ЗНЕВОДНЕННЯ ОСАДІВ СТІЧНИХ ВОД ЗА ДОПОМОГОЮ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2022.40.16-25Ключові слова:
каналізаційні очисні споруди, осади стічних вод, активний мул, зневоднення, електрозневодненняАнотація
Під час очищення та доочищення комунальних стічних вод утворюються осади, які надзвичайно небезпечні у санітарно-гігієнічному відношенні, погано зневоднюються, мають високу вологість (понад 90 %), великі об’єми (до 3 % від витрати стічних вод), містять у собі органічні речовини, патогени, важкі метали тощо. В Україні на більшості каналізаційних очисних станцій осади стічних вод переважно нагромаджують на мулових майданчиках після мінімальної обробки. Ефективна обробка та утилізація осадів з метою зменшення негативного впливу на довкілля, а також використання осадів як вторинної сировини є актуальним, складним та невідкладним завданням. Ключовою ланкою в існуючому процесі обробки та утилізації осадів є їх зневоднення. При проектуванні споруд оброблення й утилізації осадів стічних вод слід застосовувати прогресивні технології, використання яких базується на науково-технічних дослідженнях. У статті оглянуто результати досліджень щодо інтенсифікації існуючих механічних способів обробки осадів. Одним із найефективніших способів інтенсифікації процесу зневоднення осадів стічних вод є електрозневоднення, яке передбачає застосування електричного поля під час механічного зневоднення осадів. Технологія електрозневоднення дає змогу зменшити вологість осадів до 20...40 %, зменшити концентрацію важких металів та патогенів в осадах тощо. Метою даної роботи є дослідження можливості електрозневоднення активного мулу із вторинних відстійників міських каналізаційних очисних споруд м. Львів. Використовували емпіричні методи дослідження. Для електрозневоднення осаду стічних вод запроектовано лабораторний стенд. Досліджували активний мул вологістю 98%. Показано, що ефект зневоднення активного мулу залежно від тривалості його оброблення являє собою S-подібну криву, що нагадує кінетичну автокаталітичну реакцію з трьома періодами: індукції, основним, загасаючим. Доведено можливість електрозневоднення осадів стічних вод з максимальним ефектом зневоднення 60 %. Тому пропонується проводити механічне зневоднення осадів міських стічних вод із застосуванням електричного поля.
Посилання
Pham, A. T., Sillanpää, M., & Vir-kutyte, J. (2010). Sludge dewatering by sand-drying bed coupled with electro-dewatering at various potentials. Internation-al Journal of Mining, Reclamation and Envi-ronment, 24(2), 151-162. https://doi.org/10.1080/17480930903132620
Mahmoud, A., Fernandez, A., Chituchi, T. M., & Arlabosse, P. (2008). Thermally assisted mechanical dewatering (TAMD) of suspensions of fine particles: analysis of the influence of the operating conditions using the response surface methodology. Chemosphere, 72(11), 1765–1773. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2008.04.075
Couturier, S., Valat, M., Vaxelaire, J., & Puiggali, J. R. (2007). Enhanced expression of filter cakes using a local thermal supply. Separation and Purification Technology, 57(2), 321-328. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2007.04.020
Olivier, J., Mahmoud, A., Vaxelaire, J., Conrardy, J. B., Citeau, M. & Vorobiev, E. (2014). Electro-Dewatering of Anaerobically Digested and Activated Sludges: An Energy Aspect Analysis, Drying Technology, 32(9), 1091–1103. https://doi.org/10.1080/07373937.2014.884133
Lee, J. E., Lee, J. K., & Choi, H. K. (2007). Filter press for electrodewatering of waterworks sludge. Drying Technology, 25(12), 1985-1993. https://doi.org/10.1080/07373930701727333
Curvers, D., Maes, K. C., Saveyn, H., De Baets, B., Miller, S., & Van der Meeren, P. (2007). Modelling the electro-osmotically enhanced pressure dewatering of activated sludge. Chemical Engineering Science, 62(8), 2267-2276. https://doi.org/10.1016/j.ces.2006.12.085
Eichholz, C., Stolarski, M., Goertz, V., & Nirschl, H. (2008). Magnetic field enhanced cake filtration of superparamagnetic PVAc-particles. Chemical engineering science, 63(12), 3193-3200. https://doi.org/10.1016/j.ces.2008.03.034
Smythe, M. C., & Wakeman, R. J. (2000). The use of acoustic fields as a filtration and dewatering aid. Ultrasonics, 38(1-8), 657-661. https://doi.org/10.1016/S0041-624X(99)00147-X
Wakeman, R. J., & Smythe, M. C. (2000). Clarifying filtration of fine particle suspensions aided by electrical and acoustic fields. Chemical Engineering Research and Design, 78(1), 125-135. https://doi.org/10.1205/026387600526960
Mahmoud, A., Olivier, J., Vaxelaire, J., & Hoadley, A. F. (2010). Electrical field: a historical review of its application and contributions in wastewater sludge dewatering. Water research, 44(8), 2381–2407. https://doi.org/10.1016/j.watres.2010.01.033
Tuan, P.-A., Sillanpää, M., & Isosaari, P. (2012). Sewage sludge electro-dewatering treatment – a review. Drying Technology, 30(7), 691–706. https://doi.org/10.1080/07373937.2012.654874
Olivier, J., Mahmoud, A., Vaxelaire, J., Conrardy, J.-B., Citeau, M., & Vorobiev, E. (2014). Electro-dewatering of anaerobically digested and activated sludges:an energy aspect analysis. Drying Technology, 32(9), 1091–1103. https://doi.org/10.1080/07373937.2014.884133
Zhou, J., Liu, Z., She, P., & Ding, F. (2001). Water removal from sludge in a hor-izontal electric field. Drying Technology, 19(3-4), 627-638. https://doi.org/10.1081/DRT-100103939
Saveyn, H., Van der Meeren, P., Pau-wels, G., & Timmerman, R. (2006). Bench- and pilot-scale sludge electrodewatering in a diaphragm filter press. Water science and technology, 54(9), 53–60. https://doi.org/10.2166/wst.2006.725
Yuan, C., & Weng, C. H. (2003). Sludge dewatering by electrokinetic tech-nique: effect of processing time and poten-tial gradient. Advances in Environmental re-search, 7(3), 727-732. https://doi.org/10.1016/S1093-0191(02)00030-8
Tuan, P. A., Jurate, V., & Mika, S. (2008). Electro-dewatering of sludge under pressure and non-pressure condi-tions. Environmental technology, 29(10), 1075–1084. https://doi.org/10.1080/09593330802180294
Saveyn, H., Pauwels, G., Timmerman, R., & Van der Meeren, P. (2005). Effect of polyelectrolyte conditioning on the enhanced dewatering of activated sludge by application of an electric field during the expression phase. Water research, 39(13), 3012–3020. https://doi.org/10.1016/j.watres.2005.05.002
Lv, H., Xiong, Q., Liu, D., & Wu, X. (2021). Coupling electro-dewatering and low-temperature air-drying for efficient de-watering of sludge. Scientific reports, 11(1), 19167. https://doi.org/10.1038/s41598-021-98477-9
Sánchez, C. H., Gutiérrez, Á., Galindo, J. M., González-Weller, D., Rubio, C., Re-vert, C., ... & Hardisson, A. (2017). Heavy metal content in sewage sludge: a manage-ment strategy for an Ocean Island. Revista de salud ambiental, 17(1), 3-9.
Hwang, S., & Min, K. S. (2003). Im-proved sludge dewatering by addition of electro-osmosis to belt filter press. Journal of Environmental Engineering and Sci-ence, 2(2), 149-153. https://doi.org/10.1139/s03-013
Rumky, J., Visigalli, S., Turolla, A., Gelmi, E., Necibi, C., Gronchi, P., Sillan-pää, M., & Canziani, R. (2020). Electro-dewatering treatment of sludge: Assessment of the influence on relevant indicators for disposal in agriculture. Journal of environ-mental management, 268, 110689. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.110689
Molchanov, A. D., Verbovskii, O. V., Shved, H. B., Florko, V. A. (1999). Pro mozhlyvist elektrokhimichnoho kondytsiiuvannia osadiv stichnykh vod. Visnyk Derzhavnoho universytetu "Lvivska politekhnika". Serie: Teploenerhetyka. Inzheneriia dovkillia. Avtomatyzatsiia, 378, 90–92. – (Korotki povidomlennia). [in Ukrainian]
Verbovskii, O. V., Kosyk V. P., Shved, H. B. (1996). Kondytsiiuvannia osadu stichnykh vod vypriamlenym elektrychnym strumom. Visnyk Derzhavnoho universytetu "Lvivska politekhnika". Serie: Teploenerhetyka. Inzheneriia dovkillia. Avtomatyka, 304, 9–11. [in Ukrainian]
Molchanov, A., Verbovskii, O., Karpinska I. (2001). Otsinka mozhlyvostei vykorystannia bezreahantnoho znevodnennia osadiv stichnykh vod. Collection of science works of VI International scientific conference ‘Current issues of civil and environmental engineering’ Lviv – Košice – Rzeszów. P. ІІ – Environmental engineering. Lviv: Lviv Polytechnic National University. 148–149. [in Ukrainian]
Obukhova M. V. (2021). Povyshenie jeffektivnosti obrabotki osadkov stochnyh vod s primeneniem SVCh-izluchenija (Doctor of philosophy thesis, Saint Peterburg: Saint Peterburg State University of Architecture and Civil Engineering). [in Russian] Re-trieved from https://www.dissercat.com/content/povyshenie-effektivnosti-obrabotki-osadkov-stochnykh-vod-s-primeneniem-svch-izlucheniya (Retrieved: September 05, 2022)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Орест Вербовський, Вадим Орел, Оксана Мацієвська, Давид Деркач
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a) Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 70 років після смерті останнього співавтора з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c) Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
