Evaluation of the effectiveness of wastewater treatment plant in Jasło under different hydraulic loading

Przedmiotem pracy jest ocena efektywności oczyszczalni ścieków w Jaśle w zmiennych warunkach hydraulicznych. Analizowana oczyszczalnia jest oczyszczalnią mechaniczno – biologiczną o przepustowości w porze suchej 20 000 m3/d, a w porze deszczowej 72 000 m3/d. Układ technologiczny oczyszczalni ścieków stanowią krata rzadka, kraty gęste, piaskowniki pionowe wirowe, osadniki radialne, bioreaktor oraz osadniki wtórne. Technologia przetwarzania osadów ściekowych obejmuje zagęszczanie osadu, fermentacje mezofilową i odwadnianie mechaniczne. W analizowanym okresie od 1 stycznia 2010 r. do 31 grudnia 2013 r. miejska oczyszczalnia ścieków w Jaśle funkcjonowała w bardzo zmiennych warunkach hydraulicznych. Średni przepływ w tym okresie wyniósł 13 546 m3/d. Dostępne wyniki badań wykazały prawidłową eksploatację oczyszczalni ścieków oraz efektywne usuwanie zanieczyszczeń ze ścieków. Średnia sprawność usuwania zanieczyszczeń ze ścieków określonych wskaźnikami wyniosła: BZT5 – 98,7±1,3%, ChZT – 92,7±4,5%, zawiesina ogólna – 96,5±3,9%, Nog – 77,7±8,9%, Pog – 93,7±10,5%. Dodatkowo wyznaczone wskaźniki niezawodności technologicznej oczyszczalni potwierdzają jej wysokosprawne i niezawodne działanie.The aim of this paper is the evaluation of the effectiveness of wastewater treatment plant in Jasło (Poland). Analyzed wastewater treatment plant is mechanical-biological WWTP with capacity varies from 20 000 m3/d during the dry season, to 72 000 m3/d, during the rainy season. Technological system of WWTP consist of step screens, vortex grits, primary clarifiers, an activated sludge reactor and secondary clarifiers. Technology of sewage sludge processing includes: thickening, fermentation and mechanical dewatering. The wastewater treatment plant in Jasło worked under varying conditions of hydraulic loads during period from 1 January 2010 to 31 December 2013. The average inflow of wastewater amounted to 13 546 m3/d. The results of conducted investigations showed the correct work of the WWTP and the high efficiency of pollutants removal from wastewater. The mean removal of pollutants definite coefficients was: BOD – 98,7±1,3%, COD – 92,7±4,5%, TSS – 96,5±3,9%, TN – 77,7±8,9% and TP –93,7±10,5%. The technological reliability indicators confirm high-performance and reliable functioning of the WWTP in Jasło

Energy consumption of selected wastewater treatment plants located in south-eastern Poland

In recent years, energy efficiency is becoming increasingly important in the field of water management, which is due to the fact that wastewater treatment plants are responsible for nearly 35% of energy consumption from all municipal sources. At present, wastewater treatment plants are already the largest consumers of electrical energy. For instance, the total energy consumption of 10000 WWTPs is approx. 4400 GWh/year, which corresponds to the demand of 900 000 four-person households. Biological wastewater treatment is the most energy demanding. In activated sludge systems energy consumption of aeration bioreactors is at a level of 40÷50%, and in some cases may reach as high as 60÷80%. Therefore, the cost of the electricity consumed in wastewater treatment systems is significant. The increase in standards of wastewater treatment causes a further increase in energy demand. Therefore, it becomes reasonable to develop energy audits for wastewater treatment systems, on the basis of which it is possible to determine the energy consumption of individual treatment processes, and thus determine the energy savings in such facilities. The paper presents the electricity consumption in selected municipal wastewater treatment plants located in south-eastern Poland (Biecz, Dynów, Hyżne, Krzeczowice, Nowy Żmigród). A data-based evaluation of the energy consumption of WWTPs was performed. What is more, the basic factors of energy consumption in relation to the flow, removed pollution load and load substrate treatment were described. Energy consumption of the wastewater treatment was analyzed on the basis of monthly and quarterly data. Electricity consumption of the analyzed wastewater treatment plants in 2016 was at the level between 0.307 kWh/m3 and 3.225 kWh/m3, while the average value of electricity consumption amounted to 1.26 kWh/m3 (Biecz); 0.525 kWh/m3 (Dynów); 1.963 kWh/m3 (Hyżne); 2.021 kWh/m3 (Krzeczowice) and 1.217 kWh/m3 (Nowy Żmigród). Electricity consumption of these wastewater systems is relatively high and comparable to the amount required in other units of this type. Energy consumption of the analyzed municipal wastewater treatment plants was not harmonized with fluctuations in hydraulic load. As the amount of pollution load in the flow to the plant increases, the energy intensity of the technological object declines. The average rate of energy consumption in relation to the pollution load for plants in Biecz, Dynow, Hyżne, Krzeczowice and Nowy Żmigród reached the levels of 5.224, 3.02, 5.185, 1.46 and 4.646 kWh/kg BOD5 removal respectively. The results are similar to those described in the literature data (1.1÷6.09 kWh/kg BOD5 removal).W ostatnich latach efektywność energetyczna w branży wodno-ściekowej zyskuje coraz bardziej na znaczeniu, bowiem same oczyszczalnie ścieków odpowiedzialne są za blisko 35% zużycia energii ze wszystkich obiektów komunalnych. Obecnie oczyszczalnie ścieków są już największymi odbiorcami energii elektrycznej. Przykładowo całkowite zużycie energii 10 tys. oczyszczalni wynosi ok. 4400 GWh/rok, co odpowiada zapotrzebowaniu 900 tys. 4-osobowych gospodarstw domowych. Największe zapotrzebowanie na energię elektryczną wymagane jest przede wszystkim do biologicznego oczyszczania ścieków. W systemach z osadem czynnym zużycie energii elektrycznej do napowietrzania bioreaktorów kształtuje się na poziomie 40÷50%, a w niektórych przypadkach może osiągać poziom nawet 60÷80%. Koszty energii elektrycznej zużywanej w systemach oczyszczania ścieków są znaczące. Wzrost standardów oczyszczania ścieków obserwowany w ostatnim czasie powoduje dalszy wzrost zapotrzebowania na energię. Wobec tego zasadne staje się opracowanie audytów energetycznych dla systemów oczyszczania ścieków, na podstawie których możliwe jest wyznaczenie energochłonności jednostkowych procesów oczyszczania, a tym samym określenie oszczędności energii w takich obiektach. W pracy zaprezentowano zużycie energii elektrycznej w wybranych oczyszczalniach ścieków komunalnych zlokalizowanych w południowo-wschodniej Polsce - Biecz, Dynów, Hyżne, Krzeczowice i Nowy Żmigród. Na podstawie danych eksploatacyjnych dokonano oceny zużycia energii wybranych obiektów oraz określono podstawowe współczynniki energochłonności w odniesieniu do przepływu, usuwanego ładunku zanieczyszczeń i obciążenia substratowego oczyszczalni

Use of Post-technological Sludge from Water Treatment to Improve Sedimentation Properties of Activated Sludge

Przedmiotem opracowania jest określenie wpływu osadów potechnologicznych z uzdatniania wody na właściwości sedymentacyjne osadu czynnego. Przetestowane zostały popłuczyny z uzdatniania wód podziemnych oraz osad pokoagulacyjny z uzdatniania wód powierzchniowych. Badania przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych na podstawie obserwacji opadalności osadu czynnego z dodatkiem zróżnicowanych objętości materiałów. Do oceny efektywności zastosowanych osadów potechnologicznych określono opadalność V30 i V60 (objętość osadu odpowiednio po 30 i 60 min. sedymentacji), indeks osadu czynnego, indeksu Donaldsona (indeksu gęstości osadu) oraz prędkość sedymentacji vs. Dodatkowo w celu weryfikacji poprawy opadalności z dodatkiem reagentów wprowadzono wskaźnik opadalności Wo będący ilorazem V30/V60. Badania wykazały przydatność zastosowania osadów potechnologicznych z uzdatniania wody do poprawy właściwości sedymentacyjnych osadu czynnego. Popłuczyny z uzdatniania wód podziemnych osiągnęły najwyższe efekty wspomagania osadu czynnego. Odnotowano maksymalnie 21,6% oraz 26,4% zmniejszenie indeksu osadu czynnego odpowiednio przy dawkowaniu osadu pokoagulacyjnego i popłuczyn. Maksymalny stopień poprawy prędkości sedymentacji osiągnięto przy najwyższych dawkach osadów technologicznych, odpowiednio 58,1% (OP) oraz 75,3% (PP). Mechanizm poprawy sedymentacji osadu czynnego z dodatkiem osadów potechnologicznych jest trudny do określenia, bowiem z jednej strony osad pokoagulacyjny i popłuczyny stanowią zawiesinę, w której obecne są cząstki mineralne o wielkości poniżej 200 µm będące obciążnikiem kłaczków osadu czynnego. Z drugiej jednak strony obecność żelaza w popłuczynach i glinu w osadach pokoagulacyjnych może wpływać na proces opadalności w analogiczny sposób jak koagulanty chemiczne PIX i PAX.The aim of the paper is the evaluation of post-technological sludge from Water Treatment Plant on improvement of sedimentation properties of activated sludge. The post-coagulation sludge from surface water treatment (OP) and backwash water from groundwater treatment (PP) were used in this study. The studies were performed in the laboratory scale by observing the settleability of activated sludge with the addition of different volume of post-technological sludge. The activated sludge quality used in this study was characterised by a strong sludge bulking and a wide range of sludge volume index. For the evaluation of the efficiency of tested materials in activated sludge the settleability after 30 V30 and V60 minutes, the sludge volume index SVI, the Donaldson index SDI (Sludge Density Index) and value settling velocity vs were determined. Additionally, in order to verify of activated sludge settleability with the addition of post-technological sludge was appointed a sludge settling ratio (Wo) which is a quotient of V30 and V60. Studies showed the usefulness of the application of post-technological sludge from water treatment to improve of sedimentation properties of the activated sludge. Settling tests showed different efficiencies in the activated sludge settleability, depending on the type and amount of post-technological sludge. At a dosage of post-coagulation sludge and backwash water was observed up to 21.6% and 26.4% reduction of sludge volume index. The maximum level of improvement of settling velocity at the highest doses of post-technological sludge amounted to 58.1% (OP) and 75.3% (PP). Better effects of improvement of activated sludge sedimentation were obtained using backwash water than post-coagulation sludge. The mechanism of improvement of sedimentation properties of the activated sludge containing post-technological sludge is difficult to determine. On the one hand the post-coagulation sludge and backwash water are a suspension, wherein the mineral particles are present, which is a weight of activated sludge flocs. The incorporation of particles into flocs of activated sludge increases its relative density On the other hand, the presence of iron ions in backwash water and aluminum ions in post-coagulation sludge may affect the sedimentation activated sludge in the same manner as the chemical coagulant. The backwash water or post-coagulation sludge may be a new effective reagent in activated sludge technology

Możliwość kondycjonowania i odwadniania osadów ściekowych z zastosowaniem popiołów ze spalania biomasy

The wastewater treatment produces a huge amount of excess sludge which has to be removed in line with ecological and legal requirements. Raw sewage sludge is characterized by the high moisture content, over 90 % and the microbiological activity. The high content of water in sewage sludge results in its big volume and generates significant problems with transport and further utilization. As the high moisture content in raw sewage sludge generates significant costs in treatment plants, it is essential to provide effective dewatering. In order to improve the sewage sludge dewatering, conditioning by means of different materials is applied. Chemical conditioning with the application of organic polymers is used in treatment plants more often than any other methods. The drawback of the aforementioned process is the high cost of chemical reagents and for this reason, it is necessary to find inexpensive and effective conditioners. The aim of this paper is the possibility of sewage sludge dewatering after conditioning with the use of biomass ash derived from the biomassfired power plant. The effectiveness of the aforementioned process was based on the capillary suction time (CST) measurement. After conditioning with the use of biomass ash, the article goes on to describe dewater-ability of sewage sludge by vacuum filtration. The results showed that the sewage sludge moisture content decreased as a dosage of biomass ash increased. Mechanical conditioning with the use of biomass ash influenced the increase of filtrate volume after dewatering. Additionally, the application of biomass ash in sewage sludge management confers the earthen structure of sludge which is suitable to the transport and application in the environment. The mixture of ash and sewage sludge might be used as a valuable fertilizer in perennial plants plantations. Owing to agricultural utilization of sewage sludge, fertilizing properties of sludge are used without a minimal risk to human health.Procesy oczyszczania ścieków powodują wytwarzanie ogromnych ilości osadów ściekowych, które wymagają odpowiedniego unieszkodliwiania zgodnie z wymogami ekologicznymi, ekonomicznymi, społecznymi i prawnymi. Surowe osady ściekowe charakteryzują się wysokim uwodnieniem, powyżej 90%, oraz aktywnością mikrobiologiczną. Wysoka zawartość wody w osadach ściekowych przekłada się na ich znaczną objętość, co generuje problemy z transportem i utylizacją osadów. Ze względu na fakt, że wysokie uwodnienie osadów ściekowych generuje wysokie koszty eksploatacyjne oczyszczalni ścieków, niezbędna jest intensyfikacja procesu odwadniania osadów. W celu poprawy efektywności odwadniania osadów ściekowych stosuje się proces kondycjonowania z zastosowaniem różnych substancji. Powszechnie w oczyszczalniach ścieków stosowane jest kondycjonowanie chemiczne z zastosowaniem polielektrolitów. Wadą powyższej metody są wysokie koszty związane z zakupem organicznych flokulantów, co wymusza potrzebę poszukiwania tanich i skutecznych środków kondycjonujących. Celem prezentowanego artykułu jest zbadanie możliwości kondycjonowania osadów ściekowych z zastosowaniem popiołu, pochodzącego ze spalania biomasy w elektrociepłowni. Do oceny skuteczności zaproponowanej metody kondycjonowania osadów ściekowych zastosowano pomiar czasu ssania kapilarnego (CSK). Osady ściekowe po procesie kondycjonowania zbadano pod kątem poprawy efektywności procesu odwadniania za pomocą filtracji próżniowej, dla dwóch wartości próżni: 0,01 i 0,02 MPa. Uzyskane rezultaty wykazały spadek uwodnienia końcowego osadów ściekowych wraz ze wzrastającą dawką popiołu. Mechaniczne kondycjonowanie osadów ściekowych z użyciem popiołu ze spalania biomasy wpłynęło również na wzrost objętości filtratu uzyskanego po procesie filtracji próżniowej. Dodatkowo, zastosowanie popiołu ze spalania biomasy w gospodarce osadowej nadaje osadowi ziemistą strukturę, dogodną do transportu i aplikacji w celach przyrodniczych. Wytworzona mieszanina osadu ściekowego i popiołu może znaleźć zastosowanie jako wartościowy nawóz na plantacjach roślin wieloletnich. Dzięki wspomnianej metodzie zagospodarowania osadów ściekowych możliwe jest wykorzystanie właściwości nawozowych osadów przy minimalnym poziomie zagrożenia dla zdrowia i życia ludzi

The possibility of the application of fly ashes in order to the improvement of sewage sludge dewatering

Wzrost zapotrzebowania na energię wiąże się ze spalaniem paliw i tym samym wytwarzaniem coraz większej ilości ubocznych produktów spalania (UPS), w tym popiołów lotnych. Rocznie w Polsce powstaje około 4,2 mln ton popiołu, z czego tylko niewielką część poddaje się procesowi recyklingu (zwłaszcza w sektorze budowlanym). Ograniczenia dotyczące komercyjnego wykorzystania popiołów wymagają poszukiwania nowych metod ich zagospodarowania, korzystnych pod względem ekologicznym, ekonomicznym oraz prawnym. Specyficzne właściwości fizykochemiczne umożliwiają zastosowanie popiołów jako substancji kondycjonującej osady ściekowe przed procesem odwadniania. Prezentowana praca zawiera studium literatury dotyczącej właściwości oraz wpływu popiołów lotnych ze spalania różnych paliw na stopień odwodnienia i skład mikrobiologiczny osadów ściekowych. W artykule przedstawiono również korzyści ekonomiczne związane z zastosowaniem popiołów w procesach przeróbki osadów ściekowych. Zastosowanie ubocznych produktów spalania paliw w oczyszczalniach ścieków stanowi nowe zagadnienie w zakresie gospodarki osadami ściekowymi.The growth of energy consumption is associated with fuel combustion, particularly coal. The main problem is the production of coal combustion products, particularly fly ashes. In Poland, there is produced about 4200 tons of ashes every year. Only several percent of produced ash is recycled, especially in construction industry. Stringent requirements concerning the application of ashes in many sectors of economy require new ash utilization methods in line with law and environmental requirements. Chemical composition and sorptive properties of ashes enable their application in sewage sludge conditioning. Due to the specific characteristics, fly ashes can improve the effectiveness of sewage sludge dewatering and hygienisation. This article presents the literature review of physical and chemical properties of ashes. The article also shows the positive impact of ashes on the sewage sludge moisture content and the microbiological composition of sewage sludge. This paper also contains the economic analysis of using fly ashes in sewage sludge treatment. The application of fly ashes in treatment plants is a new solution in sewage sludge treatment

Technological efficiency of the wastewater treatment plant in Krosno

W pracy przedstawiono ocenę technologicznej efektywności oczyszczalni ścieków w Krośnie w latach 2011-2013. Analizowany obiekt charakteryzuje się przepustowością 35 410 m3/d. Ocenę sprawności funkcjonowania oczyszczalni oparto na parametrach: BZT5, ChZT, Zog, Nog i Pog. Przedstawiono charakterystykę ścieków surowych, oczyszczonych i dokonano oceny usuwania zanieczyszczeń ze ścieków. Średnia efektywność usuwania związków zanieczyszczeń ze ścieków w analizowanym okresie wynosiła: BZT5 - 97,9±1,1%, ChZT 91,0±2,9%, Zog - 97,5±1,7%, Nog, - 80,4±9,9% i Pog - 96,6±2,1%. Wyznaczono również wskaźniki niezawodności technologicznej oczyszczalni.The paper presents of assessment of technological efficiency of the wastewater treatment plant in Krosno in 2011-2013. The capacity of WWTP is 35 410 m3/d. Assessment of the efficiency of the wastewater plant based on the following Biochemical oxygen demand (BOD5), chemical oxygen demand (COD), total suspended solid (TSS), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) parameters. The paper presents the characteristics of raw wastewater, treated and assessed removing pollutants from wastewater. The average efficiency of removal of contaminants from wastewater in the reporting period was: BOD5 - 97,9±1,1%, COD - 91,0±2,9%, TSS - 97,5±1,7%, TN - 80,4±9,9% and TP - 96,6±2,1%. The wastewater treatment process reliability indicators have also been identified

The evaluation of the effectiveness of sewage sludge conditioning with the application of biomass ashes

This paper shows the influence of biomass ashes on sewage sludge dewatering. Laboratory tests were carried out for selected biomass ashes: from combustion of straw and willow tree for dosages of ashes in a range of 5÷30 g·dm-3. The results confirmed the different effectiveness of ashes on sewage sludge dewatering, depending on the sort of biomass ash. The highest effectiveness in terms of the improvement of sewage sludge dewatering showed willow ash in a dosage of 30 g·dm-3. Low doses of biomass ashes (5 and 7.5 g·dm-3) did not influence the sewage sludge moisture content in a significant way. Due to the effectiveness, the application of biomass ashes in sewage sludge conditioning is an alternative solution in sewage sludge treatment.Celem prezentowanego opracowania jest ocena przydatności popiołów z biomasy na skuteczność odwadniania osadów ściekowych. Badania eksperymentalne przeprowadzono dla wybranych popiołów: ze spalania słomy i wierzby energetycznej, w dawkach rzędu 5÷30 g·dm-3. Uzyskane wyniki potwierdziły zróżnicowaną skuteczność badanych materiałów w aspekcie poprawy odwadniania osadów ściekowych w zależności od rodzaju spalanej biomasy. Największą efektywność w zakresie intensyfikacji odwadniania osadów ściekowych uzyskano dla popiołu ze spalania wierzby energetycznej w najwyższej dawce (30 g·dm-3). Najniższe testowane dawki popiołów (tj. 5 i 7,5 g·dm-3) skutkowały zaledwie kilkuprocentową poprawą procesu odwadniania osadów ściekowych względem prób kontrolnych. Z uwagi na udowodnioną skuteczność działania aplikacja popiołów w procesie kondycjonowania osadów ściekowych stanowi alternatywne rozwiązanie w zakresie przeróbki osadów ściekowych

Efficient use of energy in wastewater treatment plants

Saving energy and increasing energy efficiency constitutes a rationalisation of energy use, which is becoming increasingly important in the context of sustainable development and security of energy supply, as well as the fight against global climate change. In line with the global trend, the issue of energy intensity of water and wastewater management is currently dynamically developing in terms of research. Consideration is therefore being given to the use of electricity in wastewater treatment systems, as well as the assessment of the energy efficiency of wastewater treatment plants. This paper presents the issues of electricity consumption in wastewater treatment systems and the possibilities of improving the energy efficiency of wastewater treatment plants