Wpływ dezintegracji mikrofalowej na proces tlenowej stabilizacji osadu nadmiernego

• Autorzy: Czajkowska J. , Kazimierczak M.

Warianty tytułu

EN

The impact of the disintegration of the microwave on the process of aerobic digestion of excess sludge

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tlenowa stabilizacja osadów ściekowych jest jednym z ważniejszych procesów przeróbki stosowanych w małych oczyszczalniach ścieków (do 15000 RLM). Ze względu na dużą energochłonność tego procesu, związaną z koniecznością ciągłego natleniania, poszukuje się metod wstępnej obróbki mogących go usprawnić. Jedną z takich metod rozwijaną w ostatnich latach stała się dezintegracja. Celem dezintegracji jest zmniejszenie rozmiarów cząstek związków organicznych oraz związków opornych na rozkład substancji biodegradowalnej. Ponadto dezintegracja pozwala na rozerwanie silnych wiązań chemicznych, które utrudniają biodegradację osadów. Powoduje to zmianę w strukturze kłaczków osadu oraz cieczy nadosadowej, a tym samym zwiększa podatności na rozkład w procesie stabilizacji. W pracy przedstawiono badania mające na celu wyznaczenie optymalnego czasu dezintegracji za pomocą mikrofal osadu nadmiernego, który określono na t=4 min. Przedstawiono także wyniki badań wstępnych osadu stabilizowanego tlenowo, który jest mieszaniną osadu niedezintegrowanego i poddanego dezintegracji mikrofalowej (w ustalonym w pierwszej części eksperymentu czasie) w proporcji objętościowej 1:1 w odniesieniu do próby kontrolnej, którą jest osad niepoddany dezintegracji a stabilizowany w tych samych warunkach co próba mieszana. Pozytywny wpływ dezintegracji widoczny jest szczególnie w pierwszych dniach stabilizacji tlenowej, gdzie odnotowano większą redukcję związków organicznych niż w analogicznym czasie w osadzie, który nie był poddawany wstępnej dezintegracji. Ponadto wymagana 38 % redukcja stężenia związków organicznych w przypadku mieszanego osadu nastąpiła wcześniej (w 13 dobie procesu), niż w przypadku osadu nie poddanego dezintegracji (20 doba procesu). Obliczono, że na skutek krótszego czasu napowietrzania próby mieszanej, niezbędnego do uzyskania optymalnej redukcji związków organicznych oszczędza się niemalże 50 % energii.

EN

Aerobic stabilization of sludge is one of the most important processes used in the small wastewater treatment plants (15,000 ENI). Because of the large energy consumption of the process of forcing a continuous oxygenation sought methods of pre-treatment which may improve it. One such method drop down in recent years has become disintegration. The purpose of the disintegration of the particle size reduction of organic compounds and the compounds are resistant to decomposition of the biodegradable. In addition, the disintegration allows for breaking strong chemical bonds that hinder biodegradation deposits. This causes a change in the structure of sludge flocs and the supernatant liquid, thereby increasing susceptibility to degradation in the stabilization process. The paper presents a study to determine the optimum time for excess sludge disintegration by microwave, which was determined at t = 4 min. There were presented the results of preliminary research of sediment stabilized oxygen, which is a mixture of sediment not disintegrated and disintegrated by use of the microwave (at the time specified in the first part of experiment) in the volume ratio 1:1 with respect to the control sample, which is not disintegrated sludge and stabilized in the same conditions as the mixed sample. The positive effect of the disintegration is visible especially in the early days of aerobic stabilization, which was saw a greater reduction of organic compounds than the same time in the sludge, which was not disintegrated. And requires 38 % reduction in the concentration of organic compounds in the mixed sludge occurred earlier (13 day of the process) than in a sludge that was not disintegrated (20 day of the process). Calculated that due to shorter aeration time of mixed sample spared nearly 50 % of the energy.

Słowa kluczowe

PL

dezintegracja; mikrofale; stabilizacja tlenowa

EN

disintegration; microwaves; aerobic stabilization

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 25, No. 4
• Strony: 444--452
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Czajkowska J.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Inżynierii Budowlanej, 02-787 Warszawa, ul. Nowoursynowska 159, Poland

autor

Kazimierczak M.

• Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego, Wydział Biologii i Nauk o Środowisku, Katedra Inżynierii Środowiska, ul. Wóycickiego 1/3, 01-938 Warszawa, Poland e

Bibliografia

• Ahn, J.-H., Shin, S.G. i Hwang, S. (2009). Effect of microwave irradiation on the disintegration and acidogenesis of municipal secondary sludge. Chemical Engineering Journal, 153, 145-150.
• Appels, L., Houtmeyers, S., Degreve, J., Impe, J.V. i Dewil, R. (2013). Influence of a microwave pre-treatment on sludge solubilization and pilot scale semi-continuous anaerobic digestion. Bioresource Technology, 128, 598-603.
• Chang, Ch.-J, Tyagi, V.K. i Lo, S.-L. (2011). Effects of microwave and alkali induced pretreatment on sludge solubilization and subsequent aerobic digestion. Bioresource Technology, 102, 7633-7640.
• Eskicioglua, C., Terzianb, N., Kennedy, K.J., Drostea, R.L. i Hamodac, M. (2007). Athermal microwave effects for enhancing digestibility of waste activated sludge. Water Research, 41, 2457-2466.
• Grübel, K. i Machnicka, A. (2011a). Impact of microwave desintegration on activated sludge Ecological Chemistry and Engineering S 18 (1), 75-82.
• Grübel, K. i Machnicka, A. (2011b). Oddziaływanie promieniowania mikrofalowego na osad czynny. Nauka Przyroda. Technologia, 5, 4, 67.
• Houtmeyers S., Degrčve J., Willems K., Dewil R. i Appels L. (2014). Comparing the influence of low power ultrasonic and microwave pretreatments on the solubilisation and semi-continuous anaerobic digestion of waste activated sludge. Bioresource Technology, 171, 44-49.
• Iskra, K. i Miodoński, S. (2014). Dezintegracja osadu nadmiernego – dobra praktyka czy konieczność? W T. Traczewskiej i B. Kaźmierczaka (red.), Interdyscyplinarne zagadnienia w inżynierii i ochronie środowiska (strony 326-336). Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
• Low, E.W., Chase, H.A., Milner, M.G. i Curtis, T.P. (2000). Uncoupling of metabolism to reduce biomass production in the activated sludge process. Water Research, 34 (12), 3204-3212.
• PN-EN 14346:2011. Charakteryzowanie odpadów. Obliczanie suchej masy na podstawie oznaczania suchej pozostałości lub zawartości wody.
• PN-EN 15169:2011. Charakteryzowanie odpadów. Oznaczanie straty prażenia odpadów, szlamów i osadów.
• Podedworna, J. i Umiejewska, K. (2008). Technologia osadów ściekowych. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• Sadecka, Z. (2010). Podstawy biologicznego oczyszczania ścieków. Warszawa: Wydawnictwo Seidel-Przywecki Sp. z o.o.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).