Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Impact of Ultrasonic Pretreatment on the Anaerobic Fermentation of Dairy Waste Activated Sludge

Worwąg M., Grosser A., Neczaj E., Kamizela T.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

512--527

EN

In this paper, we focused on the effects of ultrasound (US) irradiation at different parameters on solubilization, biodegradation and anaerobic fermentation of sludge from the dairy industry. The changes of TOC in soluble fraction of sludge, the biogas yield, and the methane content in the biogas were used as control parameters for evaluating the effects of the US pretreatment. The optimal sonication parameters were found to be an exposure time of 18 min and ultrasound wave amplitude of 48,8 µm. The UD field conditioning positively influenced the process effects measured by the biogas production coefficient. In comparison to the control sample in sediments conditioned with a UD field with an amplitude of 36.6 μm, 48.8 μm and 61.0 μm, an increase was noted in the above-mentioned parameter by 38, 73 and 60%, respectively.

PL

W niniejszym artykule określono wpływ preparowania przemysłowych osadów ściekowych polem ultradźwiękowym na efekt fermentacji metanowej. Najkorzystniejsze parametry nadźwiękawiania dla preparowanych osadów, ustalono na podstawie zmian TOC w wodzie nadosadowej oraz efektów fermentacji metanowej w układzie ciągłym, wyrażonej wzrostem produkcji biogazu oraz ubytku suchej masy organicznej. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że optymalne parametry nadźwiękawiania to czas ekspozycji wynoszący 18 minut i amplituda drgań 48.8 μm. Kondycjonowanie polem UD pozytywnie wpłynęło na efekty procesu, wyrażone współczynnikiem produkcji biogazu. W porównaniu do próby kontrolnej w osadach kondycjonowanych polem UD o amplitudzie 36.6 μm, 48.8 μm i 61.0 μm odnotowano zwiększenie ww. parametru odpowiednio o 38, 73 i 60%.

2

Fermentacja kwaśna osadów wstępnych poddanych sonifikacji

Pastuszka M., Grosser A., Kamizela T.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2017

|

T. 20, nr 3

343--357

EN

Organic carbon is the main source of energy and matter necessary for the development of micro-organisms. Removing the suspension from the wastewater in the primary settling tank causes a reduction in the concentration of organic compounds and their hydrolysis products including volatile fatty acids (VFA). As a result, the ratio of organic matter to nitrogen and phosphorus in wastewater after sedimentation is lower than in raw wastewater. Volatile fatty acids, especially acetic acid, are the most desirable and assimilable form of organic carbon. In biological wastewater treatment processes, the content of easily biodegradable organic carbon significantly influences the rate and efficiency of denitrification and dephosphorylation. There are a many of solutions that increase the content of organic matter, including VFA, in wastewater. The basic solutions include sedimentation time reduction, and in particular the use of the concepts of active primary settling tank with acid fermentation process. Other technological solutions are based on the use of acid fermentation in fermentors or special thickeners. The rate of acid fermentation process, leading to the formation of VFA is dependent on many factors. The basic limiting factors include content of biodegradable organic substance and temperature. The aim of the study was to evaluate the possibility of using sonication to intensify the production of volatile fatty acids from primary sludge in acid fermentation. The aim of the study was also to determine the combined effect of sonication time (sonication energy) and temperature of acid fermentation on the yield of volatile fatty acids. During the study, VFA generation was inhibited by the increase in sonication energy. The most effective acid fermentation, due to the production of LKT, was carried out under conditions of psychrophilic temperature i.e. 20°C.

PL

Węgiel organiczny stanowi podstawowe źródło energii i materii, niezbędne do rozwoju mikroorganizmów. Usunięcie zawiesin ze ścieków w osadniku wstępnym powoduje zmniejszenie stężenia nie tylko związków organicznych, ale również produktów ich hydrolizy, w tym lotnych kwasów tłuszczowych (LKT). W efekcie w ściekach poddawanych sedymentacji stosunek stężeń substancji organicznych do ilości azotu i fosforu jest mniejszy niż w ściekach surowych. Lotne kwasy tłuszczowe, a zwłaszcza kwas octowy, stanowią najbardziej pożądaną i przyswajalną formę węgla organicznego. W procesach biologicznego oczyszczania ścieków zawartość łatwoprzyswajalnego węgla organicznego istotnie wpływa na szybkość i efektywność denitryfikacji i defosfatacji. Znanych jest szereg rozwiązań zwiększających zawartość substancji organicznej, w tym LKT, w ściekach. Do podstawowych zalicza się skrócenie czasu sedymentacji, a zwłaszcza zastosowanie aktywnego osadnika wstępnego wykorzystującego proces fermentacji kwaśnej. Inne rozwiązania technologiczne bazują na wykorzystaniu procesu fermentacji kwaśnej osadów wstępnych prowadzonej w fermentorach lub zagęszczaczo--fermentorach. Szybkość procesu fermentacji kwaśnej, prowadzącego do powstania LKT, jest zależna od wielu czynników. Do podstawowych czynników limitujących zalicza się m.in. zawartość podatnej na rozkład biochemiczny substancji organicznej oraz temperaturę. Celem badań była ocena możliwości zastosowania dezintegracji ultradźwiękowej (sonifikacji) do intensyfikacji wytwarzania lotnych kwasów tłuszczowych z osadów wstępnych w procesie fermentacji kwaśnej. Cel pracy obejmował również określenie łącznego wpływu temperatury fermentacji kwaśnej oraz czasu sonifikacji (energii sonifikacji) na wydajność generacji lotnych kwasów tłuszczowych. Podczas badań zaobserwowano zahamowanie generacji LKT w wyniku wzrostu energii sonifikacji. Najbardziej efektywną, z uwagi na produkcję LKT, fermentację kwaśną osadów wstępnych przeprowadzono w warunkach temperatury psychrofilowej, tj. 20°C.

3

Języki specyfikacji w budowie oprogramowania dla metody elementów skończonych

Grosser A.

Studia i Materiały / Europejska Uczelnia Informatyczno-Ekonomiczna w Warszawie

|

2016

|

Nr 1(11)

1--11

PL

Tworzenie oprogramowania metodą elementów skończonych z wykorzystaniem tradycyjnych języków programowania wysokiego poziomu takich jak C++ czy Fortran wymaga często koncentracji na niskopoziomowych mechanizmach programistycznych takich jak na przykład ręczne zarządzanie pamięcią. Ponadto, oprócz bardzo dobrej znajomości użytego języka, konieczne jest też dostosowanie problemu do poziomu abstrakcji oferowanego przez ten język. Dlatego wygodniejszym podejściem jest użycie języków dostosowanych do rozpatrywanej dziedziny problemowej – języków specyfikacji. Artykuł prezentuje różne języki specyfikacji użyteczne do budowy oprogramowania dla metody elementów skończonych.

EN

Creating a finite element software using traditional, high-level programming languages, such as the C++ or Fortran, often requires concentration on low-level programming mechanisms such as, for example, manual memory management. In addition to very good knowledge of the used language, it is also necessary to adjust the problem to the level of abstraction offered by the language. Therefore, more convenient approach is to use language adapted to the present problem – domain specification language. The article presents different domain specific languages useful for building software for finite element method.

4

Fate of engineered nanoparticles in wastewater treatment plant

Madeła M., Neczaj E., Grosser A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

T. 19, nr 4

577--587

EN

A nanomaterial has at least one dimension in the nanometre scale of approximately 1 to 100 nm. Because of their very small size, nanostructures have different physicochemical properties, compared to the same materials on the macro scale. Engineered nanoparticles (ENPs) are deliberately produced by man using many different materials, such as metals: Ag, Zn, Au, Ni, Fe, and Cu; metal oxides: TiO2, Fe3O4, SiO2, CeO2, and Al2O3; nonmetals: silica and quantum dots; carbon: nanotubes and fullerene as well as graphene. The nanoparticles are used in all industrial and medicine, pharmacy, cosmetics, agriculture, transport, energy. Fast-growing nanotechnology provides a wide spectrum of applications, but it also brings new and unknown risks to human and environment. In recent years, the environmental release of ENPs has been on the rise because of increase of NPs in commercial products. Moreover, the fate of NPs in wastewater treatment processes may play an important role in determining the pathway their environmental release. The nanoparticles in wastewater treatment plants will experience aggregation, sedimentation, transformation which may affect their concentration in effluents, but also in the sludge. The most laboratory studies focused on fate of nanoparticles in activated sludge process were carried out with SBR reactors with addition of Ag, ZnO, CeO2 and TiO2 nanoparticles. Bacteria in biological treatment processes are likely be exposed to nanoparticles that have undergone agglomeration and transformation. These nanoparticles could agglomerate or even get adsorbed to the extracellular polymers during primary and secondary treatment eventually ending up in wastewater sludge. Hence, the fate of engineered nanoparticles during wastewater treatment process should be investigated to help reduce the risk of their potential negative environmental effects. In the article reviews of the recent results in the literature concerning transformation of engineered nanoparticles during treatment process have been shown.

PL

Nanomateriał zawiera co najmniej jeden wymiar w skali nano w przybliżeniu od 1 do 100 nm. Ze względu na małe wymiary nanomateriały wykazują odmienne właściwości fizykochemiczne w stosunku do tych samych materiałów w makroskali. Projektowane nanocząstki (ENPs) są celowo wytwarzane przez człowieka przy użyciu wielu różnych materiałów, tj.: metali: Ag, Zn, Au, Ni, Fe i Cu; tlenków metali: TiO2, Fe3O4, SiO2, CeO2 i Al2O3; niemetali: krzemionka i kropki kwantowe; węgla: nanorurki i fulereny. Nanocząstki wykorzystywane są w medycynie, farmacji, kosmetyce, rolnictwie, transporcie i energetyce. Szybko rosnące spektrum zastosowania nanotechnologii przynosi nowe i nieznane zagrożenia dla człowieka i środowiska. Ze względu na zwiększone wykorzystanie ENPs w produktach komercyjnych wzrasta uwolnienie projektowanych nanocząstek do środowiska. Poza tym przemiany ENPs w procesach oczyszczania ścieków mogą odgrywać ważną rolę w przedostawaniu się ich do środowiska naturalnego. Nanocząstki w oczyszczalniach ścieków ulegają agregacji, sedymentacji czy transformacji, co może wpływać na ich stężenie w ściekach, ale także w osadach. Badania nad wpływem i transformacją nanocząstek w osadzie czynnym prowadzano najczęściej w laboratoryjnych reaktorach porcjowych SBR. Najwięcej badań przeprowadzono na nanocząstkach Ag, a następnie ZnO, CeO2 i TiO2. Jak wykazują liczne badania, bakterie w biologicznych procesach oczyszczania mogą być narażone na działanie nanocząstek, które ulegają zarówno aglomeracji, jak i transformacji. W dostępnej literaturze podkreśla się, że te aglomeraty nanocząstek mogą zostać zaadsorbowane na zewnątrzkomórkowych polimerach podczas oczyszczania ścieków, a następnie przedostać się do osadu. Dlatego też drogi przemian nanocząstek w trakcie procesu oczyszczania ścieków powinny być intensywnie badane przede wszystkim w celu ograniczenia ryzyka ich potencjalnego negatywnego wpływu na środowisko. W artykule przedstawiono przegląd literaturowy dotyczący badań nad transformacją inżynieryjnych nanocząstek w procesie oczyszczania ścieków.

5

Assessment of the sorption properties of materials proposed for the construction of insulation barriers

Sobik-Szołtysek J., Bień J., Grosser A.

Environment Protection Engineering

|

2016

|

Vol. 42, nr 1

169--189

EN

Sorption properties of fine-grain mixtures of mineral waste proposed for construction of separation screens in landfill sites have been examined. The removal of heavy metals by the mixtures analysed was evaluated by the static batch method. It was found that they characterize by high ability to remove heavy metals at the level of over 99%, even with high contents of these elements. The sorption parameters have been determined based on the Langmuir and Freundlich isotherms. The alkaline character of some components of mixtures provides stabilization of pH, preventing removal of heavy metals to the environment in response to contact a barrier with acid solutions.

6

Właściwości fizyczno-chemiczne biomasy otrzymanej w nowej technologii przetwarzania osadów ściekowych „Bionor Sludge”

Bień J., Kamizela T., Grobelak A., Grosser A., Dyk Z., Sztuchlik D., Kacprzak M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 2/I

21--30

PL

Obecny stan prawny w pewien sposób generuje poszukiwania i rozwój nowoczesnych technologii pozwalających na rozwiązanie problemu zagospodarowania osadów ściekowych w Polsce nie tylko dla dużych obiektów, ale przede wszystkim dla instalacji małych i średnich, ponieważ to z nich głównie osady ściekowe obecnie trafiają na składowiska odpadów. Celem pracy jest ocena funkcjonowania prototypowej linii technologicznej do przetwarzania osadów ściekowych i ocena uzyskanej z tej technologii biomasy. Technologia Bionor Sludge stanowi rozwiązanie przeznaczone dla gminnych oczyszczalni o przepustowości do 1000 m3*d-1. Powstające osady ściekowe odpowiednio przetworzone w instalacji mogą zostać zagospodarowane dwojako: jako kompost lub jako wsad do instalacji termicznej, gdzie mogą stanowić biomasę zgodnie z ustawą o OZE. W pracy przedstawiono materiały pozwalające na wstępną ocenę jakości uzyskiwanego produktu pod kątem potencjału nawozowego i energetycznego. Bionor Sludge to technologia, która polega na przekierowaniu, w możliwie największym stopniu, energii chemicznej zgromadzonej w ściekach komunalnych do osadów stanowiących rezerwuar substancji organicznej. Cały układ technologiczny oczyszczania ścieków i przeróbki osadów charakteryzuje się również wysoką efektywnością i elastycznością pracy przy modułowej zabudowie. Możliwe i w pełni zasadne jest zastosowanie wybranych elementów omawianej instalacji w ramach modernizacji istniejących obiektów. Technologia Bionor Sludge dzięki swej innowacyjności i założeniom o możliwie najlepszym wykorzystaniu zasobów nawozowych i energetycznych, umożliwia racjonalne funkcjonowanie oczyszczalni i tym samym znaczące odciążenie budżetu gmin i ostatecznie ich mieszkańców.

EN

The current legal situation in a certain way generates exploration and development of modern technologies that allow to solve the problem of sewage sludge management in Poland not only for large, but most of all for the small and medium-sized installation, because most of the produced sewage sludge in such installations currently is going to landfill. The aim of the study is to assess the functioning of the prototype line for processing of sewage sludge and the assessment of obtained biomass. Bionor Sludge Technology is a solution for municipal wastewater treatment plants with the capacity of up to 1000m3 /day. The resulting sewage sludge is adequately treated in the installation and can be used in two ways: as compost or as a feedstock for the simple thermal installation, where it can be reused as the biomass in accordance with the law on renewable energy sources. The paper presents research allowing to a preliminary assessment of the quality of obtained product as potential fertilizer or energetic biomass. This technology involves redirection of the chemical energy stored in sewage sludge to constitute a reservoir of organic matter. The whole technological system allows to adjust to the technological system of existing, upgraded and newly designed waste water treatment plants. Bionor Sludge technology due to the innovation and assumptions about the best possible use of the resources of fertilizer and / or energy allows the rational functioning of the treatment plant, thus significantly reducing the load of the budget of municipalities and ultimately their inhabitants.

7

Numerical determination of equiaxed grain radii arising in the casting during 3D simulation of solidification

Dyja R., Gawrońska E., Grosser A., Jeruszka P., Sczygiol N.

Computer Methods in Materials Science

|

2016

|

Vol. 16, No. 1

27--36

EN

The knowledge of material structure allows to predict the mechanical properties of alloy casting. Such structure can be modelled in micro- and mesoscale. The first way is connected with alloy morphology and enables one to find out the shape of grains emerging during the solidification process. The second way allows to define the magnitude and distribution of these grains in the casting structure. Learning both of these ways greatly enhances one’s knowledge about such mechanical phenomena as emerging stresses, strains, hot cracking and many others. This information makes it possible for one to predict the behaviour of castings during the cooling process or the further product exploitation. The one of the most difficult issues in the numerical and computer simulations of solidification is the modelling of the structure evolving in the casting. These simulations are extremely important in the work of an engineer in the foundry industry. The paper deals with a numerical modelling of equiaxed microstructure formation during the solidification of two-component alloys. The basic enthalpy formulation was applied to model the solidification. The equiaxed grain size depends on the average cooling velocity at the moment when the liquid metal reaches the liquidus temperature. The experimentally determined dependence between grain radius and cooling velocity was used in the calculation of average grain radii distribution.

PL

Znajomość struktury materiału pozwala na przewidywanie właściwości mechanicznych odlewów. Taka struktura może być modelowana w mikro- i mezoskali. Pierwszy sposób związany jest z określeniem morfologii stopu i umożliwia znalezienie kształtu ziaren powstających podczas procesu krzepnięcia. Druga metoda pozwala określić wielkość i rozmieszczenie tych ziaren w strukturze odlewu. Znajomość obu tych sposobów znacznie poprawia wiedzę na temat takich zjawisk mechanicznych, jak pojawiające się naprężenia, odkształcenia, pękanie na gorąco i wiele innych. Informacje te pozwalają przewidywać sposób zachowania sic odlewów zarówno w trakcie procesu chłodzenia, jak i w dalszej eksploatacji produktu. Jedną z najtrudniejszych kwestii w symulacjach numerycznych i komputerowych krzepnięcia jest modelowanie struktury powstającej w odlewie. Symulacje te są niezwykle ważne w pracy inżyniera w przemyśle odlewniczym. W artykule przedstawiono numeryczne modelowanie struktury równoosiowej tworzącej się podczas krzepnięcia stopów dwuskładnikowych, w którym wy korzystano podstawowe sformułowanie entalpowe krzepnięcia. Wielkość ziaren równoosiowvch uzależniono od średniej prędkości chłodzenia wyliczonej w chwili. gdy ciekły metal osiąga temperaturę likwidusu. Do wyznaczenia rozkładu średnich promieni ziaren w odlewie wykorzystano zależność promienia ziarna od prędkości chłodzenia wyznaczoną na drodze eksperymentu.

8

Zagrożenia środowiskowe nanocząstkami

Madeła M., Neczaj E., Worwąg M., Grosser A.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 12

2138-2141

PL

Nanocząstki są strukturami, których co najmniej jeden wymiar nie przekracza 100 nm. Znajdują one zastosowanie w wielu dziedzinach, począwszy od nauk biomedycznych, poprzez włókiennictwo, budownictwo, motoryzację, a na elektronice skończywszy. Wciąż rosnąca liczba możliwych zastosowań nanomateriałów będzie powodowała wzmożoną ich obecność we wszystkich komponentach środowiska. Przedstawiono syntezę doniesień literaturowych na temat losów nanomateriałów w środowisku oraz ich ekotoksyczności.

EN

A review, with 50 refs., of uses of nanoparticles, their transfer to the environment and their toxicity and ecotoxicity.

9

Obliczenia równoległe w symulacji krzepnięcia wykorzystującej model pośredni narastania fazy stałej

Dyja R., Grosser A.

Modelowanie Inżynierskie

|

2015

|

T. 24, nr 55

21--26

PL

W pracy zaprezentowano wyniki symulacji numerycznej krzepnięcia. Prezentowany model obliczeniowy zbudowany jest na podstawie równania przewodzenia ciepła z członem źródłowym w jawnym sformułowaniu pojemnościowym. Model narastania fazy stałej jest zgodny z pośrednim modelem, w którym zakładana jest skończona dyfuzja domieszki w fazie ciekłej oraz brak dyfuzji domieszki w fazie stałej. Wynikające z modelu równania różniczkowe rozwiązane są za pomocą metody elementów skończonych. Obliczenia były realizowane na komputerach o pamięci rozproszonej. Wykonano testy dla siatek elementów skończonych składających się z maksymalnie 25 milionów elementów. Testy skalowalności były przeprowadzone dla maksymalnie 2048 procesorów.

EN

The results of numerical simulations are presented in this paper. Computational model presented in this work uses heat transfer equation with heat source term in explicit enthalpy formulation. An indirect model for a solid phase growth was used. The indirect model assumes finite diffusion of inclusion in liquid phase and no diffusion in solid state. Resulting differential equations are solved with use of Bubnov-Galerkin Finite Element Method (space discretization). The calculations were performed on computer cluster with distributed memory positioned 7th on TOP500 list from November 2014. We carried out tests using meshes of up to 25 million of tetrahedral elements. The scalability tests were conducted for up to 2048 processor cores.

10

Budowa analizatorów języków specyfikacji z wykorzystaniem wyrażen parsujących

Grosser A.

Studia i Materiały / Europejska Uczelnia Informatyczno-Ekonomiczna w Warszawie

|

2014

|

Nr 1(7)

83--94

PL

Artykuł opisuje wykorzystanie gramatyk wyrażeń parsujących do budowy analizatorów języków specyfikacji. Przedstawiono charakterystykę gramatyk wyrażeń parsujących wraz z najważniejszymi zagadnieniami ich implementacji. Zaprezentowano także bibliotekę i język PegLi stosujący do opisu języków gramatyki parsujące. Pokazano także przykładowe języki specyfikacji stworzone z wykorzystaniem PegLi. Są to: prosty język opisu grafów i język dla zagadnień rozwiązywanych metodą elementów skończonych.

EN

This article presents the use of parsing expression grammars to construction analyzers domain specification languages. This paper presents the characteristics of parsing expression grammars, with the most important issues of their implementation. There is presented the library and language PegLi, which describes languages with parsing expression grammars. The article presents also examples of domain specific languages created using PegLi. These are: the simple graph description language and the language for the issues solved by finite element method.

11

Test BMP w ocenie i modelowaniu produkcji biogazu z organicznych substratów: przegląd literaturowy

Grosser A., Neczaj E.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2014

|

T. 17, nr 4

559--581

PL

Współczynnik produkcji biogazu jest jednym z najważniejszych parametrów oceny efektywności procesu fermentacji. Jednym z narzędzi pozwalających na jego oszacowanie, a tym samym określenie potencjału metanogennego badanych materiałów, są testy BMP (ang. biochemical methane potential). W literaturze znaleźć można szereg procedur przeprowadzania testów. Różnorodność schematów badawczych rodzi szereg pytań dotyczących czynników wpływających na ich wynik, powtarzalność, a w dalszej kolejności na możliwość porównywania rezultatów testów wykonywanych w różnych laboratoriach. W artykule szczegółowo przedstawiono główne grupy czynników wpływających na wynik testów BMP, omówiono między innymi wpływ inoculum, medium fermentacyjnego, rodzaju substratu, a także przedstawiono zakresy parametrów operacyjnych stosowanych w testach. Dodatkowo zaprezentowano procedury badawcze stosowane do oszacowania produkcji metanu dla bardzo zróżnicowanych odpadów.

EN

Methane yield is one of the most important parameters to assess the efficiency of the anaerobic digestion process. The biochemical methane potential (BMP) assay has been widely used to determine the methane yield of organic substrates. First test method was described by Owen et al. in 1979. Since then, a variety of test procedures for determination of biochemical methane potential have been reported. Lack of standard protocol for carrying out measuring biochemical methane potential of various substrates limits the ability to compare results between laboratories. Additionally, there are many factors that may influence the anaerobic biodegradability of organic materials and a consequence on methane yield. This article discusses the impact of the following factors: type of substrate, particle size of the substrate, inoculum, anaerobic medium, inoculum and experimental conditions such as gas measurement systems, pH and alkalinity, temperature, reactor capacity, stirring, duration of the test. Many factors must be taken into account in the case of inoculum. It should take into account such factors as: the source of the sludge used as inoculum and its state of acclimation and adaptation to a test, inoculum activity, inoculum to substrate ratio (I/S or ISR). ISR is one of the most important parameters in batch tests. Inoculum / substrate ratio of 1 (VS basis) is usually used in the assessment of the biochemical methane potential. Nevertheless, in the case of more recalcitrant wastes, the rate of methane production in biochemical methane potential assays was optimized by increasing the I/S ratio to 2 g VS/g VS. The BMP results compiled in this article showed that BMP assay are a relatively simple and reliable method to obtain the biochemical methane potential and rate of organic matter conversion to methane. The major disadvantage of BMP tests is their duration. In summary, the data presented in the review indicate that each of the presented procedures have limitations, and currently there is no method for routine assessment of methane potential different substrates. It seems that at present one of the key research areas in the field of this subject is to extend initially outlined in the work of Angelidaki et al. [6] some basic guidelines for scientists studying this parameter. Posted at end of article, table lists the details of the procedures used to determine the biochemical methane potential different organic substrates.

12

Półciągła kofermentacja osadów ściekowych i odpadów tłuszczowych pochodzenia roślinnego

Grosser A., Worwąg M., Neczaj E., Grobelak A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 3

2108--2125

EN

Anaerobic digestion (AD) is the most often applied technique for sewage sludge stabilization at medium and large wastewater treatment plants. Nonetheless, the application of AD to sewage sludge stabilization is often limited by long retention time and low VS (volatile solid) removal. For this reason in recent years a number of studies have been focused on optimize anaerobic digestion processes. One of the most interesting options for improving anaerobic digestion yields is co-digestion, namely simultaneous decomposition of a homogenous mixture of at least two biodegradable wastes. Fat-rich materials are attractive substrate for AD due to the high organic matter content of waste and high energetic potential. It is estimated that about 1,014 dm3, methane at STP (standard temperature and pressure) can by produced from 1 g VS lipids, while only 0,415, 0,496 dm3 can be produced respectively from 1 g VS carbohydrate and protein. However, due to inhibitory eﬀect of intermediate compounds (LCFAs – long chain fatty acids) and operational problems, such as: hindrance, sedimentation clogging, scum formation, and flotation of biomass, separate AD of this waste ended with failure. The aim of the current study was to investigate how the co-digestion of fats of vegetable origin (FV) and mixed sewage sludge affected the performance of the anaerobic digestion (AD) process. The process was carried out at mesophilic conditions (37°C) in continuous stirred-tank reactor (CSTR) with working liquid volume equal to 6,5 dm3. The reactors were operated in draw-and fill mode (on a daily basis). The digestion was examined in semi-continuous mode at sludge retention time of 10 days and the organic loading rate maintained in the range 2,24–3,02 g/dm3 d. During the start-up period the digester was fed only sewage sludge. Co-digestion process was initiated after achievement of stable working parameters of bioreactor for sewage sludge digestion. Addition of fat in the feedstock was gradually increased up to 35%. Anaerobic process state indicators such as: biogas production, biogas composition, pH, alkalinity and volatile fatty acids (VFA) were used to monitor a digestion. Furthermore, the LCFAs concentrations were measured in a feed and digested sludge. The results showed that use of FV as a co-substrate adversely affects the efficiency of the process. Comparing digestion of MSS alone with co-digestion of wastes, it was shown that co-digestion resulted in lower biogas production and VS removal. Biogas yields for co-digestion mixtures were between 0,16 and0,32 dm3/g VS added, while volatile solid (VS) removal ranged from 36,75 to 42,65%.However average biogas yield and VS degradation degree observed during fermentation of the MSS(mixed sewage sludge) alone were 0,33 dm3/g VS added and 44%, respectively. Only for biogas composition noted the positive effect of mixed sewage sludge co-fermentation with FV. The study showed that the concentration of ammonia generated in this experiment did not inhibit anaerobic digestion. It was found that oleic acid, which is one of the most toxic long chain fatty acids, was present at concentrations (reached a maximum value of 34,38 mg/g TS) within the ranges for which inhibition of methanogenesis has been reported. This suggests that the low efficiency of the process was probably caused a high concentration of oleic acid.

13

Chemofitostabilizacja gleby zanieczyszczonej kadmem, cynkiem i ołowiem

Grobelak A., Kacprzak M., Grosser A., Napora A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 2

1982--2002

EN

Assisted phytostabilisation involves the use of plants and soil additives for physical stabilization of the soil and chemical immobilization of contaminants. This technique aims to establish a vegetation cover with metal-tolerant plants and thus reduce leaching of metals. The main aim is to reduce the risk of incorporation of metal into the food chain. In the conducted experiment contaminated soil was collected from the area surrounding a zinc smelter in Miasteczko Slaskie, in the Silesia region of Poland. Soil in the study area has been contaminated with metals, especially Cd, Pb and Zn. Moreover, soils of the study area are also acidified. The role of sewage sludge and inorganic amendments as an immobilising agents in the attenuating phytostabilisation of metal-contaminated soil was evaluated using grass species Festucaarundinacea Schreb. The biosolid used was anaerobically digested sewage sludge, collected from the industrial waste water treatment plant and juices manufacturer (food industry). The soil was mixed with sewage sludge (sewage sludge accounted for 1and 3% of dry weight), lime and inorganic fertilizers (potassium phosphate, TSP at 0.8% each). A plant growth experiment was conducted in a growth chamber for 10 weeks. The plants were grown under artificial conditions, suitable for proper growth of plants. Plants growing on amended soil were devoid of any macroscopic symptoms of metal toxicity or nutrient deficiency, in contrast to plants grown on non-amended soil, where growth was inhibited and some phytotoxic effects were observed. For amended soil, plant growth was most likely influenced by improved soil conditions due to nutrient-rich amendments and metals immobilisation. Mobile fractions of metals decreased in amended soil, and the same pattern was observed for metal concentrations in plant tissues. However, the best results were obtained for the variants of combined application of sewage sludge and inorganic amendments. All investigated metals accumulated mainly in root tissues in combination with sewage sludge application. A significant reduction in metal uptake by plants was achieved after sewage sludge application, which is attributed to decreased bioavailability and the stabilisation of metals in soil. In the experiment the introduction of soil liming treatment allowed to maintain the pH at a constant level after 10 weeks of the experiment (5.5–7) (Fig. 1). The K5-K10 variants achieved a significant reduction in bioavailable forms (0.01 M CaCl2 extraction). In a study of biomass (Fig. 3) the highest yield (5.5 g DM) was obtained for the combined use of a combination of potassium and phosphate deposits and combinations of superphosphate and combined use of sewage sludge (2.5 g DM/pot). The highest immobilization effects were obtained for combined application of sewage sludge, lime fertilizer and superphosphate or potassium phosphate as compared to other options. The highest degree of immobilization of three tested heavy metals: cadmium, zinc and lead was obtained only with the application of sewage sludge and mineral amendments at a dose of TW +FP 0.8% + 1% d.m. sewage sludge. Effective process of chemophytostabilisation with the use of grass and organic additive and inorganic additives in situ sandy areas and heavily contaminated with heavy metals, can be obtained solely with the combined use of investigated additives and treatment.

14

Boosting production of methane from sewage sludge by addition of grease trap sludge

Neczaj E., Grosser A., Worwąg M.

Environment Protection Engineering

|

2013

|

Vol. 39, nr 2

125--133

EN

Feasibility and possible use of grease trap waste (GTW) as a co-substrate for improving biogas production in anaerobic digestion with sewage sludge has been established. Anaerobic co-digestion was studied in a semi-continuous experiment at 37 °C with hydraulic retention time (HRT) of 10 days. The grease trap sludge accounted for 20, 22, 24, 26, 28 and 30% of the mixture based on volatile solids. The results of the present laboratory study revealed that the use of GTW as a cosubstrate is considered to be interesting option for digestion of sewage sludge due to increased methane production.

15

Najnowsze trendy w fermentacji metanowej osadów ściekowych

Grosser A., Neczaj E.

Wodociągi - Kanalizacja

|

2011

|

nr 10

44-47

16

Tworzenie języków specyfikacji dla zagadnień numerycznych

Grosser A., Sczygiol N.

Metody Informatyki Stosowanej

|

2011

|

nr 5

101-115

PL

Artykuł jest poświęcony zagadnieniu tworzenia języków specyfikacji dziedzinowej dla metod numerycznych. Pokazuje autorskie środowisko wspierające tworzenie takich języków ze szczególnym uwzględnieniem parserów i szablonów kodu. Opisano także wszystkie etapy budowy typowego, zewnętrznego jęezyka specyfikacji. Zaprezentowano również przykładowy język specyfikacji Finele, utworzony w wcześniej wymienionym środowisku, opisujący problemy rozwiązywane za pomoca˛metody elementów skończonych.

17

Kierunki zagospodarowania osadów w Polsce po roku 2013

Bień J., Neczaj E., Worwąg M, Grosser A., Nowak D., Milczarek M., Janik M

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2011

|

T. 14, nr 4

375-384

PL

Wzrost masy generowanych osadów ściekowych obserwowany przez ostatnie lata oraz zakaz możliwości ich składowania po 1 stycznia 2013 roku sprawia, że zagospodarowanie komunalnych osadów ściekowych stało się bardzo ważnym problemem ekologicznym, technicznym i ekonomicznym. W artykule przedstawiono sposoby oraz aspekty prawne zagospodarowania osadów ściekowych. Wybór metody unieszkodliwiania osadów ściekowych jest związany z ich właściwościami fizyczno-chemicznymi, a w szczególności z zawartością metali ciężkich. Rygorystyczne kryteria związane z przyrodniczym użytkowaniem osadów ściekowych w celu zabezpieczenia rozprzestrzeniania się w środowisku substancji niebezpiecznych oraz zagrożeń biologicznych wpłynęły na coraz większe zainteresowanie innymi technologiami utylizacji osadów ściekowych. Stąd też wydaje się, że docelowym kierunkiem wykorzystania odpadów z oczyszczania ścieków komunalnych będą przede wszystkim metody termiczne ich utylizacji jako bezpieczna ekologicznie i uzasadniona ekonomicznie metoda zagospodarowania osadów ściekowych.

EN

Disposal of the sewage sludge is a very important ecological, technical and economical problem mainly due to increase of the amount of sewages sludge generated and Regulation of the Ministry of Economy and Labor, which introduced a ban from the date of January 1, 2013, of the sewage sludge storage. The amount of sludge produced is affected in a limited scale by the treatment efficiency while the sludge quality is strongly dependent on the original pollution load of the treated effluent and also, on the technical and design features of the waste water treatment process. Currently, the predominant method for the disposal of sewage sludge is storage and agriculture application. The article presents methods and legal aspects of sewage sludge management. There is a wide range of analyzed and proposed solutions for municipal sewage sludge utilization. However, there are serious legal constrains determining this choice. Agricultural use of a row sludge or other composting practices are the best way for using this waste. However, a significant amount of sewage sludge cannot be used as fertilizer due to the high heavy metal content. For that reasons, there is a large and pressing need for the development of thermal methods for the disposal of sludge. Thermal treatment (pyrolysis, gasification and combustion) is an interesting technique to stabilize sewage sludge for disposal. Processes for thermal utilization of sludge can be developed at existing installations (heating plants, power plants, or cement plants) or in newly built facilities.

18

Methane production from fat-rich materials

Worwąg M., Neczaj E., Grosser A., Krzemińska D.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2011

|

No. 6

147-162

EN

Waste materials containing a lot of fats seem to be an attractive substrate for production of methane through the fermentation process. Yet, due to a changing content of reagents and the high concentration of higher fatty acids, they must be stabilized along with other biodegradable wastes in the process of co-fermentation. This process results in a higher fermentation-grade and a greater volume of produced biogas. However, the methane fermentation of sewage sludges or sewage containing higher fatty acids may be problematical, and requires widespread studies in order to get a better understanding of this process.

PL

Odpady zawierające wysoką zawartość tłuszczów wydają się najbardziej atrakcyjnym substratem do produkcji metanu w procesie fermentacji. Z uwagi na zmienny skład reagentów oraz znaczne stężenia wyższych kwasów tłuszczowych muszą być one stabilizowane z innymi biodegradowalnymi odpadami w procesie kofermentacji. W procesie kofermentacji dochodzi do rozcieńczenia substancji toksycznych oraz poprawy równowagi nutrientowej. Ponadto obserwuje się wyższy stopień przefermentowania osadów i większą produkcję biogazu. Podczas stabilizacji beztlenowej, tłuszcze w pierwszym etapie są hydrolizowane do wyższych kwasów tłuszczowych oraz glicerolu. W kolejnych fazach wyższe kwasy tłuszczowe oraz glicerol rozkładane są do kwasów lotnych, octanu i wodoru. Mimo, że hydroliza uważana jest za fazę limitującą jeden z etapów konwersji tłuszczy, niektórzy autorzy wskazują iż proces ten zależy od czasu zatrzymania osadu (SRT). Przy SRT poniżej 8 dni dochodzi do akumulacji wyższych kwasów tłuszczowych i inhibicji całego procesu fermentacji. Jednakże fermentacja metanowa osadów ściekowych lub ścieków zawierających tłuszcze na wysokim poziomie może być problematyczna. Główne problemy spowodowane przez tłuszcze podczas stabilizacji beztlenowej to pienienie, flotacja osadów, zapychanie się instalacji oraz nieprzyjemne odory. Tak więc kofermentacja odpadów z dużą zawartością tłuszczy może być problematyczna i wymaga dalszych badań mających na celu wyjaśnienie tego procesu.

19

Possibilities of using modern techniques and tools of software engineering in designing and development of numerical simulation systems

Grosser A., Mikoda J., Sczygiol N., Wawszczak A.

Metody Informatyki Stosowanej

|

2010

|

nr 4 (24)

25-33

EN

This paper describes modern techniques of software engineering that can be successfully used while designing and developing applications dedicated to perform numerical simulations. Such techniques can simplify and speed up process of software development and maintenance. This article focuses on three techniques, that are: domain specific languages, metaprogramming with use of code templates and service oriented software architecture based on Web fervices technology. Usage of these techniques is presented on the examples of engineering software developed mainly at the Czestochowa University of Technology.

20

Oczyszczanie ścieków z produkcji płyt pilśniowych wspomagane polem ultradźwiękowym w reaktorze SBR

Grosser A., Kamizela T., Neczaj E.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2009

|

T. 12, nr 4

295-305

PL

Przedstawiono wyniki badań nad możliwością oczyszczania mieszaniny ścieków syntetycznych o składzie odpowiadającym ściekom bytowo-gospodarczym i ścieków z produkcji płyt pilśniowych w reaktorze typu SBR. Dokonano oceny efektywności procesu na podstawie stopnia obniżenia wartości ChZT dla danych parametrów procesowych: czas zatrzymania tz (2, 4, 6, 8 d), udział objętościowy ścieków przemysłowych w mieszaninie (5, 7, 9%), amplituda oraz czas nadźwiękawiania ścieków przemysłowych (22,4 µm i 12 min oraz 48,8 µm 4 min). Badania były prowadzone w 4 reaktorach pracujących w 24-godzinnym cyklu pracy, złożonym z następujących faz procesowych: napełniania i mieszania, reakcji - mieszania i napowietrzania, mieszania, sedymentacji i dekantacji oraz przestoju. Wykonane w ramach pracy badania potwierdziły możliwość zastosowania pola ultradźwiękowego do współoczyszczania mieszaniny ścieków z produkcji płyt pilśniowych i ścieków syntetycznych. Efektywność oczyszczania ścieków wyrażona obniżeniem wartości ChZT rosła wraz ze wzrostem czasu przetrzymania ścieków w reaktorze tz lub obniżaniem obciążenia reaktorów ładunkiem zanieczyszczeń oraz zmniejszaniem udziału ścieków przemysłowych w mieszaninie doprowadzanej do reaktora. Na efektywność oczyszczania miały wpływ parametry pola ultradźwiękowego. We wszystkich reaktorach odnotowano przy zastosowaniu do kondycjonowania pola o amplitudzie 22,4 µ m i czasie ekspozycji 12 min poprawę jakości ścieków oczyszczonych oraz obniżenie wartości wskaźnika ChZT ścieków surowych w porównaniu do wyników uzyskanych dla amplitudy drgań 48,8 µm.

EN

The paper presents the results of research on co-treatment of fibreboard industry wastewater mixed with synthetic wastewater. The experiment was made in a SBR reactor. Process efficiency has been estimated basing on COD (Chemical Oxygen Demand) changes with the following process parameters: retention time (2, 4, 6, and 8 d), industrial wastewater participation in the wastewater mixture (5, 7, and 9%), industrial sewage sonification time and amplitude (24.4 µm 12 min, and 48.8 µm, 4 min). During the first stage of the research the influence of process parameters on the COD removal was studied. Industrial wastewater was prepared by means of ultrasonic field with amplitude of 48.8 µm for 4 minutes. The analysis of changes of COD removal in sewage indicated the effectiveness treatment increase, resulting from lengthened sewage retention time in the reactor. It was also observed that the increase of industrial sewage volume fraction in the wastewater mixture resulted in the decrease of organic compound removal effectiveness and lowering of the treated sewage quality. At the next stage of research the influence of industrial sewage sonification condition on treatment effectiveness was examined. The comparison was carried out for a wastewater mixture with 9% (v/v) of industrial sewage content. The vibration amplitude was dropped from 48.8 to 24.4 µm, and the exposition time was lengthened from 4 to 12 minutes. After conditioning with a 22.4 µm ultrasonic field amplitude through 12 min the increase of the treated sewage quality was observed. In comparison to the results achieved with a 48.8 µm amplitude ultrasound field, the decrease of COD value was noted. It was also observed that the change of conditions of sonification with an ultrasound field of raw industrial sewage resulted in the decrease of sewage COD index by 124 mgO2/dm3.