Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Efficiency of biological phosphorus removal by filamentous bacteria

100%

Machnicka A. , Grübel K.

Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology

|

2016

|

tom R. 21, NR 1-2

117--123

EN

Phosphorus removal in wastewater treatment plant is carried out by chemical precipitation, advanced biological treatment or a combination of both. One of the biggest problems with high concentration of phosphorus in water environment is eutrophication. Activated sludge flocs have a heterogeneous structure, which consist of a variety of microorganisms. Filamentous bacteria are normally present in the activated sludge and have ability to assimilation of phosphorus. In this study phosphorus accumulation by isolated filamentous bacteria from activated sludge foam was present.

PL

Usuwanie fosforu w oczyszczalniach ścieków przebiega w procesach: chemicznej precypitacji, biologicznego oczyszczania oraz jednoczesnym strącaniu i akumulacji. Jednym z głównych problemów wysokich stężeń fosforu w środowisku wodnym jest eutrofizacja. Kłaczki osadu czynnego mają heterogenną strukturę, w skład której wchodzą różnorodne mikroorganizmy. Normalnym składnikiem osadu czynnego są bakterie nitkowate mające zdolność asymilacji fosforu. W przedstawionych badaniach starano się określić zdolność wyizolowanych z piany osadu czynnego bakterii nitkowatych do kumulacji fosforu.

2

Low intensity surplus activated sludge pretreatment before anaerobic digestion

100%

Suschka J. , Grübel K.

Archives of Environmental Protection

|

2017

|

tom Vol. 43, no. 4

50--57

EN

Sewage sludge (municipal, or industrial) treatment is still a problem in so far that it is not satisfactorily resolved in terms of cost and final disposal. Two common forms of sludge disposal are possible; the first being direct disposal on land (including agriculture) and the second being incineration (ash production), although neither of these methods are universally applied. Simplifying the issue, direct sludge disposal on land is seldom applied for sanitary and environmental reasons, while incineration is not popular for financial (high costs) reasons. Very often medium and large wastewater treatment plants apply anaerobic digestion for sludge hygiene principles, reducing the amount to be disposed and for biogas (energy) production. With the progress in sewage biological treatment aiming at nutrient removal, primary sludge has been omitted in the working processes and only surplus activated sludge requires handling. Anaerobic digestion of waste activated sludge (WAS) is more difficult due to the presence of microorganisms, the decomposition of which requires a relatively long time for hydrolysis. In order to upgrade the hydrolysis effects, several different pre-treatment processes have already been developed and introduced. The additional pre-treatment processes applied are aimed at residual sludge bulk mass minimization, shortening of the anaerobic digestion process or higher biogas production, and therefore require additional energy. The water-energy-waste Nexus (treads of) of the benefits and operational difficulties, including energy costs are discussed in this paper. The intensity of pre-treatment processes to upgrade the microorganism’s hydrolysis has crucial implications. Here a low intensity pre-treatment process, alkalisation and hydrodynamic disintegration - hybrid process - were presented in order to achieve sufficient effects of WAS anaerobic digestion. A sludge digestion efficiency increase expressed as 45% biogas additional production and 52% of the total or volatile solids reduction has been confirmed.

3

Uwalnianie i usuwanie składników odżywczych z piany osadu czynnego po hybrydowym procesie obróbki wstępnej

100%

Machnicka A. , Grübel K.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

tom Vol. 18, nr 1

98--104

PL

Jednym z problemów w technologii oczyszczania ścieków jest powstawanie piany/kożucha na powierzchni bioreaktorów osadu czynnego. Niszczenie piany przeprowadza się różnymi sposobami, do których należą także metody dezintegracji. Hybrydowa dezintegracja (rozkład/liza chemiczny i kawitacja hydrodynamiczna) mikroorganizmów piany powoduje uwolnienie fosforu, azotu amonowego, magnezu i potasu z fazy stałej piany do fazy ciekłej. Zastosowanie hybrydowego procesu obróbki wstępnej, spowodowało zwiększenie stężeń fosforanów o ok. 677 mg PO43- L-1 oraz azotu amonowego o ok. 41 mg N-NH4+ L-1. Stężenie jonów Mg2+ w roztworze wzrosło z 6,2 do 31,1 mg Mg2+ L-1, potasu z 22,4 do 102,0 mg K+ L-1. Potwierdzeniem zmian fizykochemicznych i uwalniania substancji komórkowej w wyniku lizy komórek (hybrydowa destrukcja) była analiza w podczerwieni. Wykazano także, że niszczenie piany w wyniku dezintegracji hybrydowej pozwala na uwolnienie substancji pożywkowych i usunięcie ich części z cieczy osadu w postaci struwitu.

EN

One of the problems in wastewater treatment technologies is the formation of foam/scum on the surface of bioreactors. The foam elimination/destruction can be carried out by various methods among which disintegration is included. Hybrid disintegration (chemical decomposition and hydrodynamic cavitation) of the foam microorganisms results in phosphates, ammonium nitrogen, magnesium and potassium transferred from the foam solids into the liquid phase. Application of both methods as a hybrid pre-treatment process caused in an increased concentration of phosphates of about 677 mg PO43- L-1, ammonium nitrogen about 41 mg N- NH4+ L-1. The concentration of Mg2+ and K+ in the solution increased from 6.2 to 31.1 mg Mg2+ L-1and from 22.4 to 102.0 mg K+ L-1, respectively. The confirmation of physicochemical changes and release of cellular matter as a result of cellular lysis (hybrid disintegration) was IR analysis. It was demonstrated that the disintegration of foam permits removal of a part of nutrients in the form of struvite.

4

Nitrogen in the Process of Waste Activated Sludge Anaerobic Digestion

100%

Suschka J. , Grübel K.

Archives of Environmental Protection

|

2014

|

tom Vol. 40, no. 2

123--136

EN

Primary or secondary sewage sludge in medium and large WWTP are most often processed by anaerobic digestion, as a method of conditioning, sludge quantity minimization and biogas production. With the aim to achieve the best results of sludge processing several modifications of technologies were suggested, investigated and introduced in the full technical scale. Various sludge pretreatment technologies before anaerobic treatment have been widely investigated and partially introduced. Obviously, there are always some limitations and some negative side effects. Selected aspects have been presented and discussed. The problem of nitrogen has been highlighted on the basis of the carried out investigations. The single and two step - mesophilic and thermophilic - anaerobic waste activated sludge digestion processes, preceded by preliminary hydrolysis were investigated. The aim of lab-scale experiments was pre-treatment of the sludge by means of low intensive alkaline and hydrodynamic disintegration. Depending on the pretreatment technologies and the digestion temperature large ammonia concentrations, up to 1800 mg NH4/dm3 have been measured. Return of the sludge liquor to the main sewage treatment line means additional nitrogen removal costs. Possible solutions are discussed.

PL

Wstępne lub wtórne osady ściekowe powstające w średnich i dużych oczyszczalniach ścieków są najczęściej przetwarzane i kondycjonowane w procesie beztlenowej fermentacji, czego skutkiem jest zmniejszenie ilości osadów oraz produkcja biogazu. W celu osiągnięcia lepszych rezultatów beztlenowej fermentacji osadów wprowadza się metody wstępnej hydrolizy osadów przed właściwym procesem fermentacji. Niektóre z tych metod znalazły zastosowanie w pełnej skali technicznej, a inne są badane i wprowadzane w sposób częściowy. Oczywiście, zawsze są pewne ograniczenia stosowania określonych metod i mogą występować pewne negatywne skutki uboczne. W artykule przedstawiono wybrane aspekty związane ze stosowaniem wstępnych procesów hydrolizy przed jedno- i dwustopniowym procesem fermentacji w warunkach mezofi lowych i termofi lowych. Jako wstępny proces hydrolizy zastosowano proces chemicznej i hydrodynamicznej dezintegracji. W zależności od zastosowanego procesu wstępnego oraz temperatury prowadzenia procesu fermentacji beztlenowej odnotowano znaczne stężenia amoniaku w cieczy osadowej dochodzące do 1800 mg NH4/dm3. Zawracanie cieczy osadowej do głównego strumienia oczyszczanych ścieków oznacza istotne zwiększenie kosztów oczyszczania ścieków. Recyrkulacja odcieków wymagałaby poniesienia dodatkowych kosztów związanych z usuwaniem azotu. W pracy, wskazano na możliwe do zastosowania procesy minimalizacji azotu amonowego w odciekach z procesu fermentacji osadów.

5

Badania możliwości wykorzystania bakterii naturalnego cyklu siarki do usuwania kadmu ze ścieków

100%

Grübel K. , Machnicka A.

Ochrona Środowiska

|

2006

|

tom R. 28, nr 2

27-31

PL

Omówiono możliwości wykorzystania wybranych bakterii naturalnego obiegu siarki do usuwania kadmu i siarczków ze ścieków oraz redukcji siarczanów. Badania zrealizowano w dwóch etapach, wykorzystując ścieki syntetyczne. Pierwszy etap przebiegał w warunkach beztlenowych, natomiast drugi w warunkach tlenowych. Podczas desulfurykacji użyto bakterie z rodzaju Desulfovibrio, natomiast w procesie tlenowym bakterie Acidithiobacillus ferrooxidans. Wykazano, że pierwszy etap spowodował całkowite usunięcie kadmu ze ścieków oraz obniżenie zawartości siarczanów o 53÷86%, w zależności od warunków procesu. Procesy tlenowe umożliwiły prawie 100% usunięcie siarczków.

EN

The aim of the study was to highlight two potential uses of selected bacteria of the natural sulfur cycle: the removal of cadmium and sulfides from wastewater and the reduction of sulfates. Investigations were carried out in two steps (under anaerobic and aerobic conditions, respectively), with synthetic wastewater as the feed. The desulfurication process involved bacteria of the genus Desulfovibrio sp., while in the aerobic step use was made of Acidithiobacillus ferrooxidans. The anaerobic step of the study brought about a complete removal of cadmium from the wastewater and an approximately 53% to 85% reduction in the concentration of sulfates, depending on the process conditions applied. The aerobic processes accounted for an almost 100% removal of sulfides.

6

Integrated production of biofuels and succinic acid from biomass after thermochemical pretreatments

100%

Kuglarz M. , Grübel K.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2018

|

tom Vol. 25, nr 4

521--536

EN

The aim of this study was to develop an effective thermochemical method for treatment of industrial hemp, in order to increase its bioconversion to biofuels and bio-products. Industrial hemp was subjected to various thermochemical pretreatments using: alkaline (3 % NaOH), oxidative (3 % H2O2 at pH 11.5) and glycerol-based methods (70-90 % of glycerol, 1-3 % NaOH), prior to enzymatic hydrolysis with Cellic® CTec2/Cellic® HTec2 (15 FPU∙g−1 glucan). Innovative pretreatment with glycerol fraction (80 % glycerol content, 2 % NaOH, 12.5 % biomass loading) showed to be superior over commonly used alkaline and oxidative methods with respect to by-products generation and sugar losses. Integrated process of ethanol production from enriched cellulose fraction (172 kg EtOH∙Mg−1 of dry hemp) and succinic production from xylose-rich residue after ethanol fermentation (59 kg∙Mg−1 of dry hemp) allowed to convert about 97 % of sugars released (glucose and xylose) during enzymatic hydrolysis of pre-treated biomass. The present study showed that it is possible to replace 50 % of the costly yeast extract, used during succinic fermentation as nitrogen source, by alternative nitrogen source (rapeseed cakes) without significant deterioration of succinic yield. Pretreatment liquor after lignin precipitation (52 kg∙Mg−1 of biomass treated) exhibited a high biodegradability (92 %) and allowed to produce 420 m3 CH4/Mg VS). Results obtained in this study clearly document the possibility of biofuels (bioethanol, biogas) and bio-chemicals production from industrial hemp, in a biorefinery approach.

7

Możliwość intensyfikacji procesu fermentacji beztlenowej osadów ściekowych poprzez dezintegrację osadu czynnego w procesie kawitacji mechanicznej

80%

Suschka J. , Grübel K. , Machnicka A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2007

|

tom Nr 3

26-28

EN

Presentation of the possibility of applying the process of active sludge disintegration and its effectiveness for the intensification of biogas production in the process of oxygen-free fermentation. Biogas production increase has a direct economic result in the form of heat or electric energy production growth. The sludge disintegration process was performed with the use of the own construction cavitation nozzles, characterised by simplicity, effectiveness and low energy consumption indicators.

8

Usuwanie mikrozanieczyszczeń o estrogenicznej aktywności biologicznej w procesie nanofiltracji

80%

Bohdziewicz J. , Kamińska G. , Grübel K.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

tom Vol. 9, No. 1

171--177

PL

Celem niniejszej pracy było zastosowanie procesu nanofiltracji do usuwania mikrozanieczyszczeń z rzeczywistych ścieków komunalnych oczyszczonych metodą osadu czynnego. Zastosowane membrany różniły się graniczną masą molową i polimerem, z jakiego je wytworzono. Filtrację membranową realizowano w ciśnieniowym urządzeniu przystosowanym do prowadzenia procesu w układzie filtracji jednokierunkowej (dead-end), na membranie o powierzchni czynnej 144 cm2. W zależności od parametrów operacyjnych procesu (ciśnienie transmembranowe) i rodzaju polimeru membranotwórczego współczynniki retencji badanych związków kształtowały się w zakresie wartości 10-90%. W badaniach analizowano również wpływ zjawiska foulingu membran na zmianę ich właściwości powierzchniowych i charakteru kwasowo-zasadowego.

EN

The aim of this study was to the remove micropollutants with biological estrogenic activity from real effluent. Four types of nanofiltration membranes were used, differ in molecular weight cut-off and polymer material. The nanofiltration process was carried out in pressure installation enabling conduction of the process in the dead-end mode on membrane area of 144 cm2. In dependence of operational parameters of the process (the transmembrane pressure), and type of membrane, retention coefficients of the tested compounds were in the range 10-90%. The study also determined the impact of the fouling phenomenon of membranes on change their surface characteristics.

9

Sekwencyjne oczyszczanie wody zawierającej mykoestrogeny w procesach fotokataliza i nanofiltracja

80%

Dudziak M. , Grübel K. , Kuglarz M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2013

|

tom Nr 32

32--39

PL

W pracy przedstawiono badania dotyczące wpływu membrany na efektywność układu sekwencyjnego fotokataliza-nanofiltracja podczas usuwania wybranych związków z grupy mykoestrogenów z wody. Wyniki badań porównano do uzyskanych podczas fotokatalizy i nanofiltracji, które realizowano jako procesy pojedyncze. Oczyszczaniu poddano wody modelowe o różnym stężeniu kwasów humusowych do których dozowano wybrane mykoestrogeny w stężeniu 500 μg/dm3. Wykazano, że zastosowanie układu sekwencyjnego w odniesieniu do pojedynczego procesu fotokatalizy poprawia efektywność usuwania mykoestrogenów. Z kolei skuteczność usunięcia mykoestrogenów podczas nanofiltracji realizowanej jako proces pojedynczy i w układzie sekwencyjnym była na zbliżonym poziomie bez względu na rodzaj stosowanej membrany. Badane membrany nanofiltracyjne różnicuje podatność na zjawisko blokowania oraz stopień usuwania związków nieorganicznych, co jest istotne podczas opracowania technologii oczyszczania wody.

EN

The results of the study focused on the impact of membrane on the performance of the integrated system photocatalysis/nanofiltration applied to remove mycoestrogens from water are discussed in the paper. The results were compared with ones obtained during single step photocatalysis and nanofiltration processes. The subject of the study were simulated waters containing difference concentration of humic acids to which mycoestrogens were added to the concentration level 500 μg/dm3. It was shown, that the application of integrated system improved the efficiency of mycoestrogens removal in comparison with single step photocatalysis process. In case of nanofiltration, the efficiency of the treatment was comparable in both, integrated and single nanofiltration processes regardless of the membrane type applied. However, it was found that investigated membranes differ in the affinity to fouling and removal rate of inorganic compounds, what should be considered during water treatment technology development.

10

Improving of anaerobic digestion by dry ice disintegration of activated sludge

80%

Nowicka E. , Machnicka A. , Grübel K.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2014

|

tom Vol. 21, nr 2

211--219

EN

Disintegration by dry ice has a positive effect on the degree and rate of surplus activated sludge anaerobic digestion. By applying thermal disintegration the lysis of cells occurs in minutes instead of days. The intracellular and extracellular components are set free and are immediately available for biological degradation which leads to an improvement of the subsequent anaerobic process. Thermal disintegration by dry ice of the surplus activated sludge results in organic matter and a polymer transfer from the solid phase to the liquid. During the disintegration process, soluble chemical oxygen demand (SCOD) value and proteins concentration increase about 583 mg/dm3 and 265 mg/dm3, respectively. At the same time the concentration of carbohydrates increase about 53 mg/dm3. In addition the degree of thermal disintegration changed from 13 % for the volume ratio of dry ice to surplus activated sludge 0.25:1 to 49 % for the volume ratio of dry ice to sludge 1:1. The addition of thermal disintegrated sludge (30 %SASDI of volume) to the digestion process leads to increased biogas production about 49 %.

PL

Jednym z podstawowych problemów występujących w układach przeróbki osadów ściekowych jest zwiększenie dostępności i podatności substancji organicznych na biodegradację, co można osiągnąć poprzez dezintegrację osadu. W pracy wykorzystano dezintegrację osadu nadmiernego suchym lodem oraz określono jej wpływ na uwalnianie materii organicznej i na efektywność fermentacji metanowej wyrażonej produkcją biogazu. Zamrażanie/rozmrażanie osadu suchym lodem powodowało wzrost wartości uwolnionego (UChZTCr) o 520 mg O2/dm3, a stopień dezintegracji (SD) wyniósł 49 %. W wyniku destrukcji osadu przy pomocy suchego lodu do cieczy nadosadowej zostały również uwolnione proteiny oraz węglowodany, co świadczyło o skuteczności procesu. Stężenia tych parametrów wyniosły odpowiednio 265 mg/dm3 i 53 mg/dm3. Poddanie fermentacji mieszanki: osadu zdezintegrowanego w objętości 30 %, osadu niezdezintegrowanego w objętości 40 % i 30 % osadu przefermentowanego, spowodowało wzrost wydajności produkcji biogazu o 49 %.

11

Wpływ procesu hybrydowej dezintegracji na fermentację termofilową osadów ściekowych

80%

Grübel K. , Odrzywolska K. , Przywara L. , Kuglarz M.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

tom Vol. 10, No. 2

645--652

PL

Ze względu na wzrastającą ilość osadów ściekowych wymagających zagospodarowania nieustannie poszukuje się nowych metod pozwalających na ich lepsze kondycjonowanie. Do takich metod należy zaliczyć różnego rodzaju metody dezintegracji osadów. W podjętych badaniach starano się określić wpływ hybrydowego procesu dezintegracji (połączenie procesu chemicznego z termicznym) na przebieg procesu fermentacji termofilowej osadów ściekowych. Proces hybrydowej dezintegracji osadu czynnego skutkuje uwolnieniem materii organicznej i polimerów z osadu do cieczy nadosadowej. W przeprowadzonych badaniach odnotowano wzrost wartości ChZT z 94 do 1730 mg O2/dm3. Zostało również wykazane, że proces stabilizacji beztlenowej osadu czynnego w warunkach termofilowych z udziałem osadu poddanego dezintegracji hybrydowej skutkuje wzrostem produkcji biogazu, udziału metanu oraz zmianą usuwania materii organicznej. Zmiany te są ściśle zależne od dawki osadu poddanego dezintegracji.

EN

Due to an increase in the volume of sewage sludge requiring the management, new methods allowing sludge conditioning improvement are constantly being sought. Such methods include different types of sludge disintegration. In the present study, an attempt was made to determine an impact of sludge hybrid disintegration (chemical and thermal disintegration) on thermophilic digestion process. It was based on chemical sludge conditioning in front of thermal disintegration, as the pre-treatment procedure. Hybrid disintegration process of the activated sludge results in organic matter and polymer transfer from the solid phase to the liquid phase. These pre-treatments caused an increase of SCOD value from 94 to 1730 mg/dm3. It was demonstrated that anaerobic stabilization in thermophilic conditions of waste activated sludge (WAS) with addition of sludge after Hybrid Disintegration (WASD) resulted in an significant increase of biogas (methane) production as well as biogas yields. These results were clearly influenced by the dose of disintegrated sludge used.

12

Ocena stopnia zanieczyszczenia wysuszonych osadów ściekowych oraz stałych produktów ich zgazowania metodą spektroskopii podczerwieni

80%

Dudziak M. , Werle S. , Grübel K.

Inżynieria Ekologiczna

|

2016

|

tom Nr 50

195--200

PL

Bezpieczne i ekologiczne wykorzystanie osadów ściekowych np. jako nawozu wymaga informacji o ich zanieczyszczeniu. Dotyczy to również ubocznych produktów powstających podczas zgazowania wysuszonych osadów ściekowych tj. popiołów. Celem niniejszej pracy było przedstawienie spektroskopii podczerwieni (IR) jako sposobu oceny obecności zanieczyszczeń w wysuszonych osadach ściekowych oraz w popiołach. Do badań wykorzystane zostały dwa rodzaje wysuszonego osadu ściekowego tj. osad ściekowy pochodzący z czyszczalni ścieków działającej w systemie mechaniczno-biologicznym oraz osad ściekowy pobrany z mechaniczno-biologiczno-chemicznej oczyszczalni ścieków. Analizom poddano również popioły powstałe w trakcie zgazowania przedmiotowych osadów ściekowych, które było realizowane w reaktorze ze złożem stałym. Uzyskane wyniki analiz porównano do otrzymanych z wykorzystaniem najbardziej popularnej metody analitycznej tj. chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas (GC-MS). Analiza IR wykazała istotne różnice w stopniu zanieczyszczenia badanych wysuszonych osadów ściekowych jak i popiołów. Odnotowano wyraźne różnice w stopniu zanieczyszczenia pomiędzy porównywanymi wysuszonymi osadami ściekowymi. Określono również, że popioły ze zgazowania nie były zanieczyszczone przez wszystkie substancje organiczne zidentyfikowane pierwotnie w wysuszonych osadach ściekowych. Podobne wnioski wyciągnięto na podstawie analiz GC-MS. Uzyskane rezultaty prowadzą do stwierdzenia, że metodę spektroskopii podczerwieni można zastosować do wstępnej oceny stopnia zanieczyszczenia próbek przed analizą chromatograficzną np. w badaniach przesiewowych.

EN

Safe and ecological treatment of sewage sludge eg. as a fertilizer, requires information about their contamination. This also applies to by-products (ashes) formed during the gasification of the dried sewage sludge. The aim of this study was to present infrared spectroscopy (IR) as a way of assessing the presence of contaminants in the dried sewage sludge and ashes. Two types of sewage sludge were used in the study. The sludge came from a wastewater treatment plant operating in mechanical-biological system and sewage sludge taken from the mechanical-biological-chemical wastewater treatment plant. Ash formed during the fixed bed gasification process of sewage sludge was also analyzed. The results of the analysis were compared to the results obtained using the most popular method of analysis – gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS). IR analysis showed significant differences in the degree of contamination of analyzed dried sewage sludge and ashes. There Significant differences in the degree of contamination between compared dried sewage have also been noted. It was also determined that the ashes from gasification were not contaminated with all of the organic substances originally identified in the dried sewage sludge. Similar conclusions were drawn based on the GC-MS analysis. The results lead to a conclusion that the infrared spectroscopy method can be used as a preliminary assessment of the degree of contamination of the samples prior to chromatographic analysis, eg. in screening studies.

13

Comparison of phosphorus accumulation by Filamentous bacteria and Acinetobacter calcoaceticus

80%

Machnicka A. , Grübel K. , Suschka J.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2009

|

tom Vol. 16, nr 1

29-39

EN

Many microorganisms have the ability to stare phosphorus as polyphosphates in volutine granules. The aim of the research was to compare the phosphorus uptake by filamentous microorganisms present in the foam (scum) and that of activated sludge bacteria, which play an important role in enhanced biological phosphorous removal processes. The results obtained have indicated that filamentous microorganisms dominantly present in the scum have the ability of phosphorus uptake and accumulation at a rate similar to that of Acinetobacter calcoaceticus.

PL

Wiele drobnoustrojów ma zdolność do gromadzenia fosforu w postaci polifosforanów w ziarnach wolutyny. Celem badań było porównanie akumulacji fosforu przez bakterie nitkowate (fi1amentacyjne) obecne w pianie z bakteriami osadu czynnego, które odgrywają bardzo ważną rolę w poprawie procesów biologicznego usuwania fosforu. Uzyskane wyniki dowodzą, że bakterie nitkowate dominujące w pianie mają zdolność poboru fosforu i jego akumulacji w tempie podobnym do tempa akumulacji przez Acinetobacter calcoaceticus.

14

Considerations of impact of Venturi effect on mesophilic digestion

80%

Machnicka A. , Grübel K. , Mirota K.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2015

|

tom Vol. 22, nr 4

645--658

EN

Hydrodynamic cavitation caused by the Venturi effect is one of the most promising methods of sewage sludge pre-treatment. This study has been carried out to investigate the effect of hydrodynamic cavitation on disintegration of activated sludge foam and mesophilic fermentation. Cavitation was generated in standard Venturi tube with the diameter ratio β = d0/d1 = 0.30, working at σ = 0.249. Detailed Computational Fluid Design (CFD) analysis in class of k-∈ model of internal flow has been presented. Obtained analytical investigation results confirmed the effect of strong disruption of microorganism cells and release of free organic substance into the liquid phase. After a short (30 minutes) pre-treatment, chemical oxygen demand increased by 8.63 times while Müller’s disintegration degree was 50%. Moreover, undertaken mesophilic digestion trials brought significant improvement in biogas production.

PL

Kawitacja hydrodynamiczna będąca efektem Venturiego jest jednym z obiecujących sposobów wstępnej obróbki osadów ściekowych. Badania przeprowadzono w celu wykazania wpływu kawitacji hydrodynamicznej na proces dezintegracji piany osadu czynnego i fermentacji mezofilowej. Kawitacja została wygenerowana w standardowej zwężce Venturiego o stosunku średnicy β = d0/d1 = 0,30, pracującej przy σ = 0,249. Szczegółowa analiza Computational Fluid Design (CFD) została przedstawiona w klasie k-Î modelu przepływu wewnętrznego. Uzyskane wyniki analiz potwierdzają efekt silnej destrukcji komórek mikroorganizmów i uwalniania substancji organicznej do fazy płynnej. Po zastosowanej zaledwie 30-minutowej obróbce wstępnej chemiczne zapotrzebowanie tlenu wzrosło 8,63 razy, podczas gdy stopień dezintegracji Müllera wyniósł 50%. Przeprowadzone prace dotyczące fermentacji mezofilowej potwierdziły znaczną poprawę produkcji biogazu.

15

Co-digestion of sewage sludge and glycerol fraction mixture facilitated by microwave pretreatment

80%

Kuglarz M. , Grübel K. , Bohdziewicz J.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2017

|

tom Vol. 24, nr 1

87--100

EN

In the present study, the concept of integrated technological co-digestion system that ensures high effectiveness of glycerine fraction and sewage sludge was developed. The addition of glycerol fraction to sewage sludge influenced positively the degree of organic matter biodegradation and the quantity and quality of biogas produced. Introducing sewage sludge after effective microwave disintegration into feedstock allowed to further improve the effectiveness of the co-digestion process analysed. The co-digestion mixtures performed in conditions ensuring high effectiveness and an appropriate digestion stability (hydraulic retention time (HRT) = 20 days) allowed to increase the methane production by 18–23% and methane yield up to 10% compared to the samples of glycerine and untreated sludge digested in optimal conditions (HRT = 22–24 days). However, it should also be taken into consideration that initial sludge pre-treatment allowed to decrease the HRT value by at least 2 days.

PL

Celem prowadzonych badań było opracowanie koncepcji zintegrowanego układu technologicznego, który zapewniłby wysoką efektywność kofermentacji produktów ubocznych pochodzących z wytwarzania biodiesla i osadów ściekowych. Dodatek frakcji glicerynowej do osadów ściekowych wpłynął korzystnie na stopień biodegradacji materii organicznej oraz na ilość i jakość wydzielanego biogazu. Zastosowanie jako wsadu bioreaktora osadów ściekowych po dezintegracji mikrofalowej pozwoliło na dalszą poprawę efektywności analizowanego procesu kofermentacji. W odniesieniu do najkorzystniejszych warunków fermentacji mieszaniny osadów ściekowych nie poddawanych działaniu promieniowania mikrofalowego oraz frakcji glicerynowej (HRT = 22–24 dni) mieszanina kofermentacyjna zawierajaca w swym składzie osady po dezintegracji mikrofalowej (HRT = 20 dni) wygeneerowała 18–23% oraz do 10% więcej metanu w przeliczneiu odpowiednio na dobową oraz jednostkową produkcję metanu. Ponadto, zastosowanie wstępnej obróbki mikrofalowej pozwoliło na skrócenie czasu zatrzymania mieszaniny kofermentacyjnej w komorze bioreaktora o co najmniej 2 dni.

16

Surplus activated sludge disintegration for additional nutrients removal

80%

Suschka J. , Machnicka A. , Grübel K.

Archiwum Ochrony Środowiska

|

2007

|

tom Vol. 33, no. 2

55-65

EN

Activated sludge systems designed for enhanced nutrients removal are based on the principle of altering anaerobic and aerobic conditions for growth of microorganisms with a high capacity of phosphorous accumulation. To avoid return of large parts of accumulated phosphorous in the processes of sludge conditioning chemical precipitation is often applied. This can be not be the case, at least for a part, if prior to other processes of sludge handling, the sludge will be disintegrated. It was demonstrated that disintegration of surplus activated sludge permits removal of a substantial part of nutrients in the form of struvite. The effects of sludge disintegration on metals ions release and poly-P destruction were elucidated. Appropriated handling of disintegrated sludge allows for removal of at least 25% of the inflowing phosphorous load without addition of chemicals.

PL

Systemy osadu czynnego projektowane z myślą poprawy usuwania związków pożywkowych oparte są na zasadzie wzrostu, w beztlenowych i tlenowych warunkach, mikroorganizmów posiadających wysokie zdolności akumulacji fosforu. Aby uniknąć powrotu dużych ilości zakumulowanego fosforu w procesach kondycjonowania osadów stosowana często jest chemiczna precypitacja. To jednak nie musi przebiegać w ten sposób, ponieważ co najmniej dla części osadu, przed innymi procesami stabilizacji osadów, można przeprowadzić proces jego dezintegracji. Przedstawiona dezintegracja osadu nadmiernego przyczyniała się do usunięcia pokaźnej części związków pożywkowych w formie struwitu. Efektem dezintegracji osadu było uwolnienie jonów metali i destrukcja mikroorganizmów poli-P. Przeprowadzony proces dezintegracji osadu pozwolił na usunięcie przynajmniej 25% fosforu wpływającego z ładunkiem ścieków, bez dodawania związków chemicznych.

17

Post-Digestion Liquor Treatment in the Method Combining Chemical Precipitation with Reverse Osmosis

80%

Kuglarz M. , Grübel K. , Bohdziewicz J.

Archives of Environmental Protection

|

2014

|

tom Vol. 40, no. 3

29--42

EN

The aim of the study was to develop an effective treatment of post-digestion liquors highly-loaded with biogenic and organic substances. The scope of the research project encompassed: mesophilic anaerobic digestion of waste activated sludge (WAS) as well as the treatment of post-digestion liquors, coming from the most appropriate HRT value of 25 days, in the process of ammonium magnesium phosphate (struvite) precipitation targeted at ammonia nitrogen binding and a subsequent reverse osmosis (RO) process. It was established that the method combining chemical precipitation and high-pressure ﬁltration ensures a high degree of contaminants removal allowing for a direct release of treated liquors into the natural reservoir. However, in order to decrease the residual NH4+ concentration (6.1 mg NH4+/dm3) in the puriﬁed post-digestion liquors below the level allowing for a direct release to the natural reservoir, it turned out to be necessary to apply increased molar ratio of magnesium and phosphates (Mg:NH4+: PO43- = 1.5:1:1.5).

PL

Celem badań przedstawionych w artykule było opracowanie efektywnej metody oczyszczania wysoko obciążonych wód pofermentacyjnych, związkami biogennymi oraz organicznymi. Zakres przeprowadzonych badań obejmował mezofilową fermentację nadmiernych osadów czynnych oraz oczyszczanie powstałych wód pofermentacyjnych. Wody pochodzące z fermentacji osadów prowadzonej w warunkach uznanych za najkorzystniejsze (HRT = 25 dni) poddano oczyszczeniu z zastosowaniem procesu strącania fosforanu amonowo-magnezowego (struwitu) oraz wysokociśnieniowej filtracji membranowej (RO). Na podstawie przeprowadzonych badań ustalono, że oczyszczanie wód pofermentacyjnych w procesie łączącym strącanie fosforanu amonowo- magnezowego z membranową filtracją wysokociśnieniową jest metodą efektywną, zapewniającą wysoki stopień usunięcia ładunku zanieczyszczeń. Jakkolwiek, zastosowanie 50% nadmiaru jonów magnezowych i fosforanowych (Mg:NH4+PO43-- =1.5:1:1.5) podczas strącania struwitu okazało się niezbędne w celu obniżenia stężenia azotu amonowego (6.1 mg NH4+/dm3) poniżej poziomu pozwalającego na bezpośrednie odprowadzenie oczyszczonych wód do odbiornika naturalnego.

18

Wpływ nadsiarczanu i mononadsiarczanu na własności fizykochemiczne osadu czynnego

80%

Chłąd Z. , Grübel K. , Wacławek S. , Przywara L.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

tom Vol. 9, No. 2

561--570

PL

Ze względu na wzrastającą ilość osadów ściekowych wymagających zagospodarowania nieustannie poszukuje się nowych metod pozwalających na ich lepsze kondycjonowanie. Do takich metod należy zaliczyć różnego rodzaju sposoby dezintegracji osadów. W podjętych badaniach starano się określić wpływ chemicznej dezintegracji przy pomocy termicznie aktywowanego nadsiarczanu sodu (PDS) i mononadsiarczanu potasu (MPS) na wybrane własności sedymentacyjne i fizykochemiczne osadu ściekowego. W badaniach użyto dawek reagentów PDS i MPS: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 i 1% objętościowych, które aktywowano termicznie w temperaturze 60 i 80ºC przez 30 minut. Wpływ analizowanych substancji na osad czynny starano się wykazać na podstawie zmian wybranych parametrów, takich jak: mętność, uwolniona/rozpuszczona materia organiczna (wyrażone jako rChZT), indeks objętościowy osadu (I.O.O.) i indeks gęstości osadu (I.G.O.). Pod wpływem działania PDS i MPS mętność cieczy nadosadowej zmalała odpowiednio o 90 i 85%. Wraz ze wzrostem dawki reagentów zaobserwowano wzrost wartości rChZT, będącego wskaźnikiem uwolnionej w trakcie dezintegracji materii organicznej. Wartość rChZT w cieczy nadosadowej przy zastosowaniu PDS i MPS wzrosła odpowiednio o 41 i 77%. Zaobserwowano również zmniejszenie indeksu objętościowego osadu (I.O.O.) przy zastosowaniu temperatury aktywowania substancji dezintegrujących równej 80ºC oraz dawce tych substancji równej 1%. W przypadku MPS wartość indeksu objętościowego zmniejszyła się z 37,80 do 16,29 cm3/g po 30 minutach sedymentacji. Natomiast dla PDS nastąpił spadek wartości z 39,49 do 24,66 cm3/g w tym samym czasie.

EN

Due to the increasing amount of sewage sludge requiring management new methods which allow improving sludge conditioning are being sought incessantly. Such methods include different types of sludge disintegration processes. In the present study an attempt was made to determine the influence of thermally activated persulfate (PDS) and monopersulfate (MPS) on the sedimentation and physico-chemical properties of the waste activated sludge (WAS). In this study 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1% doses of PDS and MPS were used, and they were activated at the temperature of 60 and 80ºC for 30 minutes. The impact of the analyzed substances on WAS was investigated on basis of changes of the selected parameters such as: turbidity, soluble chemical oxygen demand (rCOD), sludge volume index (SVI). Addition of PDS and MPS to the WAS caused decrease of turbidity of supernatant by 90 and 85%, respectively. When the doses of the reactants increased there was also an increase in the SCOD value, being an indicator of the organic matter released during the disintegration. The SCOD value in the supernatant increased with using PDS and MPS by 41 and 77%, respectively. There was also observed decrease of sludge volume index (SVI) after addition of temperature activated (80ºC) PDS and MPS. For highest dose of MPS, SVI decrease from 37.80 to 16.29 cm3/g after 30 min sedimentation. In contrast, for the PDS there was a decrease from 39.49 to 24.66 cm3/g at the same time.

19

Hygienisation of Surplus Activated Sludge by Hydrodynamic Cavitation

80%

Machnicka A. , Grübel K. , Rusin A.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2012

|

tom Vol. 19, nr 3

415-421

EN

The success of an effective process of disintegration is the application of physical or chemical methods of the destruction of the cell wall which consequently becomes fragmented and the intracellular matters are released into the surrounding liquid. The purpose of the conducted experiments was to demonstrate possibilities of application of the hydrodynamic in the bacteriological hygienisation of surplus activated sludge. The confirmation of the effectiveness of the bactericidal activity of hydrodynamic cavitation was the number of bacteria grown on agars before and after hygienisation process. Selective and basic beddings have been used in the research. The bacterial culture has lasted approximately 24 to 48 hours. After the period of incubation the colonies produced have been counted and initially identified. Based on the microbiological analyses a significant reduction in an overall number of bacteria and pathogenic bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae and to the pathogenic species Staphylococcus has been noticed. The overall number of bacteria decrease about 80% after 45 minutes of disintegration of surplus activated sludge. Pathogenic bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae: lactose-positive and lactose-negative decrease about 93% and 92%, respectively. Reducing the number of Salmonella bacteria was 100% after 45 minutes of disintegration processes. Reduction bacteria of species Staphylococcus were about 93% for mannitolo-positive and 92% for mannitolo-negative.

PL

Skuteczność procesu dezintegracji wynika z fizycznych lub chemicznych metod destrukcji ściany komórkowej, co w konsekwencji prowadzi do jej fragmentacji i uwalniania wewnątrzkomórkowych substancji do otaczającej fazy płynnej. Celem przeprowadzonych badań było wykazanie możliwości zastosowania kawitacji hydrodynamicznej do bakteriologicznej higienizacji osadu czynnego nadmiernego. Potwierdzeniem skuteczności bakteriobójczego działania kawitacji hydrodynamicznej była liczba bakterii rosnących na agarach przed i po procesie higienizacji. Do badań użyto podłoży podstawowych i selektywnych. Hodowla kultur bakteryjnych trwała 24 i 48 godzin. Po czasie inkubacji kultury zostały policzone i poddane wstępnej identyfikacji. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono redukcję ogólnej liczby bakterii o ok. 80% po 45 minutach dezintegracji osadu czynnego nadmiernego. Patogenne bakterie należące do rodziny Enterobacteriaceae uległy redukcji: laktozo-dodatnie o ok. 93%, a laktozo-ujemne o ok. 92%. Bakterie z rodzaju Salmonella uległy całkowitemu zniszczeniu. Liczba bakterii z rodzaju Staphylococcus zmniejszyła się o 93% w przypadku mannitolo-dodatnich i o 92% w przypadku mannitolo-ujemnych.

20

Wykorzystanie podczerwieni do potwierdzenia skuteczności dezintegracji kawitacyjnej osadu czynnego nadmiernego

80%

Grübel K. , Machnicka A. , Biniaś W.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2013

|

tom Nr 8

337--340

PL

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

EN

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