Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

World experience in the use of excess sewage sludge

Jumasheva Kamshat, Syrlybekkyzy Samal, Serikbayeva Akmaral, Nurbayeva Farida, Kolesnikov Alexandr, Bessimbayeva Zhanar, Uisimbayeva Zhanar

Acta Innovations

|

2023

|

no. 50

18--28

EN

The world experience of neutralization and disposal of excess sludge of urban sewage is considered. The sludge generated during the technical treatment of municipal wastewater is dangerous, has low dehydration, the percentage of moisture is more than 96%, contains some pathogenic and organic substances, as well as heavy metals. In the Mangystau region of Aktau (Kazakhstan) at a sewage treatment plant, sewage sludge is mainly accumulated on silt sites after minimal treatment. The main directions of neutralization and disposal of excess sludge used in Asian and European countries are generalized. For example, while authors from China conducted research on ultrasonic chemical treatment of urban sludge and drying by artificial methods, authors from Europe paid more attention to the disposal of excess sludge from municipal wastewater, in the form of road Surface additives, cement strength additives or modified bentonite for further use. Sewage sludge as a safe fertilizer in the national economy. Their advantages and disadvantages are shown, considering environmental and economic efficiency. The advantages of many studies can be indicated by the efficiency of the secondary use of sewage sludge, as well as a significant reduction in the area allocated for the storage of precipitation data. The disadvantages of these studies can indicate significant economic and time costs, which are ultimately compensated by the positive results of their secondary use.

2

Disintegrating Influence of Sonication on the Excess Sludge Liquification and their Microbiological Indicator

Zawieja Iwona, Brzeska Kinga

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2019

|

Tom 21, cz. 1

456--471

EN

The rate of decomposition of organic matter during methane fermentation is limited by the speed of the first phase of this process, called hydrolysis, during which liquefaction process of organic compounds takes place. For the pre-treatment of sludge before methane fermentation, disintegration techniques are used, which depending on the type of energy supplied to the system, can be divided into four groups: chemical, thermal, mechanical, biological methods. An effective method of mechanical disintegration of sewage sludge is the technology associated with the use of ultrasound. The impact of ultrasonic waves distorts the state of balance in the system, leads to better spatial packing of molecules, changing the structure of sewage sludge and their physico-chemical properties. The aim of the study was to determine the disintegrating influence of sonication on the excess sludge liquification expressed as the increase in the soluble chemical oxygen demand (SCOD) value of the modified excess sludge as well as estimating of the microbiological indicators of sonicated sludge. The process of disintegration of excess sludge with the ultrasonic field was carried out with the use of a disintegrator type UD-20 with a vibration frequency of 22 kHz and a maximum output power of 180W. Microbiological analyzes performed for non-modified and disintegrated sludge concerned the number of mesophilic and psychrophilic microorganisms, Salmonella spp bacteria and Escherichia coli type bacteria, which is a pathogenic species. Periodic methane fermentation of excess sludge was carried out for 10 days, in the temperature of 37°C. As a result of subjecting the excess sludge to disintegration with an ultrasonic field, an increase in the degree of liquefaction of sludge was noted, expressed as an increase in the value of soluble chemical oxygen demand (SCOD). For the vibration amplitude of 16μm and sonication time of 300 s about 5-fold increase of SCOD values in relation to initial values was obtained. The highest degree of elimination of the studied groups of microorganisms was noted on the 10th day of the methane fermentation process of modified excess sludge.

PL

Szybkość rozkładu substancji organicznych podczas fermentacji metanowej jest ograniczona szybkością pierwszej fazy tego procesu zwanej hydrolizą, podczas której następuje upłynnienie związków organicznych. W celu wstępnej modyfikacji osadów przed fermentacją metanową stosuje się techniki dezintegracji, które w zależności od rodzaju energii dostarczanej do układu można podzielić na cztery grupy: chemiczne, termiczne, mechaniczne, biologiczne. Skuteczną metodą mechanicznej dezintegracji osadów ściekowych jest technologia związana z zastosowaniem ultradźwięków. Oddziaływanie fal ultradźwiękowych zakłóca stan równowagi w układzie, prowadzi do lepszego przestrzennego upakowania cząsteczek, zmieniając przy tym strukturę osadów ściekowych oraz ich właściwości. Celem badań było określenie dezintegrującego wpływu sonikacji na upłynnienie osadów nadmiernych wyrażone wzrostem wartości rozpuszczonego chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZTrozp.), a także oszacowanie wskaźników mikrobiologicznych sonifikowanych osadów. Proces dezintegracji osadów nadmiernych polem ultradźwiękowym przeprowadzono przy użyciu dezintegratora typu UD-20 o częstotliwości drgań 22 kHz i maksymalnej mocy wyjściowej 180 W. Analizy mikrobiologiczne przeprowadzone dla osadów niemodyfikowanych i dezintegrowanych dotyczyły określenia liczebności mikroorganizmów mezofilnych i psychrofilnych, bakterii Salmonella spp i bakterii typu Escherichia coli, która jest gatunkiem patogennym. Okresową fermentację metanową osadów nadmiernych prowadzono przez 10 dób, w temperaturze 37°C. W wyniku poddania osadów nadmiernych modyfikacji za pomocą pola ultradźwiękowego odnotowano wzrost stopnia upłynnienia osadów, wyrażony wzrostem wartości rozpuszczonego chemicznego zapotrzebowania na tlen. Dla amplitudy drgań 16 μm i czasu sonikacji 300 s uzyskano około 5-krotny wzrost wartości ChZTrozp. w stosunku do wartości początkowych. Najwyższy stopień eliminacji badanych grup mikroorganizmów odnotowano w 10 dobie procesu fermentacji metanowej modyfikowanych osadów nadmiernych.

3

Effect of Thermal and Alkaline Disintegration of Excess Sludge on Biodegradation

Zawieja Iwona

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 10

172--182

EN

Thermal methods of sludge disintegration can be divided into high temperature (over 100°C) and low temperature (below this temperature). They consist in the supply or removal of thermal energy, contributing to the changes in sludge structure and physicochemical properties. During the chemical disintegration of excess sludge with sodium hydroxide, there is an increase in the pH value, as well as changes in their structure. The OH- ions are highly toxic to the microorganisms living in the excess sludge and affect the decline of biological activity of most microorganisms. The aim of the conducted research was to prove the impact of the thermal and alkaline disintegration of excess sludge on the susceptibility of organic substances to biodegradation. The thermal disintegration of excess sludge was carried out in a shaking water bath, in which the sludge placed in laboratory flasks with an active volume of 0.5 L were heated for a specified period within the scope of the so-called low temperatures, i.e. 65–95 °C. The sludge was heated for a period of 0.5–12 h. The alkaline disintegration of the sludge was carried out with sodium hydroxide in the form of dust at ambient temperature, in sealed plastic bottles with an active volume of 5L, the contents of which were mixed manually every few hours. The regent doses in the range of 0.05–1.3 g NaOH/g VSS and disintegration time 12h were used. As a result of subjecting the excess sludge to disintegration by means of the selected methods, an increase in the concentration of organic substances in the dissolved form in the supernatant liquid was noted. On the basis of the increase in SCOD, TOC value and VFAs concentration, the most favorable modification conditions were determined. As a result of disintegration of the sludge and subsequent methane fermentation, the supporting effects of the applied modification methods were observed, in relation to the conventional methane fermentation of excess sludge.

4

The course of the methane fermentation process of dry ice modified excess sludge

Zawieja Iwona Ewa

Archives of Environmental Protection

|

2019

|

Vol. 45, no. 1

50--58

EN

The essence of the methane fermentation course is the phase nature of changes taking place during the process. The biodegradation degree of sewage sludge is determined by the effectiveness of the hydrolysis phase. Excess sludge, in the form of a flocculent suspension of microorganisms, subjected to the methane fermentation process show limited susceptibility to the biodegradation. Excess sludge is characterized by a significant content of volatile suspended solids equal about 65 ÷ 75%. Promising technological solution in terms of increasing the efficiency of fermentation process is the application of thermal modification of sludge with the use of dry ice. As a result of excess sludge disintegration by dry ice, denaturation of microbial cells with a mechanical support occurs. The crystallization process takes place and microorganisms of excess sludge undergo the so-called “thermal shock”. The aim of the study was to determine the effect of dry ice disintegration on the course of the methane fermentation process of the modified excess sludge. In the case of dry ice modification reagent in a granular form with a grain diameter of 0.6 mm was used. Dry ice was mixed with excess sludge in a volume ratio of 0.15/1, 0.25/1, 0.35/1, 0.45/1, 0.55/1, 0.65/1, 0.75/1, respectively. The methane fermentation process lasting for 8 and 28 days, respectively, was carried out in mesophilic conditions at 37°C. In the first series untreated sludge was used, and for the second and third series the following treatment parameters were applied: the dose of dry ice in a volume ratio to excess sludge equal 0.55/1, pretreatment time 12 hours. The increase of the excess sludge disintegration degree, as well as the increase of the digestion degree and biogas yield, was a confirmation of the supporting operation of the applied modification. The mixture of reactant and excess sludge in a volume ratio of 0.55/1 was considered the most favorable combination. In relation to not prepared sludge for the selected most favorable conditions of excess sludge modification, about 2.7 and 3-fold increase of TOC and SCOD values and a 2.8-fold increase in VFAs concentration were obtained respectively. In relation to the effects of the methane fermentation of non-prepared sludge, for modified sludge, about 33 percentage increase of the sludge digestion degree and about 31percentage increase of the biogas yield was noticed.

PL

Istotą przebiegu fermentacji metanowej jest fazowy charakter przemian zachodzących w trakcie procesu. Stopień biodegradacji osadów ściekowych zależy od skuteczności fazy hydrolizy. Osady nadmierne występujące w postaci kłaczkowatej zawiesiny drobnoustrojów, poddawane procesowi fermentacji metanowej, wykazuje ograniczoną podatność na biodegradację. Osady nadmierne charakteryzują się znaczną około 65 ÷ 75% zawartością substancji organicznych. Obiecującym rozwiązaniem technologicznym pod względem zwiększenia efektywności procesu fermentacji jest zastosowanie modyfikacji osadów nadmiernych suchym lodu. W wyniku dezintegracji osadów nadmiernych suchym lodem zachodzi denaturacja komórek drobnoustrojów o podłożu mechanicznym. Zachodzi proces krystalizacji, a mikroorganizmy osadu nadmiernego ulegają tak zwanemu „szokowi termicznemu”. Celem badań było określenie wpływu dezintegracji osadów nadmiernych suchym lodem na przebieg procesu fermentacji metanowej modyfikowanych osadów. W przypadku modyfikacji suchym lodem zastosowano reagent w postaci granulatu o uziarnieniu 0,6 mm. Suchy lód zmieszano z osadem nadmiernym w stosunku objętościowym odpowiednio 0,15/1, 0,25/1, 0,35/1, 0,45/1, 0,55/1, 0,65/1, 0,75/1. Proces fermentacji metanowej trwający 8 i 28 dób prowadzono w warunkach mezofilowych w 37°C. W pierwszej serii zastosowano niepreparowane osady nadmierne, a w kolejnej mieszaninę suchego lodu i osadów nadmiernych w stosunku objętościowym wynoszącym 0,55/1, czas wstępnej obróbki 12 godzin. Uzyskany wzrost stopnia przefermentowania osadów i efektywności produkcji biogazu jest potwierdzeniem wspomagającego działania zastosowanej modyfikacji. Mieszaninę reagenta i osadów nadmiernych w stosunku objętościowym 0,55/1 uznano za najkorzystniejsze połączenie. W odniesieniu do niepreparowanych osadów nadmiernych, dla wybranych warunków dezintegracji uzyskano odpowiednio około 2,7- i 3-krotny wzrost wartości całkowitego węgla organicznego, rozpuszczonego chemicznego zapotrzebowania na tlen oraz 2,8-krotny wzrost stężenia lotnych kwasów tłuszczowych. W odniesieniu do efektów fermentacji metanowej niepreparowanych osadów nadmiernych, w przypadku osadów modyfikowanych odnotowano około 33% wzrost stopnia przefermentowania i około 31% wzrost wartości jednostkowej produkcji biogazu.

5

Effect of Dry Ice Modification of Excess Sludge on the Methane Fermentation Process

Zawieja I.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

558--573

EN

The specific susceptibility of excess sludge to the methane fermentation process is a limiting factor for the rate of reaction occurring in the subsequent stages of the process. The kinetics of biochemical changes during spontaneous methane fermentation phases is directly influenced by the increase in the concentration of dissolved organic substances available to microorganisms in the process. Excess sludge deposition by different disintegration methods, ie: chemical, physical, combined increases the efficiency of the methane fermentation process. Among the modifications mentioned above, the advantages of physical methods, especially of thermal nature, should be emphasized. In addition to the significant modification of the excess sludge structure, it does not cause secondary contamination of the prepared sludge and therefore is a promising technological solution. The aim of the study was to determine the effect of dry ice disintegration on the susceptibility of excess sludge to biodegradation. Volatile fatty acids are an important intermediate product in methane fermentation and increased effects of the stabilization process is conditioned by their concentration. Since the phase limiting process is the hydrolysis phase, the first stage of the fermentation, the detailed analysis was carried out in the first eight days of the process by performing physicochemical determinations of the modified sludge. Periodic fermentation was carried out under mesophilic conditions. Excess sludge was prepared with dry ice in a volume ratio of dry ice to excess sludge in range from 0.05L-1 to 0.75L-1. Confirmation of the increased susceptibility of the prepared excess sludge to the methane fermentation process was a modification of the sludge structure expressed by the increase of the disintegration degree. For sludge subjected to disintegration with dry ice, using the most preferred reagent dose, in the following days of the methane fermentation process, in relation to methane fermentation of non-prepared excess sludge, increase of SCOD and TOC values as well as VFAs concentration was noted.

PL

Specyficzna podatność osadów nadmiernych na proces fermentacji metanowej jest czynnikiem ograniczającym szybkość reakcji zachodzących w kolejnych etapach procesu. Na kinetykę przemian biochemicznych podczas zachodzących samorzutnie faz fermentacji metanowej wpływa bezpośrednio wzrost stężenia rozpuszczonych substancji organicznych dostępnych dla mikroorganizmów procesu. Modyfikacja osadów nadmiernych odmiennymi metodami dezintegracji, tj. chemicznymi, fizycznymi, hybrydowymi zwiększa efektywność procesu fermentacji metanowej. Spośród wymienionych powyżej metod modyfikacji należy podkreślić zalety metod fizycznych, zwłaszcza termicznych. Oprócz istotnej modyfikacji struktury osadów nadmiernych, nie powodują one wtórnego zanieczyszczenia preparowanych osadów i stanowią obiecujące rozwiązanie technologiczne. Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu dezintegracji osadów nadmiernych suchym lodem na wzrost podatność na biodegradację. Lotne kwasy tłuszczowe są ważnym produktem pośrednim fermentacji metanu, a zwiększona wydajność procesu stabilizacji zależy od ich stężenia. Ponieważ procesem limitującym fermentacje metanową jest faza hydrolizy, pierwszy etap stabilizacji, dokonano analizy wybranych oznaczeń fizyczno-chemicznych w ciągu pierwszych ośmiu dób procesu fermentacji modyfikowanych osadów Okresową fermentację metanową prowadzono w warunkach mezofilowych. Stworzono mieszaniny suchego lodu i osadów nadmiernych w stosunku objętościowym reagenta do osadów w zakresie od 0,05/1 do 0,75/1. Potwierdzeniem zwiększonej podatności dezintegrowanych osadów nadmiernych na proces fermentacji metanowej był zachodzący proces lizy osadów nadmiernych wyrażony wzrostem stopnia dezintegracji. W przypadku osadów nadmiernych poddanych dezintegracji suchym lodem, przy użyciu najkorzystniejszej dawki reagenta, w kolejnych dobach procesu fermentacji metanowej, w odniesieniu do fermentacji metanowej niepreparowanych osadów nadmiernych, odnotowano wzrost wartości rozpuszczonego chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT), ogólnego węgla organicznego (OWO) oraz stężenia lotnych kwasów tłuszczowych (LKT).

6

Ultradźwiękowa dezintegracja osadów ściekowych w technologii GSD - doświadczenia eksploatacyjne

Trojanowska K., Myszograj S.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2017

|

Nr 3

110--114

PL

Proces dezintegracji osadów ściekowych może być realizowany m.in. poprzez zastosowanie mechanicznej homogenizacji, fal ultradźwiękowych i mikrofalowych, środków chemicznych, metod termicznych i procesów biologicznych. Efektywność różnych metod dezintegracji badaną w skali laboratoryjnej szeroko opisano w literaturze. Problematyczna jest jednak ocena instalacji pracujących w skali technicznej. W artykule opisano doświadczenia z pierwszego roku eksploatacji instalacji dezintegracji ultradźwiękowej GSD w oczyszczalni ścieków Hajdów w Lublinie.

EN

The disintegration process of sewage sludge can be realized by mechanical homogenization, ultrasonic, microwave, chemical, thermal methods and biological processes. The effectiveness of different methods of the disintegration test in laboratory scale were broadly described in the literature. Problematic is the assessment of installation working on a technical scale. The article describes the experience of the first year of operation of the ultrasonic disintegration GSD installation of wastewater treatment plant Hajdów in Lublin.

7

Zastosowanie wybranych modeli nieliniowych do prognozy ilości osadu nadmiernego

Gawdzik J., Szeląg B., Bezak-Mazur E., Stoińska R.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 2

695--708

EN

Operation of a sewage treatment plant is a complex task because it requires maintaining the parameters of its activities at the appropriate level in order to achieve the desired effect of reducing pollution and reduce the flow of sediment discharged from the biological reactor. The basis for predicting the amount of excess sludge and operational parameters WWTP can provide physical models describing the biochemical changes occurring in the reactor, in which the input parameters, ie. Indicators of effluent quality and quantity of wastewater are modeled in advance. However, due to numerous interactions and uncertainty of the data in the physical models and forecast errors parameters of the inlet to the treatment plant Simulation results may be affected by significant errors. Therefore, to minimize the prediction error parameters of operation of the technological objects deliberate use of a black box model. In these models at the stage of learning is generated model structure underlying the projections analyzed the operating parameters of the plant. This publication presents the possibility of the use of methods: support vector, k – nearest neighbour and trees reinforced to predict the amount of the resulting excess sludge during wastewater treatment in the WWTP located in Sitkówka – News with a capacity of 72,000 3/d with a load of 275,000 PE . Due to the fact that did not have the quality parameters of wastewater at the inlet to the activated sludge chambers it was not possible to verify the empirical relationships commonly used in engineering practice to determine the size of the daily flow of excess sludge. Due to the significant differences in the amount of excess sludge generated in the period (t = 1-7 days) the simulation of the amount of sludge into the time were performed. To assessment the compatibility of measurement results and simulations quantities of sludge the mean absolute error and relative error of prediction for the considered parameter of technology was used. The analyzes carried out revealed that the amount of generated excess sludge can be predicted on the basis of parameters describing the quantity and quality of influent waste water (slurry concentration of total nitrogen and total phosphorus, BOD5) and the operating parameters of the biological reactor (recirculation rate, concentration and temperature of the sludge, the dosed amount of methanol and PIX). On the basis of computations, it can be concluded that the most accurate forecasting results amounts of sediment were obtained by using a reinforced trees (t = 2 to 5 days) and Support Vector Machines methods (t = 1, 6, 7 days). While the highest values of forecast errors sediments was obtained using a k – nearest neighbor (t = 2 to 5 days) and reinforced trees (t = 1, 6, 7 days).

8

Wpływ dezintegracji osadów nadmiernych na zmiany wartości całkowitego węgla organicznego (OWO)

Zawieja I.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

785--790

PL

Efektywność przemiany substancji organicznych zawartych w osadach nadmiernych do formy rozpuszczonej jest traktowana jako ważny czynnik limitujący przebieg procesu stabilizacji beztlenowej. Bezpośrednim efektem, zachodzącego w dezintegrowanych osadach, procesu lizy jest wzrost wartości ogólnego węgla organicznego (OWO) oraz korelujący z nim wzrost wartości chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT) oraz stężenia lotnych kwasów tłuszczowych (LKT). Ogólny węgiel organiczny jest wskaźnikiem zawartości w cieczy nadosadowej całkowitego węgla organicznego w formie rozpuszczonej (RWO) i zawieszonej (ZWO). Wraz z zachodzącym, w wyniku procesów biochemicznych, wzrostem stopniem rozkładu substancji organicznych zawartych w osadach maleje wartość ilorazu ChZT do OWO. Celem badań było określenie wpływu procesu dezintegracji osadów nadmiernych na zmiany wartości całkowitej węgla organicznego. Proces chemicznej dezintegracji osadów nadmiernych prowadzono, stosując wybrane reagenty kwaśne (HCl), zasadowe (KOH) i utleniające (H2O2). Modyfikację przeprowadzono w temperaturze pokojowej w ciągu 6 i 24 godzin. Podczas procesu dezintegracji osadów nadmiernych odnotowano wzrost wartości ogólnego węgla organicznego, chemicznego zapotrzebowania na tlen, a także stężenia lotnych kwasów tłuszczowych, co potwierdziło podatność preparowanych osadów na biodegradację. Stwierdzono, że w przypadku uzyskanego wzrostu wartości badanych wskaźników zastosowany czas preparowania 24 h nie wpłynął znacząco na efektywność dezintegracji prowadzonej wodorotlenkiem potasu. Najwyższą wartość ChZT (8354 mg O2/dm3) uzyskano w przypadku chemicznej dezintegracji wodorotlenkiem potasu w dawce 6 g/dm3 i czasu preparowania 6 h. Dla podanych powyżej warunków preparowania uzyskano wartość ogólnego węgla organicznego 1450 mg C/dm3.

EN

The efficiency of conversion of organic substances contained in the excess sludge to the dissolved form is considered as an important factor limiting the process of anaerobic stabilization. Direct effect, occurring in the disintegrated sludge, lysis process is to increase the value of the total organic carbon (TOC), correlates with the increase of the chemical oxygen demand (COD) and the concentration of volatile fatty acids (VFAs). The total organic carbon content is indicative of the supernatant liquid of total organic carbon in dissolved form (DOC) and suspended (SOC). Together with occurring, as a result of biochemical processes, increase the degree of decomposition of organic substances contained in the sludge decreases the value of the ratio of COD to TOC. The aim of the study was to determine the impact of the process of excess sludge disintegration on the changes of the total organic carbon values. The process of chemical disintegration of excess sludge was treated using the selected acidic i.e. HC, alkaline i.e. KOH, Ca (OH)2 and oxidizing reagents i.e. H2O2. The modification was carried out at ambient temperature for 6 and 12 h. During sludge disintegration it was noticed the growth of total organic carbon values, chemical oxygen demand as well as concentration of volatile fatty acids that confirmed the susceptibility of prepared sludge to biodegradation. It has been found that in the case of the tested indicators, the time of a preparation 24 h did not affect significant the effectiveness of disintegration by KOH. The highest COD value of 8354 mg O2/dm3 obtained in case of chemical disintegration of sodium hydroxide at a dose of 6 g/dm3 and preparation time 6 h. For given conditions of preparing a value of total organic carbon was 1450 mg C/dm3.

9

Efektywność generowania lotnych kwasów tłuszczowych podczas mezofilowej i termofilowej fermentacji metanowej osadów nadmiernych

Zawieja I., Wolny L., Próba M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2016

|

Nr 48

226--232

PL

Aktywność mikroorganizmów warunkujących szybkość przemian zachodzących podczas procesu fermentacji metanowej zależy od warunków środowiskowych procesu. Czynnikiem intensyfikującym przebieg fermentacji metanowej jest wzrost temperatury procesu. Prowadzenie procesu fermentacji metanowej w warunkach termofilowych wpływa na szybkości reakcji zachodzących podczas fazy hydrolizy, przyczyniając się do zwiększenia stężenia lotnych kwasów tłuszczowych generowanych z osadów, a w efekcie zwiększenia produkcji biogazu. Należy jednak podkreślić, iż bakterie termofilne wykazują dużą wrażliwość na zmiany temperatury już rzędu ± 0,5°C/d, przy optimum ich wzrostu w zakresie 52–55°C. W związku z tym, aby proces przebiegał optymalnie, bez zakłóceń, konieczne jest zapewnienie stabilnych warunków środowiskowych prowadzących do maksymalnej redukcji substancji organicznych. Podstawowym substratem badań, charakteryzującym się wysoką zawartością związków organicznych i związków azotowych, były osady nadmierne. W celu określenia wpływu fermentacji termofilowej na generowanie lotnych kwasów tłuszczowych osady ściekowe poddano 8-dobowej stabilizacji beztlenowej. Wykonano następujące oznaczenia fizyczno-chemiczne: sucha masa, pH, zasadowość, lotne kwasy tłuszczowe, chemiczne zapotrzebowanie na tlen. W kolejnych dobach procesu, w odniesieniu do fermentacji prowadzonej w warunkach mezofilowych, odnotowano wzrost generowania lotnych kwasów tłuszczowych oraz korelujący z nim wzrost wartości chemicznego zapotrzebowania na tlen. W 8 dobie procesu prowadzonego w warunkach termofilowych stężenie lotnych kwasów tłuszczowych wynosiło 1749 mgCH3COOH/dm3, natomiast wartość chemicznego zapotrzebowania na tlen 3279 mgO2/dm3, przy zasadowości rzędu 3800 mgCaCO3/dm3.

EN

Microbial activity determining the speed of the changes occurring during the process of anaerobic digestion depends on the environmental conditions of the process. The factor intensifying the process of methane fermentation is an increase of temperature. The conducting of the methane fermentation in thermophilic conditions affect the rate of the reactions taking place during the phase of hydrolysis, thus contributing to increase the concentration of volatile fatty acids generated from the sludge, resulting in increasing the production of biogas. It should be noted, however, that thermophilic bacteria have a high sensitivity to temperature changes already the order of ± 0.5 °C/d at their optimum growth in the range of 52–55 °C. Therefore, for the process would run optimally smoothly unnecessary to ensure stable environmental conditions leading to maximum reduction of organic substances. The basic test substrate, characterized by a high content of organic and nitrogen compounds, is excess sludge. To determine the effect of generating the volatile fatty acids during the thermophilic fermentation the sludge was submitted 8-daily anaerobic stabilization. The following designations of physico-chemical characteristics were made: dry matter, pH, alkalinity, volatile fatty acids, the chemical oxygen demand. In the following days of the process operation with regard to fermentation carried out under mesophilic conditions the increase of volatile fatty acids generation was observed, which also correlated with the increase of the chemical oxygen demand. In the 8th day of thermophilic conditions the concentration of volatile fatty acids was 1749 mgCH3COOH/dm3, while the chemical oxygen demand 3279 mgO2/ dm3 and the alkalinity row of 3800 mgCaCO3/dm3.

10

Dezintegracja osadów w kontekście wzrostu produkcji biogazu

Zielewicz E.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2016

|

Nr 2

69--75

PL

Wzmożone pozyskiwanie biogazu w procesach fermentacji metanowej, jako źródła energii odnawialnej, jest aktualnie postrzegane jako zadanie priorytetowe w przy podejściu do zagadnień intensyfikacji procesu fermentacji metanowej. W artykule przedstawiono dezintegrację osadów nadmiernych jako jedna z metod intensyfikacji tego procesu, przy czym skoncentrowano się na dezintegracji ultradźwiękowej. Przedstawione w artykule wyniki badań własnych wykazały, iż podatność dziewięciu przebadanych osadów z polskich oczyszczalni ścieków na dezintegracje ultradźwiękową była skrajnie różna i zależała od właściwości fizykochemicznych osadów ściekowych, a parametrem, który znacząco wpływał na efekty dezintegracji ultradźwiękowego była sucha masa osadów. Tylko 3 osady okazały się podatne na działanie pola ultradźwiękowego, przy czym tylko w jednym przypadku skuteczna dezintegracja znalazła odzwierciedlenie w znaczącym, 40% przyroście biogazu. Efekt technologiczny dezintegracji wyraził się w skróceniu czasu fazy hydrolitycznej fermentacji.

EN

Increase of biogas from methane fermentation processes, as a source of renewable energy, is currently perceived as a priority in at the approach to the issues of intensifying the process of anaerobic digestion. The article presents the disintegration of excess sludge as a method of intensification of this process, which focuses on ultrasonic disintegration. The results of the own study showed that the susceptibility of 9 tested sludge from wastewater treatment plants on ultrasonic disintegration was extremely variable and depend on the physicochemical properties of sludge and parameter which significantly influenced the effects of the disintegration of the ultrasound was dry mass of sludge. Only three of sludge were found to be susceptible to the action of the ultrasound field, but only in one case, the effective disintegration was reflected in a significant 40% increase of biogas. The effect of technological disintegration expressed in reduced time of hydrolytic phase of fermentation.

11

The impact of excess sludge disintegration on the changes of total organic carbon value

Zawieja I.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2016

|

Vol. 23, nr 4

421--432

EN

The efficiency of conversion of organic substances contained in the excess sludge to the dissolved form is considered as an important factor limiting the process of anaerobic stabilization. Direct effect, occurring in the disintegrated sludge, lysis process is to increase the value of the total organic carbon (TOC), correlates with the increase of the concentration of volatile fatty acids (VFAs). The total organic carbon content is indicative of the supernatant liquid of total organic carbon in dissolved form (DOC) and suspended (SOC). Together with occurring, as a result of biochemical processes, increase the degree of decomposition of organic substances contained in the sludge decreases the value of the ratio of COD to TOC. The aim of the study was to determine the impact of the process of excess sludge disintegration on the changes of the total organic carbon values. The process of chemical disintegration of excess sludge was treated using the selected acidic ie HCl, alkaline ie KOH and oxidizing reagents ie H2O2. The modification was carried out at ambient temperature for 6 and 24 h. During sludge disintegration it was noticed the increase of total organic carbon values, disintegration degree as well as the concentration of volatile fatty acids that confirmed the susceptibility of prepared sludge to biodegradation. The highest TOC value of 2150 mg C/dm3 obtained in case of chemical disintegration of potassium hydroxide at a dose of 12.0 g/dm3 and preparation time 24 h. For given conditions of preparing a concentration of VFAs was 523 mg CH3COOH/dm3.

PL

Efektywność przemiany substancji organicznych zawartych w osadach nadmiernych do formy rozpuszczonej jest traktowana jako ważny czynnik limitujący przebieg procesu stabilizacji beztlenowej. Bezpośrednim efektem procesu lizy zachodzącego w dezintegrowanych osadach jest wzrost wartości ogólnego węgla organicznego (OWO) oraz korelujący z nim wzrost wartości stężenia lotnych kwasów tłuszczwych (LKT). Ogólny węgiel organiczny jest wskaźnikiem zawartości w cieczy nadosadowej całkowitego węgla organicznego w formie rozpuszczonej (RWO) i zawieszonej (ZWO). Wraz z zachodzącym w wyniku procesów biochemicznych wzrostem stopniem rozkładu substancji organicznych zawartych w osadach maleje wartość ilorazu ChZT do OWO. Celem badań było określenie wpływu procesu dezintegracji osadów nadmiernych na zmiany wartości całkowitej węgla organicznego. Proces chemicznej dezintegracji osadów nadmiernych prowadzono, stosując wybrane reagenty kwaśne (HCl), zasadowe (KOH) i utleniające (H2O2). Modyfikację przeprowadzono w temperaturze pokojowej w ciągu 6 i 24 godzin. Podczas procesu dezintegracji osadów nadmiernych odnotowano wzrost wartości ogólnego węgla organicznego, a także stężenia lotnych kwasów tłuszczowych, co potwierdziło podatność preparowanych osadów na biodegradację. Najwyższą wartość OWO 2150 mg C/dm3 uzyskano w przypadku chemicznej dezintegracji wodorotlenkiem potasu w dawce 12 g/dm3 i w czasie preparowania 24 h. Dla podanych powyżej warunków preparowania uzyskano stężenie LKT, wynoszące 523 mg CH3COOH/dm3.

12

Investigation of functional diversity and activated sludge condition using Biolog® system

Michalska J., Wojcieszyńska D., Greń I.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2016

|

Vol. 9, no. 1

119--126

EN

Activated sludge method dominates among the currently used biological wastewater treatment systems. The dynamic development of this technology implies need for research, most of which are carried out in laboratory conditions. Biolog system seems to be an effective tool that allows a quick assessment of microbial activity of activated sludge. The aim of this study was to verify Biolog® EcoPlates’ usage for comparing the functional and metabolic diversity of activated and excess sludge microbial communities, collected from WWTP “Klimzowiec” in Chorzów with the excess sludge subjected to the purification process, and then long-term adaptation in laboratory conditions. Changes in the functional diversity of activated sludge during the adaptation in the lab-scale were verified. It was found that the acclimatization process plays a crucial role in sludge adaptation to the laboratory environment. In addition, it has been shown that subjecting the excess sludge to purification may lead to changes in functional diversity of this community.

PL

Wśród współcześnie stosowanych systemów biologicznego oczyszczania ścieków dominuje metoda osadu czynnego. Dynamiczny rozwój tej technologii implikuje konieczność prowadzenia badań naukowych, które w większości wykonywane są w warunkach laboratoryjnych. System BIOLOG wydaje się być skutecznym narzędziem, pozwalającym na szybką ocenę stanu aktywności mikroorganizmów osadu czynnego. Przedmiotem badań było zastosowanie płytek Biolog® EcoPlate do porównania funkcjonalnej różnorodności i aktywności metabolicznej zespołów mikroorganizmów, występujących w osadzie nadmiernym i osadzie czynnym, pobranym z Oczyszczalni Ścieków „Klimzowiec” w Chorzowie oraz w osadzie nadmiernym, poddanym procesowi oczyszczania, a następnie 7-tygodniowej adaptacji w warunkach laboratoryjnych. Sprawdzono także zmiany różnorodności funkcjonalnej mikroorganizmów osadu czynnego pobranego z oczyszczalni ścieków podczas hodowli w warunkach laboratoryjnych. Stwierdzono, iż proces aklimatyzacji odgrywa ważną rolę w adaptowaniu osadu czynnego do warunków laboratoryjnych. Wykazano również, że poddanie osadu nadmiernego procesowi oczyszczania może prowadzić do zmian różnorodności funkcjonalnej tego środowiska.

13

Wpływ stopnia dezintegracji osadów ściekowych poddanych alkalicznej modyfikacji na wartość jednostkowej produkcji biogazu

Zawieja I., Wolny L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2014

|

T. 17, nr 3

503--512

PL

Osady nadmierne wykazują niską podatność na proces biochemicznego rozkładu w warunkach beztlenowych. Jedną z metod modyfikacji osadów, prowadzącą do zwiększenia stopnia ich mineralizacji, jest alkaliczna dezintegracja, warunkująca intensyfikację fazy hydrolitycznej stabilizacji beztlenowej oraz efektywność kolejnych faz procesu. Celem przeprowadzonych badań było określenie zależności pomiędzy uzyskaną wartością stopnia dezintegracji osadów a otrzymaną jednostkową produkcją biogazu odnotowaną podczas stabilizacji beztlenowej osadów nadmiernych poddanych alkalicznej modyfikacji. Proces fermentacji metanowej prowadzony był w skali laboratoryjnej w warunkach mezofilowych w komorze fermentacyjnej amerykańskiej firmy Applicon o objętości czynnej wynoszącej 5 l. 28-dobowemu procesowi biochemicznego rozkładu w warunkach beztlenowych poddano niekondycjonowane osady nadmierne oraz osady poddane procesowi alkalicznej modyfikacji. Dezintegracja osadów metodą chemiczną prowadzona była w kolbach laboratoryjnych zabezpieczonych przed dostępem powietrza rurką manometryczną o objętości czynnej 0,5 dm3 . W badaniach zastosowano jako reagent wodorotlenek sodu, występujący w formie granulowanej, w zakresie dawek 0,1÷1,0 g NaOH/g s.m.org. Ze względu na uwarunkowania procesowe stabilizacji beztlenowej, jak również wartość otrzymanego stopnia dezintegracji, do dalszych badań wybrano dawki 0,1 oraz 0,6 g NaOH/g s.m.org. W wyniku poddania osadów alkalicznej dezintegracji odnotowano, w odniesieniu do stabilizacji beztlenowej osadów niepreparowanych, znaczny wzrost efektywności procesu korelujący z odnotowanym zwiększeniem stopnia dezintegracji osadów preparowanych badaną metodą.

EN

Excess sludge has low susceptibility to biochemical decomposition in the anaerobic conditions. One of the sludge structure modification methods, leading to increase of mineralization degree is alkaline disintegration. Intervention in the structure of sludge through initial conditioning affects not only intensification of fermentation process but also its hydraulic parameters. The aim of investigation was determination of dependences between obtained value of sludge disintegration degree and elementary value of biogas output, which was noted during anaerobic stabilization of excess sludge after alkaline modification. Process of methane fermentation was conducted in the laboratory scale in mesophilic conditions in the fermentation chamber Applicon of active volume 5 l. 25 days of biochemical disintegration process in the anaerobic conditions was applied to unconditioned excess sludge and sludge after alkaline modification. Sludge disintegration with chemical method was led in laboratory flasks with the manometric tube of value 0.5 dm3 . In the investigations as the reagent was used sodium hydroxide in the granulate form, in the doses range of 0.2÷1.0 g NaOH/g VSS. To the further tests the dose of 0.1 and 0.6 g NaOH/g VSS was selected in view of anaerobic stabilization processing conditions and also the value of disintegration degree which was obtained. As the result of this way of sludge treatment it was observed the increase of anaerobic stabilization process efficiency in comparison to the anaerobic stabilization of unprepared sludge. The most effective dose of the reagent used during alkaline disintegration of excess sludge was 0.6 g NaOH/g VSS, yielding about 59% of disintegration degree of sludge. The smallest degree of disintegration of 15% was noted for the chemical modification of the treated sludge in a dose of 0.1 g NaOH/g VSS. As a result of disintegration of excess sludge by a chemical method using a dose of 0.1 and 0.6 g NaOH/g VSS observed with respect to the anaerobic stabilization of excess sludge respectively about 22 and the 37% increase in the digested degree of sludge, noting for the untreated sludge value of unit biogas yield of 0.08 dm3/g VSS, while for sludge of chemically modified 0.17 and 0.37 dm3/g VSS.

14

Zmiany fizycznych parametrów przefermentowanych osadów ściekowych poddanych wstępnemu kondycjonowaniu

Wolski P., Wolny L., Małkowski M.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 2

793--798

PL

Osady ściekowe to główny odpad powstający w procesie oczyszczania ścieków. Ich skład fizykochemiczny jest bardzo zróżnicowany, zależny od wielu czynników. Uwodnienie osadów jest jednym z parametrów, mających istotny wpływ na proces technologiczny oraz koszty ich dalszej przeróbki. W celu uzyskania jak najlepszych efektów odwadniania osady poddaje się wstępnemu przygotowaniu, co oddziałuje na strukturę oraz ich końcowe właściwości. W artykule przedstawiono badania podatności osadów ściekowych na odwadnianie poddanych wstępnemu kondycjonowaniu fizycznemu, a następnie procesowi stabilizacji. Do badań wykorzystano osad nadmierny, pochodzący z komunalnej oczyszczalni ścieków, do którego dodano osadów przefermentowanych (10%), pełniących rolę zaszczepu. Kondycjonowanie prowadzono za pomocą metod termicznych oraz pola ultradźwiękowego. Proces stabilizacji osadów przebiegał w bioreaktorze w warunkach mezofilowych przez okres 25 dni. Zarówno przed procesem, jak i po procesie fermentacji oznaczano dla badanych osadów suchą masę, wartości czasu ssania kapilarnego (CSK), stopień zagęszczania oraz prowadzono obserwacje struktury mikroskopowej.

EN

Sewage sludge is the main waste arising in the process of wastewater treatment. The physico-chemical composition varies widely, depending on many factors. Water content of sludge is one of the parameters that have a significant impact on the technological process and the costs of further processing. In order to obtain the best results dewatering sludge is pre-prepared, which affects the final structure, and their properties. The article presents a study on the sewage sludge susceptibility to the drainage undergone initial physical conditioning, and then stabilized. The study used excess sludge originating from municipal wastewater treatment plant sludge which has been fermented (10%) to act as inoculum. Conditioning was carried out by methods of thermal and ultrasonic fields. The stabilization of sewage ran in the bioreactor under mesophilic condition for a period of 25 days. Both the process before and after fermentation was determined for the studied sludge dry mass, capillary suction time value (CSK), the degree of compaction as well as the microscopic structure was performed.

15

Effect of thermo-ultrasonic disintegration of excess sludge on the effectiveness of anaerobic stabilization process

Barański M., Zawieja I., Wolny L.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 1

21--29

EN

It is estimated that processing of sewage sludge absorbs ca 70% of utilization costs. Subjecting initial and secondary sludge to aerobic stabilization, regarded as environment-friendly and economical technology contributes to a considerable minimization of the mass of the sludge. Biogas production is an essential factor which improves the profitability of the process of methane fermentation since it allows for partial recovery of costs incurred for maintenance of mesophilic conditions of fermentation. Methane fermentation is a process which occurs slowly and necessitates a long period of retaining sludge. The degree of fluidization of insoluble organic polymers to soluble form, available for microorganisms, has essential effect on the rate of sludge biodegradation. Disintegration of excess sludge affects the increase in dispersion of sludge particles, which determines acceleration of the process of hydrolysis which limits the course of anaerobic stabilization. Increase in the speed of production of VFAs and increase in their level over consecutive days of acid fermentation preconditions biogas production efficiency. This paper presents the results of the investigations concerning the effect of disintegration by means of a hybrid method on the efficiency of 25-day anaerobic stabilization ie the degree of sludge fermentation and intensification of biogas production. Application of thermal-ultrasound excess sludge processing caused the increase in the degree of sludge fermentation, where ca 60% removal of organic dry mass was reported with respect to anaerobic stabilization of raw sludge. Moreover, the increase in intensity of biogas production was observed, expressed in the value of unit biogas production, which amounted to 4.64 dm3/g of organic dry mass for the sludge subjected to modification by the hybrid method, whereas this value for raw sludge amounted to 1.1 dm3/g of organic dry mass.

PL

Szacuje się, że przeróbka osadów ściekowych pochłania ok. 70% kosztów eksploatacyjnych oczyszczalni. Poddanie osadów wstępnych i wtórnych stabilizacji beztlenowej, uważanej za technologię zarówno przyjazną środowisku, jak również ekonomiczną, przyczynia się do znacznej minimalizacji masy osadów. Produkcja biogazu stanowi istotny czynnik zwiększający rentowność prowadzonego procesu fermentacji metanowej, ponieważ pozwala na częściowy odzysk kosztów ponoszonych na utrzymanie mezofilowych warunków fermentacji. Fermentacja metanowa to proces przebiegający wolno oraz wymagający długiego okresu zatrzymania osadów. Stopień upłynnienia nierozpuszczalnych polimerów organicznych do postaci rozpuszczonej, dostępnych dla mikroorganizmów, ma znaczący wpływ na szybkość biodegradacji osadów. Dezintegracja osadów nadmiernych wpływa na wzrost dyspersji cząstek osadów, co determinuje przyspieszenie procesu hydrolizy, limitującej przebieg stabilizacji beztlenowej. Zwiększenie szybkości wytwarzania LKT oraz wzrost ich wartości w kolejnych dobach kwaśnej fermentacji warunkuje bezpośrednio efektywność produkcji biogazu. W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu dezintegracji prowadzonej metodą hybrydową na efektywność 25-dobowej stabilizacji beztlenowej, tj. wzrost stopnia przefermentowania osadów oraz intensyfikację produkcji biogazu. Zastosowanie termiczno-ultradźwiękowej obróbki osadów nadmiernych wpłynęło na wzrost stopnia przefermentowania osadów, gdzie odnotowano ok. 60% usunięcie s.m.o. w odniesieniu do stabilizacji beztlenowej osadów surowych. Ponadto zaobserwowano wzrost intensywności produkcji biogazu, czego wyrazem była wartość jednostkowej produkcji biogazu wynosząca dla osadów poddanych modyfikacji metodą hybrydową 4,64 dm3/g s.m.ou, natomiast dla osadów surowych 1,1 dm3/g s.m.ou.

16

Effect of Thermal Disintegration of Excess Sludge on the Effectiveness of Hydrolysis Process in Anaerobic Stabilization

Zawieja I., Wolski P.

Archives of Environmental Protection

|

2012

|

Vol. 38, no. 1

103-114

EN

The factor which essentially affects sludge biodegradation rate is the degree of fluidization of insoluble organic polymers to the solved form, which is a precondition for availability of nutrients for microorganisms. The phases which substantially limit the rate of anaerobic decomposition include hydrolytic and methanogenic phase. Subjecting excess sludge to the process of initial disintegration substantially affects the effectiveness of the process of anaerobic stabilization. As a result of intensification of the process of hydrolysis, which manifests itself in the increase in the value and rate of generating volatile fatty acids (VFA), elongation of methanogenic phase of the process and increase in the degree of fermentation of modified sludge can be observed. Use of initial treatment of sewage sludge i.e. thermal disintegration is aimed at breaking microorganisms' cells and release of intracellular organic matter to the liquid phase. As a result of thermal hydrolysis in the sludge, the volatile fatty acids (VFA) are generated as early as at the stage of the process of conditioning. The obtained value of VFA determines the course of biological hydrolysis which is the first phase of anaerobic stabilization. The aim of the present study was to determine the effect of thermal disintegration of excess sludge on the effectiveness of the process of hydrolysis in anaerobic stabilization i.e. the rate of production of volatile fatty acids, changes in the level of chemical oxygen demand (COD) and increase in the degree of reduction in organic matter. During the first stage of the investigations, the most favourable conditions of thermal disintegration of excess sludge were identified using the temperatures of 50°C, 70°C, 90°C and heating times of 1.5 h - 6 h. The sludge was placed in laboratory flasks secured with a glass plug with liquid-column gauge and subjected to thermal treatment in water bath with shaker option. Another stage involved 8-day process of anaerobic stabilization of raw and thermally disintegrated excess sludge. Stabilization was carried out in mesophilic temperature regime i.e. at 37°C, under periodical conditions. In the case of the process of anaerobic stabilization of thermally disintegrated excess sludge at the temperature of 50°C and heating time of 6 h (mixture B) and 70°C and heating time of 4.5% (mixture C), the degree of fermentation of 30.67% and 33.63%, respectively, was obtained. For the studied sludge, i.e. mixture B and mixture C, maximal level of volatile fatty acids i.e. 874.29 mg CH3COOH/dm3 and 1131.43 mg CH3COOH/dm3 was found on the 2nd day of the process. The maximal obtained value of VFA was correlated on this day with maximal COD level, which was 1344 mg O2/dm3 for mixture B and 1778 mg O2/dm3 for mixture C.

PL

Za czynnik wpływający w istotny sposób na szybkość biodegradacji osadów uważany jest stopień upłynnienia nierozpuszczalnych polimerów organicznych do postaci rozpuszczonej, warukującej dostępność substancji odżywczych dla mikroorganizmów. Fazami ograniczającymi szybkość beztlenowego rozkładu są faza hydrolityczna i metanogenna. Poddanie osadów nadmiernych procesowi wstępnej dezintegracji znacząco wpływa na efektywność procesu stabilizacji beztlenowej. W wyniku intensyfikacji procesu hydrolizy, przejawiającej się wzrostem wartości oraz zwiększeniem szybkości generowania lotnych kwasów tłuszczowych (LKT), można zaobserwować wydłużenie fazy metanogennej procesu oraz wzrost stopnia przefermentowania modyfikowanych osadów. Zastosowanie wstępnej obróbki osadów ściekowych, tj. m.in. termicznej dezintegracji osadów, ma na celu rozbicie komórek mikroorganizmów oraz uwolnienie wewnatrzkomórkowej materii organicznej do fazy ciekłej. W wyniku zachodzącej hydrolizy termicznej osadów następuje już na etapie procesu kondycjonowania generowanie lotnych kwasów tłuszczowych (LKT). Uzyskana wartość LKT determinuje przebieg hydrolizy biologicznej, stanowiącej pierwszą fazę stabilizacji beztlenowej. Celem badań było określenie wpływu termicznej dezintegracji osadów nadmiernych na efektywność procesu hydrolizy w stabilizacji beztlenowej, tj. szybkość produkcji lotnych kwasów tłuszczowych, zmiany wartości ChZT oraz wzrost stopnia redukcji substancji organicznych. W pierwszym etapie badań dokonano określenia najkorzystniejszych warunków termicznej dezintegracji osadów nadmiernych stosując temperaturę 50°C, 70°C, 90°C i czas ogrzewania 1,5 h - 6 h. Osady umieszczone w kolbach laboratoryjnych, zamknięte szklanym korkiem z rurką manometryczną, poddano termicznej obróbce w łaźni wodnej z wytrząsaniem. W kolejnym etapie przeprowadzono 8-dobowy proces stabilizacji beztlenowej surowych oraz dezintegrowanych termicznie osadów nadmiernych. Stabilizacje prowadzono w mezofilowym reżimie temperatur tj. 37°C, w warunkach okresowych. W przypadku procesu stabilizacji beztlenowej termicznie dezintegrowanych osadów nadmiernych w temperaturze 50°C i czasie ogrzewania 6 h (Mieszanina B) oraz 70°C i czasie ogrzewania 4,5 h (Mieszanina C) uzyskano stopień przefermentowania wynoszący odpowiednio: 30,67% oraz 33,63%. Dla badanych osadów, tj. Mieszaniny B oraz C, maksymalną wartość lotnych kwasów tłuszczowych, tj. 874,29 mg CH3COOH/dm3 i 1131,43 mg CH3COOH/dm3, uzyskano w 2 dobie procesu. Z otrzymaną maksymalną wartością LKT korelowała odnotowana w ww. dobie procesu maksymalna wartość wskaźnika ChZT, wynosząca dla mieszaniny B 1344 mg O2/dm3, natomiast dla Mieszaniny C 1778 mg O2/dm3.

17

Pozyskiwanie osadu nadmiernego w standardowym układzie sterowania oczyszczalnią ścieków

Tomasik M., Tyrlik Ł.

Inżynieria Rolnicza

|

2011

|

R. 15, nr 4

295-301

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych systemu oczyszczania ścieków, w tym pomiarów przepływu ścieków oraz pomiarów ilości uzyskiwanego osadu nadmiernego (przeznaczanego na cele energetyczne). Wykazały one duży, niewykorzystywany potencjał osadu nadmiernego zawartego w ściekach. Badania zostaną wykorzystane do opracowania koncepcji modernizacji systemu oczyszczania ścieków. Rozbudowanie oczyszczalni o system recyrkulacji ścieków przyczyni się do wzrostu ilości pozyskiwanego osadu nadmiernego oraz wpłynie na poprawę jakości ich oczyszczania.

EN

The work presents the results of an experimental research on the sewage treatment system, including sewage flow measurements and measuring the volume of obtained excess sludge (intended for energy purposes). They have proved a high and unused potential of excess sludge contained in sewage. The studies will be used to develop a concept of modernisation of the sewage treatment system. The extension of a sewage treatment plant by adding a sewage recirculation system will contribute to increasing the volume of acquired excess sludge and allow improving the quality of sewage treatment.

18

Impact of ultrasonic field strength on the structural changes of disintegrated excess sludge

Barański M., Zawieja I., Wolny L.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2011

|

No. 6

117-126

EN

Exposure of sludge to the ultrasonic field as a disintegrating factor before the mesophilic anaerobic stabilisation directly affects the increase in the susceptibility of sludge on the biochemical process of decomposition in the anaerobic conditions. Thanks to the use of sewage sludge pretreatment, an increase of the disintegration degree of sludge undergoing physical modifications is reached, as well as the intensification of biogas production. The aim of the study was to record changes in the structure of excess sludge tested, as well as the determination of disintegration degree [%] versus the strength of ultrasound wave [W/cm2]. An ultrasonic disintegrator VCX – 1500 (Sonics Company) was used in the investigation. The test substrate was excess sludge from the Central Wastewater Treatment Plant P.S.W. "WARTA" in Czestochowa. Two cycles of tests were conducted, which implement the following amplitude A= 7.85 [mikro]m and 39.25 [mikro]m and the time of sonification ts = 30 ÷ 360s. The most beneficial effect of ultrasound treatment on the excess sludge was noted for the amplitude A=39.25 [mikro]m and the sonication time 360s, which resulted in 83.25% degree of disintegration of excess sludge. For these parameters, the strenght of ultrasonic wave was 4.8 W/cm2. In addition, a large dispersion of sludge particles prepared with ultrasonic field and enlargement of the liquid phase in relation to unconditioned sludge were observed. The noted changes of structure correlate with the obtained degree of disintegration of the excess sludge.

PL

Poddanie osadów działaniu pola ultradźwiękowego, jako czynnika dezitegrującego przed procesem mezofilowej stabilizacji beztlenowej wpływa bezpośrednio na zwiększenie podatności osadów na proces biochemicznego rozkładu w warunkach beztlenowych warunkując szybkość przebiegu fazy hydrolitycznej fermentacji metanowej. Dzięki zastosowaniu prekondycjonowania osadów ściekowych uzyskuje się wzrost stopnia przefermentowania osadów poddanych fizycznej modyfikacji, jak również intensyfikację produkcji biogazu. Celem prowadzonych badań przy użyciu dezintegratora ultradźwiękowego o mocy 1500W z automatycznym strojeniem typu VCX–1500 amerykańskiej firmy SONICS było zobrazowanie zmian zachodzących w strukturze osadów nadmiernych, jak również określenie wartości stopnia dezintegracji [%] od natężenia fali ultradźwiękowej [W/cm2]. Substratem badań był nadmierny osad czynny pochodzący z Centralnej Oczyszczalni Ścieków P.S.W. „WARTA” w Częstochowie. Przeprowadzono dwa cykle badawcze, w których zastosowano następujące amplitudy drgań A = 7,85 žm i 39,25 žm oraz czas nadźwiękawiania tn = 30 ÷ 360s. Najkorzy-stniejszy wpływ działania czynnego pola ultradźwiękowego na osady ściekowe odnotowano dla amplitudy A.39,25 žm oraz czasu sonifikacji 360s, dla których uzyskano 83,25% stopień dezintegracji osadów nadmiernych. Natężenie fali UD dla omawianych parametrów pola ultradźwiękowego wynosiło 4,8 W/cm2. Ponadto zaobserwowano znaczną dyspersję cząstek osadów preparowanych polem UD oraz powiększenie fazy ciekłej w odniesieniu do osadów niekondycjonowanych. Zmiany struktury korelowały z uzyskanym stopniem dezintegracji osadów nadmiernych.

19

Wpływ termicznej hydrolizy na zmiany struktury osadów nadmiernych poddanych stabilizacji beztlenowej

Barański M., Zawieja I.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2010

|

T. 13, nr 2

85-91

PL

Zastosowanie termicznej obróbki osadów przed procesem mezofilowej stabilizacji beztlenowej wpływa na zwiększenie podatności osadów na proces biochemicznego rozkładu w warunkach beztlenowych. W wyniku kondycjonowania osadów uzyskano wyższy stopień dezintegracji osadów poddanych działaniu podwyższonej temperatury w odniesieniu do stopnia dyspersji surowych osadów nadmiernych. W wodzie nadosadowej modyfikowanych termicznie osadów zaobserwowano wzrost wartości stężenia substancji organicznych w formie rozpuszczonej wyrażony przyrostem wartości chemicznego zapotrzebowania tlenu (ChZT) oraz lotnych kwasów tłuszczowych (LKT). Celem przeprowadzonych badań, mających charakter obserwacji mikroskopowych, było zobrazowanie oraz ocena zmian zachodzących w strukturze osadów nadmiernych podczas termicznej modyfikacji osadów oraz w kolejnych 10 dobach procesu stabilizacji beztlenowej. Substratem badań był nadmierny osad czynny pochodzący z Centralnej Oczyszczalni Ścieków P.S.W. "WARTA" w Częstochowie. W celu zainicjowania procesu stabilizacji osad nadmierny zaszczepiono osadem przefermentowanym, stanowiącym 10% mieszaniny badawczej. Badania przeprowadzono dla Mieszaniny I (osad nadmierny + osad przefermentowany) oraz Mieszaniny II (osad nadmierny kondycjonowany termicznie w temp. 70°C przez 1,5 h + osad przefermentowany).

EN

Application of sludge thermal treatment before the mesophilic anaerobic stabilization process influenced on the increase of sludge susceptibility to biochemical decomposition in anaerobic conditions. In the result of thermal pretreatment the higher disintegration degree of sludge submitted to temperature action, in comparison to dispersion degree of raw excess sludge was observed. In the liquid phase of the sludge pretreated by the mentioned method, the increasing of concentration value of organic substances in soluble form was noticed. It was expressed by the increase of chemical oxygen demand (COD) value. The purpose of the microscope observation study was the estimation of the sludge structure changes during thermal modification as well as during successive days of 10 days' anaerobic stabilization process. The subject of the tests was excess active sludge coming from the waste water treatment plant P.S.W. "WARTA" in Czestochowa. The tests were conducted on a mixture of excessive and digested sewage that was subjected to mesophilic methane fermentation. The Mixture I (raw excess sludge + digested sludge) and the Mixture II (thermal pretreatment excess sludge at the temp 70°C through the period of 1.5 h + digested sludge) were submitted to the research.

20

Wpływ termicznego kondycjonowania na efektywność odwadniania osadów ściekowych poddanych stabilizacji beztlenowej

Małkowski M., Wolski P.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2010

|

T. 13, nr 2

103-109

PL

Przedstawione badania miały charakter rozpoznania, którego celem było określenie zależności pomiędzy wstępnym kondycjonowaniem termicznym osadów nadmiernych poddanych stabilizacji beztlenowej a ich podatnością na końcowe odwadnianie. Do badań wykorzystano osad nadmierny pochodzący z komunalnych oczyszczalni ścieków, do którego dodano osadów przefermentowanych (10%). Badania prowadzono w dwóch etapach: w pierwszym etapie osad nadmierny niekondycjonowany i kondycjonowany w temperaturze 50 i 70°C poddano stabilizacji przez okres 10 dni, natomiast w drugim etapie niekondycjonowane i kondycjonowane termicznie osady nadmierne fermentowano w bioreaktorze w warunkach mezofilowych przez okres 25 dni. W osadach przed i po procesie fermentacji oznaczano czas ssania kapilarnego (CSK), stopień zagęszczania oraz zawartość suchej masy. Wstępne kondycjonowanie termiczne osadów nadmiernych wpłynęło na wzrost wartości CSK. Stabilizacja osadów w kolbach laboratoryjnych w kolejnych dniach powodowała obniżenie CSK oraz obniżenie suchej masy zawartej w osadach. Osady poddane fermentacji w bioreaktorze posiadały wyższe wartości CSK w odniesieniu do osadów nieprzefermentowanych.

EN

The presented investigations were the preliminary stage of research. The general aim was the determination of dependences between thermal conditioning of excess sewage sludge and its susceptibility to final dewatering after anaerobic stabilization. The excess sewage sludge mixed with fermented sludge (10%) from the municipal wastewater treatment plant was used to the tests. The investigations were carried out in two stages. In the first stage, the both excess sludges, unconditioned and conditioned at the temperatures 50°C and 70°C, were stabilized through 10 days. In the second stage, the unconditioned and thermal conditioned excess sludges were fermented in the bioreactor under mesophilic conditions for 25 days. The capillary suction time (CST), the thickening degree and dry matter content were determined for the sludge before and after fermentation. The preliminary thermal conditioning of excess sewage sludge resulted in the CST increase. During sludge stabilization in the glass flasks, CST decreased, as well the increase of thickening efficiency and the dry mass content decrease were observed. CST values measured for the sludge after fermentation in the bioreactor were higher than before fermentation.