Study of effectiveness of sewage treatment in medium sand with a supportive small coal layer

• Autorzy: Kalenik M.

Warianty tytułu

PL

Badania skuteczności oczyszczania ścieków w piasku średnim z warstwą wspomagającą z miału węglowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aim of the study The aim of the study was to laboratory determine whether introducing a supportive small coal layer with a granulation of 0.02–5 mm will improve the effectiveness of removal of nitrogen and phosphorus compounds from domestic sewage. The study concerned a layer that improves effectiveness of domestic sewage treatment in a household sewage treatment plant under an infiltration drainage system. Material and methods Sewage treatment model study was conducted in a medium sand bed with a supportive small coal layer with a thickness of 0.10 and 0.2 m. Total suspended solids (TSS) were determined with a gravimetric method, BOD5 with an electrochemical method, COD with a titration method with potassium dichromate, ammonium nitrogen, nitrite nitrogen, nitrate nitrogen, total nitrogen and total phosphorus were determined using colorimetric methods, and the reaction with an electrometric method. Results and conclusions It was observed that in terms of basic quality parameters (TSS, BOD5, COD, total nitrogen, total phosphorus) the effectiveness of sewage treatment was compliant with Polish guidelines for sewage disposal into ground and groundwaters. It was determined that a soil bed consisting of medium sand with a supportive layer of small coal with a thickness of 0.20 m is more effective in sewage treatment in comparison to a supportive layer with a thickness of 0.10 m. Application of the supportive layer of small coal with a thickness of 0.2 m in the medium sand soil bed improved the removal effectiveness of TSS by an average 19.8%, of BOD5 by 1.1%, of COD by 4.7%, of total nitrogen by 24.7%, of ammonium nitrogen by 7.1% and of total phosphorus by 30.6% in comparison to the supportive layer with a thickness of 0.10 m. The study confirmed that small coal with granulation of 0.02–5 mm can be used to support removal of nitrogen and phosphorus compounds from sewage with an infiltration drainage system.

PL

Cel pracy Celem badań było sprawdzenie w warunkach laboratoryjnych, czy wprowadzenie do gruntu warstwy wspomagającej z miału węglowego o granulacji 0,02÷5 mm poprawi skuteczność usuwania związków azotu i fosforu ze ścieków bytowych. Przeprowadzone badania dotyczyły warstwy wspomagającej skuteczność oczyszczania ścieków bytowych w przydomowej oczyszczalni pod drenażem rozsączającym. Materiał i metody Badania modelowe oczyszczania ścieków przeprowadzono w złożu z piasku średniego z warstwą wspomagającą z miału węglowego o miąższości 0,10 i 0,20 m. Zawiesiny ogólne oznaczano metodą wagową, BZT5 metodą elektrochemiczną, ChZT metodą miareczkową z dwuchromianem potasu, azot amonowy, azot azotynowy, azot azotanowy oraz azot ogólny i fosfor ogólny oznaczano z zastosowaniem metod kolorymetrycznych, a odczyn metodą elektrometryczną. Wyniki i wnioski Zaobserwowano, że w odniesieniu do podstawowych parametrów jakościowych (zawiesin ogólnych, BZT5, ChZT, azotu ogólnego, fosforu ogólnego), skuteczność oczyszczania ścieków była zgodna z polskimi wytycznymi odprowadzania ścieków do gruntu i wód podziemnych. Stwierdzono, że złoże gruntowe z piasku średniego z warstwą wspomagającą z miału węglowego o miąższości 0,20 m wykazuje większą skuteczność oczyszczania ścieków w porównaniu do warstwy wspomagającej o miąższości 0,10 m. Zastosowanie w złożu gruntowym z piasku średniego warstwy wspomagającej z miału węglowego o miąższości 0,20 m zwiększyło skuteczność usuwania zawiesiny ogólnej średnio o 19,8%, BZT5 średnio o 1,1%, ChZT średnio o 4,7%, azotu ogólnego o 24,7%, azotu amonowego średnio o 7,1% i fosforu ogólnego o 30,6% w porównaniu do warstwy wspomagającej o miąższości 0,10 m. Badania potwierdziły, że miał węglowy o granulacji 0,02÷5 mm może być stosowany do wspomagania usuwania związków azotu i fosforu ze ścieków z zastosowaniem drenaży rozsączających.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2019
• Tom: 18
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.57-70,fig.,ref.

Twórcy

autor

Kalenik M.

• Department of Hydraulic and Sanitary Engineering, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Institute of Environmental Engineering, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw, Poland

Bibliografia

• Beal, C. D., Gardner, E. A., Menzies, N. W. (2005). Process, performance, and pollution potential: A review of septic tank-soil absorption systems. Aust. J. Soil Res., 43(7), 781–802.
• Canter, W.L., Knox, R.C. (1991). Septic tank system effects on ground water quality. Lewis Publisher, Inc. Chelsea, Michigan.
• Centralny Urząd Gospodarki Wodnej. (1971). Budownictwo oczyszczalni ścieków. Wytyczne techniczne projektowania drenaży rozsączających i filtrów piaskowych. Warszawa: Wyd. Katalogów i Cenników.
• 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.
• Eveborn, D., Kong, D., Gustafsson, J.P. (2012). Wastewater treatment by soil infiltration: Long-term phosphorus removal. J. Contam. Hydrol., 140–141(10), 24–33.
• Gill, L.W. O’luanaigh, N., Johnston, P.M., Misstear, B.D.R., O’suilleabhain C. (2009). Nutrient loading on subsoils from on-site wastewater effluent, comparing septic tank and secondary treatment systems. Water Res., 43(10), 2739–2749.
• Hawkins, C.L., Shipitalo, M.J., Moye Rutledge, E., Savin, M.C., Brye, K.R. (2008). Earthworm populations in septic system filter fields and potential effects on wastewater renovation. Appl. Soil Ecol., 40(1), 195–200.
• Heatwole, K.K., Mccray, J.E. (2007). Modeling potential vadose – zone transport of nitrogen from onsite wastewater systems at the development scale. J. Contam. Hydrol., 91(1-2), 184–201.
• Kalenik, M. (2014a). Skuteczność oczyszczania ścieków w gruncie piaszczystym z warstwą naturalnego klinoptylolitu. Ochr. Sr., 36(3), 43–48.
• Kalenik, M. (2014b). Eksperymental investigations of interface valve flow capacity in the RoeVac type vacuum sewage system. Environ. Prot. Eng., 40(3), 127–138, DOI:10.5277/epe140310.
• Kalenik, M. (2015). Badania modelowe sprawności powietrznego podnośnika cieczy. Ochr. Sr., 37(4), 39–46.
• Kalenik, M. (2017). Badania modelowe strumienia objętości piasku i wody w podnośniku powietrznym. Ochr. Sr., 39 (1), 45–52.
• Kalenik, M. (2019). Badania modelowe skuteczności oczyszczania ścieków w piasku średnim z warstwą wspomagającą z hydro-antracytu. Scientific Review Engineering and Environment Sciences, 28(2), 257–267, DOI: 10.22630/PNIKS.2019.28.2.24.
• Kalenik, M., Chalecki, M. (2018). Experimental Study of Air Lift Pump Delivery Rate. Rocz. Ochr. Sr., 20, 221–240.
• Kalenik, M., Chalecki, M. (2019). Investigations on the effectiveness of wastewater purification in medium sand with assisting clinoptilolite layer. Environ. Prot. Eng., 45(2), 117–126, DOI: 10.5277/epe190208.
• Kalenik, M., Cieśluk, M. (2009). Sewage treatment in gravel with assisting dolomite layer. Sewages and waste materials in environment. Monograph edited by Wiera Sądej. Printing: Warmia and Mazury Center of Agriculture Consulting Service in Olsztyn, Olsztyn. Chapter II, 23–33.
• Kalenik, M., Malarski, M. (2018). Performance tests of an airlift pump equipped with a perforated rubber diaphragm mixer. Acta Sci. Pol. Formatio Circumiectus, 17 (1), 19–28. DOI: http://dx.doi.org/10.15576/ASP.FC/2018.17.1.19.
• Kalenik, M., Wancerz, M. (2013). Badania oczyszczania ścieków w piasku średnim z warstwą wspomagającą z chalcedonitu – skala laboratoryjna. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 3/I, 163–173.
• Koda, E., Miszkowska, A., Sieczka, A. (2017). Levels of Organic Pollution Indicators in Groundwater at the Old Landfild and Waste Management Site. Appl. Sci., 7(6), 638–660.
• Kołwzan, B., Adamiak, W., Dziubek, A. M. (2018). Możliwości zastosowania grzybów w technologiach oczyszczania i remediacji wybranych elementów środowiska. Ochr. Sr., 40(1), 3–20.
• Kvarnström, M.E., Morel, C.A.L., Krogstad, T. (2004). Plant-availability of phosphorus in filter substrates derived from small-scale wastewater treatment systems. Ecol. Eng., 22 (1), 1–15.
• Kujawiak, S., Makowska, M., Matz, R. (2018). Hydraulic characteristics of the airlift pump. Acta Sci. Pol. Formatio Circumiectus, 17 (4), 85–95. DOI: http://dx.doi.org/10.15576/ASP.FC/2018.17.4.85
• Laak, R. (1986). Wastewater engineering design for unsewered areas. Published by Technomic Publishing Company, Inc. Lancaster – Basel.
• Małe oczyszczalnie ścieków. (1990). Ogólne zalecenia 87:6. Szwedzki Urząd Ochrony Przyrody. Ingvar Bingman, Sztokholm.
• Mazur, R., Bedla, D., Chmielowski, K., Nowak, A., Mazurkiewicz, J. (2016). Wpływ warunków tlenowych na skuteczność oczyszczania ścieków bytowych w technologii zatapialnych filtrów włókninowych. Przem. Chem., 95 (8), 1513–1517.
• Mycielska-Dowgiałło, E., Woronko, B. (1998). Analiza obtoczenia i zmatowienia powierzchni ziaren kwarcowych frakcji piaszczystej i jej wartość interpretacyjna. Przegląd Geologiczny, 46(12), 1275–1281.
• Nieć, J., Spychała, M. (2014). Hydraulic conductivity estimation test impact on long-term acceptance rate and soil absorption system design. Water, 6(9 ), 2808–20820; doi:10.3390/w6092808.
• PN-C-04616/10. (1987). Woda i ścieki. Badania specjalne osadów. Hodowla standardowego osadu czynnego w warunkach laboratoryjnych. Warszawa: Wyd. Normalizacyjne Alfa.
• Radziemska, M., Vaverkowa, M. D., Baryła, A. (2017). Phytostabilization-Management Strategy for Stabilizing Trace Elements in Contaminated Soils. Int. J. Environ. Res. Pub. He., 14(9), 958–973.
• Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. (Dz. U. Nr 75, poz. 690).
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki Morskiej i Żeglugi Śródlądowej z dnia 12 lipca 2019 roku w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego oraz warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu do wód lub do ziemi ścieków, a także przy odprowadzaniu wód opadowych lub roztopowych do wód lub do urządzeń wodnych (Dz. U. 2019, poz. 1311).
• Sieczka, A., Koda, E. (2016a). Identyfikacja parametrów sorpcji związków azotu w środowisku gruntowo-wodnym metodą eksperymentu kolumnowego. Ochr. Sr., 38(3), 29–34.
• Sieczka, A., Koda, E. (2016b). Kinetic and Equilibrium Studies of Sorption of Ammonium in the Soil-Water Environment in Agricultural Areas of Central Poland. Appl. Sci., 6(10), 269–283.
• Spychała, M. Nieć, J. (2013). Impact of septic tank sludge on filter permeability. Environ. Prot. Eng., 39(2), 77–89, DOI: 10.5277/EPE130208.
• Spychała, M., Pilc, L. (2011). Can Earthworms De-Clog Sand Filters? Pol. J. Environ. Stud., 20(4), 1037–1401.
• Tymosiak, D., Sulewska, M. J. (2016). Badania parametrów zagęszczalności gruntów niespoistych metodą Proctora. Acta Sci. Pol. Architectura, 15(3), 43–54.
• Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane (Dz. U. 1994, Nr 89, poz. 414, z późn. zm.).
• Van Cuyk, S., Siegrist, R., Logan, A., Masson, S., Fischer, E., Figueroa, L. (2001). Hydraulic and purification behaviors and their infiltrations during wastewater treatment in soil infiltration systems. Water Res., 35(4), 953–965.
• 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.