C. F., Evison L., A comparative study of the nature of biopolymers extracted from anaerobic and activated sludges, Water Research 1990, 24, 6, 743-750.
• [8] Li D. H., Gancarczyk J. J., Factors affecting dispersion of activated sludge floes, Water Environmental Research 1993, 65, 3,258-263.
• [9] Andreadakis A. D., Physical and chemical properties of activated sludge floe, Water Research 1993, 27, 12, 1707-1714.
• [10] Barbusiński K., Kościelniak H., Influence of substrate loading intensity on floe size in activated sludge process, Water Research 1995, 29, 7, 1703-1710.
• [11] Barbusiński K., Miksch K., Relationships between organic loading and some properties of activated sludge, Journal of Chemical Technology & Biotechnology 1997, 69, 3, 357-361.
• [12] Barbusiński K., Kościelniak H., Activated sludge floe structure during aerobic digestion, Water Science and Technology 1997, 36, 11, 107-114.
• [13] Barbusiński K., Kościelniak H., Nowy sposób interpretacji zmian własności fizycznych osadu czynnego w oparciu o pomiar wielkości kłaczków, Materiały III Sympozjum Naukowo-Technicznego ,,Biotechnologia Środowiskowa", Ustroń-Jaszowiec 1995, 75-82.
• [14] Barbusiński K., Kościelniak H., Powierzchnia właściwa osadu czynnego w różnych systemach oczyszczania ścieków, Materiały III Sympozjum Naukowo-Technicznego ,,Biotechnologia Środowiskowa", Ustroń-Jaszowiec 1995, 101-111.
• [15] Wilen B. M., Jin B., Lant P., The influence of key chemical contituents in activated sludge on surface and flocculating properties, Water Research 2003, 37, 9, 2127-2139.
• [16] Frolund B., Palmgren A., Keiding K., Nielsen P. H., Extraction of extracellular polymers from activated sludge using a cation exchange resin, Water Research 1996, 30, 8, 1749-1758.
• [17] Barbusiński K., Kościelniak H., Wpływ wybranych ścieków przemysłowych na strukturę zewnętrzną osadu czynnego. Sprawozdanie z badań kierunkowych finansowanych przez MNiSW: BK-248/RIE-4/2004, Gliwice (materiały niepublikowane).
• [18] Barbusiński K., Kościelniak H., Wpływ zanieczyszczeń przemysłowych na strukturę osadu czynnego. Sprawozdanie z badań kierunkowych finansowanych przez MNiSW: BK-279/RIE-4/2006, Gliwice (materiały niepublikowane).
• [19] Sladka A., Zahradka V., Relationships between activated sludge morphology and activity, Water Research 1971, 5, 10, 871-880.
• [20] Finstein M. S., Heukelekian H., Gross dimensions of activated sludge floes with reference to bulking, Journal of Water Pollution Control Federation 1967, 39, 1, 33-40.
• [21] Giles C. H., D'Silva A. P., Trivedi A. S., Use of p-nitrophenol for specific surface measurement of granular solids and fibres, Journal Applied Chemistry 1970, 20, 37-41.
• [22] Barbusiński K., Homeostaza mikroorganizmów osadu czynnego w warunkach sterowania zawartością biomasy, Archiwum Ochrony Środowiska 1989, 3-4, 39-52.
• [23] Giles C. H., Mc Ewan T. H., Nakhwa S. N., Smith D., Studies in adsorption. Part XI, Journal Chemical Society 1960, 10, 3973-3993.
• [24] Smith P. G., Coackley P., A method for determining specific surface area of activated sludge by dye adsorption, Water Research 1983, 17, 5, 595-598.
• [25] Sorensen B. L., Wakeman R. J., Filtration characterization and specific surface area measurement of activated sludge by rhodamine B adsorption, Water Research 1996, 30, 1, 115-121.
• [26] Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków, praca zbiorowa pod red. J. Dojlido, Wyd. 2, Arkady, Warszawa 1999.