Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelling of pollutants biodegradation in gravity sewer system

Łagód G., Sobczuk H., Suchorab Z.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2008

|

Vol. 15, nr 11

1283-1291

EN

Since same time the gravity sewer system is seen as biochemical reactor as well as mean for collection and transport of wastewater. This point of view is especially justified when sewer system is supplying the sewage to biological sewage treatment plant. In such a case, complicated biological and chemical processes ongoing in the sewer system, change the state of the sewage and, in fact, should be considered as a part of sewage purification process. This point of view is specifically true in a situation when time of storage (retention) in the sewer system is large enough for substantial increase of biomass of heterotrophic organisms. The biochemical processes of transformation and degradation of pollutants in trunk sewers supplying sewage to the treatment plant, are able to influence the technological process of purification due to decrease of total pollutants load and change form of particular pollutants in the sewage. This is the reason why sewer system and sewage treatment plant should be considered as a complex sewage purification system. This paper is an attempt to create a model for the description of processes running in the gravity sewer system in the presence of saprobiontic biomass and aerobic condition.

PL

Grawitacyjne systemy kanalizacyjne od pewnego czasu są również postrzegane jako reaktory biochemiczne, a nie tylko narzędzie transportu ścieków z miejsca ich wytworzenia. Ten punkt widzenia wydaje się słuszny szczególnie wtedy, gdy kolektory kanalizacyjne doprowadzają ścieki do oczyszczalni z częścią biologiczną. W takim właśnie przypadku procesy fizyczne i biochemiczne, powodujące biodegradację zanieczyszczeń zawartych w ściekach, dają podstawy, aby traktować przewody kanalizacyjne jako system wstępnego podczyszczania ścieków. Wydaje się to szczególnie prawdziwe w sytuacji, gdy czas przetrzymania ścieków (retencji) w kolektorach systemu kanalizacyjnego jest wystarczająco drugi dla znaczącego przyrostu biomasy heterotroficznej, będącej czynnikiem procesowym we wspomnianych przemianach biochemicznych. Procesy biodegradacji zanieczyszczeń w kolektorach doprowadzających ścieki do oczyszczalni często mają znaczący wpływ na procesy oczyszczania ścieków poprzez zmianę ładunku oraz formy występowania poszczególnych zanieczyszczeń. Tak więc kolektory kanalizacyjne powinny być traktowane jako swoisty bioreaktor, będący częścią kompleksowego systemu oczyszczania ścieków. Niniejsza praca ma na celu prezentację modelu numerycznego, opisującego procesy zachodzące w grawitacyjnych systemach kanalizacyjnych przy obecności biomasy organizmów heterotroficznych.

2

Modelowanie wpływu napełnienia kolektora kanalizacji grawitacyjnej na przebieg tlenowych procesów biodegradacji ścieków

Łagód G., Sobczuk H.

Proceedings of ECOpole

|

2007

|

Vol. 1, No. 1/2

181--186

PL

W grawitacyjnych systemach kanalizacyjnych zachodzą procesy zarówno fizyczne, chemiczne, jak i biologiczne. Biodegradacja ścieków, prowadząca do rzeczywistego ubytku ładunku zanieczyszczeń podczas ich przepływu w kanalizacji, jest ważnym procesem zmieniającym ilość i jakość niesionych zanieczyszczeń. Stąd też kolektor grawitacyjny powinien być traktowany zarówno jako reaktor biologiczny, jak i urządzenie do zbierania i transportu ścieków. W prezentowanej pracy proces biodegradacji ścieków opisano za pomocą modelu matematycznego wzrostu i rozwoju populacji mikroorganizmów, który stanowi człon źródłowy w równaniu adwekcji-dyspersji. Parametry hydrodynamiczne systemu kanalizacyjnego wykorzystywane w symulacjach są obliczane za pomocą równania Saint-Venanta. Prezentowany model może być pomocny podczas określania dynamiki zmian ładunków zanieczyszczeń dopływających do oczyszczalni poprzez kolektory systemu kanalizacyjnego oraz prognozowania oddziaływania przelewów burzowych na wody odbiornika.

EN

The interceptor of urban wastewater should be treated as a collector and transporter of sewage and also as a bioreactor. with a continuous inflow, growth and washing out of biomass. Specific sewage biodégradation processes were described by suitable mathematical models of biomass growth and decay. For presented system it is possible to compose the matrix of integrated process of organic substance transformation in the gravity sewer system. Numerical model based on described processes contains stoichiometric and kinetic parameters of sewage biodégradation appropriate to living microfauna of saprobionts as a biological processing factor in sewer pipe and a precursor of activated sewage sludge in WWTP. Complete numerical implementation of a model includes also a module of sewer channel hydrodynamic calculation based on Saint-Venant equation.As a last part of necessary modules adveclion-dispersion equation is used. This kind of model, makes it possible to demonstrate the dynamics of pollutants load change delivered to the wastewater treatment plant through interceptor of a sewage system. Also it can be used to predict influence of combined sewer overflows on receiving waters. This paper, basing on the previous achievements is a case study to create a model describing the process of biodegradation of urban sewage running in gravity sewer in the presence of saprobiontic microfauna.

3

Transformation and biodegradation of pollutants in sewer systems as processes leading to sewage self-purification

Łagód G., Sobczuk H.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2006

|

Vol. 13, nr 3-4

247-253

EN

In sewer systems a number of physical and biochemical processes take place. One of the results, of all these processes is self-purification of sewage, which leads to a real decrease of pollutants load in the sewage and changes in the concentration and form of particular pollutants. This is caused by an increased number of biomass of aerobic and anaerobic heterotrophic organisms.

PL

W systemach kanalizacyjnych ma miejsce wiele procesów, zarówno fizycznych, jak i biochemicznych. Sumarycznym efektem procesów jednostkowych zachodzących w kolektorach kanalizacyjnych w obecności narastającej biomasy mikroorganizmów heterotroficznych, jest samooczyszczanie ścieków. Proces ten prowadzi do rzeczywistego ubytku ładunku zanieczyszczeń z przepływających ścieków, co wiąże się ze zmianą stężeń, oraz form występowania poszczególnych zanieczyszczeń.

4

Quantitative methods of description, estimation and comparison of microorganism communities in urban sewer systems

Łagód G., Chomczyńska M., Malicki J., Montusiewicz A.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2006

|

Vol. 13, nr 3-4

255-263

EN

Urban sewer systems generally consist of two subsystems - sewer and treatmcnt systcms. Both subsystems arc settled by saprobiont communities. These communities are mainly fonned by bacteria, fungi, protozoans, rotifers and sometimes by representativcs of Metazoa for example nematodes. Mcntioned organisms create biofilm on the walls of the se-wer pipes and on purification station devices as well as they form activatcd sludge. Species richness and dominance structure of saprobiontic microfauna communitics can be used for the bioindication of thc quality of sewage introduced into the sewer system or efficiency of trcatmcnt processes. It scems that quite convenient tool for biomonitoring of the sewage quality and its purification efficiency is Shannon-Wiener biodiversity index H and derivcd indiccs like cvenness index V, MacArthur index E and proportionality index P - calculated not on the abundances of species but on the abundances of morphological-functional groups. So, there is a possibility to compare visually two or more communities of saprobiontic microfauna when H indcx and derivcd indices arc calculated at thc same timc in the different sample points of sewage system or in the same sample point but at different time. Using mentioned above indices it is possible to compare the structure of saprobiont communities settling particular dcvices of sewage treatment plant or tracing changes of their structure in particular device (aeration chamber for instance) occurring in time. Given the percentage shares of species populations (or morphological-functional groups) it is also possible to calculate similarity coefficients Q for two or more communities examinated in the same time or to calculate similarity coefficients for community from selected sample point changing its structurc in time. In the case of similarity estimation of examined communities there are uscd different methods for determination of similarity distance of faunistic compositions (Euclidean di-stance). Since all methods of coefficient calculations give generally identical results in communities' sorting, thc most convenient onc is Renkoncn method, which consists in summing of percentage shares of species abundances (or the abundances of morphological-functional groups), common to both compared communities.

PL

Systemy odprowadzania ścieków miejskich zwykle składają się z dwu podsystemów - kanalizacyjnego i oczyszczającego. Obydwa podsystemy zasiedlane są przez zbiorowiska saprobiontów. W skład tych zbiorowisk wchodzą głównie bakterie, grzyby, pierwotniaki i wrotki, dodatkowo zdarzają się także przedstawiciele Metazoa, np. nicienie. Wymienione organizmy tworzą na ścianach kolektorów, a także na ścianach urządzeń oczyszczalni błoną biologiczną lub wchodzą w skład osadu czynnego. Bogactwo gatunkowe oraz stosunki dominacji (struktura zgrupowań) zbiorowisk mikrofauny saprobiontów, mogą służyć celom bioindykacji jakości zrzucanych do kanalizacji ścieków, a także skuteczności procesów ich oczyszczania. Okazuje się, że dość wygodnym narzędziem biomonitoringu jakości ścieków i jakości procesu oczyszczania ścieków jest indeks bioróżnorodności Shannona-Wienera H oraz wskaźniki pochodne, takie jak: wskaźnik równomierności V, wskaźnik MacArthura E i wskaźnik proporcjonalności P - obliczane na podstawie liczby osobników nie w obrębie gatunków, lecz w obrębie grup morfologiczno-funkcjonalnych. Korzystając z wymienionych wskaźników, można wizualnie porównywać dwa tub więcej zbiorowiska mikrofauny saprobiontów, gdy potrzebne dane uzyskano w tym samym czasie, w różnych punktach pobierania próbek z kanalizacji lub w tym samym punkcie, lecz w różnym czasie. Za pomocą wspomnianych wskaźników możliwe jest także porównywanie struktury zbiorowisk fauny saprobiontów zasiedlających poszczególne urządzenia oczyszczalni ścieków, lub śledzenie zmian struktury tych zbiorowisk w wybranym urządzeniu (np. komorze napowietrzania), zachodzących wraz z upływem czasu. Dysponując procentowymi udziałami populacji gatunków (lub grup morfologiczno-funkcjonalnych), można również z dowolną dokładnością obliczać współczynniki podobieństwa Q dwu lub więcej zbiorowisk badanych w tym samym czasie, tub obliczać współczynniki podobieństwa zbiorowiska występującego w określonym punkcie pobierania próbek, zmieniającego (lub niezmieniającego) swoją strukturę w zależnosci od czasu. Dla oceny podobieństwa badanych zbiorowisk stosuje się różne sposoby wyznaczania metryk, tzn. określania odległości podobieństw składu faunistycznego (odleglości Nuklidesowej). Ponieważ wszystkie używane metody obliczania współczynników dają w zasadzie identyczne rezultaty w porządkowaniu zbiorowisk, najwygodniejsze jest używanie metody Renkonena, polegającej na sumowaniu wspólnych dla obu porównywanych zbiorowisk, procentowych udziałów liczebności gatunków (lub grup morfologicznofunkcjonalnych).

5

Application of a saprobiontic microorganisms community analysis in the calibration of a model description of sewage self-purification in sewer systems

Łagód G., Sobczuk H., Suchorab Z.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2006

|

Vol. 13, nr 3-4

265-275

EN

Interceptor of urban wastewater should be treated as a collector and transporter of sewage and also as a hybrid of an aerobic and anaerobic bioreactor with a permanent washing out of biomass without recirculation. The sewage parameters can be established by the routi-ne physico-chcmical analyses. Analyses can also be based on the communities of saprobiontic microfauna representatives living in sewage systems and using sewage as a source of nourishment. The highest absolute values of the correlation index with the highest probability relation are obtained between the structure of the examined communities and sewer pollution expressed as BODs when Shannon-Wiener index is calculated based on abundances of morphological-functional groups. This index can be used to calibrate the model containing stoichiometric and kinetic parameters of self-purification regarding living microfauna of saprobionts as a biological processing factor and a precursor of activated sewage sludge in the sewage treatment plant.

PL

W systemach kanalizacyjnych ma miejsce wiele procesów. Sumarycznym efektem jednostkowych procesów, fizycznych oraz biochemicznych, zachodzących w kolektorach kanalizacyjnych przy obecności narastającej biomasy mikroorganizmów heterotroficznych, jest samooczyszczanie się ścieków, będące w swej istocie rzeczywistym ubytkiem ładunku zanieczyszczeń z przepływających ścieków, a nie jedynie efektem rozcieńczania wodami infiltracyjnymi. Na podstawie wieloletnich badań można przyjąć, iż kolektor grawitacyjny ścieków miejskich powinien być traktowany zarówno jako urządzenie do zbierania i transportu ścieków, jak i jako hybrydowy, tlenowo-beztlenowy reaktor biologiczny z ciągłym wymywaniem biomasy, bez jej recyrkulacji. Parametry ścieków można określać na podstawie rutynowo wykonywanych analiz fizykochemicznych. Można także wyznaczać je na podstawie analizy zbiorowisk przedstawicieli mikrofauny - organizmów saprobiontycznych - zasiedlającej systemy kanalizacyjne i wykorzystującej składniki ścieków jako źródło pokarmu. Tego typu pomiary są stosunkowo szybkie i proste, nie wymagają skomplikowanego sprzętu i odczynników chemicznych. Wystarcza zwykły mikroskop optyczny oraz możliwa do szybkiego przeprowadzenia, ilościowo-jakościowa, analiza obrazu mikroskopowego. Badania pilotażowe, a także obliczenia przeprowadzone, korzystając z publikacji Klimowicza [16] wykazały, iż największe (bezwzględne) wartości wskaźnika korelacji, przy najwyższym prawdopodobieństwie zależności pomiędzy strukturą badanych zbiorowisk a zanieczyszczeniem ścieków wyrażanym jako BZT5, uzyskuje się, gdy indeks Shannona-Wienera obliczany jest dla grup morfologiczno-funkcjonalnych. Przewiduje się wykorzystanie tego właśnie wskaźnika struktury zbiorowiska do skalibrowania modelu zawierającego stechiometryczne i kinetyczne parametry procesu samooczyszczania się ścieków. Model ten uwzględnia bytującą w kolektorach kanalizacyjnych mikrofaunę saprobiontów jako biologiczny czynnik procesowy i prekursor osadu czynnego w oczyszczalni ścieków z częścią biologiczną. Model taki pomocny będzie przy określaniu dynamiki zmian ładunków zanieczyszczeń dopływających do oczyszczalni poprzez kolektory systemu kanalizacyjnego.