Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Effect of Dry Ice Modification of Excess Sludge on the Methane Fermentation Process

100%

Zawieja I.

|

tom Tom 20, cz. 1

558--573

EN

The specific susceptibility of excess sludge to the methane fermentation process is a limiting factor for the rate of reaction occurring in the subsequent stages of the process. The kinetics of biochemical changes during spontaneous methane fermentation phases is directly influenced by the increase in the concentration of dissolved organic substances available to microorganisms in the process. Excess sludge deposition by different disintegration methods, ie: chemical, physical, combined increases the efficiency of the methane fermentation process. Among the modifications mentioned above, the advantages of physical methods, especially of thermal nature, should be emphasized. In addition to the significant modification of the excess sludge structure, it does not cause secondary contamination of the prepared sludge and therefore is a promising technological solution. The aim of the study was to determine the effect of dry ice disintegration on the susceptibility of excess sludge to biodegradation. Volatile fatty acids are an important intermediate product in methane fermentation and increased effects of the stabilization process is conditioned by their concentration. Since the phase limiting process is the hydrolysis phase, the first stage of the fermentation, the detailed analysis was carried out in the first eight days of the process by performing physicochemical determinations of the modified sludge. Periodic fermentation was carried out under mesophilic conditions. Excess sludge was prepared with dry ice in a volume ratio of dry ice to excess sludge in range from 0.05L-1 to 0.75L-1. Confirmation of the increased susceptibility of the prepared excess sludge to the methane fermentation process was a modification of the sludge structure expressed by the increase of the disintegration degree. For sludge subjected to disintegration with dry ice, using the most preferred reagent dose, in the following days of the methane fermentation process, in relation to methane fermentation of non-prepared excess sludge, increase of SCOD and TOC values as well as VFAs concentration was noted.

PL

Specyficzna podatność osadów nadmiernych na proces fermentacji metanowej jest czynnikiem ograniczającym szybkość reakcji zachodzących w kolejnych etapach procesu. Na kinetykę przemian biochemicznych podczas zachodzących samorzutnie faz fermentacji metanowej wpływa bezpośrednio wzrost stężenia rozpuszczonych substancji organicznych dostępnych dla mikroorganizmów procesu. Modyfikacja osadów nadmiernych odmiennymi metodami dezintegracji, tj. chemicznymi, fizycznymi, hybrydowymi zwiększa efektywność procesu fermentacji metanowej. Spośród wymienionych powyżej metod modyfikacji należy podkreślić zalety metod fizycznych, zwłaszcza termicznych. Oprócz istotnej modyfikacji struktury osadów nadmiernych, nie powodują one wtórnego zanieczyszczenia preparowanych osadów i stanowią obiecujące rozwiązanie technologiczne. Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu dezintegracji osadów nadmiernych suchym lodem na wzrost podatność na biodegradację. Lotne kwasy tłuszczowe są ważnym produktem pośrednim fermentacji metanu, a zwiększona wydajność procesu stabilizacji zależy od ich stężenia. Ponieważ procesem limitującym fermentacje metanową jest faza hydrolizy, pierwszy etap stabilizacji, dokonano analizy wybranych oznaczeń fizyczno-chemicznych w ciągu pierwszych ośmiu dób procesu fermentacji modyfikowanych osadów Okresową fermentację metanową prowadzono w warunkach mezofilowych. Stworzono mieszaniny suchego lodu i osadów nadmiernych w stosunku objętościowym reagenta do osadów w zakresie od 0,05/1 do 0,75/1. Potwierdzeniem zwiększonej podatności dezintegrowanych osadów nadmiernych na proces fermentacji metanowej był zachodzący proces lizy osadów nadmiernych wyrażony wzrostem stopnia dezintegracji. W przypadku osadów nadmiernych poddanych dezintegracji suchym lodem, przy użyciu najkorzystniejszej dawki reagenta, w kolejnych dobach procesu fermentacji metanowej, w odniesieniu do fermentacji metanowej niepreparowanych osadów nadmiernych, odnotowano wzrost wartości rozpuszczonego chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT), ogólnego węgla organicznego (OWO) oraz stężenia lotnych kwasów tłuszczowych (LKT).

2

Wpływ chemiczno-termicznej modyfikacji osadów nadmiernych na generowanie lotnych kwasów tłuszczowych w procesie fermentacji metanowej

63%

Zawieja I. , Wolski P.

|

tom Tom 15, cz. 3

2054--2070

EN

Kinetics of the changes taking place in the anaerobic sludge stabilization condition for the slow pace of biochemical decomposition of organic substances, affecting the length of time required to stop sludge digesters. The method of chemical-thermal treatment of sludge, increases the degree of disintegration of the particles, determining the acceleration of the hydrolysis process, the process of limiting the anaerobic stabilization. The use of excess sludge hybrid treatment prior to anaerobic stabilization process affects the intensification of subsequent phases of methane fermentation. The aim of the study was to determine the effect of chemical-thermal sludge modified in the following during the hydrolysis process increase the production of volatile fatty acids, and also obtained at this stage of the process, the digested degree of sludge. Excess sludge, which has been conditioned against anaerobic stabilization process was more susceptible to the generation of volatile fatty acids. Ability to transform organic matter is an important factor in the process of anaerobic stabilization. The effect of increase in susceptibility to biodegradation of excess sewage was evaluated on the basis of COD and VFA levels in sewage sludge that have been submitted to processes of disintegration of thermal, chemical, and chemical-thermal, relative to baseline. In the case of 8-daily methane fermentation of raw sewage over-the maximum rate of COD and VFA 1123 mg O2/dm3, respectively, and 771.43 mg CH3COOH/dm3 recorded on the 3rd day of the process. During the 8-daily anaerobic digestion of excess sewage disintegrated by hybrid method, i.e. with peracetic acid at a dose of 2.5 cm3 CH3COOOH/dm3, of sludge and then heat at 70°C for a period of 6 h maximum COD value was recorded in the age of initiation of the process – 5,616.67 mg O2/dm3, while the maximum value of the VFA – 3600 mg CH3COOH/dm3, on the 4th day of the process.

3

Effect of Ultrasound Field on Dewatering of Sewage Sludge

63%

Wolski P. , Zawieja I.

Archives of Environmental Protection

|

2012

|

tom Vol. 38, no. 2

25-31

EN

The paper presents the investigations aimed at the determination of the effect of time and wavelength of ultrasound field on the value of capillary suction time (CST), sludge thickening and dry matter of the excess sludge subjected to the process of stabilization. The investigations were carried out on the excess sludge which comes from communal waste treatment plant. The sludge was exposed to ultrasound field, using ultrasound generator with power of 1500 W, frequency of 20 kHz and amplitude 39.42 ?m (which corresponded to the amplitude of 100%). Sonication of the sludge was carried out for different amplitudes and sonication times. The non-conditioned sludge and the sludge initially conditioned with ultrasound field were subjected to the process of stabilization in laboratory flasks (V = 0.5 dm3) for the period of 10 days. On each day, sludge thickening and dewatering capacities were determined. The sludge subjected to the effect of ultrasound field exhibited elevated levels of CST. However, the sonication time had positive effect on the increase in the degree of thickening for each of the amplitudes studied. Also, the process of stabilization positively affected final thickening and dewatering of the sludge.

PL

W artykule przedstawiono badania mające na celu określenie wpływu czasu i długości fali pola ultradźwiękowego na wartości czasu ssania kapilarnego (CSK), zagęszczania oraz suchej masy osadów nadmiernych poddanych procesowi stabilizacji. Do badań wykorzystano osady nadmierne pochodzące z komunalnej oczyszczalni ścieków. Osady poddano działaniu ekspozycji pola UD, wykorzystując procesor ultradźwiękowy o mocy 1500 W, częstotliwości 20 kHz i długości fali 39,42 ?m (co odpowiadało amplitudzie równej 100%). Nadźwiękawianie osadów prowadzono przy różnych długościach fal i czasach sonifikacji. Osady niekondycjonowane oraz wstępnie kondycjonowane polem UD poddano procesowi stabilizacji w kolbach laboratoryjnych (V = 0,5 dm3) przez okres 10 dni. W każdym dniu prowadzenia procesu oznaczano zdolność osadów do ich zagęszczania i odwadniania. Osady poddane działaniu pola UD posiadały wyższe wartości CSK. Czas nadźwiękawiania miał jednak pozytywny wpływ na zwiększenie stopnia zagęszczania dla każdej z badanych amplitud. Również proces stabilizacji wpłynął pozytywnie na końcowe zagęszczanie i odwadnianie badanych osadów.

4

Effect of Thermal Disintegration of Excess Sludge on the Effectiveness of Hydrolysis Process in Anaerobic Stabilization

63%

Zawieja I. , Wolski P.

Archives of Environmental Protection

|

2012

|

tom Vol. 38, no. 1

103-114

EN

The factor which essentially affects sludge biodegradation rate is the degree of fluidization of insoluble organic polymers to the solved form, which is a precondition for availability of nutrients for microorganisms. The phases which substantially limit the rate of anaerobic decomposition include hydrolytic and methanogenic phase. Subjecting excess sludge to the process of initial disintegration substantially affects the effectiveness of the process of anaerobic stabilization. As a result of intensification of the process of hydrolysis, which manifests itself in the increase in the value and rate of generating volatile fatty acids (VFA), elongation of methanogenic phase of the process and increase in the degree of fermentation of modified sludge can be observed. Use of initial treatment of sewage sludge i.e. thermal disintegration is aimed at breaking microorganisms' cells and release of intracellular organic matter to the liquid phase. As a result of thermal hydrolysis in the sludge, the volatile fatty acids (VFA) are generated as early as at the stage of the process of conditioning. The obtained value of VFA determines the course of biological hydrolysis which is the first phase of anaerobic stabilization. The aim of the present study was to determine the effect of thermal disintegration of excess sludge on the effectiveness of the process of hydrolysis in anaerobic stabilization i.e. the rate of production of volatile fatty acids, changes in the level of chemical oxygen demand (COD) and increase in the degree of reduction in organic matter. During the first stage of the investigations, the most favourable conditions of thermal disintegration of excess sludge were identified using the temperatures of 50°C, 70°C, 90°C and heating times of 1.5 h - 6 h. The sludge was placed in laboratory flasks secured with a glass plug with liquid-column gauge and subjected to thermal treatment in water bath with shaker option. Another stage involved 8-day process of anaerobic stabilization of raw and thermally disintegrated excess sludge. Stabilization was carried out in mesophilic temperature regime i.e. at 37°C, under periodical conditions. In the case of the process of anaerobic stabilization of thermally disintegrated excess sludge at the temperature of 50°C and heating time of 6 h (mixture B) and 70°C and heating time of 4.5% (mixture C), the degree of fermentation of 30.67% and 33.63%, respectively, was obtained. For the studied sludge, i.e. mixture B and mixture C, maximal level of volatile fatty acids i.e. 874.29 mg CH3COOH/dm3 and 1131.43 mg CH3COOH/dm3 was found on the 2nd day of the process. The maximal obtained value of VFA was correlated on this day with maximal COD level, which was 1344 mg O2/dm3 for mixture B and 1778 mg O2/dm3 for mixture C.

PL

Za czynnik wpływający w istotny sposób na szybkość biodegradacji osadów uważany jest stopień upłynnienia nierozpuszczalnych polimerów organicznych do postaci rozpuszczonej, warukującej dostępność substancji odżywczych dla mikroorganizmów. Fazami ograniczającymi szybkość beztlenowego rozkładu są faza hydrolityczna i metanogenna. Poddanie osadów nadmiernych procesowi wstępnej dezintegracji znacząco wpływa na efektywność procesu stabilizacji beztlenowej. W wyniku intensyfikacji procesu hydrolizy, przejawiającej się wzrostem wartości oraz zwiększeniem szybkości generowania lotnych kwasów tłuszczowych (LKT), można zaobserwować wydłużenie fazy metanogennej procesu oraz wzrost stopnia przefermentowania modyfikowanych osadów. Zastosowanie wstępnej obróbki osadów ściekowych, tj. m.in. termicznej dezintegracji osadów, ma na celu rozbicie komórek mikroorganizmów oraz uwolnienie wewnatrzkomórkowej materii organicznej do fazy ciekłej. W wyniku zachodzącej hydrolizy termicznej osadów następuje już na etapie procesu kondycjonowania generowanie lotnych kwasów tłuszczowych (LKT). Uzyskana wartość LKT determinuje przebieg hydrolizy biologicznej, stanowiącej pierwszą fazę stabilizacji beztlenowej. Celem badań było określenie wpływu termicznej dezintegracji osadów nadmiernych na efektywność procesu hydrolizy w stabilizacji beztlenowej, tj. szybkość produkcji lotnych kwasów tłuszczowych, zmiany wartości ChZT oraz wzrost stopnia redukcji substancji organicznych. W pierwszym etapie badań dokonano określenia najkorzystniejszych warunków termicznej dezintegracji osadów nadmiernych stosując temperaturę 50°C, 70°C, 90°C i czas ogrzewania 1,5 h - 6 h. Osady umieszczone w kolbach laboratoryjnych, zamknięte szklanym korkiem z rurką manometryczną, poddano termicznej obróbce w łaźni wodnej z wytrząsaniem. W kolejnym etapie przeprowadzono 8-dobowy proces stabilizacji beztlenowej surowych oraz dezintegrowanych termicznie osadów nadmiernych. Stabilizacje prowadzono w mezofilowym reżimie temperatur tj. 37°C, w warunkach okresowych. W przypadku procesu stabilizacji beztlenowej termicznie dezintegrowanych osadów nadmiernych w temperaturze 50°C i czasie ogrzewania 6 h (Mieszanina B) oraz 70°C i czasie ogrzewania 4,5 h (Mieszanina C) uzyskano stopień przefermentowania wynoszący odpowiednio: 30,67% oraz 33,63%. Dla badanych osadów, tj. Mieszaniny B oraz C, maksymalną wartość lotnych kwasów tłuszczowych, tj. 874,29 mg CH3COOH/dm3 i 1131,43 mg CH3COOH/dm3, uzyskano w 2 dobie procesu. Z otrzymaną maksymalną wartością LKT korelowała odnotowana w ww. dobie procesu maksymalna wartość wskaźnika ChZT, wynosząca dla mieszaniny B 1344 mg O2/dm3, natomiast dla Mieszaniny C 1778 mg O2/dm3.

5

Susceptibility of conditioned excess sewage sludge to biodegradation and dewatering

63%

Wolski P. , Zawieja I.

Environment Protection Engineering

|

2015

|

tom Vol. 41, nr 3

5--17

EN

A direct effect of chemical disintegration of excess sludge is an increase in concentration of organic compounds in the sludge liquor, expressed with the levels of soluble chemical oxygen demand (SCOD) and volatile fatty acids (VFAs). The substrate used in the study was activated sludge. The aim of the study was to determine susceptibility of disintegrated excess sludge to biodegradation and dewatering. A SONICS VCX-1500 ultrasonic disintegrator with automated tune-up was used. Thermal disintegration of excess sludge was carried out in water bath with a shaker. Disintegration of excess sludge by the hybrid method was carried out as a combination of the ultrasonic and thermal methods.

6

Analiza parametrów reologicznych wstępnie kondycjonowanych osadów ściekowych poddanych fermentacji

63%

Wolski P. , Zawieja I.

|

tom Tom 15, cz. 2

1645--1657

EN

Deposits of water and wastewater treatment are dispersed systems of a very complex structure. The properties of this structure are mainly dependent of the phenomena occurring in the processes of the formation of deposits, under the influence of several factors. The use of rheology in water and wastewater treatment technologies associated with the nonnewtonian nature of the flow of sewage produced mainly in the processes of coagulation and sedimentation. A large number of physical, chemical and biological theory excludes the possibility of determining the rheological parameters, and therefore knowledge of the rheological characteristics of sludge from water and wastewater treatment must be based on experimental studies using appropriate viscometers. This paper presents a study to determine the rheological parameters undergone initial sludge conditioning and fermentation. The study was conducted on excess sludge undergone initial ultrasonic field conditioning, heat, and polyelectrolytes. Conditioned sludge is subjected to the stabilization process in the bioreactor, and determines the rheological parameters (shear stress, viscosity, yield point). The use of pre-conditioning resulted in an increase of shear stress tested sewage sludge. This dependence has been in particular for sludge conditioned polyelectrolytes. Experimentally determined values correlated with the values set out in the rheological models.

7

Przebieg procesu hydrolizy w stabilizacji beztlenowej osadów ściekowych

51%

Bień J. , Zawieja I. , Worwag M.

|

2009

|

tom Nr 7-8

44-46

EN

Presentation of research results for hydrolysis process during periodical oxygen-free stabilization, conducted in laboratory conditions in 10 fermentation flasks. Stabilization process was conducted in mesophilic temperature regime. Sludge given to fermentation came from communal sewage treatment plant being at a starting stage.

8

Impact of Temperature on Viscosity of Sewage Sludge After Conditioning

51%

Wolski P. , Zawieja I. , Wolny L.

|

tom Vol. 18, nr 12

1659-1666

EN

The technology of wastewater treatment is always associated with utilization of sewage sludge. The process of sewage sludge utilization aims at transforming (biologically, physically or chemically) sewage sludge into a state which does not pose any threats for human health and natural environment. Conditioning – a process which has an impact on the structure and properties of sewage sludge – allows for more efficient removal of water from sewage sludge. Also, temperature is a crucial parameter in the final stage of utilization and transportation of sewage sludge. The paper presents the results of the investigations on viscosity of chemically conditioned sewage sludge exposed to selected temperatures and variable sheer velocity gradients. Municipal sewage sludge and sludge from cellulose industry were used as substrates. The impact of temperature on viscosity of fermented sewage sludge and also the impact of a polyelectrolyte dose and a velocity gradient on sewage sludge viscosity were investigated. Viscosity of sewages sludge was determined in the temperature range of 20 to 36 oC for every 2 oC at variable sheer velocity gradients (60, 100, 200 r/min). The HAAKE Viscotester 7L/R plus and the Termostat DC 10 bathtube were used in the investigations.

PL

Oczyszczanie ścieków jest ściśle związane z problemem unieszkodliwiania osadów ściekowych. Proces unieszkodliwiania jest przekształceniem, które ma doprowadzić osady do stanu, który nie stwarza zagrożeń dla życia lub zdrowia ludności oraz dla środowiska. Kondycjonowanie, czyli jeden z procesów mający wpływ na zmianę struktury i właściwości osadów, pozwala na bardziej skuteczne usuwanie zawartej w osadach wody. Również temperatura jest ważnym parametrem w końcowym etapie unieszkodliwiania i transportu osadów ściekowych. W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące wyznaczenia lepkości kondycjonowanych chemicznie osadów ściekowych, poddanych działaniu temperatury oraz zmiennym wartościom gradientu prędkości ścinania. Przeprowadzono badania komunalnych osadów ściekowych oraz osadów z przemysłu celulozowego. Ocenie poddano zarówno wpływ temperatury na lepkość przefermentowanych osadów ściekowych, jak i wpływ dawki polielektrolitów oraz gradientu prędkości na lepkość badanych osadów ściekowych. Lepkość osadów została wyznaczona w zakresie temperatur od 20 do 36 oC, co 2 oC, przy zmiennym gradiencie prędkości ścinania (60, 100, 200 obr/min). W badaniach wykorzystano wiskozymetr HAAKE Viscotester 7L/R plus oraz wannę Termostat DC10.

9

Thermal utilization and agricultural use of sewage sludge in Poland

51%

Wolski P. , Zawieja I. , Stańczyk-Mazanek E.

|

tom T. 14, nr 4

411-418

EN

According to the Polish law, sewage sludge is regarded as a waste and in 95% is stored on a disposal sites after previous dewatering. Poland belongs to the group of European countries that hardly utilize sewage sludge as a resource. Only 0.5% of sewage sludge undergoes thermal treatment by incineration or co-incineration with other waste, of which sewage sludge comprises only a slight amount. Only 4.5% of sewage sludge is used as a valuable fertilizer to agricultural and natural purposes, which puts us at the bottom of the list of European countries in relation to utilization of such sludge as a valuable source of biogenic elements. In the paper the general characteristic of sewage sludge in the aspects of its potential thermal, agricultural and natural usage is presented. On the example of three wastewater treatment plants the final utilization of sewage sludge together with its thermal treatment and burning in one of the plants is characterized. Examinations of analyzed sludge from two wastewater treatment plants displayed the possibility of application of the sewage sludge to cultivation of non-comestible plants or reclamation of degraded land. High content of organic compounds and adequately low final hydration of sewage sludge from examined wastewater treatment plant created the possibility of its burning and co-burning, which is presented in the paper.

PL

Osady ściekowe w Polsce, zgodnie z Ustawą o odpadach, traktowane są jako odpad i 95% po uprzednim odwodnieniu jest deponowane na składowiskach odpadów. Ten sposób unieszkodliwiania stawia nas w czołówce krajów europejskich, traktujących osady ściekowe jako bezużyteczny odpad. Tylko 0,5% odpadów w Polsce przekształcanych jest termicznie w wyniku procesu spalania czy też współspalania z innymi odpadami, z czego osady ściekowe stanowią znikomą ilość. Jako cenny nawóz osady ściekowe tylko w 4,5% wykorzystywane są w celach rolniczych i przyrodniczych, co również stawia nas w czołówce krajów europejskich pod względem niewykorzystania tego rodzaju odpadów jako cennego źródła pierwiastków biogennych. W artykule przedstawiono ogólną charakterystykę osadów ściekowych pod kątem możliwości termicznego, rolniczego i przyrodniczego ich wykorzystania. Ponadto na przykładzie trzech oczyszczalni ścieków scharakteryzowano końcowe zagospodarowanie osadów z uwzględnieniem termicznej przeróbki i ich spalania w jednej z nich. Badania analizowanych osadów z dwóch oczyszczalni wykazały możliwość wykorzystania osadów ściekowych do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu, uprawy roślin nieprzeznaczonych do spożycia oraz rekultywacji terenów zdegradowanych. Wysoka zawartość substancji organicznych oraz odpowiednie niskie uwodnienie końcowe osadów ściekowych z badanej oczyszczalni ścieków stwarza możliwość ich spalania i współspalania, co przedstawiono w artykule.

10

Recovery of Volatile Fatty Acids During the Process of Anaerobic Stabilization of Sewage Sludge Coming from the Food Industry

51%

Zawieja I. , Bień J. , Worwąg M.

|

2012

|

tom Vol. 19, nr 1-2

169-177

EN

The conventional process of oxygen-free stabilization is time-consuming and has low effectiveness. The literature review made, as well as the original studies carried out suggest that the ultrasonic conditioning provides a new way of shortening the duration and increasing the effectiveness of the process of oxygen-free stabilization of sludges forming in the process of treatment of both domestic sewage and industrial liquid wastes. Achieving the considerable increase in the degree of digestion during the oxygen-free stabilization of sludge conditioned with the ultrasonic (US) field compared with the reduction of organic matter noted during the oxygen-free stabilization of non-conditioned sludge results from the combined action of both biological hydrolysis, being the first stage of the process, and the phenomenon of sonochemical hydrolysis taking place during the treatment process. Subjecting sludge to conditioning by the method investigated contributes to a considerable intensification of the hydrolysis phase, as reflected by the increase in the production rate and concentration of volatile fatty acids noted in the successive days of conducting the oxygen-free stabilization process, which determines directly the increase of digestion effectiveness, ie the degree of sludge digestion and the unit production of biogas. Excessive active sludge formed as a result of the treatment of a mixture of domestic sewage and industrial liquid wastes generated in a plant manufacturing juices and beverages was subjected to oxygen-free stabilization under static conditions. The process was conducted both in laboratory flasks, constituting fermentation chamber models, as well as in a sludge fermentation chamber by Applicon.

PL

Konwencjonalny proces stabilizacji beztlenowej jest często czasochłonny i ma niską efektywność. Dokonany przegląd literaturowy, jak również przeprowadzone badania własne sugerują, że ultradźwiękowe kondycjonowanie stanowi nową drogę do skrócenia czasu oraz zwiększenia efektywności procesu stabilizacji beztlenowej osadów, powstających zarówno w procesie oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych, jak i przemysłowych. Uzyskanie znacznego wzrostu stopnia przefermentowania podczas stabilizacji beztlenowej osadów kondycjonowanych polem ultradźwiękowym (UD), w odniesieniu do redukcji substancji organicznych odnotowanych podczas stabilizacji beztlenowej osadów niepreparowanych, wynika z kombinacji działania zarówno hydrolizy biologicznej, stanowiącej pierwszy etap procesu, jak również zjawiska hydrolizy sonochemicznej, mającej miejsce podczas procesu preparowania. Poddanie osadów kondycjonowaniu badaną metodą wpływa na znaczną intensyfikację fazy hydrolizy, czego wyrazem był odnotowany w kolejnych dniach prowadzenia procesu stabilizacji beztlenowej wzrost tempa produkcji oraz stężenia lotnych kwasów tłuszczowych, warunkujący bezpośrednio zwiększenie efektywności fermentacji, tj. stopnia przefermentowania osadów oraz jednostkowej produkcji biogazu. Stabilizacji beztlenowej, w warunkach statycznych, poddano nadmierny osad czynny powstający w wyniku oczyszczania mieszaniny ścieków bytowo-gospodarczych oraz przemysłowych powstających na terenie zakładu produkującego soki oraz napoje. Proces prowadzono zarówno w kolbach laboratoryjnych, stanowiących modele komór fermentacyjnych, jak również w komorze fermentacyjnej firmy Applicon.

11

Zespoły mikroorganizmów w procesach beztlenowej stabilizacji osadów

51%

Worwąg M. , Bień J. , Zawieja I.

|

tom Vol. 4, No. 2

515--522

PL

Fermentacja metanowa jest to złożony proces przebiegający przy udziale zróżnicowanych populacji drobnoustrojów pod względem pokarmowym, ale synergistycznie zależnych od siebie. Związki makromolekularne rozkładane są do związków prostych, stanowiących substrat dla bakterii fermentacji metanowej, które następnie produkują wodór, alkohole oraz lotne kwasy tłuszczowe (LKT). LKT są zużywane przez bakterie syntroficzne z wytworzeniem octanu i wodoru. Octan może być także produkowany z wodoru i ditlenku węgla przez niektóre bakterie homoacetogenne oraz bakterie redukujące siarczany czy inne mikroorganizmy beztlenowe. Wodór, octan i inne składniki wykorzystywane są przez bakterie metanogenne do produkcji metanu. Charakterystyka zbiorowisk mikroorganizmów fermentacji metanowej pozwala na prześledzenie zmian i aktywności populacji drobnoustrojów. Substratem do badań był nadmierny osad czynny pochodzący z Koniecpolskich Zakładów Płyt Pilśniowych „Koniecpol“ S.A., zaszczepiony osadem przefermentowanym, pobranym z komunalnej oczyszczalni ścieków „WARTA” w Częstochowie. Mieszaninę poddano 25-dniowej mezofilowej fermentacji metanowej. Badania prowadzono w kolbach laboratoryjnych umieszczonych w stacji do hodowli beztlenowych BACTRON w temperaturze 37ºC. Zawartość badanych kolb mieszano co kilka godzin ręcznie. W celu poznania zakresu zmian liczbowychzbiorowisk mikroorganizmów, biorących udział w beztlenowej stabilizacji osadów ściekowych, w trakcie trwania procesu, codziennie dokonywano oznaczeń biologicznych na podłożu selektywnym, a także pomiaru odczynu pH mieszaniny osadów ściekowych wewnątrz stacji BACTRON w warunkach beztlenowych. W zakresie analiz mikrobiologicznych przeprowadzono również obserwacje mikroskopowe za pomocą mikroskopu fluorescencyjnego. Przed oraz po fermentacji metanowej dokonywano analizy fizyczno-chemicznej mieszaniny, mianowicie: suchej masy, suchej masy organicznej i mineralnej, zasadowości ogólnej, ChZT, LKT, azotu Kjeldahla, azotu amonowego, węgla ogólnego.

EN

The methane fermentation is a sophisticated process which takes place with the participation of various populations of microorganisms in respect of culture, however, they depend on each other in a synergistic way. The macromolecular compounds are resolved into simple compounds, which are the substrates for bacteria of methane fermentation and then they produce hydrogen, alcohol, volatile fatty acids (VFA). VFA are used by syntrophic bacteria with the production of acetate and hydrogen. Acetate can also be produced from hydrogen and carbon dioxide by some homoacetogenic bacteria and by bacteria which reduce sulfates or by other oxygen-free microorganisms. Hydrogen, acetate and other components are used to produce methane by methanogenic bacteria. The characteristics of microorganisms populations of methane fermentation allows to observe the changes and the activities of the microorganisms populations. The substrate of the research was the excessive activated sludge coming from Koniecpol Fibreboard Factory “Koniecpol” S.A. inoculated by fermented sludge, taken from the municipal sewage treatment plant: WARTA in Częstochowa. The mixture was later put to the 25-day mesophile methane fermentation. The research was made in the laboratory flasks, put into the oxygen-free cultures station called BACTRON in the temperature of 37ºC. The content of the examined flasks was mixed every few hours by hand. In order to find out the range of the numerical changes of the microorganism complexes, taking place in oxygen-free stabilization of sewage sludge, during the process, there were made every day: the biological determinations on the selective base and the measurement of pH reaction of the mixture of sewage sludge inside the BACTRON station in oxygen-free conditions. Within the range of microbiological analyses there were also made the microscopic observations by mean of a fluorescent microscope. Before and after the methane fermentation there were made the physical and chemical analysis of the mixture, which includes the parameters: dry matter, dry organic and mineral matter, general alkalinity, COD (chemical oxygen demand), Kjeldahl nitrogen, ammonium nitrogen, general carbon.

12

Wpływ chemicznego kondycjonowania na paremetry fizyczno-chemiczne przefermentowanych osadów ściekowych

51%

Zawieja I. , Wolski P. , Wolny L.

|

tom T. 11, nr 3

387-396

PL

Przedstawiono badania dotyczące określenia doboru najkorzystniejszych wodorotlenków i ich dawek w celu kondycjonowania osadów ściekowych poddanych stabilizacji beztlenowej. Oceniano efektywność procesu stabilizacji beztlenowej osadów ściekowych kondycjonowanych badanymi metodami, a także niepoddanych kondycjonowaniu. Do kondycjonowania alkalicznego osadów nadmiernych zastosowano cztery wodorotlenki: wodorotlenek wapnia Ca(OH)2, wodorotlenek magnezu Mg(OH)2, wodorotlenek potasu KOH oraz wodorotlenek sodu NaOH. Dla wszystkich przeprowadzonych badań sporządzono mieszaniny osadów nadmiernych i przefermentowanych odpowiednio w stosunku objętościowym 10:1. Proces fermentacji prowadzono w cyklu 28-dniowym w laboratoryjnej zamkniętej komorze fermentacyjnej o pojemności 5 dm3. Wykazano, że kondycjonowanie alkaliczne wpływa na intensyfikację procesu hydrolizy. Osady preparowane odpowiednimi dawkami wodorotlenków posiadały wyższe wartości ChZT, zasadowości, stężenia lotnych kwasów tłuszczowych (LKT) oraz niższe wartości suchej masy organicznej w kolejnych dniach fermentacji. Spośród zastosowanych do badań wodorotlenków najkorzystniejsze wartości uzyskiwano dla osadów ściekowych kondycjonowanych NaOH.

EN

In the paper the investigation concerning the proper dose of selected hydroxides to sewage sludge conditioning after anaerobic stabilization was presented. The effectiveness of anaerobic stabilization process of sludge conditioned with tested methods and also unconditioned was estimated. To alkaline pretreatment of excessive sludge four hydroxides were applied: Ca(OH)2, Mg(OH)2, KOH, NaOH. The mixtures of investigated excessive and digested sludge in the volumetric ratio 10:1 were prepared. The fermentation process was led in the hermetic digesting chamber of 5 dm3 volume. It was noticed that alkaline conditioning intensified the hydrolysis process. Sludge after conditioning with the proper doses of hydroxides had the higher values of COD, alkalinity, concentration of volatile fatty acids, and lower values of dry organic matter in the successive days of fermentation. The most advantageous values of investigated indicators were obtained for the sludge conditioned with NaOH.

13

Effect of thermo-ultrasonic disintegration of excess sludge on the effectiveness of anaerobic stabilization process

51%

Barański M. , Zawieja I. , Wolny L.

|

tom Vol. 6, No. 1

21--29

EN

It is estimated that processing of sewage sludge absorbs ca 70% of utilization costs. Subjecting initial and secondary sludge to aerobic stabilization, regarded as environment-friendly and economical technology contributes to a considerable minimization of the mass of the sludge. Biogas production is an essential factor which improves the profitability of the process of methane fermentation since it allows for partial recovery of costs incurred for maintenance of mesophilic conditions of fermentation. Methane fermentation is a process which occurs slowly and necessitates a long period of retaining sludge. The degree of fluidization of insoluble organic polymers to soluble form, available for microorganisms, has essential effect on the rate of sludge biodegradation. Disintegration of excess sludge affects the increase in dispersion of sludge particles, which determines acceleration of the process of hydrolysis which limits the course of anaerobic stabilization. Increase in the speed of production of VFAs and increase in their level over consecutive days of acid fermentation preconditions biogas production efficiency. This paper presents the results of the investigations concerning the effect of disintegration by means of a hybrid method on the efficiency of 25-day anaerobic stabilization ie the degree of sludge fermentation and intensification of biogas production. Application of thermal-ultrasound excess sludge processing caused the increase in the degree of sludge fermentation, where ca 60% removal of organic dry mass was reported with respect to anaerobic stabilization of raw sludge. Moreover, the increase in intensity of biogas production was observed, expressed in the value of unit biogas production, which amounted to 4.64 dm3/g of organic dry mass for the sludge subjected to modification by the hybrid method, whereas this value for raw sludge amounted to 1.1 dm3/g of organic dry mass.

PL

Szacuje się, że przeróbka osadów ściekowych pochłania ok. 70% kosztów eksploatacyjnych oczyszczalni. Poddanie osadów wstępnych i wtórnych stabilizacji beztlenowej, uważanej za technologię zarówno przyjazną środowisku, jak również ekonomiczną, przyczynia się do znacznej minimalizacji masy osadów. Produkcja biogazu stanowi istotny czynnik zwiększający rentowność prowadzonego procesu fermentacji metanowej, ponieważ pozwala na częściowy odzysk kosztów ponoszonych na utrzymanie mezofilowych warunków fermentacji. Fermentacja metanowa to proces przebiegający wolno oraz wymagający długiego okresu zatrzymania osadów. Stopień upłynnienia nierozpuszczalnych polimerów organicznych do postaci rozpuszczonej, dostępnych dla mikroorganizmów, ma znaczący wpływ na szybkość biodegradacji osadów. Dezintegracja osadów nadmiernych wpływa na wzrost dyspersji cząstek osadów, co determinuje przyspieszenie procesu hydrolizy, limitującej przebieg stabilizacji beztlenowej. Zwiększenie szybkości wytwarzania LKT oraz wzrost ich wartości w kolejnych dobach kwaśnej fermentacji warunkuje bezpośrednio efektywność produkcji biogazu. W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu dezintegracji prowadzonej metodą hybrydową na efektywność 25-dobowej stabilizacji beztlenowej, tj. wzrost stopnia przefermentowania osadów oraz intensyfikację produkcji biogazu. Zastosowanie termiczno-ultradźwiękowej obróbki osadów nadmiernych wpłynęło na wzrost stopnia przefermentowania osadów, gdzie odnotowano ok. 60% usunięcie s.m.o. w odniesieniu do stabilizacji beztlenowej osadów surowych. Ponadto zaobserwowano wzrost intensywności produkcji biogazu, czego wyrazem była wartość jednostkowej produkcji biogazu wynosząca dla osadów poddanych modyfikacji metodą hybrydową 4,64 dm3/g s.m.ou, natomiast dla osadów surowych 1,1 dm3/g s.m.ou.

14

Impact of ultrasonic field strength on the structural changes of disintegrated excess sludge

51%

Barański M. , Zawieja I. , Wolny L.

|

tom No. 6

117-126

EN

Exposure of sludge to the ultrasonic field as a disintegrating factor before the mesophilic anaerobic stabilisation directly affects the increase in the susceptibility of sludge on the biochemical process of decomposition in the anaerobic conditions. Thanks to the use of sewage sludge pretreatment, an increase of the disintegration degree of sludge undergoing physical modifications is reached, as well as the intensification of biogas production. The aim of the study was to record changes in the structure of excess sludge tested, as well as the determination of disintegration degree [%] versus the strength of ultrasound wave [W/cm2]. An ultrasonic disintegrator VCX – 1500 (Sonics Company) was used in the investigation. The test substrate was excess sludge from the Central Wastewater Treatment Plant P.S.W. "WARTA" in Czestochowa. Two cycles of tests were conducted, which implement the following amplitude A= 7.85 [mikro]m and 39.25 [mikro]m and the time of sonification ts = 30 ÷ 360s. The most beneficial effect of ultrasound treatment on the excess sludge was noted for the amplitude A=39.25 [mikro]m and the sonication time 360s, which resulted in 83.25% degree of disintegration of excess sludge. For these parameters, the strenght of ultrasonic wave was 4.8 W/cm2. In addition, a large dispersion of sludge particles prepared with ultrasonic field and enlargement of the liquid phase in relation to unconditioned sludge were observed. The noted changes of structure correlate with the obtained degree of disintegration of the excess sludge.

PL

Poddanie osadów działaniu pola ultradźwiękowego, jako czynnika dezitegrującego przed procesem mezofilowej stabilizacji beztlenowej wpływa bezpośrednio na zwiększenie podatności osadów na proces biochemicznego rozkładu w warunkach beztlenowych warunkując szybkość przebiegu fazy hydrolitycznej fermentacji metanowej. Dzięki zastosowaniu prekondycjonowania osadów ściekowych uzyskuje się wzrost stopnia przefermentowania osadów poddanych fizycznej modyfikacji, jak również intensyfikację produkcji biogazu. Celem prowadzonych badań przy użyciu dezintegratora ultradźwiękowego o mocy 1500W z automatycznym strojeniem typu VCX–1500 amerykańskiej firmy SONICS było zobrazowanie zmian zachodzących w strukturze osadów nadmiernych, jak również określenie wartości stopnia dezintegracji [%] od natężenia fali ultradźwiękowej [W/cm2]. Substratem badań był nadmierny osad czynny pochodzący z Centralnej Oczyszczalni Ścieków P.S.W. „WARTA” w Częstochowie. Przeprowadzono dwa cykle badawcze, w których zastosowano następujące amplitudy drgań A = 7,85 žm i 39,25 žm oraz czas nadźwiękawiania tn = 30 ÷ 360s. Najkorzy-stniejszy wpływ działania czynnego pola ultradźwiękowego na osady ściekowe odnotowano dla amplitudy A.39,25 žm oraz czasu sonifikacji 360s, dla których uzyskano 83,25% stopień dezintegracji osadów nadmiernych. Natężenie fali UD dla omawianych parametrów pola ultradźwiękowego wynosiło 4,8 W/cm2. Ponadto zaobserwowano znaczną dyspersję cząstek osadów preparowanych polem UD oraz powiększenie fazy ciekłej w odniesieniu do osadów niekondycjonowanych. Zmiany struktury korelowały z uzyskanym stopniem dezintegracji osadów nadmiernych.

15

Ultrasonic Processors and Drainage of Sewage Sludge

51%

Wolski P. , Wolny L. , Zawieja I.

|

2015

|

tom Tom 17, cz. 1

450--460

PL

W Polsce najczęstszym sposobem końcowego zagospodarowania osadów ściekowych jest ich składowanie. Ze względu na skład i właściwości osadów często są one traktowane jako odpad, a nie surowiec. Osady ściekowe poddawane unieszkodliwianiu poddawane są różnym procesom technologicznym, gdzie jednym z nich jest zmniejszenie objętości. Odwadnianie to podstawowy proces zmniejszania objętości osadów. W celu zwiększenia zdolności osadów do oddawania wody stosuję się różne procesy wspomagające. Jedną z metod jest wykorzystanie działania pola ultradźwiękowego. Sonifikacja osadów ściekowych zmienia strukturę oraz właściwości osadów, powodując zakłócenia równowagi układu oraz wywołuję dyspersję cząstek, co sprzyja zwiększeniu zdolności do zagęszczania i odwadniania. W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące zastosowania dezintegratorów ultradźwiękowych o różnej mocy (1500W, 750W, 180W) na zmianę stopnia zagęszczania i odwadniania osadów ściekowych. W badaniach wykorzystano różne długości fal dezintegratorów UD (60, 80%), czasy ekspozycji z przedziału od 2 do 10 sekund oraz różne objętości prób poddane działaniu pola ultradźwiękowego. Przy założonych parametrach prowadzenia badań dezintegrujące działanie pola UD spowodowało znaczną poprawę zagęszczania osadów ściekowych w odniesieniu do osadów niekondycjonowanych. Duża moc procesorów ultradźwiękowych powodowała rozdrobnienie kłaczków osadowych zatykając przegrodę filtracyjną, co odnotowano w wartościach czasu ssania kapilarnego (CSK) oraz oporu właściwego osadów.