Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Energetyczne wykorzystanie osadów ściekowych

Bień J. B., Wystalska K.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 9

1496-1499

PL

Scharakteryzowano komunalne osady ściekowe jako surowiec o wartości opałowej, określonej przez zawartość substancji organicznej. Przedstawiono metody przygotowania osadów do termicznego przekształcania, polegające głównie na usuwaniu wody w procesach odwadniania i suszenia. Omówiono procesy spalania, pirolizy i zgazowania stosowane do energetycznego wykorzystania osadów ściekowych. Scharakteryzowano również stan obecny i perspektywy energetycznego wykorzystania osadów ściekowych w Polsce.

EN

A review, with 38 refs., of methods for drying, combustion, pyrolysis and gasification of sewage sludge.

2

Proces mechaniczno-biologicznego przetwarzania zmieszanych odpadów komunalnych wedle nowych przepisów w instalacji Regionalnego Zakładu Zagospodarowania Odpadów w Sobuczynie

Soboniak E., Bień J. B.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2015

|

T. 18, nr 4

483--495

PL

Mechaniczno-biologiczne przetwarzanie (MBP) odpadów komunalnych to jedna z metod, której celem jest zmniejszenie masy składowanych odpadów ulegających biodegradacji. Metoda stanowi zintegrowany proces łączący mechaniczne i biologiczne przetwarzanie zmieszanych odpadów komunalnych. Aktualnie wytyczne do realizacji tego procesu stanowią zapisy Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 11 września 2012 r. w sprawie mechaniczno-biologicznego przetwarzania zmieszanych odpadów komunalnych. Rozporządzenie to jest ważne do stycznia 2016 r. Z tego też względu minister środowiska jest zobligowany do opracowania nowego rozporządzenia. W artykule przedstawiono zapisy projektu rozporządzenia datowanego na 28 lipca 2015 r., które to ma zastąpić obecnie funkcjonujące rozporządzenie. Przedstawiono także, jak w ramach tych zapisów funkcjonuje proces mechanicznobiologicznego przetwarzania zmieszanych odpadów komunalnych w regionalnej instalacji do przetwarzania tych odpadów. Instalacja w Sobuczynie to największa tego typu instalacja położona w górnej części województwa śląskiego, przetwarzająca odpady z rejonu miasta Częstochowy i jej okolic. W ostatnim okresie zakład został rozbudowany i zmodernizowany tak, aby spełniać wszystkie wymagania określone obowiązującymi przepisami prawa w tym zakresie.

EN

Mechanical and biological treatment (MBT) of mixed municipal waste is currently one of the most common methods of municipal waste processing. This method is an integrated technological process, where mechanical and biological processing occurs, designed to preconversion or land filling. The regulation of the Minister of the Environment of 11 September 2012 provides guidelines for the implementation of the MBT treatment. However, since the entry of a new waste law this act has to be replaced by a new regulation. In carrying out this obligation the Minister of the Environment prepared a draft regulation on the mechanical and biological treatment of mixed municipal waste dated on 9th of April 2015. The article outlines changes in a new project and gives some remarks on it. Currently it is a good time to prepare such act that will provide better solutions in terms of prevention of irregularities in the processing of waste, improving waste management and in helping Poland to achieve its goals set out in EU directives. The new project by clarifying numbers of provisions of the current regulation on the mechanical-biological treatment of mixed municipal waste constitutes the demarcation of such solutions. Unfortunately, it brings also some controversial provisions needed to be clarified at the current stage of work. It is extremely important to do not disrupt the work of properly functioning regional installations of mixed municipal waste processing, such MBT installation in Sobuczyna. Since January 2015 installation in Sobuczyna, managed by Municipal Enterprise of Czestochowa, is the largest MBT installation in the upper part of Silesia voivodeship. The article describes this installation in the aspect of meeting requirements of actual regulation of the Minister of the Environment dated on September 11, 2012 as well as the new project of this regulation dated on July, 28, 2015.

3

Vitrification and devitrification of ash after sewage sludge combustion

Wystalska K., Sobik-Szołtysek J., Bień J. B.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 1

181--191

PL

W artykule zaprezentowano wstępne wyniki badań procesu zeszkliwiania i dewitryfikacji popiołów po spalaniu osadów ściekowych. Pierwszy etap, zeszkliwianie – realizowano z wykorzystaniem plazmy, przekształcając popioły po spalaniu osadów samodzielnie i z dodatkiem dolomitowych odpadów poflotacyjnych przemysłu cynku i ołowiu. Zarówno samodzielne przekształcanie popiołów pochodzących z procesu spalania osadów ściekowych jak i popiołów z dodatkiem dolomitowych odpadów poflotacyjnych skutkowało otrzymaniem produktu stanowiącego jednolitą, zwartą bryłę, szklistą w przełamie, o budowie amorficznej. Twardość uzyskanych produktów oznaczona w skali Mohsa była na poziomie 6,5. Produkty uzyskane podczas witryfikacji popiołów po spalaniu osadów były bardziej kruche od produktów uzyskanych w prosie witryfikacji popiołów z dodatkiem dolomitowych odpadów poflotacyjnych. Analiza termiczna (TG-DSC) uzyskanych produktów pozwoliła stwierdzić, że dodatek dolomitowych odpadów poflotacyjnych spowodował przesunięcie temperatury krystalizacji z poziomu 1096°C (witryfikat z popiołu po spalaniu osadów) do poziomu 870°C (witryfikat z popiołu po spalaniu osadów z dodatkiem dolomitowych odpadów poflotacyjnych). Kolejnym etapem badań było wygrzewanie witryfikatów w wyznaczonych temperaturach w celu dewitryfikacji. Przeprowadzona analiza rentgenowska potwierdziła odszklenie produktów – obecność faz o budowie uporządkowanej.

4

Analiza współczynnika filtracji w aspekcie możliwości stosowania alternatywnych materiałów do budowy barier izolacyjnych na składowiskach odpadów

Sobik-Szołtysek J., Bień J. B., Milczarek M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 2

1393--1410

EN

In the case of insufficiently tight natural geological barrier, the area of landfills should be protected by special artificial barriers (separation screens). The use of natural mineral materials for building the separation screens (loamy minerals, such as a variety of clays) requires their extraction from local deposits, which inevitably generates waste from extraction and treatment of the minerals, causes changes in hydrographic conditions and soil quality in the neighbourhood of the excavations, degraded landscape and additional costs, including the energy and examination of mineral usefulness. Therefore, it seems purposeful to search for replacement materials which are technologically and economically competitive, such as fine grain waste minerals and/or by-products from industrial activity. A fundamental parameter of the separation screen which ensures its efficiency in terms of stopping migration of pollutants outside the landfill is the adequate level of filtration coefficient, which according to legal regulation cannot be greater than 1 10-9 m/s. The aim of the present study was to analyse the filtration coefficient obtained as a result of the mixtures prepared from fine grain mineral waste and by-products from industrial activities under conditions of their maximum densification in order to find the material which shows the best tightness to match the requirements of separation screens for landfill applications. The following minerals were used in the study: coal dust from water and dust circulation system in the Sobieski mine in Jaworzno, Poland, fly ash from combustion of brown coal from Bełchatów power plant, fly ashes from combustion of black coal in conventional and fluidized bed furnaces in Łagisza power plant in Będzin, Poland, post-flotation from Zn-Pb ore dressing from inactive settler in the area of the city of Bytom and barren rock clays from brown coal deposits in the Bełchatów mine. These materials were used for preparation of 8 mixtures with various share of individual components with coal dust as the main component of the matrix, with participation of 50 wt%. Before the determination of filtration coefficient for each of the mixture began, the optimum humidity and maximum bulk density of the soil matrix was measured. In the most of the mixtures, the optimum humidity ranged from 25 to 27.5%, whereas in the case of the mixtures with bottom ash from fluidized bed and fly ash from the conventional furnace it was lower than 20%. Determination of the filtration coefficient was carried out on the specially designed stand under condition of fluid flow from the bottom to the upper part of the sample, with variable hydraulic gradient and i>30. Stabilization of the filtration coefficient was observed for the most of the mixtures after ca. 10–11 days from the beginning of the experiment, at the level typical of the particular mixture. The highest, unstable filtration coefficient of 1.6–2 10-8 m/s was observed for the mixture of coal dust with the ashes from brown coal, which makes it impossible to be used as proposed. Nevertheless, application of another addition to this mixture (floatation waste and clays) considerably improved the coefficient of filtration, which reached the value of ca. 2–2,5 10-9m/s. The most favourable coefficient was obtained for the mixtures of coal dust with ashes from combustion of hard coal in fluidized bed furnaces, modified with an addition of clays. The value of filtration coefficient ranged from 3 to 6.5 10-10 m/s. The results of the investigations confirmed the ability of achieving the alternative material for building the separation screen which is the mixture of waste and by-products from industrial activities with over-additive properties. It is necessary to continue the research in the area of modification of the mixtures, particularly in the aspect of increased fraction of coal dust in order to optimize filtration coefficient and obtain the screen with satisfactory degree of tightness.

5

Wpływ pozostałości po procesach spalania na witryfikację żużli wytworzonych podczas unieszkodliwiania odpadów medycznych

Bień J. B., Wystalska K.

Proceedings of ECOpole

|

2011

|

Vol. 5, No. 1

179--182

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczących witryfikacji żużli powstałych po termicznym unieszkodliwianiu odpadów medycznych. W wyniku przekształcania substratu uzyskano produkty o matowej, miejscami chropowatej powierzchni. Dopiero w efekcie przekształcania mieszanek substratu oraz żużla pozostałego po spalaniu odpadów komunalnych w większości uzyskano produkty charakteryzujące się szklistą powierzchnią oraz przełamem. Jakość witryfikatów była zróżnicowana w zależności od udziału poszczególnych składników mieszanki. Najlepszej jakości produkty uzyskano z mieszanki zawierającej 30% żużla po pirolizie i 70% żużla po spalaniu. W procesie modyfikacji mieszanek żużla po pirolizie i popiołu po spalaniu odpadów komunalnych substraty uległy całkowitemu przereagowaniu w produkty mające cechy witryfikatów. Były one, szkliste na powierzchni oraz w przełamie. Najlepszej jakości witryfikaty uzyskano, przekształcając mieszankę zawierającą 50% żużla po pirolizie i 50% popiołu po spalaniu. Dla wybranych produktów oznaczono gęstość oraz twardość w skali Mohsa. Twardość uzyskanych witryfikatów mieściła się w zakresie 6,0÷6,5 (w kilku przypadkach obniżała się do 5). Gęstość otrzymanych witryfikatów mieściła się w przedziale 2,63÷2,92 g/cm3.

EN

The paper presents the results of the investigations on vitrification of slag generated during thermal utilization of medical waste. The transformation of the substrate resulted in a product of a dull and coarse surface. Only in case of the transformation of the substrate and slag remaining after the incineration of municipal waste most products showed glassy surface and the fracture. The quality of vitrified products was diverse and affected by the ratio of particular components of the mixture. The best quality products were obtained from the mixture of 30% of slag after pyrolysis and 70% of slag after incineration. In the process of modification of the mixtures containing the slag after the pyrolysis and the ash after incineration of municipal waste, the substrates underwent the complete transformation into the products with properties typical for vitrified products. They were glassy on the surface and in the fracture. The vitrified products of the best quality were obtained from the transformation of the mixture containing 50% of slag after pyrolysis and 50% of ash after incineration. The density and hardness in the Mohs scale were determined for the selected products. The hardness of the obtained vitrified products was in the range of 6.0÷6.5 (in some cases it decreased to 5). The density of the vitrified products ranged from 2.63 g/cm3 to 2.92 g/cm3.

6

Przeróbka osadów ściekowych - perspektywy rozwoju

Bień J. B., Westalska K., Worwąg M.

Wodociągi - Kanalizacja

|

2009

|

nr 9

26-27

7

Wpływ dezintegracji ultradźwiękowej osadów ściekowych na przebieg procesu stabilizacji beztlenowej

Bień J. B., Szparkowska I.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2004

|

T. 7, nr 3/4

341-352

PL

W układach technologicznych realizujących proces oczyszczania ścieków powstają znaczne ilości osadów nadmiernych charakteryzujących się słabą podatnością na biochemiczny rozkład w warunkach beztlenowych. Podatność substancji organicznej zawartej w osadzie na biodegradację zwiększa się ze wzrostem stopnia upłynnienia osadu oraz wzrostem rozdrobnienia cząstek fazy stałej. Kondycjonowanie osadów ściekowych polem ultradźwiękowym przed procesem stabilizacji beztlenowej może być istotnym czynnikiem dezintegrującym. Efektem skutecznej dezintegracji jest intensyfikacja procesu fazy kwaśnej fermentacji, wyrażająca się zwiększeniem stężenia i szybkości przyrostu lotnych kwasów tłuszczowych (LKT), powodując w rezultacie wzrost wydajności produkcji biogazu. Przeprowadzono proces mezofilowej fermentacji metanowej osadu nadmiernego niekondycjonowanego oraz poddanego czynnemu działaniu pola ultradźwiękowego. Jako kryterium oceny zmian wywołanych czynnym działaniem pola ultradźwiękowego przyjęto intensywność wydzielającego się biogazu. Podczas procesu wykonywano następujące oznaczenia fizyczno-chemiczne osadów: lotne kwasy tłuszczowe, sucha masa, sucha masa mineralna, sucha masa organiczna, pH oraz zasadowość.

EN

The aim of the study was the analysis of the influence of the ultrasonic disintegration on the efficiency of the anaerobic stabilization process. The process was conducted in the closed sludge digester, made in a form of glass cylinder of the active capacity of 5 dm3, equipped with the installation maintaining constant temperature of the process (35°C), the device providing appropriate rate of mixing (120 r.p.m.) and the installation serving to diminish the biogas. The process of periodical digestion lasted for 28 days. The organic matter present in the excessive sludge is difficult to biodegradation. The basic part of it are living microorganisms, which are not substrate, they can alone participate in the process of conversion of the matter but not going under the biodegradation. During the 28-days period of digestion they leave the digester in an active state. Therefore in order to intensificate the hydrolysis phase, the excessive sludge was ultrasonic pretreated before the anaerobic digestion process. The ultrasound amplitude was varied within the range from 8 to 16 µm. The impact of different amplitude and time of pretreatment on the extent of the disintegration was examined. The efficiency of the pretreatment, the direct result of which is disintegration of the sludge, was evaluated on the basis of the chemical oxygen demand (COD). The anaerobic digestion of excessive sludge following ultrasonic pretreatment was significantly intensified. Volatile fatty acids, dry mass, organic mass and mineral mass, pH, alkalinity were the main parameters studied during the anaerobic stabilization process. There was noticed the increase in the volatile solids reduction as well as the increase in the biogas production. The intensity of the biogas release plays in this connexion an important role in the control of conversion undergoing during the process.

8

Charakterystyki reologiczne osadów ściekowych preparowanych polielektrolitami oraz polem ultradźwiękowym

Bień J. B., Matysiak-Bień B., Bień J. D.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2004

|

T. 7, nr 3/4

327-339

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu kondycjonowania osadów ściekowych na ich charakterystyki reologiczne. Do badań eksperymentalnych użyto dwóch rodzajów osadów: osady przefermentowane z komunalnej oczyszczalni ścieków oraz osady mineralne pochodzące z galwanizerni. Osady kondycjonowano polielektrolitami dostępnymi na rynku krajowym. Dawki polielektrolitów dobrano na podstawie przeprowadzonego testu CSK. Jako drugi czynnik kondycjonujący osady stosowano pole ultradźwiękowe o częstotliwości 22 kHz oraz amplitudzie 8 mm. Materiał badawczy poddawano działaniu pola ultradźwiękowego przez określony czas. Otrzymane rezultaty wykazały, że w przypadku osadów kondycjonowanych polielektrolitami uzyskiwana wartość granicy płynięcia ma wartość znacznie wyższą niż gdy osady poddano jedynie działaniu ultradźwięków. Z kolei wpływ pola ultradźwiękowego, w szczególności jego specyficznych właściwości związanych z dyspersją i koagulacją, wywołuje różne zmiany granicy płynięcia osadów. Równoczesnym potwierdzeniem różnego wpływu czynników kondycjonujących na charakter osadów są uzyskane krzywe reologiczne. W przypadku osadów kondycjonowanych polielektrolitami obserwowano gwałtowny wzrost naprężenia stycznego przy wzroście gradientu prędkości aż do granicy plastyczności, a następnie jego zmniejszanie wraz z dalszym wzrostem gradientu prędkości. Dla osadów nadźwiękawianych brak jest wyraźnego piku, będącego granicą plastyczności, a zależność pomiędzy naprężeniem stycznym a gradientem prędkości w szerokim zakresie ma charakter liniowy, co świadczy o newtonowskim charakterze płynięcia osadów. Stwierdzono, że działanie pola ultradźwiękowego wpływa pozytywnie na płynięcie osadów ściekowych.

EN

The paper presents the results of studies of the impact of sludge conditioning on its rheological properties. Two kinds of sludge were used: digested sludge from the municipal wastewater treatment plant and mineral sludge from the electroplating plant. The sludge samples were under conditioning process using organic polyelectrolytes. Kationic polyelectrolytes such as Zetag 7633 and Zetag 7565 were used for municipal sludge conditioning and anionic polyelectrolytes Praestol 2515, Praestol 2350 and Rokrysol WF2 were used for mineral sludge conditioning. The polyelectrolyes doses were chosen based on CST test. The ultrasonic field of frequency around 22 kHz and amplitude of 8 mm was also used for sludge conditioning. Sludge was sonicated within certain periods of time: 15, 30, 60, 90, 120, 180 s. The rheological tests were carried out using RC20 rheometer at the controlled shear rates from 0 to 1000 s-1 during 120 s. The samples were analysed at a constant temperature of 20°C kept using a ultra-thermostat. Results showed that the values of yield stress for sludge being conditioned with polyelectrolyte are higher than the values of yield stress obtained in case when sludge was sonicated. The ultrasonic field has a various impact on sludge yield stress. It is assumed the situation is because of specific properties of ultrasounds related to dispersion and coagulation. The similar situation was observed during rheological tests. The shapes of rheograms for the samples being conditioned with polyelectrolyte and sonicated are different. For sludge being conditioned with polyelectrolyte it’s to observe that as the shear rate increases the shear stress strongly increases till yielding point and afterwards the shear stress decreases. The higher dose the higher stress is achieved in the rheological tests. When sonicated samples are used it can be seen that the relation between shear stress vs shear rate is lineral presenting a Newtonian-like fluid behaviour. The sludge conditioning with ultrasounds has a positive impact on sludge flow.

9

Magnetic and chemical conditioning of sewage sludge

Bień J. B., Strzelczyk M., Wolski P.

Environment Protection Engineering

|

2004

|

Vol. 30, nr 4

183--187

EN

The influence of magnetic conditioning of sewage sludge on the final hydration, sewage sludge resistivity and capillary suction time was described. Sewage sludge samples were exposed to a variable electromagnetic field of varying values of the magnetic induction (0.01 and 0.03 T) and the exposure time (0-10, 0-20, 0-30, 0-40 s), and treated with polyelectrolytes (Renfloc 27484 and Praestol 624 BC). The results obtained reveal that magnetic conditioning of sewage sludge facilitates the process of dehydration of sewage sludge. The lowest value of a final hydration was achieved when the magnetic induction of 0.03 T at the exposure time of 10-20 s was applied.

PL

Badano wpływ magnetycznej metody kondycjonowania osadów ściekowych na ich uwodnienie końcowe, opór właściwy i czas ssania kapilarnego. Osady kondycjonowano zmiennym polem elektromagnetycznym o różnych wartościach indukcji magnetycznej (0,01 i 0,03 T) i różnych czasach ekspozycji (0-10, 0-20, 0-30, 0-40 s) oraz takimi polielektrolitami jak Renfloc 27484 oraz Praestol 624 BC. Z przeprowadzonych badań wynika, że zastosowanie magnetycznej metody kondycjonowania korzystnie wpływa na zmniejszenie uwodnienia badanych osadów. Wyższe wartości indukcji magnetycznej (0,03 T) oraz czas ekspozycji z przedziału 10-20 s powodowały ich najmniejsze uwodnienie końcowe.

10

Hydroliza termiczna Cambi w gospodarce osadowej. Cz. II

Bień J. B., Bień J. D.

Przegląd Komunalny

|

2003

|

nr 7

52-53

PL

Zastosowanie hydrolizy termicznej w technologii Cambi jest procesem niewątpliwie nowym. Pierwsze próby zastosowania tego procesu miały miejsce dopiero w 1996 r., ale w swej krótkiej historii uzyskane rezultaty potwierdziły jego dużą przydatność w stabilizacji, pasteryzacji i minimalizacji ilości wytwarzanych osadów. Poniżej przedstawiono doświadczenia, wynikające z zastosowania systemu hydrolizy termicznej w technologii Cambi w kilku europejskich oczyszczalniach ścieków.

11

Hydroliza termiczna Cambi w gospodarce osadowej. Cz. I

Bień J. B., Bień J. D.

Przegląd Komunalny

|

2003

|

nr 6

48-49

PL

Rezultatem wprowadzania nowych, zaawansowanych technologii do oczyszczania ścieków jest powstawanie znacznych ilości osadów nadmiernych, które niejednokrotnie sprawiają kłopot eksploatatorom oczyszczalni. Obecnie wyzwaniem staje się prowadzenie gospodarki osadowej, tak by maksymalnie zmniejszyć ich ilość i jednocześnie uzyskać dobry jakościowo produkt.

12

Organic and mineral waste solidification by arc plasma technology

Bień J. B., Bień J. D., Bialczak W., Wystalska K.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2003

|

T. 6, nr 3/4

469-477

EN

The paper presents a prototypical plasma reactor that has been started up in Institute of Environmental Engineering, Czestochowa University of Technology. This reactor is used for thermal plasma utilization of hazardous waste. The reactor is hermetic and can operate at the wide range of pressure. The installation consists of direct current (DC) plasma torch. The maximum plasma arc power reaches 150 kW at 50 to 1300 A. The paper presents preliminary research results. The research included tests on plasma utilization of residues after thermal treatment of sewage sludge, medical and industrial waste. Samples of fermented sewage sludge were provided by the Central Wastewater Treatment Plant in Czestochowa. The samples were dried and the process of pyrolysis was carried out. Residues from medical waste thermal treatment obtained by Purotherm two-stage incineration technology were the subject to the research as well. Introduction of oxygen into the reaction zone faciliated both after-incineration of combustible matter and solidification achieved in one system. Ceramic phase obtained from residues after sewage sludge pyrolysis can be classified into slag. Metallic phase, obtained from residues after sewage sludge pyrolysis can be considered as alloy cast steel. Vitrified end-products obtained from residues after thermal treatment of medical and industrial waste were analyzed for heavy metal leaching. The using plasma technology causes the significant decrease in heavy metal leaching.

PL

W badaniach zastosowano prototypowy reaktor plazmowy, który został uruchomiony w Instytucie Inżynierii Środowiska Politechniki Częstochowskiej. Reaktor ten wykorzystywany jest do termicznej utylizacji odpadów niebezpiecznych. Jest hermetyczny i może pracować przy szerokim zakresie ciśnień. Moc maksymalna łuku wynosi 150 kW przy natężeniu prądu od 50 do 1300 A. W artykule zamieszczono również wyniki badań wstępnych. Badania polegały na przeprowadzeniu plazmowej utylizacji pozostałości po termicznej utylizacji osadów ściekowych, odpadów medycznych i przemysłowych. Osady ściekowe pobrano jako przefermentowane z Centralnej Oczyszczalni Ścieków w Częstochowie. Osady poddawane były procesowi suszenia, a następnie procesowi pirolizy niskotemperaturowej. Do badań wykorzystano również pozostałości po termicznej utylizacji odpadów medycznych utylizowanych w dwustopniowym układzie spalania wg technologii Purotherm. W tej technologii w pierwszym stopniu utylizacji następuje piroliza, czyli dokładnie regulowane odgazowanie i zgazowanie odpadów w atmosferze o obniżonej zawartości tlenu. Wprowadzanie tlenu w strefę reakcji ułatwiło zarówno spalanie substancji łatwopalnej, jak i zestalanie w jednym urządzeniu. Fazę ceramiczną otrzymaną z pozostałości po przekształceniu osadów ściekowych metodą pirolizy można sklasyfikować jako żużel. Fazę metaliczną, również otrzymaną z pozostałości po termicznej utylizacji osadów ściekowych metodą pirolizy, można określić jako stop metaliczny. Pozostałość po procesie witryfikacji odpadów przemysłowych poddano analizie na wymywanie metali ciężkich. Zastosowanie technologii plazmowej utylizacji spowodowało zmniejszenie stopnia wymywania metali ciężkich z odpadów.

13

Perspektywy zwiększenia efektywności kondycjonowania osadów ściekowych poprzez zastosowanie pola elektromagnetycznego

Bień J. B., Kamizela T.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2002

|

T. 5, nr 2

169-176

PL

Badania nad kondycjonowaniem osadów ściekowych z zastosowaniem energii pola elektro- magnetycznego mają na celu określenie możliwości zwiększenia efektu odwadniania. Przedstawione badania łączą chemiczne preparowanie uwodnionych osadów ściekowych polielektrolitami z wpływem energii pola elektromagnetycznego. Artykuł zawiera krótki opis łączonej techniki wstępnego preparowania osadów, opartej na odpowiednim zastosowaniu czynnika fizycznego oraz chemicznego. Osady preparowano, oddziaływając stałym polem elektromagnetycznym o indukcji magnetycznej wynoszącej: 0,01; 0,02; 0,03 oraz 0,04 T, a następnie polielektrolitami. Czas ekspozycji pola elektromagnetycznego wynosił: 20, 40, 60 i 80 sekund. W procesie chemicznego kondycjonowania osadów ściekowych stosowano optymalne dawki polielektrolitów Floerger C-22 oraz Praestol 853 BC, ustalone na podstawie testu CSK. Kondycjonowane osady odwadniano w procesie filtracji próżniowej. Wyznaczono podstawowe parametry charakterystyczne dla tego procesu: opór filtracji, uwodnienie końcowe oraz potencjał elektrokinetyczny z. Przeprowadzone eksperymenty potwierdziły korzystne zmiany parametrów osadów kondycjonowanych polem elektromagnetycznym, wyznaczając jednocześnie kierunek dalszych badań w celu poprawy skuteczności oddziaływania omawianego czynnika fizycznego.

EN

In the paper the possibility of the electromagnetic field application as effective agent of water removing from sludges was presented. Author's aim is elaboration a new, unconventional method of preliminary sewage sludges preparation before their dewatering. This physical method, which is worked out will improve the sewage sludge characteristic, that means effectiveness of dewatering will be better. It is possible that sludge final hydration will be reduced and separation effect of free, porous and capillary water from solid sludge phase will be better. The paper includes the short description of combined technique of the preliminary sludges preparation based on the suitable physical and chemical agent application. Sludges were prepared with the permanent electromagnetic field of magnetic induction equal 0.01; 0.02; 0.03 and 0.04 T and then with polyelectrolytes. The action time of electromagnetic field was 20; 40; 60 and 80 seconds. In the sewage sludges chemical conditioning process the optimal doses of polyelectrolytes Floerger C-22 and Praestol 853BC was determined on the base of capillary suction time. Conditioned sludges were dewatered in the filtration process. The main characteristic parameters of this process were determined: resistivity, final hydration and zetapotential. For the magnetic induction equal 0.04 T the obtained values of evaluated sludge parameters characterized by variability in the used exposition times. The other values of applied induction i.e. 0.03; 0.02; 0.01 T did not cause so clear changes. In conclusion, it is possible to say that in this presented combined physico-chemical method of sludge conditioning the electromagnetic field is important only for the induction value equal 0.04 T. In the other cases it is possible that changes of parameters values could be the result of electromagnetic field energy action as well as floculant. Authors propose also leading the tests with electromagnetic field for sludge conditioned both polyelectrolytes doses. Also very important is proper selection of polyelectrolytes kind considering the possibility of effective cooperation with electromagnetic field. More exact characteristic of applied in the tests flocculants will permit the optimization of the discussed conditioning method, undertaking its effectiveness. It is very important to take into consideration the kind of prepared sludge and its parameters and properties for wider recognition of electromagnetic field action in the system of sludge - polymer. The experiments revealed the beneficial changes of sludges parameters conditioned with electromagnetic field, so the further direction of investigation will be defined to improve the efficiency of discussing physical agent.

14

Charakterystyka olejów popirolitycznych otrzymywanych w procesie pirolizy komunalnych osadów ściekowych

Bień J. D., Bień J. B.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2002

|

T. 5, nr 3-4

223-232

PL

Przedstawiono właściwości olejów popirolitycznych, jednego z produktów, otrzymanych w procesie pirolizy komunalnych osadów ściekowych. Badania przeprowadzono, wykorzystując jako materiał wsadowy surowe osady ściekowe pochodzące z Centralnej Oczyszczalni Ścieków w Częstochowie. Eksperyment przeprowadzono dla różnych czasów trwania procesu pirolizy oraz w czterech punktach temperaturowych. W próbkach otrzymanego oleju oznaczono zawartości metali ciężkich i WWA. Określono również ciepło spalania, zawartość wody i gęstość. Rezultaty badań wskazują, że ilość oraz własności otrzymanych olejów popirolitycznych są uzależnione od temperatury i czasu trwania pirolizy.

EN

Due to yearly increase of sewage sludge production, its disposal is one of the most important problem causing serious worldwide environmental problems. It is expected that in Poland in the near future the quantity of sewage sludge will increase up to 0.5 million tons of dry mass per year. Currently nearly 75% of the sludge produced in Poland is disposed off through filling sites and can be a source of groundwater contamination. The rest is used as a fertilizer or is incinerated. Turning sludge into compost causes the pathogens and heavy metals to pollute the land which is fertilized. Incineration emits hazardous gases. These factors cause to look for any alternative method for sewages sludge utilization. In many scientific laboratories the experiments with thermal decomposition of sewage sludge are carried out. Such processes are carried out in a relatively low range of temperatures and allow to obtain from sludge such energetic products as: liquid as well as fuel gas and solid postpyrolytic products. These processes are carried out in non-oxygen environment, in a temperature range between 300¸700°C, and because of their endothermic character, they are much easier to be kept under control. This paper presents results of studies on properties of liquid product. To determine the optimum combination of operating parameters for sewage sludge pyrolysis, dewatered and dried raw sludge from Czestochowa WWTP was treated over a temperature range of 300¸600°C for time of 30¸90 min. It was determined that the optimum temperature for the highest yield of oil was 400°C in each time case. Heating values of the oils were 19.8¸25.6 MJ/kg. The contents of water was high 30¸40% and the density was generally below 1 g/cm3 but in first case when a reaction temperature was 300°C the density of oil was nearly comparable to density of water. The contents of some heavy metals in oils were also analysed. The comparison between the concentration of heavy metals in received oils and values from EU directive (87/101/EEC) shows that the received results are below permissible limit. However the most important is that in received liquid some dangerous for human health aromatic hydrocarbons were determined. Among all determined aromatic hydrocarbons fifteen are treated by US EPA as the most toxicological substances. It is concluded that: 1) the optimal conversion temperature is 400°C referring to making liquid product recovery ratio maximum, 2) the heating value is high, 3) the density of liquid product is nearly comparable to the density of water because high content of water, 4) oils contain some toxicological substances. The research results show that the properties of oil received in thermal decomposition process is not favourable at this stage and further research should be carried out.

15

Wpływ dawki wybranych polielektrolitów na właściwości reologiczne osadów ściekowych

Bień J. B., Matysiak B., Bień J. D.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2001

|

T. 4, nr 1

27-39

PL

Przedstawiono badania dotyczące charakterystyk reologicznych osadów przefermentowanych kondycjonowanych polielektrolitami: Praestol 630 BC, Zetag 92 i Renfloc 28486. Na podstawie testu CSK dobrano optymalne dawki polielektrolitów, dla których wykonano badania reologiczne. Próbki kondycjonowanych osadów poddawano w reometrze prędkościom ścinania w zakresie 0 - 2000 s-1 w ciągu 120 s i mierzono odpowiadające im naprężenia styczne. Badania wykazały, że niepreparowany osad przefermentowany posiada najmniejszą granicę płynięcia. Wartość granicy płynięcia osadów kondycjonowanych polielektrolitami Praestol 630 BC i Renfloc 28468 wzrasta ze wzrostem pierwszych trzech dawek, a dla dawki 4,5 obniża się. Natomiast dla Zetagu 92 wraz ze wzrostem dawki wzrasta granica płynięcia.

EN

Application of rheology in water and sludge treatment is connected with the flow character of sludge that is left when sewage is cleaned mainly in sedimentation and coagulation process at the wastewater treatment plant. The viscosity of sewage sludge is not a constant value in defined condition of pressure and temperature but it also depends on a shear rate. The practical usability of rheological experiment results from not only the relationship between sludge structure and rheological features but also technological characteristic of sludge treatment. Sewage sludge is a multiphase and polydispersial unit where sludge water forms continuous phase but solids and sometimes gas bubbles form disperse phase. The ratio of solid phase to liquid one dependson sludge hydration. The removal of water content from sewage sludge is one of the most important action that leads to decrease of sludge volume. The process of sludge conditioning has impact on sludge structure and its properties and also allows for more effective water removal. The change of sludge structure may cause a considerable weakening of bonding power between water and solids and it will cause easier water removal during mechanical dewatering. Proper choice of polyelectrolyte increases the purity of eluate and decreases the sludge hydration. However, besides the quality of polyelectrolyte the very important factor that has an effect on sludge dewatering is the right selection of polyelectrolyte's dose. The choice of poly-electrolyte's dose should be made on the basis of experimental measurements conducted in the wastewater treatment plant. The bad selection of polyelectrolyte's dose may cause increased operating costs or get worse efficiency of sludge dewatering. The rheological tests were carried out to optimise the process of sludge conditioning in operating mode. The paper presents the rheological characteristic of digested sludge with following poly-electrolytes: Praestol 630BC, Zetag 92 and Renfloc 28486. On the CST the optimal dose of polyelectrolyte was selected. The samples of sludge were analysed in Rheometer RC20 in the constant temperature 20°C with shear rate of O-2000 s-1 during 120 seconds. The properties of digested sludge were as following: pH = 7.35; dry solids 20 g/dm3; organic matter 67.8%; mineral matter 32.2%; hydration 98%; CST 1803 s; zeta potential -24,4 mV. The results showed that thanks to addition of polyelectrolyte a compact solid cluster was created. In the case of Praestol 630 BC and Zetag 92 the process of coagulation proceeded much better in comparison with Renfloc 28486 because the boundary surface between solid and liquid phase was reduced. The increase of polyelectrolyte's dose causes the increase of flocculating sludge particle size in all cases. The rheological experiments showed the impact of shear stress on floes in process of conditioning. Digested sludge without addition of polyelectrolyte had the lowest yield point. The yield point value increases for sludge with Praestol 630 BC and Renfloc 28468 for the first three polyelectrolyte's doses but at 4.5 mg/dm3 dose it decreases. The increase of polyelectrolyte's dose causes the increase of yield point for Zetag 92. The rheology of sewage sludge can be applied as an additional control parameter for optimising of chemical conditioning. The value of polyelectrolyte's dose prior to good dewatering can be read from rheological curves.

16

Ultradźwiękowe wspomaganie koagulantu WAC HB w usuwaniu mętności i barwy z wody naturalnej

Bień J. B., Stępniak L., Kowalczyk M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2001

|

T. 4, nr 1

17-26

PL

Przedstawiono wyniki badań nad usuwaniem mętności i barwy wody naturalnej przy zastosowaniu zasadowego polichlorosiarczanu glinu (WAC HB) wspomaganego polem ultradźwiękowym. Badania są kontynuacją testowania wybranych koagulantów do skojarzonych metod koagulacji z udziałem pola ultradźwiękowego. Stosując tę metodę, oczekiwano zmniejszenia dawki koagulantu. WAC HB jest nowym modyfikowanym koagulantem, jeszcze nierozpowszechnionym w uzdatnianiu wody. O wyborze tym zdecydowano z uwagi na jego wielkocząsteczkową budowę chemiczną typu polielektrolitu. Współdziałanie WAC HB z ultradźwiękami w procesie koagulacji mogło mieć odmienny charakter w stosunku do wcześniej stosowanego siarczanu glinowego. Ponadto poszukiwano koagulantu, którego działanie intensyfikowane polem ultradźwiękowym będzie lepsze zarówno w klarowaniu, jak i odbarwianiu wody. Połączenie ultradźwięków z siarczanem glinu, jak wykazano, jest korzystne tylko w usuwaniu domieszek wody powodujących mętność. W badaniach stosowano układy skojarzone, tj. ultradźwięki + koagulant, zmieniając kolejność tych czynników. Wykorzystano różne układy technologiczne, uwzględniające sposób prowadzenia operacji związanych z koagulacją. Symulacja obejmowała takie procesy jednostkowe, jak: szybkie mieszanie, wolne mieszanie i sedymentację. Eksperymenty prowadzono metodą statyczną za pomocą "testu naczyniowego". Stosowano pole ultradźwiękowe o amplitudzie A = 8 žm i częstotliwości f = 22 kHz, a czas ekspozycji wynosił t = 1-5 min. W układzie technologicznym, w którym zaobserwowano lepsze efekty koagulacji, dla szeregu prób wody o zróżnicowanej mętności i barwie, przeprowadzono badania zasadnicze przy zmiennym czasie nadźwiękawiania. Skuteczność procesów koagulacyjnych określano na podstawie zmiany trzech wybranych parametrów, tj.: mętności, barwy i potencjału elektrokinetycznego.

EN

In the article, there are presented results of research on removing turbidity and colour out of natural water by applying alkaline polychlorinesulfate of aluminium (WAC HB) supported by ultrasound field. The research is continuation of chosen coagulants testing to associated coagulation methods with presence of ultrasound field. By using this method the decrease of coagulant dose was expected. WAC HB is the new modified coagulant, not so widespread in water processing as yet. The choice was made owing to its megamolecular chemical structure of polyelectrolyte type. Co-operation of WAC HB with ultrasounds in coagulation process could have different character comparatively to the sulfate of aluminium earlier applied. Moreover, a coagulant was researched, whose operation intensified by ultrasound field will be of better quality in water clarification and discolouring. Combination of ultrasound with sulfate of aluminium, as proved, is profitable just in removing water admixtures causing turbidity. Associated systems i.e. ultrasound+coagulant were applied in researches, changing the order of these factors. Advantages were taken from various technological systems, respecting the way of conducting operations associated with coagulation. The simulation included such single processes as: fast mixing, slow mixing, sedimentation. The experiments were led by the application of static method using ,,vessel test". Ultrasound field with amplitude A = 8 žm and frequency f = 22 kHz was applied and the time exposition was t = 1-5 min. In the technological system, where better coagulation effects were observed for series of water samples with diverse turbidity and colour, fundamental examinations were conducted with changing sounding time. Efficiency of coagulation processes was described basing on change of the three chosen parameters, i.e.: turbidity, colour and electrokinetic potential. Comparative analysis of results achieved in associated coagulation methods relatively to the system with application of coagulant only, allowed to evaluate purposefulness of ultrasound application in those experiments. For the examination there was selected an associated system, giving better coagulation effects, i.e. technological system with earlier sounding. This solution was accepted as more efficient in earlier experiments with the sulfate of aluminium. Quoted results confirm intensifying influence of ultrasounds with applied parameters, on the operation of modified coagulant, which was taken into examination. In chosen associated method (UD + WAC HB), maximal increase of efficiency of decreasing turbidity in examined natural water [delta][epsilon]M = 18,9% and colour [delta][epsilon]C = 14,2% (t = 5 min) relatively to coagulant only was observed. Comparing the efficiency of examined associated method to remove turbidity and colour of water, it must be stated, that this value for turbidity is in small extent higher than for the colour, in examined range of raw water parameters and sounding time. Examination results have proved then, that tested coagulant in co-operation with ultrasound shows effectiveness in removing colour, what has not been observed in earlier examinations with watered sulfate of aluminium. The observed effect can be in various levels related with changes of physical nature (accumulation zone) as well as chemical, developed in the water after sounding it over. Taking earlier researches into account, which didn't show significant influence ultrasounds themselves on the coagulation process, it should be assumed that it is mainly the effect of sonochemical reactions (e.g. oxidizing). Additionally, accumulation of colloidal molecules can give better influence of the coagulant on water admixtures causing its turbidity and colour.

17

Sewage sludges preparation for dewatering with ultrasonic field application

Bień J. B., Wolny L., Jabłońska A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2001

|

T. 4, nr 1

9-16

EN

Studies on the conditioning of sewage sludges using the ultrasonic field have been focused on determining the increase of the water removal effect which depends on the type of sludges and the chemical compounds used in the dewatering process. Moreover, it has been found that the application of the ultrasonic field can influence the parameters of sewage sludges after methane fermentation. Experiments have indicated that the fermentation time for sludges conditioned with ultrasounds is reduced from 28 to 20 days. Also, a better thickening of sonicated sludges particles after the fermentation process has been found.

PL

Badania nad kondycjonowaniem osadów ściekowych za pomocą pola ultradźwiękowego prowadzone już przez prawie dwadzieścia lat (Bień i inni) mają na celu określenie możliwości zwiększenia efektu ich odwadniania, który zależy od rodzaju osadów i związków chemicznych stosowanych w procesach kondycjonowania. Obecnie trwają poszukiwania zastosowania tego "czystego" środka w wielu innych procesach, w tym także w celu przyspieszenia procesu fermentacji metanowej osadów ściekowych. Z przeprowadzonych badań wynika, że krótkie nadźwiękawianie substratu burzy stan równowagi układu, wywołuje dyspersję i częściową homogenizację zawiesiny. Czynne i dyspergujące działanie fal ultradźwiękowych wpływa na zmianę kształtu cząstek i ich masy, co powoduje zmiany charakterystycznych parametrów osadów, w tym po procesie fermentacji metanowej. Modyfikacja ultradźwiękowa może być stosowana w różnych dziedzinach, w tym także w technologii osadów ściekowych, ponieważ tworzą one układy wieloskładnikowe i wielofazowe i jako takie pod wpływem dyspergującego działania ultradźwięków ulegają częściowej homogenizacji i stają się bardziej zagęszczonym zbiorowiskiem cząstek zawieszonych. W przedstawionych badaniach podjęto próbę ustalenia wpływu ultradźwiękowej modyfikacji związków chemicznych stosowanych do kondycjonowania osadów przed odwadnianiem. Ustalono, iż krótkie, kilkusekundowe, oddziaływanie wspomnianego pola wpływa korzystnie na parametry odwadniania osadów w procesie filtracji. Uzyskane wartości parametrów odwadniania osadów preparowanych dawką nadźwiękawianego polielektrolitu i obniżoną w odniesieniu do dawki optymalnej są porównywalne (a nawet nieco lepsze) z wynikami otrzymanymi dla tej właśnie dawki. Wprowadzono również do badań analizę mikroskopową, która posłużyła jako jedno z kryteriów oceny zmian struktury osadów pod wpływem działania polielektrolitów, pola ultradźwiękowego, a także łącznego zastosowania obu czynników. Pole ultradźwiękowe, jako czynnik modyfikujący wewnętrzną strukturę polielektrolitu, a przez to poprawiający jego działanie na osady ściekowe, może przynieść dobre efekty, pod warunkiem dobrania właściwego czasu nadźwiękawiania. Czas ten jest wyznaczany indywidualnie dla każdego polielektrolitu. W ramach prowadzonych prac naukowych nad niekonwencjonalnymi metodami przygotowania osadów do odwadniania podjęto również próbę poprawienia warunków hydrolizy osadów w procesie fermentacji metanowej. Celem tych poszukiwań było zbadanie wpływu ulepszonego w ten sposób procesu na zagęszczanie i odwadnianie osadów. Na skutek zastosowania ultradźwięków do hydrolizy przed właściwą fermentacją może nastąpić przyspieszenie biodegradacji materii organicznej osadów. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono również, iż następowało skrócenie czasu fermentacji metanowej tak preparowanych osadów (z 28 do 20 dni). Obserwowano wzrost zdolności do lepszego zagęszczania cząstek osadu nadźwiękawianego po procesie fermentacji metanowej. I tak objętość końcowa dla osadu nienadźwiękawianego wynosiła 655 cm3, a dla nadźwiękawianego 265 cm3. Omówiona w skrócie problematyka zastosowania pola ultradźwiękowego w procesach przygotowania osadów ściekowych do odwadniania oraz uzyskane dotychczas wyniki badań zachęcają autorów do bardziej wnikliwego przyjrzenia się tym zagadnieniom.

18

Działanie ultradźwięków i polielektrolitów w procesie odwirowania osadów ściekowych

Bień J. B., Wolny L., Wolski P.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2001

|

T. 4, nr 1

41-50

PL

Przedstawiono badania dotyczące możliwości zastosowania pola ultradźwiękowego jako czynnika wspomagającego usuwanie wody z osadów ściekowych. Stanowią one cześć szerszego programu badawczego i dotyczą kondycjonowania osadów przed odwadnianiem. Sposób ten polega na stosowaniu samego polielektrolitu, a także polielektrolitu po ultradźwiękowej modyfikacji. Stosowane obecnie środki chemiczne do kondycjonowania osadów ściekowych mogą przenikać do wody i gleby, stwarzając tym samym zagrożenie dla środowiska. Pole ultradźwiękowe, jako czynnik fizyczny, nie stanowi takiego zagrożenia. Dotychczasowe badania potwierdziły, iż działanie pola ultradźwiękowego na polielektrolity, które są następnie stosowane w procesie kondycjonowania osadów przed ich mechanicznym odwadnianiem, wpływa korzystnie na niektóre parametry procesu. Jednocześnie stosowanie pola ultradźwiękowego do związków wielkocząsteczkowych może wywoływać zmiany w ich budowie. Artykuł przedstawia zależność pomiędzy strukturą osadów preparowanych samym polielektrolitem, a także polielektrolitem po procesie nadźwiekawiania. Badano osady przefermentowane, trudno odwadnialne. Określono zmiany parametrów odwadniania osadów w procesie odwirowania, kondycjonowanych w opisany wyżej sposób. Do badań wstępnych wytypowano kilka polielektrolitów o kationowym działaniu, takich jak: Renfloc 25489, Praestol 859 BC oraz Zetag 92. Następnie został wybrany tylko Renfloc produkowany przez włoską firmę Renta! Colloids. Najwłaściwszą dawkę polielektrolitu oraz czas nadźwiekawiania ustalono na podstawie pomiaru czasu ssania kapilarnego (CSK). Do nadźwiekawiania stosowano dezintegrator UD-20 ("TECHPAN" Warszawa) o częstotliwości 22 kHz i amplitudzie drgań 8 žm. Czas nadźwiekawiania polielektrolitu wynosił kilka sekund. Próby osadów odwadniano w laboratoryjnej wirówce MPW-340 o działaniu okresowym, z regulatorem prędkości i czasu wirowania. Odwirowanie prowadzono dla 1500, 3000 i 4500 obr/min i czasu wirowania 5 min w celu określenia uwodnienia końcowego osadów oraz ich stopnia rozdziału. Dodatkowym kryterium oceny zmian struktury osadów i polielektrolitu była analiza mikroskopowa. Przeprowadzone badania stanowiły podstawę do poszukiwania zależności pomiędzy parametrami odwadnianych osadów oraz ich makrostrukturą.

EN

In the paper, studies of the possibility of using ultrasonic field as an agent for the removal of water from sewage sludges were presented. This is a part of larger research program which concentrates on the way of sewage sludges conditioning before dewatering with polyelectrolyte alone and after ultrasonic field modification. Chemical compounds used as agents for sludges preparation prior to dewatering can penetrate water and soil, and pollute the environment. Ultrasonic field, as physical method is not hazardous to environment. To-date investigations confirmed that the action of ultrasonic field on polyelectrolytes, which are then used for sludges preparation to mechanical dewatering, causes beneficial changes of process parameters. Moreover, the application of ultrasonic field can modify multimolecular polymers. This paper shows the relationship between sludges structure after preparation using only polyelectrolytes and using polyelectrolytes after sound amplification. Tests presented here focused on digested and difficult dewatered sludges. Attemps were made to determine centrifugation parameters variations for sludges conditioned by this method. After preliminary tests of some types of polyelectrolytes, i.e. Renfloc 25489, Praestol 859 BC and Zetag 92 only Renfloc 25489 (produced by Rental Colloids, Italy) was selected as the most advantageous for further investigations. The optimum dose of polyelectrolyte and the time of sound amplification were determined based on the capillary suction time (CST). An ultrasonic disintegrator UD-20 with a "Sandwich" concentrator (,,TECHPAN" Warszawa) was used as the ultrasonic source, with frequency of 22 kHz and amplitude 8 žm. Time of polyelectrolyte sonification was several seconds. Dewatering of sludges samples was carried out using the laboratory centrifuge MPW-340 with speed and time regulator of centrifugation process. Final hydration and degree of separation after centrifugation were determined. The microscopic analysis was an additional criterion of evaluation changes in the sludges and polyelectrolyte structure. Some changes in sludges characteristics achieved after this conditioning and the effects of dewatering were also discussed. During the experiments the correlation between sludges parameters after dewatering and changes of their structure was considered. Based on the tests results it was noticed that after centrifugation process the final hydration value of sludges from Częstochowa sewage treatment plant was lower about 2.5% in relation to not prepared sludges. For sludges conditioned with polyelectrolyte after sonification the decrease of final hydration was 4.5% by comparison with not prepared sludges. Changes of characteristic parameters after centrifugation for sludges from Dziaioszyn sewage treatment plant were similar. It was also observed steady, but not very high increase of sludges dry matter after centrifugation process. The eluates after dewatering were more clear after conditioning with sonificated polyelectrolyte. The degree of separation was better after the coagulant dosage in every case. At the same time the microscopic observation of sludges and polyelectrolytes structure was conducted. The ultrasonic field influence on this multimolecular compounds was confirmed. According to other authors, ultrasounds may cause two kinds of opposite phenomena-polymerization of monomers and depolimerization of macromolecules on the other hand. The tests were carried out on sludges that formed complicated multi-component, multi-phase and polydis-persive systems. However, the obtained results confirm the validity of using an ultrasonic wave for sewage sludges conditioning. The modification of high-molecular polymers by using an ultrasonic field can bring about desired effects in the form of improved parameters of sludges dewatering. Properly selected sonification time, as determined individually for each polyelectrolyte, is important.

19

Charakterystyki reologiczne osadów ściekowych kondycjonowanych polielektrolitami

Bień J. B., Matysiak B., Bień J. D.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2001

|

T. 4, nr 2

161-170

PL

Przedstawiono badania dotyczące charakterystyk Teologicznych osadów przefermentowanych (pobranych za otwartymi komorami fermentacyjnymi) kondycjonowanych polielektrolitami: Praestol 630 BC, Zetag 92 i Renfloc 28486. Na podstawie testu CSK dobrano optymalne dawki polielektrolitów, dla których wykonano badania reologiczne. Próbki kondycjonowanych osadów poddawano w reometrze prędkościom ścinania w zakresie (0-2000 s-1 w ciągu 120 s i mierzono odpowiadające im naprężenia styczne. Analiza pozornych krzywych płynięcia pozwala na stwierdzenie, że w porównaniu z osadem niepreparowanym osady kondycjonowane polielektrolitami charakteryzują się większymi naprężeniami stycznymi. Wartość granicy płynięcia dla osadów niepreparowanych wynosi 3,750 Pa. Natomiast granica płynięcia dla osadów kondycjonowanych Praestolem 630 BC mieści się w zakresie od 3,625 do 15,636 Pa, dla osadów kondycjonowanych Zetagiem 92 od 2,673 do 4,912 Pa oraz dla osadów kondycjonowanych poli-elektrolitem Renfloc 28486 od 2,332 do 6,036 Pa.

EN

The application of rheology in water and wastewater treatment is related to non-Newtonian character of sludge flow. The sewage sludge is formed mainly after coagulation and sedimentation processes in wastewater treatment plants. The practical application of the rheological experiment is related to the relationship between sludge structure and its rheological features, as well as sludge structure and ways of its treatment. The treatment of sludge is connected with dewatering processes which lead to the reduction of water volume. The process of sludge conditioning has an impact on the changes of sludge structure and properties and allows for more effective water removal. Practically the following conditioning methods are used: - chemical conditioning, - mechanical conditioning, - thermal conditioning. Among them the chemical method is commonly used for sludge conditioning. The added organic or non-organic substances build up floc strength, increase the floc volume through agglomeration of colloidal solids and create resistance to shearing and compression. The rheological tests were carried out for sewage sludge after the digestion process in open digesters. The samples of sludge were conditioned by means of different polyelectrolytes: Praestol 630 BC, Zetag 92, Renfloc 28486. Based on the CST test the optimum doses of polyelectrolytes were determined and added to sludge prior to rheological measurements. The samples of conditioned sludge were analyzed in a rheometer RC20 at the controlled shear rates from 0 to 2000 s-1 during 120 s, and the responding shear stresses were measured. The samples were analyzed at a constant temperature of 20°C kept using the ultra-thermostat. The physicochemical characteristics of sludge were following: pH = 7.5; total solids 20 g/dm3, organic matter content 61%, mineral fraction content 39%, initial hydration 97.9%, CST 1803 s, electro kinetic potential - 8.79 mV. Microscopic pictures of sludge structure allow for easier observation of sludge changes during conditioning process. The effect of increased polymer dose on the size of flocs was observed. The rheological experiments show the impact of shear stress on flocs in process of conditioning. The analysis of rheological curves allows to find that conditioned sludge has the higher value of shear stress than unprepared sludge. The yield stress for digested non-prepared sludge was of 3.750 Pa. For sludge conditioned with Praestol 630 BC, Zetag 92 and Renfloc 28486 the yield stresses varied within the range of 3.625 - 15.636 Pa, 2.673 - 4.912 Pa and 2.332 - 6.036 Pa, respectively. Bigger yield stress at increased polyelectrolyte dose indicates that flocs are stronger. The higher is value of initial shear stresses the stronger are the flocs. This was confirmed by examining the photographs of sludge structure. Preliminary studies confirmed the feasbility of application of rheological parameters for determination of optimum dose of polyelectrolyte for conditioning processes prior to sewage sludge dewatering.

20

Zastosowanie ultradźwięków do przyspieszenia hydrolizy osadów ściekowych w procesie fermentacji metanowej

Bień J. B., Jabłońska A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2000

|

T. 3, nr 1/2

163-170

PL

Jednym z zadań fermentacji metanowej osadów jest jego dehydratacja, która prowadzi do zmiany proporcji pomiędzy poszczególnymi połączeniami wody w osadach, co pozwala na efektywny przebieg kolejnego procesu, jakim jest odwadnianie osadów. Zakłada się, że dzięki zastosowaniu ultradźwięków, które powodują rozdrobnienie cząstek, możliwe jest skrócenie czasu zatrzymania osadów ściekowych w komorach fermentacyjnych oraz zwiększenie stopnia przefermentowania. W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczące fermentacji metanowej osadów ściekowych wstępnie preparowanych polem ultradźwiękowym oraz wpływu tak preparowanych osadów na parametry charakteryzujące podatność osadu na oddawanie wody.

EN

The article presents the results of the application of ultrasounds in sewage sludge hydrolisis during the process of anaerobic digestion and its influence on sludge dewatering. It was found that ultrasonic field affects favourably on fermentation velocity and sludge dewatering.