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

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.

3

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.

4

Advanced oxidation processes for food industrial wastewater decontamination

Krzemińska D., Neczaj E., Borowski G.

Journal of Ecological Engineering

|

2015

|

Vol. 16, nr 2

61--71

EN

High organic matter content is a basic problem in food industry wastewaters. Typically, the amount and composition of the effluent varies considerably. In the article four groups of advanced processes and their combination of food industry wastewater treatment have been reviewed: electrochemical oxidation (EC), Fenton’s process, ozonation of water and photocatalytic processes. All advanced oxidation processes (AOP`s) are characterized by a common chemical feature: the capability of exploiting high reactivity of HO radicals in driving oxidation processes which are suitable for achieving decolonization and odour reduction, and the complete mineralization or increase of bioavailability of recalcitrant organic pollutants.

5

Stosowanie osadów ściekowych, a bezpieczeństwo środowiska

Kacprzak M., Bień J., Neczaj E.

Chemik

|

2015

|

Vol. 69, nr 10

674--679

PL

W związku ze zbliżającym się zakazem kierowania osadów ściekowych na składowiska odpadów, powracają kwestie związane z ich bezpiecznym dla środowiska stosowaniem. Do niedawna sądzono, że największy problem obecnych w osadach zanieczyszczeń chemicznych stanowią pierwiastki śladowe (głównie metale ciężkie) oraz trwałe zanieczyszczenia organiczne (WWA, PCB). Ostatnie badania wskazują jednak na szereg nowych niebezpieczeństw. Należą do nich przede wszystkim tzw. Pharmaceuticals and Personal Care Products (PPCPs): farmaceutyki (antybiotyki, środki przeciwzapalne i przeciwbólowe), produkty higieny osobistej (np. triklosan) oraz nanocząstki (np. Ag, Fe, Cu, TiO2).

EN

In view of the upcoming ban on sending sludge to landfills, the question of its environmentally safe application become more importnant. Until recently, it was believed that the biggest problem of chemical contaminants present in the sludge is posed by trace elements (mainly heavy metals) and persistent organic pollutants (PHA, PCB). However, the latest research indicates a number of new hazards. They include mainly PPCPs, i.e. Pharmaceuticals (antibiotics, anti-inflammatory and analgesic agents), Personal Care Products (e.g. triclosan) and nanoparticles (e.g. Ag, Fe, Cu, TiO2).

6

Wpływ procesu Fentona na skuteczność usuwania zanieczyszczeń ze ścieków przemysłowych na węglach aktywnych

Madeła M., Krzemińska D., Neczaj E.

Technologia Wody

|

2014

|

Nr 5 (37)

46--50

PL

Celem badań było określenie wpływu procesu Fentona na oczyszczanie ścieków koksowniczych z wykorzystaniem węgli aktywnych. Badania prowadzono na trzech węglach aktywnych, o symbolach: ROW 08 Supra, WG-12 i Picabiol. Sorpcję prowadzono w warunkach statycznych przy 24-godzinnym kontakcie ścieków z węglem aktywnym. Jako utleniacz zastosowano odczynnik Fentona wykorzystywany w metodach pogłębionego utleniania (AOP). W tym przypadku rozkład związków organicznych zachodzi na skutek działania powstających w środowisku reakcji rodników hydroksylowych. Wyniki usunięcia ogólnego węgla organicznego (OWO) przedstawiono w postaci izoterm adsorpcji i opisano równaniem Freundlicha. Ponadto, otrzymane wyniki badań wykazały, że węgiel aktywny może być stosowany do usunięcia OWO ze ścieków koksowniczych. Najlepsze wyniki redukcji OWO (91%) uzyskano na węglu WG-12 przy dawce 10 g/dm3.

EN

The aim of this research was to determine the effect on the Fenton process for treatment of coke wastewaters using activated carbons. Three types of activated carbons: WG-12, ROW 08 Supra and Picabiol were used in the experiment. The sorption process was carried out in static conditions at contact time of the wastewater and activated carbon of 24 h. Fenton’s agent used in the advanced oxidation processes (AOP) was applied as oxidants. In such case the decomposition of organic compounds takes place due to the effect of hydroxyl radicals formed in the reaction environment. Results of removing of TOC were estimated on the base of adsorption isotherms and then interpreted on the base of Freundlich equations. Moreover, the results obtained showed that GAC can be used in the removal of TOC from coke wastewater. The higher reduction of TOC (91%) was obtained for carbon WG-12 with adsorbent dose of 10 g/dm3.

7

Wstępne badania nad podczyszczaniem odcieków składowiskowych metodą Fentona

Jelonek P., Neczaj E.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2014

|

T. 17, nr 3

493--502

PL

Proces Fentona to jedna z zaawansowanych metod utleniania, stosowana do oczyszczania wielu różnych rodzajów ścieków. W pracy oceniono możliwość jego zastosowania do oczyszczania odcieków pochodzących ze składowiska odpadów komunalnych. Badania miały na celu dobór najkorzystniejszej dawki reagentów na podstawie stopnia obniżenia ChZT oraz OWO. Ponadto, w ściekach oznaczono następujące wskaźniki: BZT5, LKT, azot amonowy oraz zasadowość. W ramach badań oceniono wpływ na stopień usunięcia wymienionych zanieczyszczeń następujących dawek reagentów (siarczan żelaza/nadtlenek wodoru): 1) 0,5/0,75 g/dm3, 2) 0,75/1,0 g/dm3, 3) 1/1,25 g/dm3, 4) 1,25/1,5 g/dm3. Proces Fentona realizowano w temperaturze pokojowej 22 ÷ 25°C przy pH równym 2,5. Przeprowadzone badania potwierdzają możliwość zastosowania procesu Fentona do oczyszczania odcieków składowiskowych. W porównaniu do odcieków surowych w ściekach oczyszczonych odnotowano 65 i 55% obniżenie się odpowiednio ChZT i OWO. Najwyższą efektywność procesu uzyskano dla najwyższych dawek zastosowanych reagentów. Jednak wciąż wysokie stężenia analizowanych wskaźników wskazują, że proces Fentona można zastosować do wstępnego oczyszczania odcieków składowiskowych, podczas gdy do ich pełnego oczyszczenia konieczne jest wykorzystanie innych procesów fizykochemicznych lub biochemicznych.

EN

Fenton process is one of the Advanced Oxidation Processes used for the treatment of many different types of sewage. The article rated the possibility of using this process for the treatment of leachate from the municipal landfill. Research aimed at selecting the best dose reagents based on the degree of reduction COD and TOC. Furthermore in sewage was determined following indicators: BOD5, VFA, ammonia nitrogen and alkalinity. For this study evaluated effect the following doses of reagents (iron sulphate / hydrogen peroxide) on the degree removal these pollutants: 1) 0.5/0.75 g/dm3, 2) 0.75/1.0 g/dm3, 3) 1/1.25 g/dm3, 4) 1.25/1.5 g/dm3. Fenton process was carried out at room temperature 22 ÷ 25°C at the pH 2.5. The research confirmed possibility of using the Fenton process for the treatment of landfill leachate. In comparison to the raw leachate in the treated wastewater was recorded 65 and 55% reduction respectively the COD and TOC. The highest efficiency of the process were obtained for the highest doses of the reagents. Still, high concentrations of the analyzed indicators show that the Fenton process can be used for the initial purification of landfill leachate, while for their full purification is necessary to use other physico-chemical or biochemical processes.

8

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.

9

Zastosowanie reakcji Fentona do wspomagania biologicznego oczyszczania ścieków z przemysłu mleczarskiego

Krzemińska D., Neczaj E., Parkitna K.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 3

2381--2397

EN

The dairy industry is one of the most polluting of industries, not only in terms of the volume of efﬂuent generated, but also in terms of its characteristics as well. The composition of waste water produced in the milk processing plants depends primarily on the type of production (such as ﬂuid milk, butter, cheese, buttermilk, whey, yogurt, condensed milk, ﬂavored milk, milk powder, ice cream, etc.). The factors influencing the composition and charge of waste water are the raw materials used, level of technology plant, cleaning and disinfection processes and the amount of water used. Still increased pollution, combined with increased industrial activity and increasingly restrictive laws concerning discharges, focuses on the problem of optimal industry wastewater treatment. High concentration of organic matter in dairy wastewater causes problems with their removal in biological methods. Combining advanced oxidation process (AOP) and biological process has received attention in recent years as a promising alternative for industrial wastewater treatment. Among biological treatment processes the sequencing batch reactor (SBR) have been widely applied for treating dairy wastewater. The advantages of this technology can include high flexibility and ease of adaptation of operating parameters. Sequencing batch reactor is the name given to wastewater treatment systems based on activated sludge, operated on a sequence changes of anaerobic and aerobic conditions in one reactor. Using AOP pretreatment is important to improve the biodegradability and produce an effluent that can be treated biologically These processes involve the generation of highly free radicals, mainly hydroxyl radical (HO) via chemical, photochemical and photocatalytic reactions. One of the most important AOP process is Fenton reaction. Effectiveness of Fenton reaction has been confirmed in the case of pharmaceutical wastewater, treatment of brines or treatment of paper pulp manufacturing effluents. The oxidation system based on the Fenton’s reagent (hydrogen peroxide in the presence of a ferrous salt under acidic conditions) has been used for the treatment of both organic and inorganic substances of the wastewater stream. The present study was aimed to treat the dairy wastewater by Fenton’s process and an aerobic sequencing batch reactor. The ﬁrst part of this study examined the effect of operating conditions on Fenton`s process pretreatment of dairy wastewater. The effectiveness of the AOP pretreatment was assessed by evaluating wastewater biodegradability enhancement (BOD5/COD), as well as monitoring major pollutant concentrations (COD) with reaction time. The optimum dose Fe2+ and H2O2 was found to be 1.2 and 2.0 g/L, respectively. In a single biological treatment the average removal efficiencies of COD, and NH4+ were 67%, and 61%, respectively. Integration of Fenton`s process and biological treatment resulted in 93% removal of COD and 79% NH4+ from the dairy wastewater. The results indicated that the combined process would be a promising alternative for the treatment of dairy wastewater.

10

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.

11

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.

12

The use of Advanced Oxidation Processes (AOP) for the treatment of landfill leachate

Jelonek P., Neczaj E.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2012

|

T. 15, nr 2

203-217

EN

Formation of leachate poses a problem closely related to the use of landfill sites. Landfill leachate is a wastewater, which as a result of permeation elutes mineral and organic compounds from a bed. Due to its diverse composition, both physical and chemical, it is necessary to purify the leachate before its discharge into drains or a natural receiver. The following article shows that there is a variety of pollutants in municipal landfill leachate. It also presents the dependency existing between the age of a landfill site, and the concentration of pollutants in leachate, as well as how it affects biodegradation of contaminants. There were discussed various methods to purify leachate and the physical, chemical, physico- -chemical and biochemical processes were compared. Comparing these processes, many factors were taken into account: the efficiency and effectiveness of the processes, their side effects, the costs, the amount of energy that is required for a process to take place, reaction dynamics, and more. A successful purification of leachate with use of a single process unit is not possible. Therefore, there are used hybrid systems that combine biological methods of physico-chemical processes, especially the advanced oxidation processes. The most important among the chemical processes used for treatment of leachate are Advanced Oxidation Processes - AOP. Advanced oxidation processes are divided into chemical and photochemical oxidation. The most commonly used methods include oxidation with ozone and hydrogen peroxide and Fenton's reagent oxidation. Processes using ozone are usually employed as the third stage of landfill leachate treatment. This process allows discharge of the leachate into a receiver. The largest decreases in the number of pollutants are obtained using combined processes. Some of the best effects were observed after employment of oxidation both with ozone and hydrogen peroxide, helping to additionally enhance this process photocatalytically. AOP proved to be the most effective method of treatment of waste water that contains organic products (waste water from chemical and agrochemical industries, textiles, paints, dyes). More conventional techniques cannot be used to treat such compounds because of their high chemical stability and low biodegradability. There was also performed a literature review in the field of biological, physical and chemical purification methods of landfill leachate.

PL

Problemem ściśle związanym z użytkowaniem składowiska odpadów komunalnych jest powstawanie odcieków oraz konieczność ich oczyszczania. Odcieki składowiskowe są wodami odpadowymi, które w wyniku przenikania przez złoże wymywają z niego związki mineralne i organiczne. Ze względu na różnorodny skład zarówno fizyczny, jak i chemiczny istnieje konieczność ich oczyszczenia przed odprowadzeniem do odbiornika naturalnego bądź kanalizacji. Liczba i różnorodność związków chemicznych, jakie występują w odciekach, jest ogromna, a ich pełna identyfikacja praktycznie niemożliwa. W artykule omówiono zależność, jaka występuje między wiekiem składowiska a stężeniem zanieczyszczeń w odciekach, a także, jak powyższa zależność wpływa na biodegradację zanieczyszczeń. Do oczyszczania odcieków z młodych składowisk można stosować metody biologiczne z uwagi na znaczne stężenie zanieczyszczeń podatnych na biodegradację. Do usuwania zanieczyszczeń trudno rozkładalnych, znajdujących się w odciekach ze składowisk ustabilizowanych, zastosowanie znajdują różnorodne metody fizyczne i chemiczne. Przy doborze odpowiedniej metody oczyszczania odcieków ze składowisk odpadów komunalnych należy przeprowadzić wnikliwą analizę ich właściwości fizycznych i chemicznych. Należy ponadto rozpatrzyć technologie składowania odpadów, rodzaje składowanych odpadów, jakość i ilość odcieków, jakie powstają, oraz wielkość składowiska. Trzeba również uwzględnić przewidywany czas eksploatacji składowiska, jak również wymogi prawne, pozwalające na odprowadzenie uprzednio oczyszczonych odcieków do odbiornika. Prowadzone od wielu lat badania ukazują, iż niemożliwe jest dobre oczyszczenie odcieków, kiedy stosuje się jeden proces jednostkowy. Zwykle wykorzystuje się do tego celu układy hybrydowe, które łączą metody biologiczne z procesami fizyczno-chemicznymi: procesy zaawansowanego utleniania, metody membranowe bądź procesy sorpcji na węglu aktywnym. Coraz większą uwagę skupia się na wykorzystaniu zaawansowanych procesów utleniania - AOP (Advanced Oxidation Processes) do oczyszczania ścieków o niewielkiej podatności na biodegradację. Cechą, która wyróżnia te procesy, jest czynnik utleniający. Czynnikami utleniającymi są bardzo reaktywne rodniki hydroksylowe. Posiadają one wysoki potencjał utleniająco- redukcyjny, dzięki czemu są zdolne do utleniania związków organicznych. Procesy AOP prowadzą do mineralizacji zanieczyszczeń, polegającej na utlenieniu zanieczyszczenia do dwutlenku węgla, wody i nieorganicznych związków. Zastosowanie AOP jako obróbki wstępnej, wspomagającej oczyszczanie biologiczne, powoduje, że procesy te są efektywne i opłacalne z punktu widzenia ekonomicznego. Do najczęściej stosowanych metod chemicznych zaliczamy utlenianie ozonem, nadtlenkiem wodoru oraz utlenianie odczynnikiem Fentona. Ozonowanie stosuje się najczęściej jako trzeci stopień oczyszczania odcieków wysypiskowych. Metody zaawansowanego utleniania wydają się obiecującą alternatywą dla konwencjonalnych sposobów postępowania z odciekami ze składowisk odpadów komunalnych. Niemniej jednak wysoki koszt technologii AOP oraz nie do końca poznany mechanizm reakcji chemicznych i fizycznych wymaga wciąż prowadzenia dodatkowych badań naukowych.

13

Najnowsze trendy w fermentacji metanowej osadów ściekowych

Grosser A., Neczaj E.

Wodociągi - Kanalizacja

|

2011

|

nr 10

44-47

14

Efektywność fermentacji metanowej osadów

Bień J., Neczaj E., Worwąg M., Wystalska K.

Wodociągi - Kanalizacja

|

2011

|

nr 2

22-24

15

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.

16

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.

17

Composting process as an alternative method for the disposal of sewage sludge and organic fraction of municipal solid waste

Bień J., Milczarek M., Neczaj E., Worwąg M., Okwiet T., Kowalczyk M.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2011

|

No. 6

127-136

EN

This paper attempts to propose a method for the neutralization of municipal sewage sludge and organic fraction of municipal solid waste. Sewage sludge from municipal wastewater treatment plants, organic fraction of municipal solid waste (MSW), grass and sawdust as a bulking agent were used in this study. Four mixtures with variable additions of sewage sludge and grass were composted in lab-scale bioreactors during 30 days. The obtained reduction of the ratio C/N indicates that the composting process ran correctly, however, it didn't reach the optimal values for composts (in some samples the temperature was insufficient). This work showed that the co-composting of organic fraction of municipal solid waste and sewage sludge can be the ultimate way of converting these resources for environmental use. However, additional investigations are required in order to optimize the organic and nitrogen degradation of compounds via the co-composting process.

PL

W pracy podjęto próbę unieszkodliwiania komunalnych osadów ściekowych oraz organicznej frakcji odpadów komunalnych. Do przeprowadzonych badań zostały użyte osady ściekowe z oczyszczalni ścieków "Warta" w Częstochowie oraz organiczną frakcję odpadów komunalnych (OFOK) wydzieloną w Zakładzie Zagospodarowania Odpadów w Sobuczynie k/Częstochowy. Sporządzono cztery mieszanki, w których zastosowano stały udział wagowy OFOK i materiału strukturotwórczego (trociny). Natomiast zmiennymi były udziały trawy i osadów ściekowych. Doświadczenie prowadzono przez 30 dni w izolowanym bioreaktorze symulującym warunki pryzmowe. Zawężenie stosunku C/N wskazuje na poprawność prowadzenia procesu chociaż nie osiągnął on wartości optymalnej dla kompostów ze względu na krótki czas prowadzenia procesu. Stwierdzono, że uzyskana temperatura i czas jej trwania nie był wystarczający dla pełnej higienizacji kompostów M I-III. Współkompostowanie organicznej frakcji odpadów komunalnych i osadów ściekowych może być metodą ostatecznego zagospodarowania tych surowców na potrzeby przyrodnicze. Wymagane jest jednak prowadzenie dalszych badań w celu optymalizacji procesu.

18

Oczyszczanie ścieków z produkcji płyt pilśniowych w reaktorze UASB

Neczaj E., Krzemińska D.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2010

|

T. 13, nr 2

111-120

PL

Najważniejszym wyzwaniem w ramach procesu oczyszczania ścieków z produkcji płyt pilśniowych jest zmniejszenie zawartości w nich związków organicznych, zawiesin oraz intensywności barwy. W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie technologiami beztlenowymi w oczyszczaniu tego rodzaju ścieków. Za stosowaniem systemów anaerobowych przemawia: mniejsza produkcja osadów ściekowych, możliwość oczyszczania ścieków wysokoobciążonych ładunkiem zanieczyszczeń, wytwarzanie energii w postaci metanu. W pracy przedstawiono wyniki badań nad możliwością zastosowania reaktora UASB w oczyszczaniu ścieków z produkcji płyt pilśniowych. Badania prowadzone były w skali laboratoryjnej w warunkach mezofilowych przy stałym hydraulicznym czasie zatrzymania, wynoszącym 3 doby, i obciążeniu substratowym w przedziale 1,3 ÷ 2,5 kgChZT/m³d. Efektywność procesu oczyszczania oceniono na podstawie stopnia usunięcia ChZT oraz produkcji biogazu. Najlepsze wyniki uzyskano przy obciążeniu substratowym reaktora wynoszącym 2 kgChZT/m³d. Dla podanych warunków prowadzenia procesu odnotowano 66% usunięcie ChZT oraz produkcję biogazu na poziomie 0,38 dm³/gChZTus d.

EN

The effluent from fiberboard manufacturing (FBM) is a specific kind of wastewater with the COD value of over 20 000 mg/l and a suspended solids content of more than 1500 mg/l. The organic components of the effluent include cellulose, lignin and resin acids. The high COD content present in this wastewater makes it suitable for anaerobic treatment however the presence of toxic or recalcitrant substances implies an additional challenge for developing a reliable biological process. Increased gas production and reduced excess sludge generation significantly improve the economics of anaerobic digestion. The concept of the Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor is very simple. The reactor consists of a chamber in which the wastewater flows upward through an anaerobic sludge bed and passes in contact with the micro-organisms. In result and anaerobic degradation of the wastewater organic matter occurs. The produced biogas causes hydraulic turbulence as it moves upward through the reactor, providing adequate mixing within the system and eliminating the need for mechanical mixing. The presence of a three-phase separator at the top of the reactor, allows separation of the water phase from sludge solids and gas. In this study the treatment of fiberboard manufacturing (FBM) wastewater was carried out in a laboratory scale UASB rector. Bioreactor performance was evaluated by COD removal efficiency and biogas yield. The aim of the work was to determine the optimal organic loading rate (ORL) for a hydraulic retention time (HRT) of 3 days. The ORL range from 1.3 to 2.5 kgCOD/m³d was studied. 66% of COD removal efficiency and biogas yield of 0.38 m³biogas/kgCODremovedd were obtained in the anaerobic reactor operating at 37°C when OLR was equal to 2 kgCOD/m³d.

19

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.

20

Wpływ pyłów z wapienników i pieców cementowych na zawartość metali ciężkich w osadach ściekowych

Surma E., Bień J., Neczaj E., Gałwa-Widera M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2008

|

T. 11, nr 3

367-374

PL

Badano wpływ zastosowania pyłów z wapienników i z pieców cementowych na zawartość metali ciężkich w osadach ściekowych. Celem badań było określenie możliwości zastosowania analizowanych osadów w procesie rekultywacji terenów oraz gleb zdegradowanych. Jednym z podstawowych kryteriów przyrodniczego wykorzystania jest zawartość w nich metali ciężkich, która poprzez ich zwiększoną ilość dyskwalifikuje przyrodnicze wykorzystanie osadów ściekowych. Przedstawiono wyniki badań osadu odwodnionego poddanego działaniu pyłów z wapienników i pieców cementowych. Przeanalizowano zmiany zawartości metali ciężkich w badanych osadach, a ich zawartość oceniano w oparciu o aktualne podstawy prawne dotyczące przyrodniczego wykorzystania osadów ściekowych. Przeprowadzono także analizę pyłów z wapienników oraz z pieców cementowych pod kątem zawartości metali ciężkich. Badano odwodnione osady ściekowe pochodzące z miejskiej oczyszczalni ścieków komunalnych oraz pyły pochodzące z filtra odpylającego gazy odlotowe powstałe w wyniku produkcji zarówno wapna, jak i cementu. Osady ściekowe aplikowano następującymi dawkami pyłów: 0,1 kg/kg osadu, 0,5 kg/kg osadu. Dokonano przeglądu i porównano osady ściekowe poddane działaniu pyłów z wapienników i pieców cementowych.

EN

The influence of the some dusts addition to sewage sludge on the content of heavy metals was examined in the paper. The substrates used to the research were dehydrated sewage sludge coming from the municipal sewage treatment plant and dusts from lime-kilns and from cement kilns. The sewage sludge was mixed with dusts doses in two different mass proportions: dust/sewage sludge = 0.1 and 0.5. The aim of the research was to estimate the opportunity of usage the prepared waste mixtures in reclamation processes of land and degraded soils. One of the basic criteria of sewage sludge natural usage is the limited content of heavy metals. Generally, excessive levels of heavy metals disqualify the natural usage of raw municipal sewage sludge. The contents of heavy metals in the examined sewage sludge, dusts and mixtures were the main subject of the examination. The obtained contents were compared to the operative limits from Polish and EU standards.