Data clustering analysis in the assessment of wastes using in the sewage filtration

• Autorzy: Bedla Dawid , Dacewicz Ewa

Identyfikatory

DOI

10.2478/jwld-2019-0024

Warianty tytułu

PL

Klastrowa analiza danych w ocenie wykorzystania odpadów w procesie filtracji ścieków

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper discusses the use of multiclustering statistical analysis in the assessment of domestic wastewater filtration effectiveness. Calculations included data collected over four months of experiments with using waste as filling material of vertical flow filters for domestic sewage treatment. The effectiveness of pollutants removal was analysed in case of mechanically shredded waste in the form of PET flakes, PUR foam trims, shredded rubber tires and wadding. The organic compounds (COD_cr, BOD₅) removal, suspend solids, biogens (as NH₄⁺, PO₄^3– ions) and oxygen saturation changing compared with sand filling was analysed. Multiclustering statistical analysis allowed to divide pollutants removal efficiency of analysed materials into 3 clusters, depending on the hydraulic loading. The first group consisted in quality parameters of treated sewage: the highest reduction of BOD₅ and NH₄-N. It included the values of quality parameters and indicators for the filtrates obtained at the lowest hydraulic load from columns filled with 60 cm of rubber tires or sand. The second group comprised the results for fillings containing foam, PET and rubber tires (the other hydraulic loads). It featured the highest reduction of total suspended solids and PO₄^3–. Removal of easily biodegradable organic compounds was at a similar level in both cluster groups. The filter filled with polyester waste (wadding), which was as effective as 30 cm layer of sand, and the filters filled with 60 cm of sand working at the highest hydraulic load. Third group showed the lowest values of parameters and indicators for analysed filtrates.

PL

W pracy omówiono wykorzystanie wieloklastrowej analizy statystycznej do oceny skuteczności filtracji ścieków bytowych. Obliczenia obejmowały dane zebrane w ciągu czterech miesięcy badań dotyczących wykorzystania odpadów jako materiału wypełniającego filtry z przepływem pionowym. Skuteczność usuwania zanieczyszczeń została przeanalizowana na przykładzie odpadów mechanicznie rozdrobnionych w postaci płatków PET, skrawków pianki PUR, rozdrobnionych opon gumowych i owaty. Analizowano związki organiczne (COD_Cr, BOD₅), zawiesiny ogólne, biogeny (jako jony NH₄⁺ i PO₄^3–) oraz stopień nasycenia tlenem w przypadku filtracji z zastosowaniem do tego procesu wymienionych odpadów i porównano te wyniki z uzyskanymi w filtrach z wypełnieniem piaskowym. Wieloklastrowa analiza statystyczna dała podstawy do podziału skuteczności usuwania zanieczyszczeń przez materiały filtracyjne w zależności od obciążenia hydraulicznego na trzy grupy. Pierwsza z nich obejmowała parametry jakościowe oczyszczonych ścieków – największą redukcję BZT₅ i N-NH₄⁺. Znalazły się w niej wartości parametrów jakościowych i wskaźników dla filtratów otrzymanych w warunkach najmniejszego obciążenia hydraulicznego z kolumn wypełnionych odpadami gumowymi oraz piaskiem o miąższości 60 cm. Druga grupa obejmowała wyniki odnoszące się do wypełnień zawierających piankę poliuretanową, PET i gumę (dla pozostałych obciążeń hydraulicznych). Grupa ta charakteryzowała się największą redukcją zawiesin ogólnych i PO₄^3–. Usunięcie łatwo ulegających biodegradowalnych związków organicznych było na podobnym poziomie w obu grupach klastrów. Filtr wypełniony odpadami poliestrowymi (owatą) był tak samo skuteczny, jak filtry wypełnione 30-centymetrową warstwą piasku i filtry wypełnione piaskiem o miąższości 60 cm (w warunkach największego obciążenia hydraulicznego). W trzeciej grupie znalazły się najmniejsze wartości wszystkich analizowanych parametrów i wskaźników dla przedmiotowych filtratów.

Słowa kluczowe

EN

cluster analysis; PET; polyester; polyurethane foam; rubber tires; sewage filtration

PL

analiza skupień; filtracja ścieków; opony gumowe; PET; pianka poliuretanowa; poliester

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2019
• Tom: no. 41
• Strony: 31--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Bedla Dawid

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Environmental Engineering and Land Surveying, al. Mickiewicza 24/28, 30-059, Cracow, Poland

autor

Dacewicz Ewa

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Environmental Engineering and Land Surveying, Poland

Bibliografia

• AOUDIA K., AZEM S., HOCINE N. A., GRATTON M., PETTARIN V., SEGHAR S. 2017. Recycling of waste tire rubber: Microwave devulcanization and incorporation in a thermoset resin. Waste Management. Vol. 60 p. 471−481.
• BEDELL M., BROWN M., KIZILTAS A., MIELEWSKI D., MUKERJEE S., TABOR R. 2018. A case for closed-loop recycling of postconsumer PET for automotive foams. Waste Management. Vol. 71 p. 97−108.
• CHMIELOWSKI K., DACEWICZ E., BEDLA D., MAZUR R. 2018. Zastosowanie odpadów z tworzyw sztucznych w biofiltrach do oczyszczania ścieków bytowych [The use of plastic waste in biofilters for domestic sewage treatment]. Przemysł Chemiczny. Nr 9 p. 1456−1459.
• DACEWICZ E. 2018. Application of selective and porous materials for the removal of biogenic compounds and indicator bacteria from domestic wastewater, Acta Scientiarum Polonorum Formatio Circumiectus. Vol. 17. Iss. 2 p. 47−55.
• DACEWICZ E., CHMIELOWSKI K. in press. Decision support systems in the assessment of wastes using in the domestic sewage treatment process. Separation and Purification Technology [submitted in 2019].
• EURACTIV 2017. New recycling levels [online]. [Access 10.10.2018]. Available at: https://www.euractiv.pl/section/energia-i-srodowisko/news/nowe-poziomy-recyklinguzaakceptowane-unie-europejska-circular-economy
• GUTIÉRREZ-GONZÁLEZ S., GADEA J., RODRÍGUEZ A., JUNCO C., CALDERÓN V. 2012. Lightweight plaster materials with enhanced thermal properties made with polyurethane foam wastes. Construction and Building Materials. Vol. 28. Iss. 1 p. 653−658.
• JÓŹWIAKOWSKI K. 2017a. Efficiency of organic substance removal in a hybrid sand filter with horizontal flow. Journal of Water and Land Development. No. 35 (X–XII) p. 95−100. DOI 10.1515/jwld-2017-0072.
• JÓŹWIAKOWSKI K. 2017b. Skuteczność usuwania związków biogennych w filtrach piaskowych z poziomym przepływem ścieków [Efficiency of biogenic compounds removal in a sand filters with horizontal flow]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 17. Z. 4 p. 37−48.
• KACZOR B.G., CHMIELOWSKI K., BUGAJSKI P. 2017. Influence of accidental waters on the quality and loads of pollutants in wastewater discharged into the treatment plant. Journal of Water and Land Development. Vol. 33 (IV–VI) p. 73–78. DOI 10.1515/jwld-2017-0019.
• MANGESH G., CHARPE A. 2015. Multimedia filter for domestic waste water treatment. Journal of Environmental Research and Development. Vol. 9 p. 971−975.
• New Hampshire Department of Environmental Services 2011. Scrap tire management [online]. Environmental Fact Sheet. WMD-SWW-22. [Access 07.10.2018]. Available at: www.des.nh.gov/organization/commissioner/pip/factsheets/sw/documents/sw-22.pdf
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego [Regulation of the Minister of the Environment of 18 November 2014 on the conditions to be met when discharging sewage into water or soil and on substances particularly harmful to the aquatic environment]. Dz.U. 2014 poz. 1800.
• SPYCHAŁA M., ŁUCYK P. 2015. Effect of thickness of textile filter on organic compounds and nutrients removal efficiency at changeable wastewater surface level. Nauka Przyroda Technologie. T. 9. Z. 3 p. 1–21.
• StatSoft 2018. Cluster analysis [online]. [Access 15.11.2018]. Available at: http://www.statsoft.com/textbook/clusteranalysis
• WĄSIK E., CHMIELOWSKI K. 2017. Ammonia and indicator bacteria removal from domestic sewage in a vertical flow filter filled with plastic material. Ecological Engineering. Vol. 106 p. 378−384.
• WĄSIK E., CHMIELOWSKI K., STUDZIŃSKI J., SZELĄG B. 2018. Zastosowanie sztucznych sieci neuronowych do prognozowania zawartości azotu ogólnego w odpływie z oczyszczalni ścieków [Application of artificial neural networks to forecasting total nitrogen content in secondary effluent from treatment plants]. Ochrona Środowiska. Vol. 40. Nr 1 p. 29−33.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).