Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Detection of wastewater treatment process disturbances in bioreactors using the e-nose technology

Łagód G., Guz Ł., Sabba F., Sobczuk H.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2018

|

Vol. 25, nr 3

405--418

EN

Wastewater treatment processes are subject to numerous disturbances during biological treatment of wastewater. In order to achieve and sustain suitable conditions of the process, basic wastewater parameters should be frequently monitored. While great improvements have been made in the automatization of treatment process, little is known about automatic measuring systems that can detect unusual process conditions in a bioreactor. Tracking these parameters can be difficult and the time required for the determination might vary from several minutes to few days. The objective of this study is to evaluate the use of an electronic nose in-house device (based on a non-selective gas sensor array) for the detection of process disturbances in a lab-scale sequencing batch reactor (SBR) during biological treatment of wastewater with activated sludge. Measurements were performed during a 12-hours working cycle. Continuous analyses of the headspace were performed using a sensor array based on the resistive Metal Oxide Semiconductor type (MOS) gas sensor. Based on the data obtained and the PCA analysis, this study showed that the e-nose technology can be used to predict or retrieve information about potential disruptions during wastewater processes using the e-nose technology.

2

Prospects for production and consumption of second generation biofuels in Ukraine

Romaniuk W., Zheliezna T., Drahniev S., Bashtovyi A., Sobczuk H., Marczuk A., Titova L., Rogovskii I., Borek K.

Agricultural Engineering

|

2018

|

Vol. 22, No. 4

71--79

EN

The article analyzes the current state of production of second generation biofuels in the world and evaluates the possibility of launching such production in Ukraine. The work is topical due to the fact that liquid biofuels can replace a certain share of motor fuels consumed in Ukraine, thus contributing to the strengthening of the country's energy independence. The purpose of the study is to assess feasibility of a project on the production of second generation bioethanol in Ukraine; the task is to carry out a preliminary feasibility study for such a project. The analysis of the study of pure co-substrate fermentation and as a supplement for cattle manure proves that the maximum biogas yield obtained using alcohol stillage in a ratio of 40-80% increased compared to fermentation of pure cattle manure. The use of pure bards compared to the bard and the slurry mixture increases the maximum yield of biogas. It was found that the biogas obtained from the use of alcohol stillage is a high con-sumption of biogas with the methane content of between 70 and 78%.

PL

W artykule dokonano analizy aktualnego stanu produkcji płynnych biopaliw drugiej generacji na świecie w aspekcie rozpoczęcia produkcji na Ukrainie. Wykorzystanie biopaliw płynnych może przyczynić się do wzmocnienia niezależności energetycznej kraju. Celem badań jest ocena rentowności produkcji bioetanolu według ilości produkcji bioetanolu w kontekście cen benzyny na Ukrainie i sprzedaży jej na europejskich rynkach. Stwierdzono, że wykorzystanie odpadów z gorzelni jako dodatków do fermentacji zwiększyło wydajność uzysku biogazu do 40-80% w porównaniu z fermentacją odchodów bydlęcych bez dodatków, a zawartość metanu wynosiła 70-78%.

3

Application of Gas Sensor Array to Preliminary Food Quality Assessment

Guz Ł., Sobczuk H., Wasąg H., Guz E.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 2

964--973

PL

W publikacji przedstawiono metodę badania jakości artykułów spożywczych za pomocą matrycy wieloczujnikowej opartej na rezystancyjnych czujnikach gazu. Urządzenie pomiarowe składające się z 8 czujników typu MOS określa profile zapachowe próbek. Przebadane zostało 5 gatunków żółtego sera w różnych stanach świeżości, poddane przechowywaniu w niewłaściwych warunkach. Do analiz wstępnych została wykorzystana statystyczna analiza głównych składowych (PCA). Analiza PCA wykazała skuteczność opisywanej metody oceny jakości jedynie w obrębie jednego gatunku danego produktu. Niemożliwe jest opracowanie ogólnego algorytmu określającego jakość dowolnej liczby gatunków danego produktu.

4

Wykrywanie zakłóceń procesu oczyszczania ścieków w bioreaktorze porcjowym z wykorzystaniem e-nosa

Guz Ł., Łagód G., Jaromin-Gleń K., Sobczuk H.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 1

148--153

PL

Celem pracy jest określenie możliwości wykrywania zakłóceń w przebiegu procesu oczyszczania ścieków prowadzonych za pomocą reaktora typu SBR przy zastosowaniu elektronicznego nosa skonstruowanego z wykorzystaniem matrycy nieselektywnych rezystancyjnych czujników gazu. Pomiarów dokonywano podczas procesu oczyszczania ścieków miejskich, który przeprowadzano w cyklu 12-godzinnym w bioreaktorze laboratoryjnym. Wykonano ciągłe pomiary powietrza pobieranego ponad zwierciadłem ścieków w reaktorze SBR za pomocą matrycy czujnikowej opartej na rezystancyjnych czujnikach gazu typu MOS podczas stabilnej pracy systemu oraz symulacji awarii procesu napowietrzania. Do interpretacji wyników wykorzystano analizę PCA. Przeprowadzone badania laboratoryjne wskazują, że, wykorzystując matrycę czujnikową, można wnioskować o przebiegu procesu oczyszczania ścieków w reaktorze i natychmiast uzyskiwać informację o stanach odbiegających od normy.

EN

The objective of this article is to determine the possibility of biological process disturbances detect in SBR reactor using developed electronic nose device with application of non-selective gas sensor array. The SBR reactor allows to reduce organic carbon and nutrients concentration level. Measurements were performed during wastewater treatment, which was conducted in 12 hours working cycle. Continuous headspace analysis using the sensor array based on a resistive gas sensors MOS type was performed. To interpret the results, the PCA analysis was applied. Conducted studies have shown that using a sensor array it is possible to inform about abnormal conditions meaning disturbances of the process.

5

Zastosowanie wybranych modeli matematycznych do szacowania zasięgu szkodliwego oddziaływania instalacji przemysłu chemicznego w przypadku awarii

Sówka I., Skrętowicz M., Zwoździak P., Guz Ł., Zwoździak J., Sobczuk H.

Ochrona Środowiska

|

2013

|

Vol. 35, nr 2

73--76

EN

Odor emission from terrain is usually of an incidental character and depends in general on local meteorology. Therefore, for prognosis of propagation of chemical compound emission in the odor generating event of plant failure an appropriate mathematical model should be applied. In this paper, an emergency situation involving styrene storage tank failure was examined. Analysis of styrene propagation was performed using Polish reference model based on Pasquill’s formula and CALPUFF model. The studies haves shown that odor concentrations in the vicinity of the plant calculated using the reference model were about 10 times lower than in case of CALPUFF model. Analysis of the results showed that outside the plant boundary styrene concentrations exceeding the value of 0.43 mg/m3 (1000 times above the threshold) occurred within a distance of up to 1000 m. The reference values for styrene (D1h=0.02 mg/m3) and odors (1 ouE/m3) were shown to be exceeded 100 times within the area of modeling. It was concluded that the increased odor concentration may be an indicator of a possible chemical installation failure or of an uncontrolled harmful chemical substance emission.

PL

Występowanie zapachu w terenie ma zazwyczaj charakter chwilowy i zależy głównie od sytuacji meteorologicznej, dlatego w przypadku prognozowania propagacji związków chemicznych emitowanych podczas awarii o charakterze odorotwórczym istotne jest zastosowanie odpowiedniego modelu matematycznego. W pracy przeanalizowano sytuację awaryjną polegającą na uszkodzeniu zbiornika magazynującego styren. Do analizy rozprzestrzeniania styrenu zastosowano polski model referencyjny oparty na formule Pasquilla oraz model CALPUFF. Badania wykazały, że obliczone za pomocą modelu referencyjnego stężenia zapachowe w najbliższym otoczeniu źródła emisji były około 10-krotnie mniejsze niż w przypadku modelu CALPUFF. Analiza wyników pokazała, że poza terenem zakładu chemicznego stężenia przekraczające wartość 0,43 mg/m3 (1000-krotne przekroczenie progu wyczuwalności) wystąpiły w odległości nawet do 1000 m. Wykazano, że na całym obszarze modelowania 100-krotnie przekroczona została wartość odniesienia w przypadku styrenu (D1h=0,02 mg/m3) oraz odorów (1 ouE/m3). Stwierdzono, że wystąpienie podwyższonego stężenia odorów w powietrzu może być wskaźnikiem ostrzegającym o możliwości wystąpienia awarii instalacji przemysłowej oraz niekontrolowanej emisji szkodliwych substancji chemicznych.

6

Community bomposition and abundance of Protozoa under different concentration of nitrogen compounds at "Hajdow" wastewater treatment plant

Jaromin-Gleń K., Babko R., Łagód G., Sobczuk H.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2013

|

Vol. 20, nr 1

127-139

EN

The protists notably ciliates and testate amoebas in the conditions of modernized wastewater treatment plants "Hajdow" (Lublin, Poland) and the nitrogen removal efficiency were studied. Sampling took place every week during the period of August-September 2010. The total of 31 taxa of ciliates and 3 taxa of testate amoebas were identified. Most of the species were registered during the whole research period. Significant abundance reached the following species: Acineria uncinata, Aspidisca cicada, Aspidisca lynceus, Vorticella aquadulcis, Vorticella infusionum, Arcella vulgaris, Euglypha acanthophora and Pyxidicula operculata. In September increase in efficiency of nitrogen removal process was registered. The research shows that the increase of nitrogen reduction efficiency was accompanied by increase of ciliates quantity, mainly due to peritrichid ciliates.

PL

Przedstawiono analizę zgrupowań pierwotniaków obejmującą orzęski oraz ameby skorupkowe, zasiedlające kolejne urządzenia głównego ciągu technologicznego oczyszczalni ścieków "Hajdów" na tle zmian w stężeniach związków azotu. Badania prowadzono po modernizacji części biologicznej realizowanej w celu podniesienia skuteczności usuwania ze ścieków związków biogennych, a w szczególności związków azotu. Pobór próbek prowadzony był raz w tygodniu w okresie sierpień-wrzesień 2010 roku. W badanym materiale biologicznym wyodrębniono 31 gatunków orzęsków oraz 3 gatunki ameb skorupkowych. Większość ze wspomnianych gatunków pierwotniaków odnotowywana była przez cały okres badań. Najbardziej licznie w analizowanym materiale biologicznym reprezentowane były następujące gatunki: Acineria uncinata, Aspidisca cicada, Aspidisca lynceus, Vorticella aquadulcis, Vorticella infusionum, Arcella vulgaris, Euglypha acanthophora i Pyxidicula operculata. We wrześniu odnotowany został wzrost skuteczności procesu usuwania związków azotu. Prezentowane badania wskazują, iż wzrostowi stopnia usuwania ze ścieków związków azotu towarzyszył wzrost ilości orzęsków odnoszący się głównie do form peritricha.

7

Pomiary zanieczyszczeń odorowych wieloczujnikowym urządzeniem z tlenkowymi czujnikami gazu

Sobczuk H., Guz Ł.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2011

|

Tom 13

1531-1542

PL

Pomiary zapachowej jakości powietrza za pomocą urządzeń elektronicznych opartych na czujnikach gazów realizowane są już wielu gałęziach przemysłu. Stosuje się je w medycynie [1], w przemyśle spożywczym [6]. Znajdują też coraz szersze zastosowanie do monitoringu jakości powietrza w środowisku [10]. I tak np. zastosowane są na składowiskach odpadów, spalarniach, kompostowniach itp. [3÷5, 14]. Analiza zapachowa jest zadaniem wymagającym wcześniejszej kalibracji urządzeń i porównania ich wskazań z odczuciem zapachowym grupy osób testujących. Często stosowane czujniki TGS służą do detekcji zanieczyszczeń powietrza. Jest to możliwe dzięki zjawisku zmiany przewodnictwa elektrycznego półprzewodnikowego elementu pomiarowego w zależności od stężenia zanieczyszczenia, na które czujnik jest uczulony [8]. W czujnikach gazu TGS elementem pomiarowym jest elektroda wykonana z półprzewodnikowego dwutlenku cyny SnO2, wykazującego duże zmiany przewodnictwa pod wpływem redukujących zanieczyszczeń atmosfery. W zależności od przeznaczenia czujnika sensor zawiera różne domieszki, najczęściej metale szlachetne, powodujące jego uczulenie na specyficzny związek lub grupę związków chemicznych.

EN

Measurement of odour quality of air with electronic devices is a task that requires calibration of the apparatus in advance. Calibration uses olfactory measurement results performed with the group of trained people. TGS sensors are often applied to detect the pollution of air with various pollutants. It is possible due to variation of electrical resistivity of the semiconducting sensor in response to the concentration of pollutants. Produced sensors are sensitized to specific pollutants but normally are not very specific. In a paper the measurement stand for measurement of odor pollutants concentration with multisensory device is presented and tested. Calibration measurements with the application of n-butanol is shown. Applied set of eight sensors allows to measure n-butanol samples with good accuracy. The setup allows measurements of both static, with a fixed concentration or dynamic by tracking changes in sensor response due to changes in odour pulse concentration change. Dynamic response of sensors makes it possible, in accordance with the literature, to measure with application of gas samples of a small volume. For the analysis of measurement results and comparison of different odours PCA method was used, which allows reduction of dimensionality of signal from multi-sensor devices.

8

Some distance measures for estimating the efficiency of wastewater treatment in activated sludge systems by biomonitoring

Sobczuk H., Łagód G.

Proceedings of ECOpole

|

2011

|

Vol. 5, No. 2

431--436

EN

The results of bioindication, together with the physical and chemical parameters, may be used in wastewater treatment plant process management. The measurement of saprobiontic microorganisms’ population is a relatively easy and cheap method for assessment of wastewater quality in sewage system. It can be also applied at the inflow of the wastewater treatment plant, at the following devices of technological line, as well as at outflow to receiver. Some methods allow to distinguish between distributions of saprobes population on the basis of species abundances. Splitting of a whole population of saprobes onto morphological-functional groups allows to simplify measurement and thus allow to make it in situ. The main idea of this type of measurement is to study the biocenosis entire structure. Because it is hardly possible, the approximately identified taksocenosis may be utilized for the needs of bioindication. An open question is how to compare the communities with different abundance of saprobes group. However using the different methods of biodiversity assessment the more or less visible differences among studied objects should be expected. In this paper the authors apply some existing distance measures based on entropy definitions to distinguish distributions of morphological-functional groups measured. The presented measures allow to tell how far - in terms of given measure of distance - are two distributions measured in situ, and differentiate them.

PL

Rezultaty pomiarów bioindykacyjnych mogą stanowić przydatne uzupełnienie, a niekiedy nawet alternatywę dla pomiarów fizykochemicznych wykonywanych w celach kontroli i sterowania procesami oczyszczania ścieków. Pomiary liczebności odpowiednio dobranych populacji organizmów saprobiontycznych zasiedlających poszczególne urządzenia oczyszczalni ścieków mogą być relatywnie proste i tanie. Stąd też wykorzystujące je metody pomiarowe są możliwe do zastosowania zarówno do oceny jakości ścieków dopływających do oczyszczalni, oczyszczanych w kolejnych urządzeniach ciągu technologicznego, jak i odprowadzanych po oczyszczeniu do odbiornika. Niektóre ze wspomnianych metod pozwalają oceniać kompozycję zbiorowisk saprobów na podstawie liczebności poszczególnych gatunków. Jednakże podział całej populacji saprobiontów na grupy funkcjonalno-morfologiczne umożliwia znaczne uproszczenie pomiarów oraz wykonywanie ich in situ. Ze względu na fakt, iż pomiar struktury całej biocenozy saprobów jest trudny do realizacji, identyfikacja wybranych taksocenoz może być wykorzystana do celów bioindykacyjnych. Ciągle otwartą kwestią pozostaje, jak najlepiej porównywać pomiędzy sobą zbiorowiska saprobów złożone z grup o różnej liczebności. Używając istniejących metod oceny bioróżnorodności, uzyskać można wartości liczbowe indeksów i wskaźników mniej lub bardziej różnicujące porównywane między sobą zgrupowania organizmów. W niniejszym opracowaniu autorzy wykorzystują sposoby opisu odległości korzystające z definicji entropii w celu jak najlepszego zróżnicowania zbiorowisk, złożonych z grup morfologiczno-funkcjonalnych, do których sklasyfikowano organizmy bytujące w ściekach o różnym stopniu zanieczyszczenia. Prezentowane procedury pozwalają określić, jak daleko - w kategoriach przyjętych miar odległości - znajdują się od siebie rozkłady analizowanych zbiorów i odpowiednio je zróżnicować.

9

Modification of the measurement method of relative moisture determination using Peltier probe

Guz Ł., Suchorab Z., Sobczuk H.

Proceedings of ECOpole

|

2011

|

Vol. 5, No. 1

51--56

EN

Psychrometric probes are used for porous materials potential determination which can be easily recalculated into the relative moisture. They can be also applied for building materials moisture parameters determination. They enable relative moisture readout in the narrow range between 94 and 99.9%. Water film evaporating from the thermocouple causes temperature decrease and generation of a voltage in a range of microvolts. Due to external heat flux influence on the applied sensors (Wescor PST-55 probes) the measurement must be conducted in the stabilized conditions. Non-stable heat flows and thus the decrease of measurement results repeatability. This is especially important during measurement of porous material samples with small dimensions. To increase the measurement accuracy the probes were equipped with metal sleeves having the external diameter of 12 mm and wall thickness 1 mm. The aim of the sleeve is to stabilize the instantaneous temperature variations and bridge the heat flow around the psychrometric Peltier probe.

PL

Sondy psychrometryczne służą do pomiaru potencjału wody materiałów porowatych, którą można przeliczyć na wilgotność względną. Stosowane są od lat w agrotechnice i mogą również być zastosowane do pomiarów parametrów wilgotnościowych materiałów budowlanych. Umożliwiają odczyt wilgotności względnej w wąskim zakresie około 94÷99,9%. Jest to możliwe dzięki zjawisku Seebecka, odparowujący film wody z termopary powoduje obniżenie jej temperatury i wygenerowanie mikrowoltowego napięcia. Z uwagi na niską wartość mikrowoltowego napięcia generowanego na sondach Wescor PST-55, użytych podczas badań, pomiary muszą odbywać się w ustabilizowanych warunkach. Nieustabilizowane przepływy strumienia ciepła lub skoki temperatury powodują zmniejszenie powtarzalności wyników pomiarów. Ma to szczególne znaczenie podczas pomiarów próbek materiałów porowatych o niewielkich wymiarach geometrycznych. W celu zwiększenia dokładności pomiarów sondy zostały osłonięte metalowymi tulejami o średnicy 10 mm i grubości ścianki 1 mm. Zadaniem takiej tulei jest stabilizowanie nagłych wahań temperatury i regulowanie przepływów strumienia ciepła wokół sondy psychrometrycznej Peltiera.

10

Examination of capillary rise phenomenon in aerated concrete block using the surface TDR probe

Suchorab Z., Sobczuk H., Pavlik Z.

Proceedings of ECOpole

|

2011

|

Vol. 5, No. 2

443--448

EN

Aerated concrete is the basic building material applied in traditional building industry. It is mainly caused by its thermal parameters - heat conductivity coefficient λ for lighter brands of this material is many times lower than other traditional materials like brick etc. Low value of heat conductivity coefficient is mainly caused by the material structure which is highly porous. This porosity causes capillary forces which are the reason of so called capillary rise phenomenon being the reason of many buildings destruction. This article presents the possibility of monitoring and quantitative valuation of moisture increase in building barriers due to capillary rise with the application of the TDR surface probes enabling quick and noninvasive moisture determination in porous building materials. The analyses conducted using surface TDR probes will be compared with the examinations made using other electrical methods and the results will be presented in the form of moisture profiles changing in time.

PL

Beton komórkowy jest podstawowym materiałem budowlanym stosowanym w budownictwie tradycyjnym. Wynika to głównie z jego właściwości termoizolacyjnych - współczynnik przewodzenia ciepła λ dla lżejszych jego odmian jest wielokrotnie niższy od wartości tego współczynnika takich materiałów, jak cegła itp. Niska wartość współczynnika przewodzenia ciepła wynika głównie ze struktury materiału, która charakteryzuje się dużą porowatością. Z właściwością tą wiąże się fakt występowania sił kapilarnych, które są przyczyną zjawiska podciągania kapilarnego będącego przyczyną destrukcji wielu budynków dotkniętych nadmiernym zawilgoceniem. Artykuł przedstawia możliwość monitoringu i ilościowej oceny wzrostu wilgotności w przegrodach budowlanych wskutek procesu podciągania kapilarnego przy wykorzystaniu powierzchniowych sond TDR, umożliwiających szybkie i bezinwazyjne wyznaczanie wilgoci w porowatych materiałach budowlanych. Analizy wykonane za pomocą sond powierzchniowych porównano do wyników z innych metod elektrycznych i przedstawiono w postaci profili wilgotnościowych zmieniających się w czasie.

11

Examination of capillary rise phenomenon in aerated concrete block using the surface TDR probe

Suchorab Z., Sobczuk H., Pavlik Z.

Proceedings of ECOpole

|

2011

|

Vol. 5, No. 1

115--120

EN

Aerated concrete is the basic building material applied in traditional building industry. It is mainly caused by its thermal parameters - heat conductivity coefficient λ for lighter brands of this material is many times lower than other traditional materials like brick etc. Low value of heat conductivity coefficient is mainly caused by the material structure which is highly porous. This porosity causes capillary forces which are the reason of so called capillary rise phenomenon being the reason of many buildings destruction. This article presents the possibility of monitoring and quantitative valuation of moisture increase in building barriers due to capillary rise with the application of the TDR surface probes enabling quick and noninvasive moisture determination in porous building materials. The analyses conducted using surface TDR probes will be compared with the examinations made using other electrical methods and the results will be presented in the form of moisture profiles changing in time.

PL

Beton komórkowy jest podstawowym materiałem budowlanym stosowanym w budownictwie tradycyjnym. Wynika to głównie z jego właściwości termoizolacyjnych - współczynnik przewodzenia ciepła λ dla lżejszych jego odmian jest wielokrotnie niższy od wartości tego współczynnika takich materiałów, jak cegła itp. Niska wartość współczynnika przewodzenia ciepła wynika głównie ze struktury materiału, która charakteryzuje się dużą porowatością. Z właściwością tą wiąże się fakt występowania sił kapilarnych, które są przyczyną zjawiska podciągania kapilarnego będącego przyczyną destrukcji wielu budynków dotkniętych nadmiernym zawilgoceniem. Artykuł przedstawia możliwość monitoringu i ilościowej oceny wzrostu wilgotności w przegrodach budowlanych wskutek procesu podciągania kapilarnego przy wykorzystaniu powierzchniowych sond TDR umożliwiających szybkie i bezinwazyjne wyznaczanie wilgoci w porowatych materiałach budowlanych. Analizy wykonane za pomocą sond powierzchniowych porównano z wynikami z innych metod elektrycznych i przedstawiono w postaci profili wilgotnościowych zmieniających się w czasie.

12

Influence of moisture on heat conductivity coefficient of aerated concrete

Suchorab Z., Barnat-Hunek D., Sobczuk H.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2011

|

Vol. 18, nr 1

111-120

EN

The article presents the experiment which determines moisture influence on aerated concrete heat conductivity parameter. Applied experimental setup consisted of two climatic chambers generating cold and hot temperatures on two sides of the sample which was equipped with necessary sensors to measure temperature, heat-flux and moisture. For moisture determinations the Time Domain Reflectometry technique was applied, which is currently developed method for moisture determinations of building materials and barriers. The result of the experiment was determination of heat conductivity coefficient of aerated concrete as a parameter which may be used in heat and moisture transport modeling in building barriers.

PL

Przedstawiono eksperymentalne badanie wpływu wzrostu wilgotności na współczynnik przewodnictwa cieplnego betonu komórkowego. Zastosowany zestaw pomiarowy składał się z dwóch komór klimatycznych generujących niskie i wysokie temperatury po przeciwnych stronach próbki wyposażonej w niezbędne czujniki do pomiaru temperatury, strumienia ciepła oraz wilgotności. Do pomiarów wilgotności zastosowano technikę TDR (Time Domain Reflectometry) - obecnie wdrażaną do pomiaru zawartości wody w materiałach i przegrodach budowlanych. Rezultatem opisanego eksperymentu jest wyznaczenie współczynnika przewodzenia ciepła betonu komórkowego w stanie suchym oraz w warunkach różnej wilgotności.

13

Water Content Measurement of Building Materials Using Surface TDR Probe

Suchorab Z., Żelazna A., Sobczuk H.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2011

|

Vol. 18, nr 7

877-886

EN

Water present in external walls is one of the basic factors curtailing the function of buildings. Its negative influence should be evaluated both in the constructional and hygienic aspects. It is caused by the fact that water is not only the cause of successive destruction of buildings’ construction, but also composes the base for the growth of microorganisms and moulds. Such a problem is typical for the buildings without moisture check or monitoring and causes the respiratory system illnesses, infections, allergies, eyes and skin sensitizations. The buildings affected by the problem of moisture in most cases are stricken with the Sick Building Syndrome, which is caused by the use of not human-friendly materials, defective ventilation or high moisture previously mentioned. Presence of water in building envelopes in moderate climate is a normal and practically inevitable phenomenon. The problem of external barriers moisture becomes important in case of high moisture content. It is especially caused by the improper horizontal damp insulation and mainly observed in many historical buildings or sometimes, even new ones. Other causes of high water content in building barriers are floods, heavy rains or sanitary systems faults. Water contained in building barriers in high content is especially dangerous during winter seasons when numerous freezing and thawing causes building material disintegration. Presence of water in external walls significantly diminishes their thermal isolation, what induces the increased heat loss in cold season, reduction of perceptible temperature and thermal comfort of occupants. All the previously mentioned negative aspects of water influence on the buildings cause the need to find the precise, user-friendly method of water content evaluation in the walls. One of them is TDR (Time Domain Reflectometry). This technique bases on the measurement of the electromagnetic pulse propagation velocity in examined medium. The dielectric constant of the material (determined with the TDR device) is the base for its moisture content estimation. The TDR method has got a lot of advantages like high monitoring potential, insensitivity to the salinity, relatively simple service, and has been used in moisture measurements of porous materials, especially of the soils, for many years. By now, this technique has not found the common implementation in the building industry which is caused by its invasive character – it requires the installation of the steel rods in the examined medium, which sets many problems in case of building materials and envelopes. The aim of this paper is to propose the alternative idea of the TDR probe – surface probe, which enables the moisture measurements of hard building materials and envelopes. For these materials, the use of classical probe is difficult to realize, because of problems with the introduction of the steel rods in the examined medium. This, modified, TDR method enables the effective moisture measurements without the need to destroy the building barriers structure.

PL

Woda zawarta w zewnętrznych przegrodach budowlanych należy do podstawowych czynników ograniczających funkcjonowanie budynków. Jej negatywny wpływ na obiekty należy oceniać zarówno ze względów konstrukcyjnych, jak i higieniczno-sanitarnych. Duża wilgotność przegród budowlanych jest przyczyną sukcesywnego niszczenia konstrukcji budynków (krystalizacja soli, wielokrotne procesy zamarzania i rozmarzania w okresie zimowym, rozkład drewna oraz przyspieszona korozja stalowych elementów zbrojeniowych). Woda, w sposób pośredni, wywołuje negatywny wpływ na środowisko wewnętrzne pomieszczeń, tworząc podłoże do rozwoju szkodliwych mikroorganizmów oraz grzybów pleśniowych. Jest to problem typowy dla obiektów z nieuregulowaną i niemonitorowaną wilgotnością przegród, będący przyczyną chorób dróg oddechowych, infekcji, alergii oraz podrażnień oczu i skóry. Obiekty dotknięte problemem zawilgocenia przegród zewnętrznych w większości przypadków określamy jako dotknięte zespołem chorego budynku SBS (Sick Building Syndrome), którego przyczyną jest zastosowanie nieprzyjaznych człowiekowi materiałów budowlanych, wadliwa wentylacja lub właśnie nadmierne zawilgocenie przegród. Woda w przegrodach budowlanych w znaczący sposób obniża ich charakterystyki cieplne, co w konsekwencji prowadzi do zwiększonych strat ciepła w sezonie grzewczym, obniżenia temperatury odczuwalnej, obniżenia komfortu cieplnego pomieszczeń. Wszystkie wyżej przedstawione negatywne aspekty wpływu wody na obiekty budowlane stwarzają potrzebę znalezienia precyzyjnej i możliwie łatwej metody oceny zawartości wody w przegrodach. Do takich metod zaliczamy reflektometryczną metodę pomiaru wilgotnooeci TDR (Time Domain Reflectometry). Funkcjonowanie tej techniki oparte jest na pomiarze prędkości propagacji impulsu elektromagnetycznego w badanym materiale. Wyznaczona ze znanej zależnooeci względna stała dielektryczna materiału jest podstawą do ustalenia jego wilgotności. Metoda ta ma wiele zalet (możliwość ciągłego monitoringu, brak wrażliwości na zasolenie, stosunkowa prostota obsługi) i od wielu lat stosowana jest do pomiaru wilgotności ośrodków porowatych, a w szczególności ośrodków gruntowych. Nie znalazła ona do tej pory szerokiego zastosowania w dziedzinie budownictwa. Przyczyną tego jest jej inwazyjny charakter – do realizacji pomiaru niezbędne jest wprowadzenie stalowych prętów w badany ośrodek, co stwarza wiele problemów w przypadku materiałów oraz przegród budowlanych. Celem pracy jest przedstawienie alternatywnej konstrukcji – powierzchniowej sondy TDR, która umożliwia pomiary wilgotności materiałów oraz przegród budowlanych charakteryzujących się znaczną twardością, dla których zastosowanie klasycznej, dwuprętowej sondy, wymagającej wprowadzenia stalowych prętów w badany ośrodek jest trudne do zrealizowania. Metoda ta umożliwia skuteczne pomiary wilgotności bez konieczności niszczenia konstrukcji przegrody.

14

Flow Parameters Effects on Aerobic Biodegradation of Pollutants in Sewer System

Łagód G., Sobczuk H., Suchorab Z., Widomski M.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2011

|

Vol. 18, nr 7

865-876

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 biodegradation processes were described by suitable mathematical models of biomass growth and decay. For given system it is possible to compose the matrix of integrated process of organic substance transformation in the gravitational sewer system. Numerical model based on described processes contains stoichiometric and kinetic parameters of sewage biodegradation appropriate to living microfauna of saprobionts as a biological processing factor in sewer pipe and a precursor of activated sewage sludge in wastewater treatment plant. 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 advection-dispersion equation is used. This kind of model, makes it possible to demonstrate the changes of pollutants load change to the wastewater treatment plant through interceptor of a sewage system. It can be also used to predict influence of combined sewer overflows on receiving waters. This paper, based on the previous achievements is a case study to create a model describing the process of self-purification of urban sewage running in gravitational sewer in the presence of saprobiontic microfauna.

PL

W grawitacyjnych systemach kanalizacyjnych zachodzą procesy zarówno fizyczne, chemiczne, jak i biologiczne. Biodegradacja oecieków, prowadząca do rzeczywistego ubytku ładunku zanieczyszczeń podczas ich przepływu w kanalizacji, jest ważnym procesem zmieniającym ilooeć i jakość niesionych zanieczyszczeń. Stąd też kolektor grawitacyjny powinien być traktowany zarówno jako tlenowo-beztlenowy reaktor biologiczny, jak i urządzenie do zbierania i transportu oecieków. W prezentowanej pracy proces biodegradacji ścieków opisano za pomocą modelu matematycznego wzrostu i rozwoju populacji mikroorganizmów, który stanowi człon źródłowy w równaniu dwekcji-dyspersji. Parametry hydrodynamiczne powiązane z wysokością napełnienia kolektora grawitacyjnego 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.

15

Odour pollution of air

Sobczuk H., Guz Ł.

Czasopismo Techniczne. Chemia

|

2011

|

R. 108, z. 1-Ch

163-172

EN

The human sense of smell is certainly the most versatile apparatus to analyze smells, but measurements take a lot of time and require employing a group of trained people [1]. Other techniques, like gas chromatography, allow to obtain accurate data of the chemical composition of examined gas, but do not inform about the real nature of smell. To identify the odour, devices comparing and determining its nuisance are used; in scientific literature they are called "electronic noses". In conveyed measurements a device was used with an array of eight resistive TGS Figaro gas sensors of 2600 series, each of which reacted to another class of a chemical compound [2]. Response of gas sensor array was collected for a mixture of air with odour-active compounds like dimethylamine, acetic acid, benzaldehyde of different concentrations. For the analysis of odour profiles there were used artificial neural networks with one hidden layer, containing from several to tens of neurons.

PL

Ludzki zmysł powonienia jest najlepszym aparatem do analizy odorów, ale pomiary są czasochłonne i wymagają zaangażowania do zespołu oceniającego przeszkolone osoby [1]. Inne techniki, jak chromatografia gazowa, która pozwala uzyskać dokładne informacje o składzie chemicznym badanej próbki powietrza, nie informują o rzeczywistej naturze zapachu odczuwanej przez ludzi. Do identyfikacji zanieczyszczeń odorowych oraz określania ich uciążliwości są wykorzystywane w ostatnich latach wieloczujnikowe urządzenia, nazywane w literaturze naukowej mianem "elektroniczny nos". Podczas przeprowadzonych badań użyto matrycy złożonej z ośmiu rezystancyjnych czujników gazu TGS Figaro serii 2600 uczulonych na różne klasy związków chemicznych [2]. Odpowiedzi matrycy czujników zostały zebrane dla substancji zapachowo-czynnych, takich jak dimetyloamina, kwas octowy i aldehyd benzoesowy o różnych stężeniach w powietrzu. Do analizy profilów zapachowych wykorzystano sztuczne sieci neuronowe z jedna ukrytą warstwą zawierającą od kilku do kilkudziesięciu neuronów.

16

Zastosowanie metody PCA do klasyfikacji odorów mierzonych urządzeniem wieloczujnikowym

Guz Ł., Sobczuk H., Wasąg H.

Przemysł Chemiczny

|

2010

|

T. 89, nr 4

382-385

17

Pomiar odorów za pomocą przenośnego miernika z matrycą półprzewodnikowych czujników gazu

Guz Ł., Sobczuk H., Suchorab Z.

Przemysł Chemiczny

|

2010

|

T. 89, nr 4

378-381

18

Wyznaczanie krzywej retencji wody materiałów porowatych za pomocą sond psychometrycznych i TDR

Guz Ł., Suchorab Z., Alcobia B., Sobczuk H.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 2

371--375

PL

Woda jest bardzo ważnym składnikiem produkcji materiałów budowlanych. Jest również jednym z najbardziej destruktywnych czynników podczas późniejszej eksploatacji obiektów z nich zbudowanych. Z tego względu niezbędna jest znajomość właściwości wilgotnościowych materiałów, takich jak: podsiąkanie kapilarne, opór dyfuzyjny czy nasiąkliwość. Właściwości materiałów porowatych związanych z wilgotnością bardzo dobrze opisuje krzywa retencji wody. Określa ona, jaką ilość wody materiał porowaty jest w stanie wchłonąć oraz z jaką siłą utrzymuje wodę w przestrzeniach porowatych. Jest to zależność pomiędzy ciśnieniem ssącym wodę a zawartością wody. W niniejszej pracy przedstawiono krzywe retencji wody wyznaczone dla gazobetonu o gęstości 450; 550 i 650 kg/m3. Krzywa została wyznaczona poprzez sprzężenie dwóch technik pomiarowych: psychrometrycznej i reflektometrycznej TDR. Ciśnienie ssące było zmierzone za pomocą sond psychrometrycznych Peltiera, a wilgotność objętościowa poprzez sondy TDR. Krzywa retencji opisana w publikacji została wyznaczona tylko w wąskim zakresie, determinowanym czułością sond psychrometrycznych, który mieścił się w granicach od 0,03 do 0,12 m3/m3 wilgotności objętościowej materiału porowatego.

EN

Water is an important compound of building materials production technology. On the other hand it is one of the most destructive factor during exploitation of building objects. That is why it is necessary to know the moisture parameters of the materials like porosity, maximum water content, capillary rise and water conductivity. Water parameters of the porous materials can be described by water retention curve, which valuates what amount of water can be absorbed by the material and what force remains water in air gaps. It is dependence between water potential and moisture. In this work there are presented water retention curves determined for aerated concrete with the apparent density of 450, 550 and 650 kg/m3. Determination of water retention curve was achieved by combination of two measuring techniques: Peltier psychrometric probes for water potential and TDR for water content. Water retention curve described in the paper was established only in a small range of moisture which is mainly caused by the sensitivity of the psychrometric probes, which value was varying in the frames of material moisture between 0.03 and 0.12 m3/m3.

19

Vapillary rise phenomenon in aerated concrete. Monitoring and simulations

Suchorab Z., Widomski M., Łagód G., Sobczuk H.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 2

285--290

EN

Capillary rise is a dangerous phenomenon touching many objects built of aerated concrete which is a porous material and highly prone to water influence in case of any horizontal water insulation failures. Aerated concrete is the artificial building material offering both suitable strength parameters and heat insulation properties. Water migrating from the ground to the walls of the building negatively influences not only its construction but also increases heat loses and decreases indoor air comfort (low temperatures, fungi and bacteria development) which is in the World’s literature called SBS (Sick Building Syndrome). All above presented facts connected with water migration through the aerated concrete walls underline the need to monitor and simulate capillary rise phenomenon in building envelopes made of aerated concrete. The paper presents the simulation of capillary rise in a model aerated concrete sample. The model applied for simulations will be based on the Richards equation for water flow in unsaturated conditions. The model is commonly used in agrophysics and this work is an attempt to use it for building materials. The simulations results will be verified with laboratory experiment of capillary rise in the real samples of aerated concrete equipped with Time Domain Reflactometry (TDR) probes which will enable to monitor the phenomenon propagation.

PL

Podciąganie kapilarne to niebezpieczne zjawisko dotyczące wielu obiektów wymurowanych z betonu komórkowego, będącego materiałem porowatym, podatnym na wpływ wody w przypadku zniszczeń poziomych izolacji przeciwwilgociowych. Beton komórkowy to materiał pochodzenia sztucznego, zapewniający zarówno wysokie właściwości wytrzymałościowe, jak i cieplne. Woda migrująca z gruntu do przegród budynku wpływa negatywnie nie tylko na jego konstrukcję, lecz również zwiększa straty ciepła, obniża parametry komfortu cieplnego (niskie temperatury, rozwój grzybów i bakterii), prowadząc do tak zwanego w literaturze Syndromu Chorego Budynku SBS (Sick Building Syndrome). Wszystkie powyżej opisane fakty dotyczące migracji wody w ścianach z betonu komórkowego podkreślają potrzebę monitoringu i symulacji zjawiska podciągania kapilarnego w przegrodach budowlanych z betonu komórkowego. Artykuł przedstawia symulację zjawiska podciągania kapilarnego w modelowej próbce betonu komórkowego. Model zastosowany do symulacji oparto na równaniu Richardsa dla przepływu wody w warunkach nienasyconych. Model jest w powszechnym zastosowaniu w dziedzinie gruntoznawstwa, a niniejsza praca jest próbą zastosowania go dla materiałów budowlanych. Wyniki symulacji zostaną zweryfikowane za pomocą badań laboratoryjnych zjawiska podciągania kapilarnego w próbkach rzeczywistych z betonu komórkowego z zainstalowanymi sondami TDR (Time Domain Reflectometry), które umożliwią pełny monitoring zjawiska.

20

Surface probes for building materials moisture measurement by reflectometric method

Jedut A., Suchorab Z., Sobczuk H.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 1

61--66

EN

The problem of building materials moisture, resulting from their porous structure, has a meaningful value for environmental engineering for the sake of its numerous, negative consequences. After breaking the limited states, the negative aspects both for building users’ health, mechanical, physical and chemical properties of barriers can be observed. Therefore, the essential matter is to provide the possibility of barriers moisture state evaluation. Among the techniques used for building materials moisture measurement, the TDR method application should be underlined for the sake of its simplicity in use and high precision, especially with the use of surface probes. The construction of probes presented in this paper enables non-invasive and accurate moisture measurements, both in laboratory and in situ conditions. The formulas obtained from conducted investigations make possible the evaluation of selected building materials moisture states.

PL

Problem zawilgocenia materiałów budowlanych, wynikający z ich porowatej struktury, ma duże znaczenie dla inżynierii środowiska z uwagi na jego liczne, negatywne następstwa. Przy przekroczeniu stanów dopuszczalnych obserwuje się niekorzystne skutki dla zdrowia użytkowników budynku spowodowane wzrostem liczby szkodliwych mikroorganizmów i grzybów oraz obniżeniem parametrów komfortu cieplnego, a także negatywny wpływ wilgoci na właściwości mechaniczne i fizykochemiczne przegrody. Ważną kwestię stanowi zatem możliwość oszacowania stanu wilgotnościowego materiałów budowlanych. Spośród dostępnych technik pomiarowych dużą precyzją oraz prostotą stosowania wyróżnia się metoda reflektometrii w domenie czasowej (Time Domain Reflectometry), szczególnie z zastosowaniem sond powierzchniowych. Sondy o konstrukcji przedstawionej w tej pracy umożliwiają bezinwazyjne i dokładne pomiary wilgotności zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i w obiektach rzeczywistych. Równania otrzymane na podstawie przeprowadzonych badań mogą posłużyć do oceny stanów wilgotnościowych wybranych materiałów budowlanych.