Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Efektywność uwalniania związków organicznych w wyniku hydrodynamicznej dezintegracji osadów ściekowych

Garlicka A., Żubrowska-Sudoł M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 3

47--55

PL

Głównym celem eksperymentu było wyznaczenie efektywności uwalniania z kłaczków osadu czynnego związków organicznych w wyniku hydrodynamicznej dezintegracji, prowadzonej przy różnych gęstościach energii (140–700 kJ/l). Jako wskaźniki efektywności procesu wykorzystano stopień dezintegracji (DD) oraz jednostkową wydajność uwalniania do cieczy osadowej związków organicznych (WChZT). Analiza otrzymanych wyników pozwoliła stwierdzić, że zwiększanie gęstości energii skutkowało wzrostem wartości rozpuszczonego ChZT. Najbardziej intensywne uwalnianie związków organicznych do cieczy osadowej wystąpiło, gdy gęstość energii zwiększano ze 140 do 420 kJ/l. Ponadto dowiedziono, że prowadząc dezintegrację przy gęstości energii wynoszącej 420 kJ/l, uzyskuje się maksymalne wartości wydajności uwalniania związków organicznych (23,2–30,0 mg ChZT/kJ).

EN

The main objective of this experiment was to determine the eﬀectiveness of the organic compounds release from activated sludge ﬂocs, due to the hydrodynamic disintegration conducted at diﬀerent energy densities (140–700 kJ/l). Indicators of the efficiency used for the process were the disintegration degree (DD) and the unit efficiency of organic compounds released (WCOD). Analysis of the results revealed that increasing the energy density resulted in an increase of concentration of soluble COD. The most intense release of organic compounds occurred when the energy density was increased from 140 to 420 kJ/l. Moreover, it was proved that by conducting disintegration using an energy density of 420 kJ/l results in a maximal efficiency of organic compound release (23.2–30.0 mg ChZT/kJ).

2

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.

3

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.

4

Wpływ dezintegracji osadu nadmiernego suchym lodem na uwalnianie materii organicznej i nieorganicznej

Nowicka E., Machnicka A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2014

|

Nr 8

307--310

PL

Jedną z możliwości poprawy skuteczności oczyszczania ścieków jest wprowadzenie dezintegracji powstających osadów. Podstawą skutecznego procesu dezintegracji jest zastosowanie fizycznych, chemicznych lub biologicznych metod niszczenia ściany komórkowej, w wyniku czego ulega ona fragmentacji, a składniki wewnątrzkomórkowe zostają uwolnione do otaczającej cieczy. W pracy wykorzystano dezintegrację osadu nadmiernego suchym lodem oraz określono jego wpływ na uwalnianie materii organicznej i nieorganicznej. Zamrażanie/rozmrażanie osadu suchym lodem spowodowało wzrost wartości ChZTCr o 549 mg O2 /dm3, a stopień dezintegracji SDChZT wyniósł 32%. Destrukcja osadu uwolniła do cieczy nadosadowej proteiny. Stężenie białek dla stosunku objętościowego osadu do suchego lodu 1:1 wzrosło o 191 mg/dm3. Niszczenie struktury kłaczków uwolniło także substancje nieorganiczne, wyrażone zmianami stężeń azotu amonowego i fosforanów. Dla stosunku objętościowego osadu do suchego lodu 1:1, stężenie azotu amonowego wzrosło z 1,3 mg N-NH4+/dm3 do 21 mg N-NH4+ /dm3, a stężenie fosforanów wzrosło 5,2 mg PO43- /dm3do 120 mg PO43- /dm3.

EN

One possibility to improve the efficiency of sewage treatment is the introduction of sludge disintegration. The basis for an effective process of disintegration is the use of physical, chemical and biological methods for the destruction of the cell wall, resulting in its fragmentation and release of intracellular components into the surrounding liquid. In this work, the surplus sludge disintegration by means of dry ice, as well as determination of its effect on the release of organic and inorganic matter, was presented. Sludge freezing/thawing by dry ice resulted in an increase of about 549 mg COD O2/dm3 and the degree of disintegration SDCOD was 32%. Destruction of sediment released protein into the liquid supernatant. Protein concentrations for the volume ratio of dry ice to precipitate amounting to 1:1 increased by 191 mg/dm3. The destruction of the flocs structure caused also a release of inorganic substances, expressed as changes in ammonium and phosphate concentrations. For the volume ratio of dry ice to precipitate 1:1, the concentration of ammonia nitrogen increased from 1.3 mg N-NH4+ /dm3, to 21 mg of N-NH4+ /dm3, and the phosphate concentration increased from 5.2 mg PO4+ /dm3-, to 120 mg PO43- /dm3.

5

Wykorzystanie podczerwieni do potwierdzenia skuteczności dezintegracji kawitacyjnej osadu czynnego nadmiernego

Grübel K, Machnicka A., Biniaś W.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2013

|

Nr 8

337--340

PL

Kawitacja hydrodynamiczna powoduje silną destrukcję osadów ściekowych i rozrywania mikroorganizmów. Efektem tego jest wzrost stężenia wolnej materii organicznej w cieczy nadosadowej. Skuteczność dezintegracji kłaczków osadu czynnego nadmiernego scharakteryzowano za pomocą wskaźników chemicznych, takich jak ChZT, fosforany, azot amonowy i proteiny. Dodatkowo, celem pozyskania miary ilościowej dla oceny procesu wprowadzono wskaźnik w postaci stopnia dezintegracji DDM. Po 30 minutach prowadzonej dezintegracji, wartość ChZT wzrosła w cieczy nadosadowej średnio o ok. 300 mg 02/dm3, podczas gdy stopień dezintegracji obliczony wg metody Müllera osiągnął 26%. Skuteczność dezintegracji potwierdzono również wzrostem stężenia fosforanów (V) (z 4 do 32 mg P043"/dm3), azotu amonowego (z 2 do 7 mg N-NH4+/dm3) i protein (z 5 do 70 mg/dm3). Potwierdzeniem skuteczności dezintegracji osadu nadmiernego było wykonanie analizy cieczy osadowej w podczerwieni. Zmiany absorbancji przy określonych długościach fal świadczą o uwalnianiu m.in. amin, aminokwasów, grup amidowych (protein), fosforanów, soli amonowych kwasu karboksylowego itp. się w czasie dezintegracji. Ujawnianie się w cieczy nadosadowej tych grup chemicznych świadczy o destrukcyjnym działaniu kawitacji hydrodynamicznej na mikroorganizmy osadu czynnego nadmiernego i skutecznej destrukcji komórek.

EN

Hydrodynamic cavitation causes strong destruction of activated sludge and disruption of the microorganisms. This results an increase of release organic matter in the liquid phase. The efficiency of sewage sludge cells microorganisms disintegration were characterized using biochemical parameters such as COD, phosphate, ammonium nitrogen and proteins. The investigated process was additionally assessed using the coefficient DDM (Degree of Disintegration). It has been demonstrated that after 30-minute disintegration the COD value increased about 300 mg 02/dm3 (average), while the degree of disintegration as calculated by the method of Müller reached 26%. The efficiency of sewage sludge disintegration was confirmed an increase concentration of phosphate (V) (from 4 to 32 mg P043"/dm3), ammonium nitrogen (from 2 to 7 mg N-NH4+/dm3) and proteins (from 5 to 70 mg/dm3). Confirmation of the effectiveness of surplus activated sludge disintegration was a study in the infrared spectrum. Changes in absorbance at specified wavelengths indicate the release of amines, amino acids, amide groups (proteins), phosphate, ammonium salts of carboxylic acid, etc. during disintegration time. The disclosure these groups in the liquid phase demonstrate the positive destructive effects of hydrodynamic cavitation on surplus activated sludge microorganisms and efficient cells destruction.

6

Wpływ stężenia suchej masy zagęszczonych osadów nadmiernych na efektywność pozyskiwania związków organicznych w procesie mechanicznej dezintegracji - badania wstępne

Żubrowska-Sudoł M, Walczak J.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2013

|

Nr 11

446--449

PL

W artykule przedstawiono wstępne wyniki badań nad wpływem stężenia suchej masy zagęszczonych osadów nadmiernych na efektywność działania kawitacyjnego dezintegratora wirnikowego. Do oceny sprawności urządzenia wykorzystano następujące wskaźniki: stopień dezintegracji, przyrost wartości rozpuszczonego ChZT (Δ ChZT) i przyrost stężenia lotnych kwasów tłuszczowych (Δ LKT). Wykazano, że stężenie suchej masy dezintegrowanych osadów nadmiernych jest jednym z istotnych czynników wpływających na efektywność uwalniania związków organicznych oraz koszty pozyskiwania tychże związków w analizowanym urządzeniu.

EN

This paper presents preliminary results on the effects of the dry solids content in the thickened surplus activated sludge on the efficiency of the cavitation disintegration. To evaluate the efficiency of the device, the following parameters were used: degree of disintegration, increase of soluble COD (Δ COD) and increase in the concentration of volatile fatty acids (Δ VFA). It has been shown that the dry solids content of surplus activated sludge is one of the important factors affecting the efficiency of the organic compounds release and the cost of obtaining these compounds in the analyzed device.

7

Badania nad możliwością wykorzystania hydrodynamicznej wytwornicy kawitacji do dezintegracji osadów ściekowych

Żubrowska-Sudoł M., Podedworna J., Krawczyk P., Walczak J.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2013

|

Nr 12

496--500

PL

W artykule zaprezentowano wstępne wyniki badań nad wykorzystaniem hydrodynamicznej wytwornicy kawitacji (HWK) do dezintegracji osadów, powstających po procesie biologicznego oczyszczania ścieków. Wykazano, że badane urządzenie pozwala na zmniejszenie zużycia energii elektrycznej, niezbędnej do przeprowadzenia procesu dezintegracji osadów nadmiernych w porównaniu do szeroko rozpowszechnionych na rynku metod ultradźwiękowych. Przy energii właściwej większej od 1,10 kWh/kg s.m., uzyskiwano uwolnienie do cieczy osadowej dużo większej ilości związków organicznych niż, odpowiednio prezentowane w literaturze przedmiotu, dla innych metod realizacji procesu. Koszt pozyskania związków organicznych jest w dużym stopniu uzależniony od gęstości energii (kWh/m3) przy jakiej prowadzi się proces dezintegracji.

EN

This paper presents the preliminary results of research on the use of hydrodynamic cavitation inducer (HWK) to the disintegration of sewage sludge. It has been shown that the device reduces power consumption required to undertake the disintegration of excess sludge in comparison to the widespread market ultrasonic methods. With specific energy higher than 1,10 kWh/kg s.s. it was possible to release much higher amount of organic compound to sludge liquid than respectively presented in relevant academic literature concerning other methods of process performance. The cost of obtaining organic compounds is highly dependent on the energy density (kWh/m3) using to carry out the disintegration process.

8

Badania i ocena możliwości stosowania zwężki kawitacyjnej do intensyfikacji procesu fermentacji osadów ściekowych

Mirota K., Grűbel K., Machnicka A.

Ochrona Środowiska

|

2011

|

Vol. 33, nr 1

47-52

PL

Metoda kawitacji hydrodynamicznej (przepływowej) jest jedną z bardziej obiecujących metod do wstępnej przeróbki osadów ściekowych. W jej następstwie dochodzi do silnej destrukcji i rozrywania mikroorganizmów osadu czynnego, a dzięki temu do uwalniania i przyrostu ilości substancji organicznych w cieczy nadosadowej. Celem badań był dobór optymalnej postaci zwężki kawitacyjnej do dezintegracji osadu czynnego przeznaczonego do fermentacji. Posługując się metodami symulacji numerycznych (CFD) rozpatrzono wiele postaci geometrycznych zwężki, charakteryzujących się stałą wartością liczby kawitacji. Przepływ turbulentny płynu opisano za pośrednictwem modelu RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes). Uzyskane rozkłady pól ciśnień posłużyły do wyboru trzech najbardziej obiecujących postaci geometrycznych zwężki, które poddano następnie ocenie eksperymentalnej. Skuteczność dezintegracji osadu czynnego scharakteryzowano za pomocą przyrostu wartości ChZT cieczy osadowej. Dodatkowo do oceny badanego procesu wprowadzono wskaźnik w postaci stopnia dezintegracji (DDM) obliczony metodą Müllera. Wykazano, że po 30 min dezintegracji osadu wartość ChZT wzrosła 3,65-krotnie, a obliczony stopień jego dezintegracji osiągnął 42%. Przeprowadzone następnie próby fermentacji mezofilnej osadu zdezintegrowanego metodą hydrodynamiczną w zwężce kawitacyjnej przyniosły znaczący (prawie dwukrotny) przyrost produkcji biogazu. Wskazuje to na celowość zastosowania tej metody przeróbki osadów w skali technicznej.

EN

Hydrodynamic cavitation is amongst the most promising methods of sewage sludge pretreatment. With this method, strong destruction and disruption of the sewage sludge microorganisms, and consequently an increment in the quantity of organic matter in the supernatant can be achieved. The aim of this study was to find the optimal design of the cavitational device for disintegrating the sewage sludge intended for fermentation. Making use of the CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation methods, a variety of configurations with a constant cavitation number was considered and evaluated. Turbulent fluid flow was described in terms of the RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) model. With the pressure field distributions obtained in this way it was possible to choose three very promising geometries of the cavitational device, which were then made subject to experimental verification. The efficiency of sewage sludge disruption was established in terms of the increment in the COD value of the supernatant. The investigated process was additionally assessed using the coefficient DDM (Degree of Disintegration) calculated by Müller's method. It has been demonstrated that after 30-minute disintegration the COD value increased 3.65fold, and the calculated value of DDM was 42%. Mesophilic digestion tests conducted in the cavitational device with sewage sludge samples disintegrated by the hydrodynamic method brought about a significant (approximately twofold) increase in biogas production. These findings substantiate the applicability of the proposed sewage sludge pretreatment method on a technical scale.