Application of a double layer sand filter with a PUR foams layer in the treatment of domestic sewage with an increased content of ammonia nitrogen

• Autorzy: Dacewicz E. , Jurik L.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie dwuwarstwowego filtra piaskowego z warstwą pianki PUR w procesie oczyszczania ścieków bytowych o podwyższonej zawartości azotu amonowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aim of the study The aim of the study was to determine the possibility of using PUR polyurethane foams as an upper layer of sand filter for the treatment of domestic sewage with an elevated concentration of ammonia nitrogen Material and methods The working of filtration beds factory-filled with a new stiffened filling or with mechanically ground PUR waste was compared. The efficiency of removal of the septic tank pre-treated organic and biogenic compounds as well as of total suspended solids and pathogenic bacteria from sewage with a hydraulic load varying from 31.8 to 229.2 mm³ ∙ mm⁻² ∙ d⁻¹ was determined. Results and conclusions It was shown that after ten months of working, polyurethane and sand filters filled in the upper layer with pieces of polyurethane foam in casings, achieved high efficiency of organic substance removal (BOD₅ reduction by 88% on average and CODCr by 66%). The use of polyurethane waste in the upper layer of the filter bed made it possible to remove N-NH₄⁺ ions by an average of 78%, whereas single-layer sand filters proved to be equally effective only in the first two stages of the research. It was found that the additional filling of vertical flow filters in the form of PUR foam clipping placed in casings provided favourable conditions for the development of both heterotrophic bacteria and nitrifying bacteria without the need for additional aeration. The applied upper layer of foams in combination with the lower layer of sand allowed for a very high removal of pathogenic bacteria: Escherichia coli on average 98.8%, while coliform bacteria on average 95.0%.

PL

Cel pracy Celem pracy było określenie możliwości zastosowania pianek poliuretanowych PUR jako górnej warstwy filtra piaskowego do oczyszczania ścieków bytowych, charakteryzujących się podwyższonym stężeniem azotu amonowego. Materiał i metody Porównano pracę złóż filtracyjnych wypełnionych fabrycznie nowym usztywnionym wypełnieniem lub rozdrobnionymi mechanicznie odpadami PUR. Określono skuteczność usuwania ze ścieków wstępnie oczyszczonych w osadniku gnilnym związków organicznych i biogennych oraz zawiesin ogólnych i bakterii patogennych przy obciążeniu hydraulicznym zmieniającym się w zakresie od 31,8 do 229,2 mm³ ∙ mm⁻² ∙ d⁻¹. Wyniki i wnioski Wykazano, że po dziesięciu miesiącach pracy, filtry poliuretanowo-piaskowe, wypełnione w górnej warstwie kawałkami pianki poliuretanowej w osłonkach, osiągnęły wysoką skuteczność usuwania substancji organicznej (zmniejszenie BZT5 średnio o 88% i ChZTCr o 66%). Zastosowanie odpadów z poliuretanu w górnej warstwie złoża filtracyjnego pozwoliło na usunięcie jonów N-NH₄⁺ średnio w 78%, podczas gdy jednowarstwowe filtry piaskowe okazały się równie skuteczne tylko w pierwszych dwóch etapach badań. Stwierdzono, że dodatkowe wypełnienie filtrów o przepływie pionowym w postaci ścinek pianki PUR umieszczonych w osłonkach, zapewniły korzystne warunki dla rozwoju zarówno bakterii heterotroficznych, jak i bakterii nitryfikacyjnych bez potrzeby dodatkowego napowietrzania. Zastosowana górna warstwa pianek w połączeniu z dolną warstwą piasku pozwoliła na bardzo wysokie usunięcie bakterii patogennych: Escherichia coli średnio w 98,8%, natomiast bakterii colipodobnych średnio w 95,0%.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2019
• Tom: 18
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.67-81,fig.,ref.

Twórcy

autor

Dacewicz E.

• Chair of Sanitary Engineering and Water Economy, Faculty of Environmental Engineering and Land Surveying, University of Agriculture in Krakow, 24/28 Mickiewicza Ave, 30-059 Krakow, Poland

autor

Jurik L.

• Faculty of Horticulture and Landscape Engineering, Slovak University of Agriculture in Nitra, 2A Hlinku street, 949 76 Nitra, Slovakia

Bibliografia

• Bever, J., Stein, A., Teichmann, H., Brzeski, J., Kania, J., Olszewski, S. (1997). Zaawansowane metody oczyszczania ścieków: Eliminacja azotu i fosforu, sedymentacja i filtracja. Bydgoszcz: Oficyna Wyd. Projprzem-EKO.
• Błażejewski, R. (1994). Przegląd indywidualnych systemów oczyszczania ścieków stosowanych w kraju i na świecie. Ogólnopolskie Sem. Szkol., Poznań.
• Bundy C.A., Wu D., Jong M.C., Edwards S.R., Ahammad Z.S., Graham D.W. (2017). Enhanced denitrification in Downflow Hanging Sponge reactors for decentralised domestic wastewater treatment. Bioresour. Technol., 226, 1−8.
• Chmielowski, K., Dacewicz, E., Bedla, D., Mazur, R. (2018). Zastosowanie odpadów z tworzyw sztucznych w biofiltrach do oczyszczania ścieków bytowych. Przem. Chem., 97(9), 1456–1459.
• Chmielowski, K., Ślizowski, R. (2008). Defining the optima range of a filter bed’s d10 replacement diameter in vertical flow sand filters. Environ. Prot. Eng., 34 (3), 35−42.
• Dacewicz, E. (2018). Application of selective and porous materials for the removal of biogenic compounds and indicator bacteria from domestic wastewater, Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus. 17(2), 47−55.
• Dacewicz, E., Chmielowski, K. (2018). The importance of media in wastewater treatment. In: I. Zhu (ed.), Sewage, IntechOpen, Rijeka, 35–54. DOI: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.75625.
• Dacewicz, E., Kaczor, G., Bugajski, P. (2018). Wpływ wybranych miąższości filtrów piaskowych o przepływie pionowym na jakość oczyszczonych ścieków bytowych, Rocz. Ochr. Środ., 20 (2), 1546–1563.
• Ehsas, A.F. (2013). Development of low cost community based domestic wastewater for Kandahar city, Afganistan. (Master thesis, Asian Institute of Technology, 2013.Thailand: School of Environ., Resources and Development). Eurofoam…2018. http://www.eurofoam.pl/en, (dostęp 10.2018).
• Heidrich Z., Kalenik M., Podedworna J., Stańko G. (2008). Sanitacja wsi. Warszawa: Wydawnictwo Seidel-Przywecki.
• Henze M., Comeau Y. (2008). Wastewater characterization, in: M. Henze (ed.), Biological wastewater treatment: Principles modelling and design. London : IWA Publishing. 33–52.
• Jowett, E.C., McMaster, M.L. (1995). On-site wastewater treatment using unsaturated absorbent biofilters. J. Environ. Quality, 24 (1), 86–95.
• Kalenik, M. (2014). Skuteczność oczyszczania ścieków w gruncie piaszczystym z warstwą naturalnego klinoptylolitu. Ochr. Śr., 36(3), 43−48.
• Khan, A.A., Gaur, R.Z., Kazmi, A.A., Lew B. (2013). Sustainable post treatment options of anaerobic effluent. In Biodegradation-Engineering and Technology. IntechOpen.
• Metcalf & Eddy (1991). Wastewater Engineering, Treatment, Disposal, Reuse. Third edition. New York: McGraw-Hill Ltd.
• Machdar, I., Sekiguchi, Y., Sumino, H., Ohashi, A., Harada, H. (2000). Combination of a UASB reactor and a curtain type DHS (downflow hanging sponge) reactor as a cost-effective sewage treatment system for developing countries. Water Sci. Technol., 42 (3–4), 83−88.
• Miksch, K., Sikora, J. (2010), Biotechnologia ścieków. Warszawa: PWN.
• Miyaoka, Y., Yoochatchaval, W., Sumino, H., Banjongproo, P., Yamaguchi, T., Onodera, T., Okadera, T., Syutsubo, K. (2017). Evaluation of the process performance of a down-flow hanging sponge reactor for direct treatment of domestic wastewater in Bangkok, Thailand, J. Environ. Sci. and Health, Part A, 52(10), 956−970, DOI: 10.1080/10934529.2017.1324708.
• Onodera, T., Tandukar, M., Sugiyana, D., Uemura, S., Ohashi, A., Harada, H. (2014a). Development of a sixthgeneration down-flow hanging sponge (DHS) reactor using rigid sponge media. Bioresour. Technol., 152, 93.
• Onodera, T., Yoochatchaval, W., Sumino, H., Mizuochi, M., Okadera, T., Fujita, T., Banjongproo, P., Syutsubo, K. (2014b). Pilot-scale experiment of down-flow hanging sponge for direct treatment of low-strength municipal wastewater in Bangkok, Thailand. Bioprocess Biosyst. Eng., 37 (1), 2281–2287.
• Papiński, J., Żabski, L. (2012).|Oszczędzanie energii a zastosowanie pianek poliuretanowych, Izolacje, 2.
• Pawełek, J., Bugajski, P. (2017). Rozwój przydomowych oczyszczalni ścieków w Polsce – zalety i wady rozwiązań. Acta Sci. Pol. Formatio Circumiectus, 16, 3–14.
• Plastech…2019. https://www.plastech.pl/wiadomosci/Recykling-pianek-poliuretanowych-11342 (dostęp 02.2019).
• Rozporządzenie…2014. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego. Dz.U. 2014 poz. 1800.
• Spychała, M., Nieć, J. (2013). Impact of septic tank sludge on filter permeability. Environ. Prot. Eng., 39 (2), 77−89.
• Tandukar M, Ohashi A, Harada H (2007). Performance comparison of a pilot scale UASB and DHS system and activated sludge process for the treatment of municipal wastewater. Water Res., 41, 2697–2705.
• Tawfik A, El-Gohary F, Ohashi A, Harada H (2010a). Effect of sponge volume on the performance of down-flow hanging sponge (DHS) system treating UASB reactor effluent. Bioprocess Biosyst. Eng. J., 33, 779–785.
• Tawfik A, Klapwijk A (2010b). Polyurethane rotating disc system for post-treatment of anaerobically pre-treated sewage. J. Environ. Manage., 91, 1183–1192.
• Tawfik A, Wahab RA, Al-Asmer A. (2011). Effect of hydraulic retention time on the performance of down-flow hanging sponge system treating grey wastewater. Bioprocess Biosyst. Eng., 34, 767–776.
• Tchobanoglous, G., Burton, F. L., Stensel, H. D. (2003). Wastewater engineering treatment and reuse (No. 628.3 T252s). Boston, US: McGraw-Hill Higher Education.
• Ustawa…2012. Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach. Dz.U. 2013, poz. 21.
• Uemura, S., Okubo, T., Maeno, K., Takahashi, M., Kubota, K. Harada, H., (2016). Evaluation of Water Distribution and Oxygen Mass Transfer in Sponge Support Media for a Down-flow Hanging Sponge Reactor, International J. Envir. Res., 10 (2), 265−272.
• Wąsik E, Chmielowski K. (2017). Ammonia and indicator bacteria removal from domestic sewage in a vertical flow filter filled with plastic material. Ecol. Eng, 106, 378–384, DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2017.05.015.

Identyfikatory

DOI

10.15576/ASP.FC/2019.18.2.67