Sewage sludges preparation for dewatering with ultrasonic field application

• Autorzy: Bień, J. B. , Wolny, L. , Jabłońska, A.

Warianty tytułu

PL

Przygotowanie osadów ściekowych do odwadniania z zastosowaniem pola ultradźwiękowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Studies on the conditioning of sewage sludges using the ultrasonic field have been focused on determining the increase of the water removal effect which depends on the type of sludges and the chemical compounds used in the dewatering process. Moreover, it has been found that the application of the ultrasonic field can influence the parameters of sewage sludges after methane fermentation. Experiments have indicated that the fermentation time for sludges conditioned with ultrasounds is reduced from 28 to 20 days. Also, a better thickening of sonicated sludges particles after the fermentation process has been found.

PL

Badania nad kondycjonowaniem osadów ściekowych za pomocą pola ultradźwiękowego prowadzone już przez prawie dwadzieścia lat (Bień i inni) mają na celu określenie możliwości zwiększenia efektu ich odwadniania, który zależy od rodzaju osadów i związków chemicznych stosowanych w procesach kondycjonowania. Obecnie trwają poszukiwania zastosowania tego "czystego" środka w wielu innych procesach, w tym także w celu przyspieszenia procesu fermentacji metanowej osadów ściekowych. Z przeprowadzonych badań wynika, że krótkie nadźwiękawianie substratu burzy stan równowagi układu, wywołuje dyspersję i częściową homogenizację zawiesiny. Czynne i dyspergujące działanie fal ultradźwiękowych wpływa na zmianę kształtu cząstek i ich masy, co powoduje zmiany charakterystycznych parametrów osadów, w tym po procesie fermentacji metanowej. Modyfikacja ultradźwiękowa może być stosowana w różnych dziedzinach, w tym także w technologii osadów ściekowych, ponieważ tworzą one układy wieloskładnikowe i wielofazowe i jako takie pod wpływem dyspergującego działania ultradźwięków ulegają częściowej homogenizacji i stają się bardziej zagęszczonym zbiorowiskiem cząstek zawieszonych. W przedstawionych badaniach podjęto próbę ustalenia wpływu ultradźwiękowej modyfikacji związków chemicznych stosowanych do kondycjonowania osadów przed odwadnianiem. Ustalono, iż krótkie, kilkusekundowe, oddziaływanie wspomnianego pola wpływa korzystnie na parametry odwadniania osadów w procesie filtracji. Uzyskane wartości parametrów odwadniania osadów preparowanych dawką nadźwiękawianego polielektrolitu i obniżoną w odniesieniu do dawki optymalnej są porównywalne (a nawet nieco lepsze) z wynikami otrzymanymi dla tej właśnie dawki. Wprowadzono również do badań analizę mikroskopową, która posłużyła jako jedno z kryteriów oceny zmian struktury osadów pod wpływem działania polielektrolitów, pola ultradźwiękowego, a także łącznego zastosowania obu czynników. Pole ultradźwiękowe, jako czynnik modyfikujący wewnętrzną strukturę polielektrolitu, a przez to poprawiający jego działanie na osady ściekowe, może przynieść dobre efekty, pod warunkiem dobrania właściwego czasu nadźwiękawiania. Czas ten jest wyznaczany indywidualnie dla każdego polielektrolitu. W ramach prowadzonych prac naukowych nad niekonwencjonalnymi metodami przygotowania osadów do odwadniania podjęto również próbę poprawienia warunków hydrolizy osadów w procesie fermentacji metanowej. Celem tych poszukiwań było zbadanie wpływu ulepszonego w ten sposób procesu na zagęszczanie i odwadnianie osadów. Na skutek zastosowania ultradźwięków do hydrolizy przed właściwą fermentacją może nastąpić przyspieszenie biodegradacji materii organicznej osadów. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono również, iż następowało skrócenie czasu fermentacji metanowej tak preparowanych osadów (z 28 do 20 dni). Obserwowano wzrost zdolności do lepszego zagęszczania cząstek osadu nadźwiękawianego po procesie fermentacji metanowej. I tak objętość końcowa dla osadu nienadźwiękawianego wynosiła 655 cm3, a dla nadźwiękawianego 265 cm3. Omówiona w skrócie problematyka zastosowania pola ultradźwiękowego w procesach przygotowania osadów ściekowych do odwadniania oraz uzyskane dotychczas wyniki badań zachęcają autorów do bardziej wnikliwego przyjrzenia się tym zagadnieniom.

Słowa kluczowe

PL

osad ściekowy; odwodnienie; ultradźwięki; fermentacja metanowa

EN

sewage sludge; dewatering; ultrasounds; methane fermentation

• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2001
• Tom: T. 4, nr 1
• Strony: 9-16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Bień, J. B.

• Technical University of Częstochowa, Institute of Environmental Engineering, 42-200 Częstochowa, ul. Brzeźnicka 60a

autor

Wolny, L.

• Technical University of Częstochowa, Institute of Environmental Engineering, 42-200 Częstochowa, ul. Brzeźnicka 60a

autor

Jabłońska, A.

• Technical University of Częstochowa, Institute of Environmental Engineering, 42-200 Częstochowa, ul. Brzeźnicka 60a

Bibliografia

• [1] Bień J., Stępniak L., Wolny L., Ultradźwięki w dezynfekcji wody i preparowaniu osadów ściekowych przed ich odwadnianiem, Monografie nr 37, Politechnika Częstochowska, Częstochowa 1995.
• [2] Bień J., Wolny L., Changes of some sewage sludge parameters prepared with an ultrasonic field, Water Science and Technology 1997, 36, 11, 101-106.
• [3] Tiehm A., Nickel K., Neiss U., Zastosowanie ultradźwięków do przyspieszenia beztlenowej fermentacji metanowej osadów ściekowych, Konferencja Naukowo-Techniczna nt. Osady ściekowe - odpad czy surowiec? Częstochowa 1997.
• [4] Zielewicz-Madej E., Wpływ pola ultradźwiękowego na generowanie lotnych kwasów tłuszczowych w procesie hydrolizy osadów, Konferencja Naukowo-Techniczna, Rajgród 1997.
• [5] Nicholson J.W., Chemia polimerów, WNT, Warszawa 1996.
• [6] Baskerville R.C., Gale R.S., A Simple Automatic Instrument of Determining the Filtrability of Sewage Sludges, Journal of the Institute of Water Pollution Control 1968, 2, 4, 143.