Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ dezintegracji fizycznej osadów nadmiernych na przebieg procesu stabilizacji beztlenowej

Barański M., Małkowski M., Wolny L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2014

|

T. 17, nr 2

315--324

PL

Wstępna termiczna obróbka osadów ściekowych wpływa na poprawę biochemicznego rozkładu w procesie stabilizacji beztlenowej oraz znaczną minimalizację masy odpadów. Ingerencja w przebieg procesu fermentacji metanowej poprzez modyfikację osadów przed procesem stabilizacji beztlenowej wpływa na ich końcową podatność na odwadnianie (CSK i zagęszczanie) oraz wzrost stężenia chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT) i lotnych kwasów tłuszczowych (LKT). Stabilizacja wstępnie wspomagana kondycjonowaniem zmienia skład fizyczny osadów poprzez rozluźnienie wiązań istniejących pomiędzy cząsteczkami wody i osadów. 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. Celem prowadzonych badań było określenie wpływu termicznego kondycjonowania osadów nadmiernych na przebieg stabilizacji beztlenowej. Badania przeprowadzono dla Mieszaniny I (osad nadmierny + osad przefermentowany), Mieszaniny II (osad nadmierny kondycjonowany termicznie w temp. 60°C przez 1,5 h + osad przefermentowany) oraz Mieszaniny III (osad nadmierny kondycjonowany termicznie w temp. 80°C przez 1,5 h + osad przefermentowany). W pierwszym dniu prowadzenia procesu fermentacji odnotowano wzrost wartości CSK, jednakże po 2 dniu nastąpił spadek tego wskaźnika dla każdej z badanych próbek. Efekt obniżenia CSK stwierdzono dla Mieszaniny III (80°C - 1,5 h), dla której w 4 dobie wartość CSK wynosiła 143 s, a dla Mieszaniny II (60°C - 1,5 h) wartość CSK wyniosła 123 s. Po przeprowadzeniu procesu 10-dobowej stabilizacji beztlenowej najwyższe stężenie ChZT, wynoszące 1500 mg O2/dm3, odnotowano dla Mieszaniny III (80°C - 1,5 h) przed procesem oraz 1355 mg O2/dm3 w drugiej dobie prowadzenia procesu dla Mieszaniny II (60°C - 1,5 h). Po przeprowadzeniu procesu stabilizacji beztlenowej ubytek suchej materii organicznej wyrażony za pomocą stopnia przefermentowania wyniósł 25, 39 i 45% odpowiednio dla Mieszanin I, II i III.

EN

Preliminary thermal treatment of sewage sludge influences the biochemical disintegration improvement in the anaerobic stabilization process and the minimization of waste mass. Degree of liquefaction of insoluble organic polymers to the dissoluble form, available for microorganisms, has the essential influence on the velocity of sludge biodegradation. Application of thermal preatreatment before anaerobic stabilization process increases the value of sludge fermentation degree and in this way impact on the efficiency of sewage sludge dewatering. This modification of sludge before anaerobic stabilization process has a possitive impact on the sludge dewaterability (CST), thickening and increase of COD and VFA value. Substrate of investigation was excess sludge from municipal wastewater treatment plant (WWTP) “WARTA” in Częstochowa. The excess sludge was mixed with fermented sludge in the amount of 10%. The aim of investigation was determination of the thermal conditioning influence on the anaerobic stabilization process. The tests were led for Mixture I (excess sludge + fermented sludge), Mixture II (excess sludge thermal conditioned with 60°C during 1.5 h + fermented sludge) and Mixture III (excess sludge thermal conditioned with 80°C during 1.5 h + fermented sludge). Preliminary thermal conditioning of excess sludge impacted on the values of methane fermentation parameters. In the first day of this process the increase of CST values was observed, but after second day the decrease of this indicator was noted for each of tested samples. As a result of CST decrease it was observed for Mixture III (80°C - 1.5 h) for which in fourth day the value of CST was 143 s, and for Mixture II (60°C - 1.5 h) this value was 123 s. After 10 days of anaerobic stabilization the highest value of COD equal to 1500 mg O2/dm3 was noted for Mixture III (80°C - 1.5 h) before process and 1355 mg O2/dm3 in the second day for Mixture II (60°C - 1.5 h). After anaerobic stabilization process the reduction of organic dry matter expressed by fermented degree was 25, 39 and 45% for Mixture I, II, III respectively.

2

Dewaterability of thermal conditioned sewage sludge after anaerobic stabilization

Małkowski M., Wolski P., Wolny L.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2011

|

No. 6

109-115

EN

Thermal pretreatment of sewage sludge influences the improvement of biochemical decomposition of sludge in the anaerobic stabilization process. At the same time the ratio of fermentation impacts on the effectiveness of sludge dewatering. The aim of investigation was the evaluation of thermal conditioned excess sludge dewaterability after anaerobic stabilization process. In the tests excess and digested (10%) sludge from municipal wastewater treatment plant was used. Experiments were carried out in the laboratory flasks filled with the tested sludge and located in the laboratory incubator. Unconditioned and conditioned sludge in temperature of 50, 60, 70, 80 and 90°C was stabilised during 10 days. In each day of the process the capillary suction time (CST), thickening degree and dry matter content were determinated. Thermal conditioning of excess sludge influenced the increase of CST values. For sludge after mesophilic anaerobic stabilization in the successive days of the process, the decrease of CST values, dry matter content and thickening degree were noticed.

PL

Wstępna termiczna obróbka osadów ściekowych wpływa na poprawę ich biochemicznego rozkładu w procesie stabilizacji beztlenowej. Stopień przefermentowania oddziaływuje tym samym na efektywność odwadniania osadów. Celem prowadzonych badań było określenie wpływu termicznego kondycjonowania osadów nadmiernych poddanych stabilizacji beztlenowej na końcowe ich odwadnianie. W badaniach wykorzystano osady nadmierne i przefermentowane (10%) pochodzące z komunalnej oczyszczalni ścieków. Badania prowadzono w kolbach laboratoryjnych, które po napełnieniu badanymi osadami umieszczono w cieplarce laboratoryjnej. Osady niekondycjonowane oraz kondycjonowane w temperaturze 50, 60, 70, 80 i 90°C poddano stabilizacji przez okres 10 dni. W każdym dniu prowadzenia procesu oznaczano czas ssania kapilarnego (CSK), stopień zagęszczania oraz zawartość suchej masy. Termiczne kondycjonowanie osadów nadmiernych wpłynęło na wzrost wartości CSK. Poddając osady mezofilowej stabilizacji beztlenowej odnotowano w kolejnych dniach prowadzenia procesu obniżenie wartości czasu ssania kapilarnego, suchej masy, jak również stopnia zagęszczenia.

3

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.

4

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.

5

Pozyskiwanie biogazu w procesie stabilizacji beztlenowej termicznie modyfikowanych osadów ściekowych

Zawieja I., Barański M., Małkowski M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2010

|

T. 13, nr 3

185-196

PL

Wzrost stopnia dezintegracji poddanych termicznej modyfikacji osadów nadmiernych warunkuje ich podatność na biodegradację. Efektem dezintegracji jest zachodzący proces hydrolizy termicznej, wpływający bezpośrednio na szybkość przebiegu fazy hydrolitycznej stabilizacji beztlenowej, a w konsekwencji na efektywność fermentacji metanowej, powodujący wzrost stopnia przefermentowania osadów oraz produkcji biogazu. Celem prowadzonych badań była intensyfikacja produkcji biogazu podczas stabilizacji beztlenowej termicznie kondycjonowanych osadów nadmiernych. 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. Na wstępie prowadzonych badań określono najkorzystniejsze warunki termicznej modyfikacji osadów nadmiernych. Przeprowadzono pięć cykli badawczych w temperaturach: 50, 60, 70, 80, 90°C i w przedziale czasowym 0,5঩ h. W kolejnym etapie badań przeprowadzono proces okresowej stabilizacji beztlenowej w komorze fermentacyjnej, w mezofilowym reżimie temperatur. Natomiast w celu zbadania zachodzących, w kolejnych 10 dobach stabilizacji, zmian parametrów fizyczno-chemicznych osadów proces fermentacji prowadzono w kolbach laboratoryjnych stanowiących komory fermentacyjne. Z badanego zakresu temperatur do dalszych badań wybrano temperaturę 50 i 70°C. Dla temperatury 50°C i najkorzystniejszego czasu kondycjonowania wynoszącego 2,5 h uzyskano odpowiednio ok. 9-krotny oraz 3,5-krotny wzrost wartości ChZT oraz LKT w odniesieniu do wartości początkowych, natomiast dla temperatury 70°C i najkorzystniejszego czasu kondycjonowania wynoszącego 1,5 h odpowiednio ok. 8,5-krotny oraz 3,5-krotny wzrost wartości ChZT oraz LKT. W wyniku poddania osadów procesowi 25-dobowej stabilizacji beztlenowej uzyskano dla badanych osadów następujący stopień przefermentowania: surowe osady nadmierne 45%, osady kondycjonowane termicznie w temperaturze 50 i 70°C przez okres odpowiednio 2,5 oraz 1,5 h: 55 i 46%. Jednostkowa produkcja biogazu dla ww. osadów wyniosła odpowiednio 0,4; 1,92 i 0,7 dm³/g s.m.o.

EN

The increase of the disintegration degree of thermally pretreated excess sludge determines its susceptibility to biodegradation. Thermal hydrolysis process, directly affects on the course rate of hydrolytic phase during anaerobic stability, and consequently on the efficiency of methane fermentation, giving the increase of sludge digestion degree and biogas production. The aim of this study was the intensification of biogas production during anaerobic stabilization of thermally conditioned excess sludge. Test substrate of the research was excess sludge from the Central Wastewater Treatment Plant "Warta" in Czestochowa. In order to initiate the process of stabilization, the excess sludge was inoculated by digested sludge, constituting 10% of the test mixture. At the outset of the study the most favorable conditions for the thermal modification of excessive sludge was determined. Five cycles of testing for temperatures 50, 60, 70, 80, 90°C and time interval 0.5঩ h were carried out. In the next stage of the study, periodic stabilization process was conducted in anaerobic digester in the mesophilic temperature regime. During 10 days of acid fermentation, in laboratory flasks changes in physico-chemical parameters of digested sludge were examined. From the test temperature range two temperatures 50 and 70°C were selected for further study. For the temperature of 50°C and the conditioning best time of 2.5 h, approximately 9-fold and 3.5-fold increase of the COD and VFA values in relation to baseline values were obtained, whereas for the temperature of 70°C and the conditioning best time of 1.5 h respectively about 8.5-fold and 3.5-fold increase of the COD and VFA values were observed. As a result of 25-day anaerobic stabilization process the following digestion degrees were obtained: for raw excess sludge 45% for, deposits thermally conditioned at 50 and 70°C in periods of 2,5 h and 1.5 h: 55 and 46% respectively. The unit biogas production for the above sludge amounted to 0.4, 1.92. and 0.7 dm³/g o.d.m.

6

Specjacja metali ciężkich w kondycjonowanych osadach ściekowych stabilizowanych w procesie fermentacji metanowej

Dąbrowska L., Papis D.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2006

|

T. 9, nr 4

365-377

PL

Prezentowane w artykule badania prowadzono w kierunku określenia przydatności kondycjonowania osadów ściekowych metodą termiczną do upłynnienia substratu organicznego i intensyfikacji procesu fermentacji. Podjęto próbę wykazania, na ile kondycjonowanie przyczynia się do przechodzenia jonów metali ciężkich z osadów do cieczy osadowych i wpływa na zmianę form ich występowania w osadach po fermentacji. Stwierdzono korzystny wpływ 6-godzinnego termicznego kondycjonowania osadów na fermentację metanową, o czym świadczy uzyskanie w procesie fermentacji osadu kondycjonowanego większej o ok. 12% sumarycznej ilości biogazu w porównaniu do osadu niekondycjonowanego. Kondycjonowanie termiczne osadu spowodowało przechodzenie jonów cynku, miedzi i niklu do cieczy osadowej, przy czym najwyższy wzrost stężenia uzyskano dla niklu. Kondycjonowanie osadów nie przyczyniło się do istotnych zmian form występowania metali ciężkich w osadach po procesie fermentacji. W przypadku miedzi 85% całkowitej zawartości było związane z frakcją organiczną. Cynk występował głównie w połączeniu z uwodnionymi tlenkami żelaza i manganu (33 ÷ 41%) oraz materią organiczną (29 ÷ 32), odpowiednio w kondycjonowanych i niekondycjonowanych osadach. Nikiel występował w osadzie kontrolnym w podobnych ilościach we wszystkich frakcjach (po ok. 18 ÷ 22% w każdej frakcji), natomiast w osadzie kondycjonowanym głównie w połączeniach z tlenkami żelaza i manganu (24%) oraz materią organiczną (26%). We frakcji związków trudno rozpuszczalnych wyższą zawartość cynku i niklu stwierdzono po fermentacji w osadzie niepoddawanym kondycjonowaniu, co może świadczyć o tym, że intensyfikacja fermentacji poprzez kondycjonowanie termiczne osadów powoduje uwalnianie metali ze stabilnych połączeń.

EN

The research presented in this paper was aimed at determining the influence of thermal pre-treatment of sewage sludge on liquefaction of organic substrates and intensification of the fermentation process. The attempt was also made to evaluate the degree, in which thermal pre-treatment may cause a release of heavy metals (Zn, Cu and Ni) from sludge to the liquid phase, and may affect changes of their forms of occurrence (speciation) in sludge after fermentation. The samples of sludge (primary, excess and fermenting) were obtained from the municipal wastewater treatment plant in Czestochowa. Mesophilic fermentation was carried out in bioreactors (V = 0.55 dm³) with the mixture of primary and excess sludge pre-treated thermally (T = 70°C, t = 6 h) and inoculated with the fermenting sludge. As a control, a bioreactor with non-treated sludge mixture was used. For quantitative determination of heavy metals speciation in sludge the sequential extraction was done according to the modified Tessier's procedure. The profitable effect of 6-hour thermal pre-treatment on methanogenic fermentation was observed due to improved hydrolysis of organic substrates, as indicated by double increase of organic carbon content in the liquid phase, as well as by generation of 12% more biogas (in volume), as compared to the control. Thermal pre-treatment of sludge resulted in a release of all Zn, Cu and Ni ions to the liquid phase, and the highest increase of concentration was observed for Ni ions. However, after fermentation the decrease of heavy metals concentration in the liquid phase and their accumulation in sludge were found in both: test and control reactors. Thermal pre-treatment did not cause any significant changes of heavy metals speciation in sludge after fermentation. In the case of Cu ions, ca. 85% of their total amounts present, were connected with organic matter. Zn ions were mainly bound with hydrated Fe and Mn oxides (33 ÷ 41%) and organic matter (29 ÷ 32%) for pre-treated and non-treated sludge mixtures, respectively. Ni ions were present in the non-treated sludge mixtures in similar amounts in all forms of occurrence (each fraction of ca. 18 ÷ 22%), whereas in the pre-treated sludge they were mainly bound with Fe and Mn oxides (24%) and organic matter (26%). Higher contents of Zn and Ni found in the fraction of non-dissolved compounds after fermentation of non-treated sludge may indicate that intensification of the fermentation process by thermal pre-treatment causes the release of heavy metals from the stable complexes.

7

Zmiany zawartości metali ciężkich podczas fermentacji metanowej kondycjonowanych osadów ściekowych

Janosz-Rajczyk M., Dąbrowska L., Płoszaj J.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2003

|

T. 6, nr 2

157-166

PL

Badania przeprowadzono z wykorzystaniem osadów ściekowych surowych, pobranych z osadników wstępnych, oraz osadów przefermentowanych miejskiej oczyszczalni ścieków. Zastosowano trzy różne sposoby kondycjonowania: termiczne, polem ultradźwiękowym i elektromagnetycznym. Intensyfikację procesu fermentacji oceniono w oparciu o pomiar ilości powstającego biogazu i zmiany zawartości substancji organicznych. Stwierdzono przechodzenie jonów cynku, miedzi i niklu do cieczy nadosadowej podczas termicznego kondycjonowania osadu w stężeniu nieprzekraczającym 1 mg/dm³. Eksponowanie osadu surowego w polu ultradźwiękowym przyczyniło się do zmiany w wodzie nadosadowej tylko stężenia cynku, natomiast w polu elektromagnetycznym - niklu. Stwierdzono korzystny wpływ termicznego kondycjonowania osadów na fermentację metanową. Kondycjonowanie pozwoliło na uzyskanie w procesie większej sumarycznej ilości biogazu o ok. 6,2% oraz otrzymanie osadu o niższej zawartości substancji organicznych (53,5%) w porównaniu do osadu z fermentacji kontrolnej (62,6%). Nie stwierdzono po procesie fermentacji wzrostu stężenia metali ciężkich w wodach nadosadowych. Brak przechodzenia metali do cieczy spowodował ich kumulowanie się w suchej masie osadów. Największy wzrost zawartości metali po fermentacji stwierdzono w mieszaninie z osadem kondycjonowanym termicznie.

EN

The raw sludge from a primary settler and the digested sludge from a fermentation chamber of the municipal wastewater treatment plant were used in presented experiments. Thermal conditioning, as well as conditioning in ultrasonic and electromagnetic fields were applied. A different degradation degree of organic substrate (hydrolysis) was observed for each type of conditioning applied. The highest contents of TOC were found in supernatants of sludge conditioned thermally. During thermal conditioning of sludge the transition of zinc, copper and nickel ions from sludge to supernatant (in concentration below 1 mg/dm³) was observed. Conditioning in ultrasonic field caused only the transition of zinc, whereas in electromagnetic field the transition of nickel was observed. The intensification of a fermentation process was estimated based on the measurement of biogas production and changes of organic substances contents. The profitable influence of 6-hour thermal conditioning on methane fermentation was observed. During a fermentation process the total biogas production increased about 6,2%. The contribution of organic substances decreased in comparison to the control sample from 53,5 to 62,6%. No increase of biogas generation was observed during fermentation of sludge conditioned in ultrasonic and electromagnetic fields. During fermentation heavy metals were present below inhibitory levels. After fermentation an increase of heavy metals concentrations in supernatant was not stated, because heavy metals were accumulated in a dry mass of sludge. The highest increase of heavy metals contents was observed after anaerobic digestion of a mixture with thermally conditioned sludge.