Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Usuwanie z wody herbicydu 2,4-D na wybranym węglu aktywnym

Wawrzyniak P., Stępniak L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

T. 19, nr 3

363--377

EN

Among anthropogenic pollution large group of compounds are pesticides, especially herbicides. Tens of thousands of products used in agriculture, horticulture, forestry or fisheries pose a major threat to the environment. Many of the substances used are carcinogenic, mutagenic or teratogenic, also largely responsible for allergies. But above all, they have a major impact on environmental degradation. Many of these substances are harddegradable compounds. Applied to the soil environment, they leak with run-off water into the groundwater and contaminate the whole environment, and hinder water treatment. The aim of the study was to assess the effectiveness of the intensification of the process of adsorption of 2,4-D from water on the carbon filters. A modification of this system based on the action of the ultrasonic field solution was then subjected to filtration. The principle of operation is based on ultrasound disintegration of macromolecules, and on oxidation by the generation of reactive free radicals. Such modified molecules become more adsorbable within the pores of the adsorbent, and better biodegradable. Intensification of the process could allow for simplification of the technological line, shortening its work and increase the efficiency of treated water. The use of ultrasonic field as a means of supporting the process of adsorption on activated carbon bed brought the desired effect. This is best seen on a bed of activated carbon and basic activated carbon-assisted activated sludge. In the process of removal of 2,4-D in biological systems in activated carbon deposits unmodified, but better results were obtained for beds with biopreparation. Analysis indicator EMS led that the process predominantly deposits were sorption, while degradation occurred only in a small margin. This is correlated with the dwindling microorganisms on activated carbon. According to literature reports, the number is the highest in the upper layer of the bed. It has been observed the increase of the number of microorganisms on a bed of biopreparation the filtered solution of the 2,4-D modified ultrasonic field.

PL

Wśród zanieczyszczeń antropogenicznych dużą grupę związków stanowią pestycydy, głównie herbicydy. Kilkadziesiąt tysięcy preparatów stosowanych w rolnictwie, sadownictwie, leśnictwie czy rybołówstwie jest ogromnym zagrożeniem dla stanu środowiska. Wiele z nich to substancje kancerogenne, mutagenne lub teratogenne, a dodatkowo w dużej mierze odpowiadają za alergie, ale przede wszystkim mają znaczny wpływ na degradację środowiska. Wiele z tych substancji jest związkami trudnodegradowalnymi. Stosowane na środowiska glebowe wraz ze spływami wód przedostają się do wód podziemnych i skażają całe środowisko, a także utrudniają uzdatnianie wody. Celem pracy była ocena skuteczności intensyfikacji procesu adsorpcji 2,4-D (kwas 2,4 dichlorofenoksyoctowy) na filtrach węglowych. Modyfikacja tego układu polegała na działaniu polem ultradźwiękowym na roztwór poddany następnie filtracji. Zasada działania ultradźwięków polega na dezintegracji związków wielkocząsteczkowych oraz ich utlenianiu poprzez wytworzone wysokoreaktywne wolne rodniki. Oczekuje się, że tak zmodyfikowane cząsteczki staną się potencjalnie lepiej adsorbowalne wewnątrz porów adsorbentu, jak również lepiej biodegradowalne. Intensyfikacja procesu adsorpcji pozwoliłaby na uproszczenie ciągu technologicznego, skrócenie czasu uzdatniania wody i zwiększenie wydajności stacji wodociągowej. Wiele doniesień literaturowych dotyczy skuteczności usuwania z wody pestycydów, takich jak związki DDT (od lat niewykorzystywany), MCPA. Jednak źródła literaturowe z Polski dowodzą występowania wśród zanieczyszczeń pestycydowych w wodach rzecznych również kwasu 2,4-dichlorofenoksyoctowego. Uznano zatem za uzasadniony wybór tej substancji do badań. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdzają uzyskanie zadowalających rezultatów w procesie ultradźwiękowej intensyfikacji procesu sorpcji, a w mniejszym stopniu biodegradacji 2,4-D na złożu węglowym.

2

Przegląd stosowanych metod oznaczania aktywności biologicznej filtrów węglowych

Lis A., Pasoń Ł., Stępniak L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

T. 19, nr 3

413--425

EN

Water purification based on granulated active carbon filters (GAC) is more and more popular recently. It’s caused by simplicity, low overall costs and high efficiency of this method in disposal of the removing organic water contaminations. To achieve full productivity, granulated active carbon filters must be settled by microorganisms living in water. Living cells of bacteria use many organic water contaminations as a source of carbon. Mostly, from the GAC filters are isolated Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium or Bacillus genera. To establish working carbon filters true activity, defining amount of living bacteria cells at the granulated carbon volume unit is required. Today’s researchers propose for that purpose both classical microbiological methods based on the bacteria culture and sophisticated colorimetric analysis of the enzymatic reactions conducted by microorganisms. Some of them are method using FDA reduction by esterases to the fluoresceine efficient to establish amount of living bacterial cells, method with TTC which is reduced to red formasan by bacteria, quantitative indication of ATP in samples or usage of glucose labeled by carbon 14C isotope.

PL

W ostatnich latach wykorzystywana w procesie uzdatniania wody technologia filtracji oparta na granulowanych węglach aktywnych (GWA) cieszy się coraz większą popularnością. Jest to spowodowane jej prostotą, stosunkowo niskimi kosztami eksploatacji i wydajnością w usuwaniu zanieczyszczeń organicznych rozpuszczonych w wodzie. By uzyskać pełną wydajność, złoże węglowe musi zostać zasiedlone przez mikroorganizmy wodne, które wykorzystują zanieczyszczenia organiczne jako źródło węgla. Najczęściej ze złoży węglowych izolowane są bakterie z rodzaju Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium czy Bacillus. W celu oceny realnej aktywności pracującego złoża należy określić ilość żywych komórek bakteryjnych przypadających na jednostkę objętości granulatu węglowego. W związku z tym proponuje się wykorzystanie nie tylko tradycyjnych metod hodowlanych, ale również nowoczesnych, bazujących na np. kolorymetrycznym oznaczaniu produktów reakcji enzymatycznych prowadzonych przez bakterie. Można tutaj wymienić metodę wykorzystującą dioctan fluoresceiny redukowany przez esterazy do fluoresceiny, służący do barwienia żywych komórek mikroorganizmów, metodę wykorzystującą zdolność bakterii do redukcji TTC do czerwono zabarwionego formazanu, oznaczanie ilościowe ATP w próbce czy też wykorzystanie glukozy znakowanej izotopem węgla 14C.

3

Drug-Resistant Bacteria in Soils Fertilized with Sewage Sludge

Stańczyk-Mazanek E., Kępa U., Stępniak L.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2015

|

Tom 17, cz. 1

125--142

PL

Oczyszczaniu ścieków zawsze towarzyszy wydzielanie osadów ściekowych. Jedną z metod utylizacji, wykorzystującą własności nawozowe osadów jest ich przyrodnicze m.in. rolnicze użytkowanie (jeśli tylko spełniają dopuszczalne normy). Wraz z wprowadzanymi osadami do gleb mogą się też przemieszczać metale ciężkie, mikroorganizmy patogenne, powodując skażenie podłoży i pogorszenie się warunków rozwojowych dla organizmów autochtonicznych. Szczególne niebezpieczeństwo związane jest z występowaniem w osadach ściekowych drobnoustrojów lekoopornych. Problematyka ta nie jest jeszcze szczegółowo zbadana. Celem badań autorek pracy było określenie zmian jakościowych i ilościowych drobnoustrojów lekoopornych w glebie piaszczystej nawożonej wybranymi osadami ściekowymi i obornikiem. Badania prowadzono w warunkach doświadczenia polowego. Zastosowano następujące dawki nawozów organicznych: 0, 10, 20, 30 i 40 Mg ha-1. Do zdegradowanej piaszczystej gleby wprowadzono osady po różnych procesach suszenia (naturalnie i solarnie). Badano wpływ metod suszenia osadów ściekowych na obecność mikroorganizmów lekoopornych w nawożonej nimi glebie. Porównywano również ilość bakterii lekoopornych po zastosowaniu osadów i obornika. Badania prowadzono przez jeden sezon wegetacyjny.

4

Instalacje dualne jako alternatywa dla tradycyjnych instalacji wodociągowo-kanalizacyjnych

Merc K., Stępniak L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2015

|

T. 18, nr 4

549--562

PL

Stale malejące odnawialne zasoby wody słodkiej powodują konieczność ujmowania wód coraz gorszej jakości i trudniejszych do uzdatnienia. Dlatego tak istotna jest ochrona zasobów wód i działania na rzecz ich odnowy. Zasadniczym celem pracy była analiza ekonomiczna kosztów wykonania instalacji dualnej w trzech różnych wariantach oraz czasu amortyzacji tych inwestycji. W artykule opisano instalacje dualne wykorzystujące wodę szarą oraz deszczową, które umożliwiają ograniczenie zużycia wody uzdatnionej oraz degradacji odnawialnych zasobów wody słodkiej. Konieczność stosowania wody wodociągowej do takich celów, jak spłukiwanie toalet czy podlewanie ogrodu nie jest w żaden sposób uzasadniona, dlatego należy zwrócić uwagę na rozwiązanie alternatywne w postaci instalacji dualnych.

EN

Constantly decreasing renewable sweet water resources necessitate the recognition of water getting lower quality and more difficult to be treated. Therefore, it is important to protect water resources and measures for their renewal. The main aim of this study was to analyze the economic costs of installing dual in three different versions and an amortization period of these investments. The article describes the dual installations using gray water and rainwater, which allow you to limit the consumption of treated water and the degradation of renewable freshwater resources. The need to use tap water for purposes such as flushing toilets or watering the garden is in no way justified, and therefore should pay attention to an alternative form of dual system.

5

Wpływ pola ultradźwiękowego na adsorpcję kationów kadmu

Lach J., Okoniewska E., Stępniak L., Ociepa E.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 3

2142--2157

EN

Adsorption on activated carbon is one of the methods applied for removal of heavy metals from water and wastewater contaminated with these elements. Ion exchange is a predominating mechanism in the process of sorption of ions. In case of sorption of heavy metals cations various surface aggregates are formed. Other processes, such as reduction and oxidation, and precipitation in the pores of insoluble compounds (e.g. hydroxides, carbonates) also occur. The processes behind the formation of aggregates with various degrees of resistance have a particular effect on the selectivity of ion exchange on activated carbons. The chemical composition of activated carbon surface – in particular, the presence of oxygen groups capable of ion exchange – shows the most significant effect during adsorption of heavy metals ions. Typically, the surface of the activated carbons produced with the steam-gaseous method has functional groups both of acidic and alkaline character that are capable of exchanging cations as well as anions. Carbon materials with no functional groups can also sorb protons. This is possible due to the fact that dislocated electrons π in the solutions act as Lewis base. There are a number of methods currently being investigated that would allow for improving the efficiency of adsorption of heavy metals. In the presented work the effect of ultrasonic field on the adsorption of cadmium from the model solutions was analyzed. Various configurations of ultrasonic field applied in the process of adsorption were investigated. Ultrasounds were generated in the UP 400S disintegrator. In the first phase the activated carbon in the form of granules was modified with the ultrasonic field of acoustic power density of 42,5 W/cm2or 85,0 W/cm2, at the amplitude of 30 and 60 µm, and at the exposure time of 5, 10, 15 and 20 min. Modified activated carbons were used for sorption of cadmium ions from the solutions at the initial concentrations ranging from 2,24 do 11,2 mg/dm3. The adsorption of cadmium on the activated carbon modified with ultrasounds (at the amplitude of 30 µm and 60 µm) and at the shortest exposure time (i.e. 5 min.) was higher than on the initial activated carbon. The most favorable results were obtained for the activated carbon modified with ultrasonic field with the acoustic power density of 42,5 W/cm3 and the exposure time of 10 min. The efficiency of cadmium adsorption for the highest concentration increased from 50% (the initial activated carbon) to 63%. Also, the work included the analysis of the effect of ultrasonic field on the cadmium solution with the activated carbon in the form of granules in the first phase of static adsorption. In this case, no significant differences in the adsorption capacities were observed. Also, the effect of ultrasounds on the solution used for the adsorption of cadmium did not have an impact on the efficiency of adsorption. In the final phase of the investigations the effect of sonification on the adsorption of cadmium on the powdery activated carbon was analyzed. The control sample was mechanically mixed for 5 min, and the remaining samples were subjected to the ultrasonic field at various amplitudes but with the same exposure time. The efficiency of adsorption combined with ultrasounds was significantly higher. The final concentrations during the adsorption without ultrasounds were in the range of 0,291 to 1,778 mg/dm3 whereas for the adsorption combined with ultrasounds these concentrations ranged from 0,13 to 0,748 mg/dm3.

6

Ultrasound enhanced sorption of humic acids from water

Stępniak L., Kusiak M., Okoniewska E.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 1

420--435

PL

Procesy usuwania związków organicznych, w tym substancji humusowych (SH), oraz ich intensyfikacja zajmuje ważne miejsce w technologii wody. Prowadzone są badania nad możliwością podniesienia skuteczności usuwania SH w konwencjonalnych procesach jej uzdatniania jak: koagulacja, sorpcja czy utlenianie. Badania te dotyczą m.in. tzw. procesów pogłębionego utleniania (AOP), w których stosowane są kombinacje czynników fizycznych (promieniowanie UV, ultradźwięki) lub chemicznych (reakcja Fentona) z klasycznym procesem. Do usuwania naturalnej materii organicznej lub intensyfikacji tego procesu, mogą być stosowane ultradźwięki (UD) Uważa się, że UD powodują sonochemiczne utlenianie związków humusowych w pęcherzykach kawitacyjnych, jak również fizyczną dekompozycję lub agregację fragmentów SH. Ze względu na niską skuteczność sonochemicznego utleniania związków o strukturach aromatycznych, badano również metody łączące UD z UV czy O3. Celem przedstawionych badań była ocena możliwości zastosowania energii ultradźwiękowej do intensyfikacji procesu sorpcji kwasów humusowych (KH). Ultradźwięki generowano przy użyciu dezintegratora VCX 750 Sonics & Materials (20 kHz, 750 W), stosując czas sonifikacji 1 i 5 minut (UD 1, UD 5) oraz amplitudę drgań 23–114 µm. Proces sorpcji KH z roztworu (20 mg/dm3) prowadzono na granulowanym węglu aktywnym ROW 08 Supra. Próbki poddawane sorpcji lub sono-sorpcji, przesączono a następnie poddawano analizie (RWO, absorbancja UV254, utlenialność). Skuteczność sorpcji KH wyrażona jako RWO wynosiła 18–27% w zależności od długości czasu kontaktu z węglem. Sonifikacja roztworów powodowała wzrost skuteczności procesu sono-sorpcji względem klasycznej sorpcji, który wynosił dla RWO 10% (UD 1, 114 µm). Wydłużenie czasu sonifikacji do 5 minut zwiększało efekt do 12% (UD 5, 114 µm). Uzyskano także nieznaczne obniżenie absorbancji UV, jednak efekty te nie odpowiadały najkorzystniejszym wynikom ultradźwiękowego wspomagania sorpcji wyrażonym RWO. Przyjmując jako najbardziej miarodajny do ilościowego oznaczenia badanych związków wskaźnik RWO, potwierdzono korzystne działanie ultradźwięków przy krótkim czasie ekspozycji (1 min.) i wyższym natężeniu określonym amplitudą drgań w zakresie 57–114 µm. Sonochemiczne utlenianie KH przed procesem sorpcji potwierdzało obniżenie utlenialności roztworu po sono-sorpcji względem procesu sorpcji (W3). Wzrost skuteczności do 17%, dał jednak rezultat mniej korzystny niż sorpcja KH w krótszym czasie kontaktu z węglem (W1).

7

Modyfikacja węgli aktywnych z wykorzystaniem pola ultradźwiękowego

Okoniewska E., Lach J., Stępniak L., Ociepa E.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 3

2563--2572

EN

Technical activated carbons WG-12, ROW 08 Supra and F-300 have been modified using ultrasonic field. Firstly was examined the activated carbon WG-12 produced by GRYFSKAND of Hajnówka in Poland. ROW 08 Supra is granulated and refined activated carbon, which can be thermally regenerated. It is produced from peat by Dutch company NORIT by the use of steam-gas method. The carbon is characterized by a large volume of pores and large size of the grains, which makes, that is commonly used for drinking water treatment in order to enhance the taste of the water and remove the odor, chlorine, ozone and micropollutants (e.g., dissolved organic substances or pesticides). The carbon F-300 is produced by the Belgian company CHEMVIRON CARBON. Sonication of activated carbons was carried out in an ultrasonic generator UPS 400 S Hielscher's designed for stationary use. The modification of activated carbons by sonication was made as follows: the test coals were filled with distilled water in an amount of 500 cm3 and treated by ultrasonic field for 5, 10, 15 and 20 minutes. Two series of tests were performed with amplitudes equal 50 and 100%. After sonication process, activated carbons were dried at 145°C to obtain of constant weight. Then, an analysis of selected technical indicators such as bulk density, iodine number, the number of the methylene and the ash content according to the PN were made.

8

Analiza zużycia wody i zmienność rozbiorów dla obszaru zasilania Kawie Góry na terenie miasta Częstochowy

Kępa U., Stępniak L., Stańczyk-Mazanek E.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 3

2546--2562

EN

The correct estimation of water consumption is a very important task, from the theoretical and practical point of view. Distribution systems naturally fluctuate between periods of high and low water usage. Good knowledge of how water use is distributed during the time is critical to accurate water system works. It is particularly important in engineering activity during designing of water supply systems. In Poland from 90ties of the XX century, constant decreased in production and consumption of water is observed. The article has been written on the basis of technical literature renew and the data obtain from Water Supply and Sewerage Company for the Area of Czestochowa. The Company operates and controls the second longest water-pipe network in Poland. The paper presents data concerning water consumption in chosen area in Czestochowa. For the purpose of this study the operating data from the period of 2010–2011 were analyzed. In the area of Kawie Góry are single-family houses only, the buildings are connected to the sewer system, hot water is prepared locally. Number of customers supplied from the water network is 1,472 persons. The following parameters as: unitary water consumption [dm3/P d], day and hour coefficient peaking factor [Nd, Nh] were calculated. The water consumption in households was 103dm3/P d in 2010 year and 95dm3/P d in 2011 year. The day coefficient peaking factor was Nd = 1,94–3,5, the hour coefficient peaking factor was Nh = 1,85–2,69. It was shown, that calculated ratios for the area of Kawie Góry are different from the values in the existing literature. Similar differences have been presented by other authors too. It seems advisable to carry out extensive studies to verify these values. They can be used in design practice then and corresponds to the currently operating conditions.

9

Wpływ twardości wody i pH roztworów na efektywność sonosorpcji substancji humusowych na węglu aktywnym

Olesiak P., Stępniak L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2013

|

T. 16, nr 3

405--415

PL

Badania miały na celu określenie wpływu twardości i pH wody na skuteczność sorpcji substancji humusowych (SH) prowadzonej w układzie klasycznym oraz po ultradźwiękowej modyfikacji roztworu SH. W przypadku sonosorpcji istotne było wykazanie, jak podane parametry (twardość i pH) wpływają na skuteczność ultradźwiękowego wspomagania sorpcji klasycznej. Jako sorbent zastosowano granulowany węgiel aktywny ROW 08 Supra. Adsorbat stanowił wodny roztwór SH o stężeniu 20 mg/dm3. Roztwór SH na bazie wody dejonizowanej sporządzono z preparatu soli sodowej kwasów humusowych. Proces sorpcji prowadzono w warunkach statycznych. Badano skuteczność procesów sorpcji i sonosorpcji z wodnych roztworów SH o pięciu stopniach twardości wody. Badania procesu sonosorpcji polegały na modyfikacji ultradźwiękowej roztworu SH przed sorpcją w układzie klasycznym. Do sonifikacji badanych próbek wykorzystano dezintegrator ultradźwiękowy VCX 750 o częstotliwości 20 kHz i mocy 750 W. Zastosowano następujące parametry ultradźwiękowe: czas nadźwiękawiania 5 minut, amplituda drgań 114 μm. Natężenie pola ultradźwiękowego wynosiło około 60 W/cm2 i było wystarczające do utworzenia się w roztworze pęcherzyków kawitacyjnych i generowania wolnych rodników. Dla oceny skuteczności procesu sorpcji i sonosorpcji SH badano zmiany zawartości rozpuszczonego węgla organicznego (RWO) i absorbancji UV254. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że zawartość jonów Ca2+ poprawia skuteczność sorpcji SH. Skuteczność procesu wyrażona poprzez zmiany RWO i absorbancji UV254 była najwyższa dla wody o V stopniu twardości. Odnotowano w tym przypadku skuteczność sorpcji SH wynoszącą 78% (dla RWO). Skuteczność metody ultradźwiękowej do wspomagania sorpcji SH w znacznym stopniu zależy od twardości wody. Zawartość jonów Ca2+ zmniejsza skuteczność oddziaływania ultradźwięków na SH i w konsekwencji efekty sorpcji. Wzrost skuteczności procesu był najwyższy dla wody dejonizowanej (dla RWO 20%). Przy wysokiej twardości wody notowano niekorzystny wpływ modyfikacji ultradźwiękowej SH. Sorpcja SH zachodziła z najwyższą skutecznością (potwierdzoną obniżeniem RWO i absorbancji UV254) przy niskim pH = 2,5. Wzrost pH zmniejsza skuteczność stosowania metody ultradźwiękowej do wspomagania sorpcji SH.

EN

The use of activated carbons (AC) to remove impurities from water with its treatment brings many benefits, hence the growing interest for the use of AC water purification stations. Among the substances which benefit many difficulties in their removal are included humic substances (HS), among which the most numerous are the sodium salts of humic acids. Studies were conducted to evaluate the effectiveness adsorption of sodium of humic acids with varying hardness and varying pH solutions. In order to assess the influence on the sorption HS sonochemistry in variable hardness and pH, some of the test solutions was subjected to ultrasonic modification. There was used ultrasonic disintegrator Sonics VCX 750 with a capacity of 20 kHz. The study included a process of adsorption on activated carbon pollution, symbol ROW 08 Supra. The process was carried out in dynamic conditions, with a two-hour agitation, and the HS sample solution twenty two-hour atoms and static contact. For the analysis of the sorption tests the following parameters were used: analysis of dissolved organic carbon (DOC) and UV254 absorbance. The obtained results show that the highest levels of water hardness which is the largest Ca2+ content affect a significant reduction in HS out of the water. Test pH equal to 2.5 and in particular 10 also have a positive effect on the efficiency of the process. Intensification of the process through the influence of ultrasonic field has a positive influence on the sorption of HS from the water.

10

Removal of selected organic compounds on modified activated carbons

Okoniewska E., Lach J., Ociepa E., Stępniak L.

Environment Protection Engineering

|

2013

|

Vol. 39, nr 2

135--144

EN

The presented work attempted to modify activated carbons with ultrasonic field and evaluate the efficiency of sorption of organic compounds on the obtained modified activated carbons. The results showed that the applied procedure had a positive effect on the removal of the investigated substance. In the case of removal of benzoic and phthalic acids, the highest sorption capacities were obtained for activated carbons modified with ultrasonic waves with the amplitude of 100% and the exposure time of 5 min. The removal efficiency for both acids was approximately 80% at the initial pH and 65% at pH = 8.0. Sorption of imidazole on modified activated carbons showed that lower final concentration was obtained for activated carbons modified with ultrasounds at the amplitude of 100%. The time of exposure to ultrasounds did not have a significant effect on reducing final concentrations. The average removal degree was approximately 45%. Sorption of phenol showed that the average degree of removal was approximately 80% for the solution of the initial pH whereas for higher pH the average removal degree was close to 65%.

11

Ultrasounds and ozone in removal of humic substances from water

Stępniak L., Stańczyk-Mazanek E., Kusiak M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2012

|

T. 15, nr 2

143-154

EN

Humic substances (HS) exist in the water-soil medium. HS are a basic component of soil humus and have great importance for conditioning, stabilizing and correcting the structure of soils. They penetrate also into natural waters, in composition of which they present 60÷80% total organic matter. HS due to their sorption ability of numerous harmful organic pollutants produced by human and their ability of forming complexes with heavy metals, should be removed from water during its treatment. Also, HS are known to form trihalomethanes (THM) upon final chlorination. HS-containing water is indirectly defined by sanitary norm as nonpotable. The combination of ultrasound (24 kHz) and ozone US/O3 for removal of HS from water was studied. Due to the application of US/O3 process the decrease of researched parameter was observed. With the reference to the obtained results it is possible to conclude that the US/O3 combined process was more effective in degrading HS than each process separately (synergetic effect). The most favourable reduction of the content of HA compounds was observed for higher intensities of the ultrasonic field.

PL

Substancje humusowe (SH) występują w środowisku wodno-gruntowym. SH, będąc podstawowym składnikiem humusu glebowego, odgrywają ważną rolę w glebie; kondycjonują, stabilizują i poprawiają jej strukturę. SH przenikają również do wód naturalnych, w których składzie stanowią 60÷80% całkowitej naturalnej materii organicznej. SH ze względu na swoją zdolność sorpcyjną wielu uciążliwych zanieczyszczeń organicznych antropogenicznych, jak również zdolność do tworzenia kompleksów z metalami ciężkimi muszą być usuwane z wody podczas jej uzdatniania. Również w efekcie końcowego chlorowania są przyczyną tworzenia się THM-ów. W artykule przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem połączonej metody ultradźwięków i ozonu UD/O3 do usuwania substancji humusowych z wody. Jako urządzenie wytwarzające ultradźwięki wykorzystano generator UP-400S (24 kHz) o mocy 300 W. Ilość energii ultradźwiękowej wprowadzanej do ośrodka i wysokość natężenia pola ultradźwiękowego były kontrolowane poprzez zmienny czas nadźwiękawiania (t = 5悐 minut) i zmianę amplitudy drgań w zakresie A = 18惖 μm. Natężenie pola ultradźwiękowego wynosiło powyżej 100 W/cm2. Dawka ozonu wynosiła 1ফ mg/dm3. Jako próbki przygotowano roztwór preparatu handlowego kwasów humusowych (FLUKA) w dejonizowanej wodzie (stężenie roztworu 10悐 mg/dm3). Skuteczność badanego procesu analizowano na podstawie zmiany, przed procesem i po nim, następujących parametrów: OWO, RWO, absorbancja UV254, barwa, utlenialność. W wyniku zastosowania procesu UD/O3 obserwowano zmniejszenie badanych parametrów. Na podstawie otrzymanych wyników potwierdzono, że metoda połączona UD/O3 była bardziej skuteczna w degradacji badanych związków humusowych niż każdy z procesów oddzielnie (efekt synergiczny). Najkorzystniejszy efekt redukcji zawartości tych związków odnotowano dla wyższych wartości natężenia pola ultradźwiękowego.

12

Skuteczność wybranych związków dezynfekcyjnych wobec przetrwalników Bacillus

Olesiak P., Stępniak L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2012

|

T. 15, nr 1

41-50

PL

Badano wpływ trzech często stosowanych w antyseptyce i dezynfekcji związków: kwasu nadoctowego, nadtlenku wodoru w stężeniu 5 i 30% oraz aldehydu glutarowego na przetrwalniki bakterii. Kwas nadoctowy stanowił główny składnik preparatu komercyjnego pod nazwą Steridial P. Natomiast aldehyd glutarowy stosowano w postaci preparatu handlowego o nazwie Lysoformin 3000. Skuteczność dezynfektantów badano wobec przetrwalników bakterii z rodzaju Bacillus: B.subtilis, B.mycoides oraz B.cereus. Endospory, czyli przetrwalniki, są formami bakterii, które pozwalają im przeżyć skrajnie niekorzystne dla nich warunki, takie jak: suszę, wysoką temperaturę czy działanie środków dezynfekcyjnych. Zawdzięczają to odmiennej od komórek wegetatywnych budowie. Wykazano, że testowane związki są bardzo silnymi biocydami. Działanie sporobójcze wobec badanych szczepów obserwowano po trzydziestominutowej ekspozycji na każdy z testowanych związków.

EN

The effect of three frequently used in antyseptic and disinfection of: peracetic acid, hydrogen peroxide at a concentration of 5 and 30%, and glutaraldehyde. Peracetic acid was the main ingredient Steridial P, in addition to acetic acid and hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide in the form of 5% is much stronger than what we use hydrogen peroxide to antiseptic wounds in our homes. However, glutaraldehyde has performed under the trade name as Lysoformin 3000. Disinfecting measures are an especially important role in maintaining cleanliness in hospitals but also in our homes. Also are needed in the pharmaceutical and grocery industry. Thanks it did reduce the incidence of some diseases, and sometimes eliminate them. Disinfectants allow us to fight drug-resistant strains of bacteria, which occur in hospitals.The effectiveness of disinfectants affected by many factors. Their role in our lives is invaluable. Disinfectants were used against bacterial spores of the genus Bacillus: B.subtilis, B.mycoides and B.cereus. Bacillus-genus bacteria occur everywhere: in water, air and soil are transferred along with objects, and air movements on human hands. So it's easy to get infected. Endospores are forms of bacteria that allow them to survive extremely unfavorable to them, conditions such as drought, high temperatures or the action of disinfectants. Construction disputes differs significantly from the construction of cell vegetative. The most important part of sports is the cover phones, which represent up to 50% of the dry matter (d.m.) of the spore. It is the presence of these creations provides endosporom such "integrity". Guards are constructed primarily of proteins containing large amounts of cysteine. Endospores are forms very dehydrated, the water is only 15% of all cells. Compared with cell vegetative, spores have also about almost half proteins more and 75% carbohydrates less. They do not have beta-hydroxybutyrate, which is to 1/3 d.m. cells vegetative. In construction there are large quantities of endospores dipikolinic acid (DPA), associated mainly with calcium ions, but also other divalent elements. Complexes of Ca2+ - DPA may constitute up to 10% d.m. all disputes. DPA is the most frequently isolated from the mantle. This compound is not present in vegetative cells and spores is responsible for resistance to UV radiation from 5 to 50 times greater (depending on the strain) than vegetative forms. The lower sensitivity to ultraviolet radiation also correspond to protein family SASP (small amidesoluble proteins). They change the structure of DNA-stiffen and straighten - through the saturation of these biomolecules is on the outer side of the helix. These proteins are present only in disputes, and are destroyed during germination. Spore cell wall is much thicker, otherwise refracts light and is composed of many layers, so that is poorly permeable. It was shown that the tested compounds are very potent biocides. Sporicidial action against all tested strains was observed after a thirty-minute exposure to each of the tested.

13

Sonochemical Methods of Removing the Organic Impurities from Water

Kusiak M., Stępniak L.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2012

|

Vol. 19, nr 7

761-770

EN

Surface water is characterized by changeability of composition/content and organic intensity of both natural and anthropogenic impurities. As a result of chemical changes developed in the process of oxidation and disinfection, impurities and organic admixtures may become harbingers of damaging by-products of these processes (OBP/DBP). Thus, removing organic impurities from water is a crucial problem in water technology, which predominates in the research subject matter. The decrease of water organic contamination can be obtained by the following methods: coagulation, adsorption, oxidation and membrane processes. The use of different solutions in this field has been researched recently as well. The present research is aimed at so-called ‘hybrid methods’ combining chemical methods with physical factors. For instance, the processes of profound oxidation, in which ultraviolet or ultrasounds are used as hydroxyl radical initiators. The literature based research presented in the first part of the article indicates that the unconventional ultrasound method was described on the basis of the effects obtained with the use of prepared water (most frequently with commercial humic acids preparation). Due to the composition of humic substances in surface water (where fulvic acids are predominant), the verification of these effects in natural water environment is justified. In the following part of the article we presented the research results concerning the effects of the use of ultrasound field with the high intensity and constant frequency of 24 kHz. The substrate for the research was surface water. The laboratory tests were conducted at changing sonification time and vibration amplitude. Changes in water organic impurity were controlled mainly by the TOC index analyses. What was researched as well, was the influence of water pH on the removal of organic impurities measured by the TOC index. In order to characterize it the experiments were conducted at natural water pH, alkaline and acid reaction. At the beginning of the experiment and after the use of the researched sonochemical method we marked the chosen parameters: TOC, DOC, oxygen consumption, UV254, and pH. On the basis of these parameters we evaluated the effects of the process depending on the changing ultrasound parameters.

PL

Wody powierzchniowe charakteryzują się zmiennością składu i stężeń organicznych zanieczyszczeń zarówno naturalnych, jak i antropogennych. Zanieczyszczenia i domieszki organiczne, na skutek przemian chemicznych wywołanych utlenianiem i dezynfekcją, mogą stać się prekursorami szkodliwych ubocznych produktów tych procesów (UPU/UPD). Usuwanie zanieczyszczeń organicznych jest więc istotnym problemem technologii wody, który dominuje w tematyce badawczej. Zmniejszenie organicznego zanieczyszczenia wody uzyskuje się metodą: koagulacji, adsorpcji, utleniania i procesów membranowych. Prowadzone są także badania nad możliwością zastosowania w tym celu także innych rozwiązań. Są one skierowane na tzw. metody hybrydowe, łączące metody chemiczne z czynnikami fizycznymi. Przykładem mogą być procesy pogłębionego utleniania, w których jako inicjatory rodników hydroksylowych wykorzystuje się promieniowanie ultrafioletowe lub ultradźwięki. Badania literaturowe, stanowiące pierwszej część artykułu, wskazują, że niekonwencjonalna metoda ultradźwiękowa jest opisana na podstawie efektów uzyskanych dla wód preparowanych (najczęściej komercyjnymi preparatami kwasów humusowych). Z punktu widzenia składu substancji humusowych w wodach powierzchniowych (gdzie dominują kwasy fulwowe), uzasadniona jest weryfikacja tych efektów w środowisku wód naturalnych. W drugiej części artykułu przedstawiono wyniki badań dotyczące efektów stosowania pola ultradźwiękowego o dużym natężeniu i stałej częstotliwości 20 kHz. Substratem badań była woda powierzchniowa rzeczna pobrana z dwóch źródeł. Testy laboratoryjne prowadzono przy zmiennym czasie nadźwiękowiania i różnej amplitudzie drgań. Kontrolę zmian zanieczyszczenia organicznego wody zapewniały głównie analizy wskaźnika OWO. Na początku eksperymentu i po zastosowaniu badanych metod onochemicznych, wykonywano oznaczenia wybranych parametrów: OWO (TOC), RWO (DOC), utlenialności, UV254 i pH. Na ich podstawie oceniano efekty procesu w zależności od zmiennych parametrów ultradźwiękowych.

14

Metody sonochemiczne usuwania zanieczyszczeń organicznych z wody

Kusiak M., Stępniak L.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 2

439--445

PL

Wody powierzchniowe charakteryzują się zmiennością składu i stężeń organicznych zanieczyszczeń zarówno naturalnych, jak i antropogennych. Zanieczyszczenia i domieszki organiczne, na skutek przemian chemicznych wywołanych utlenianiem i dezynfekcją, mogą stać się prekursorami szkodliwych ubocznych produktów tych procesów (UPU/UPD). Usuwanie zanieczyszczeń organicznych jest więc ważnym problemem technologii wody. Zmniejszenie organicznego zanieczyszczenia wody uzyskuje się metodami: koagulacji, adsorpcji, utleniania i procesów membranowych. Prowadzone są także badania nad możliwością zastosowania w tym celu innych rozwiązań. Są one skierowane na tzw. metody hybrydowe, łączące metody chemiczne z fizykalnymi. Przykładem mogą być procesy pogłębionego utleniania, w których jako inicjatory rodników hydroksylowych wykorzystuje się promieniowanie ultrafioletowe oraz fale ultradźwiękowe. Badania literaturowe wskazują, że niekonwencjonalna metoda ultradźwiękowa jest opisana na podstawie efektów uzyskanych dla wód preparowanych (najczęściej komercyjnymi preparatami kwasów humusowych). Z punktu widzenia składu substancji humusowych w wodach powierzchniowych (gdzie dominują kwasy fulwowe) uzasadniona jest weryfikacja tych efektów w środowisku wód naturalnych. Przedstawiono wyniki badań dotyczące efektów stosowania pola ultradźwiękowego o dużym natężeniu i stałej częstotliwości 24 kHz. Obiektem badań była woda powierzchniowa. Testy laboratoryjne prowadzono przy zmiennym czasie nadźwiękawiania i różnej amplitudzie drgań. Kontrolę zmian zanieczyszczenia organicznego wody zapewniały głównie analizy wskaźnika OWO. Badano także wpływ pH wody na usuwanie zanieczyszczeń organicznych mierzonych wskaźnikiem OWO. W tym celu eksperymenty prowadzono dla pH wody naturalnej oraz przy odczynie zasadowym i kwaśnym. Na początku badania i po zastosowaniu metody sonochemicznej wykonywano oznaczenia parametrów: OWO, RWO, barwy, utlenialności, UV254, mętności, pH i temperatury. Na ich podstawie oceniano efekty procesu w zależności od zmiennych parametrów ultradźwiękowych.

EN

Surface water is characterized by changeability of composition/content and organic intensity of both natural and anthropogenic impurities. As a result of chemical changes developed in the process of oxidation and disinfection, impurities and organic admixtures may become harbingers of damaging by-products of these processes (OBP/DBP). Thus, removing organic impurities from water is a crucial problem in water technology, which predominates in the research subject matter. The decrease of water organic contamination can be obtained by the following methods: coagulation, adsorption, oxidation and membrane processes. The use of different solutions in this field has been researched recently as well. The present research is aimed at so called “hybrid methods” combining chemical methods with physical factors. For instance, the processes of profound oxidation, in which ultraviolet or ultrasounds are used as hydroxyl radical initiators. The literature based research presented in the first part of the article indicates that the unconventional ultrasound method was described on the basis of the effects obtained with the use of prepared water (most frequently with commercial humic acids preparation). Due to the composition of humic substances in surface water (where fulvic acids are predominant), the verification of these effects in natural water environment is justified. In the following part of the article we presented the research results concerning the effects of the use of ultrasound field with the high intensity and constant frequency of 24 kHz. The substrate for the research was surface water. The laboratory tests were conducted at changing sonification time and vibration amplitude. Changes in water organic impurity were controlled mainly by the TOC index analyses. What was researched as well, was the influence of water pH on the removal of organic impurities measured by the TOC index. In order to characterize it the experiments were conducted at natural water pH, alkaline and acid reaction. At the beginning of the experiment and after the use of the researched sonochemical method we determined the chosen parameters: TOC, DOC, colour, oxygen consumption, UV254, turbidity, pH and temperature. On the basis of these parameters we evaluated the effects of the process depending on the changing ultrasound parameters.

15

Sorpcja metali ciężkich na utlenionych węglach aktywnych

Lach J., Ociepa E., Stępniak L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2006

|

T. 9, nr 2

161-171

PL

Przeprowadzono sorpcję z roztworów wodnych następujących metali ciężkich: ołowiu, kadmu, niklu, kobaltu. Modyfikację węgla WG-12 prowadzono w piecu obrotowym w temperaturach 400 i 800°C z udziałem pary wodnej, powietrza lub dwutlenku węgla oraz na stanowisku wykorzystującym nagrzewanie węgla ciepłem Joule'a do temperatury 400°C. Użyte sposoby modyfikacji pozwoliły na uzyskanie węgli o zwiększonych możliwościach sorpcyjnych w stosunku do wszystkich użytych w badaniach metali ciężkich. Nie można wybrać sposobu modyfikacji, który byłby jednocześnie optymalny dla wszystkich usuwanych metali. Najlepsze efekty uzyskano dla węgla modyfikowanego powietrzem w piecu obrotowym w 400°C oraz parą wodną i dwutlenkiem węgla w 800°C. Uzyskane wyniki sorpcji na węglach modyfikowanych z udziałem ciepła Joule'a są porównywalne z rezultatami na węglach utlenionych w piecu obrotowym z udziałem pary wodnej oraz dwutlenku węgla. W przypadku wyjściowego węgla aktywnego metale te sorbowały się w następującej kolejności: Pb > Ni ≈ Cd > Co.

EN

There has been conducted the adsorption from water solutions in static conditions of the following heavy metals: lead, cadmium, nickel and cobalt. The research was made on initial and modified carbon WG-12. In the case of initial, activated carbon, these metals adsorbed in the following order: Pb > Ni ≈ Cd > Co. The modification of WG-12 carbon was conducted in rotary furnace at the temperatures: 400 and 800°C with the usage of water vapour, air and carbon dioxide. It was carried out at the experimental stand using the heating of carbon by means of Joule heat up to the temperature of 400°C. The presented ways of modification allowed to obtain carbons of greater adsorption abilities in relation to all used heavy metals used in the research. There cannot be chosen one way of modification which would be optimum for all removed metals. In the case of lead, the efficiency of Pb2+ removing from solution of 0.1 mmol/dm³ concentration on initial carbon was: 23% and on carbon modified in rotary furnace at the temperature of 400°C with the usage of air (WG/400/AIR) was about 90%. Similar results were obtained on carbon modified at 800°C with the usage of carbon dioxide (WG/800/CO2). Much lower efficiency of removing was obtained for cadmium ions. On initial carbon, this efficiency was equal: 7.7%; and on WG/400/AIR was equal: 49%. Similar results were obtained during nickel adsorption, however, in this case the best results were obtained for modified carbon: WG/800/H2O (the degree of Ni2+ ions removal increased from 7.1% to about 60%). The degree of cobalt removal on modified carbon WG/800/H2O increased from 4.2 to 54%. The obtained adsorption results on carbons modified with the usage of Joule heat are comparable to the results observed on carbons oxidized in rotary furnace with the usage of water vapour and carbon dioxide. The best results are obtained on carbons modified in one heating-cooling down cycle. While analysing the adsorption results of the used heavy metals and the number of units of acidic and basic character, which are denoted by means of Boehm method, there can be observed that the greatest amount of acid units are on the surface of carbon WG/400/AIR which characterizes of great capacities in relation to other examined carbons. Nevertheless, high adsorption abilities in relation to: lead, nickel and cobalt were observed in the case of carbons, modified at 800°C in the atmosphere of both carbon dioxide and water vapour, when the amount of oxides of acidic character lowered a bit in relation to non-modified carbon. Such results can suggest the coexistence of other processes, not only the ion exchange processes on acidic oxides.

16

PAX-XL w układach koagulacji wspomaganej ultradźwiękami

Stępniak L., Kępa U.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2006

|

T. 9, nr 4

435-443

PL

Przedstawiono wyniki badań, których celem była ocena wpływu ultradźwięków na skuteczność koagulacji chlorkiem poliglinu PAX-XL60 zanieczyszczeń koloidalnych zawartych w wodzie. Uzdatniana woda charakteryzowała się niską mętnością i podwyższoną barwą, a dodatkowym problemem technologicznym była jej bardzo mała zdolność buforowa (zasadowość 0,4 mval/dm³). W tej sytuacji zastosowano wysokozasadowy koagulant, który przy potwierdzonej wysokiej skuteczności korygował jednocześnie alkaliczność wody. Badania przeprowadzono również dla wody o mętności preparowanej roztworem kaolinu. Testy koagulacji obejmowały symulację: mieszania szybkiego, flokulacji oraz sedymentacji. Eksperymenty prowadzono wstępnie zhydrolizowanym koagulantem PAX-XL60. W badaniach zastosowano dawkę optymalną, dawkę zmniejszoną oraz dawkę zmniejszoną wspomaganą polem ultradźwiękowym. Do nadźwiękawiania wykorzystano generator UD-20 (22 kHz) o mocy 180 W. Dla zróżnicowania natężenia wytwarzanego pola ultradźwiękowego stosowane były skrajne wartości zakresowe amplitudy drgań, tj. A = 8 i 16 μm. Po koagulacji i sedymentacji w porównywanych układach technologicznych wykonywano oznaczenia mętności, barwy, zasadowości, pH. Korzystny efekt stosowania ultradźwięków określany był poprzez wzrost skuteczności koagulacji, odnoszący się do dwóch wskaźników jakości wody, tj.: mętności i barwy. W przedstawionych wynikach testów dla badanego koagulantu uzyskano potwierdzenie efektu wspomagania koagulacji ultradźwiękami. Wzrost skuteczności procesu w wodzie o niskiej mętności był wyższy dla amplitudy 16 μm - 23% (mętność) i 14% (barwa). W wodzie o wysokiej mętności wspomaganie koagulacji zanieczyszczeń zachodziło korzystniej przy niższej amplitudzie drgań 8 μm, odpowiednio - 23 i 11%. W tym drugim przypadku stosowanie ultra-dźwięków połączone było z lepszą sedymentacją kłaczków. Czas ich powstawania podczas flokulacji nie uległ jednak zmianie. W procesie prowadzonym z udziałem badanego koagulantu odnotowano niższy efekt wspomagania koagulacji ultradźwiękami niż we wcześniejszych eksperymentach przy zastosowaniu siarczanu glinu. Zwiększenie skuteczności koagulacji związane z zastosowaniem pola ultradźwiękowego umożliwia obniżenie wprowadzanej dawki koagulantu.

EN

This paper presents the results of the research, the aim of which was to evaluate the impact of ultrasounds on the efficiency of the coagulation by polyaluminium chloride PAX-XL60 of colloidal impurities in water. Treated water was characterized by low turbidity and raised colour, moreover, the additional technological problem was its very low buffer ability (alkalinity 0.4 mval/dm³). In this situation, a high-alkaline coagulant, which at the proved high efficiency, simultaneously corrected water alkalinity. The research was also conducted for water of high turbidity (prepared by kaolin solution). The coagulation tests covered the simulation of: quick mixing, flocculation and sedimentation. Experiments were conducted with the preliminarily hydrolized coagulant PAX-XL 60. In the research we used coagulant in the optimal dose, decreased dose and decreased dose aided by ultrasonic field. The generator UD-20 (22 kHz) of power 180 W was used to sonification. Two vibration amplitudes A = 8 and 16 μm were used for the differentiation of the intensity of the generated ultrasonic field. After coagulation and sedimentation, in the compared technological systems, the assay of turbidity, colour, alkalinity, pH was made. The positive effect of the use of ultrasounds was described as the growth of coagulation efficiency referring to the both water quality factors: turbidity and colour. For the examined coagulant, there was gained the prove of the ultrasounds coagulation aiding effect. The growth of the process efficiency in water of low turbidity was higher for amplitude 16 μm: 23% - turbidity and 14% - colour. In the water of high turbidity, the impurities coagulation aiding had better results at the lower amplitude of vibrations 8 μm - 23 and 11% respedively. In the second case, the use of ultrasounds was connected with the better flocs sedimentation. The time of their arising during flocculation did not change. In the process conducted with the examined coagulant, it was noticed that there is the lower effect of ultrasounds aiding than at the use of aluminium sulfate. The increase of the coagulation effectiveness, connected with the use of ultrasound field, enables to decrease the applied coagulant dose.

17

The analysis of sedimentation and thickening of sewage sludges after ultrasonic disintegration

Bień J., Kamizela T., Kowalczyk M., Stępniak L.

Environment Protection Engineering

|

2004

|

Vol. 30, nr 4

24-28

EN

The article deals with the possibility of using the ultrasonic wave (UD) as a factor that improves sedimentation process and thickening of sludge particles. The investigations were focused on transformations in sediment, clarity and contents of organic substances in separated supernatant. Determination of the most effective physical parameters characterizing ultrasonic field was an essen-tial aim of investigations. Ultrasonic wave can be used for improving the sedimentation of sewage sludge. However, the best possible disintegration of the sewage sludge in ultrasonic field will require an adjustment of the values of energy to the characteristic sludge parameters.

PL

W pracy przedstawiono możliwość zastosowania fali ultradźwiękowej jako czynnika wspomagającego proces sedymentacji i zagęszczania cząstek osadów. W badaniach skupiono się na przemianach w charakterystyce sedymentacyjnej osadów, klarowności oddzielonych wód osadowych oraz wielkości ChZT. Istotnym problemem było wyznaczenie jak najbardziej efektywnych parametrów fizycznych charakteryzujących działanie pola ultradźwiękowego. Po przeprowadzeniu badań dostrzega się w zastosowaniu fal ultradźwiękowcych metodę, która pozwoli na poprawę własności sedymentacyjnych osadów ściekowych. Uzyskanie jak najlepszych efektów dezintegracji osadów ściekowych w polu UD będzie wymagało jednak dostosowania odpowiednich wielkości wprowadzonej energii do charakterystycznych parametrów osadu.

18

Settling characteristics of sludge particles produced by water treatment processes

Bień J., Kowalczyk M., Kamizela T., Stępniak L.

Environment Protection Engineering

|

2004

|

Vol. 30, nr 4

29-37

EN

The increasing amounts of sludges and washings produced by water treatment processes pose a number of difficulties for the water treatment plants. So far, the methods for sludge thickening and dewatering either on beds or lagoons are considered to be insufficient, difficult and expensive in exploitation. The sludge particles in a form of flocculent structures bind water in a mechanical way causing a number of difficulties in a process of water removal. In order to intensify the effect of thickening and dewatering processes, the sludges need prior preparation resulting in transformation of the sludge from amorphous into porous structure which facilitates water removal. The application of the ultrasonic field as a factor modifying polyelectrolyte enables us to increase the effect of sludge dewatering. The method proposed is neither dangerous nor detrimental to the environment. The paper deals with the efficiency of thickening of post-coagulated sludge conditioned a polyelectrolyte and sludge conditioned by polyelectrolyte and exposed to the ultrasonic field.

PL

Wzrastające ilości osadów i popłuczyn z oczyszczania wody są poważnym problemem w zakładach uzdatniania wody. Metody ich zagęszczania i odwadniania na poletkach czy lagunach stosowane do tej pory są niewystarczające, trudne do przeprowadzenia i kosztowne w eksploatacji. Cząstki osadów tworzące struktury kłaczkowe w sposób mechaniczny wiążą wodę, której usuwanie stwarza trudności. Aby zwiększyć efekt zagęszczania i odwadniania osadów, poddaje się je wcześniej odpowiedniemu przygotowaniu, aby przekształcić strukturę osadów z bezpostaciowej w porowatą, z której łatwiej usunąć wodę. Wykorzystując pole ultradźwiękowe jako czynnik modyfikujący działanie polielektrolitów, dąży się do zwiększenia odwadniania. Taka metoda kondycjonowania nie stanowi zagrożenia dla środowiska. Przedstawiono próbę analizy efektywności zagęszczania osadów pokoagulacyjnych kondycjonowanych za pomocą polielektrolitu oraz skojarzonej metody ultradźwięki + polielektrolit.

19

Ultrasounds energy applica tion to the intensification of coagulants and polyelectrolytes action

Stępniak L., Wolny L.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2004

|

Vol. 11, nr 11

1215-1224

EN

The possibility of ultrasonic field action in some environmental engineering application has been discussed. The aim was intensification of the coagulation process in the water treatment processes and also the evaluation of the ultrasonic field effect on the organic compounds. The aim of ultrasounds application in the sewage sludges conditioning process is the improvement of dewatering effect and its allows at the same time to reduction of use of chemical reagents.

PL

Badano możliwości zastosowania pola ultradźwiękowego w wybranych dziedzinach inżynierii środowiska. Celem badań była intensyfikacja procesu koagulacji w uzdatnianiu wody oraz ocena działania pola ultradźwiękowego na związki organiczne. Zastosowanie ultradźwięków w procesie kondycjonowania osadów ściekowych związane było z poprawą ich odwadniania, przy jednoczesnym ograniczeniu zużycia reagentów chemicznych.

20

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.