Analysis of energy consumption at the Rzeszów Wastewater Treatment Plant

Wastewater treatment plants can be classified as energy-intensive facilities, as they account for up to 35 percent of municipal energy consumption. Pumps and aeration systems consume a significant portion of energy within the wastewater plants in particular. The cost of energy consumption for wastewater treatment processes reaches up to 40% of the total operating cost. In case of the WWTPs with the activated sludge systems, about 50% of energy is used for aeration and mixing purposes. At WWTPs, energy consumption is often correlated with the magnitude and type of pollutant load, which can influence the treatment methods and technologies used in the WWTP. In many cases wastewater treatment plants are operated without optimized measures for process optimization. A detailed study of the energy consumption should be executed in order to determine the optimization potential. This paper presents the energy consumption in municipal wastewater treatment plant in Rzeszów (Poland). In the year 2016, parameters of raw and treated wastewater were tested. The data related to energy consumption in plants allowed us to determine the energy intensity coefficients. Total consumption was measured. Indicators of energy consumption per cubic meter and removed load were calculated

Impact of Uneven Flow Wastewater Distribution on the Technological Efficiency of a Sequencing Batch Reactor

Variability in the load of pollutants significantly influences the efficiency of activated sludge technology in municipal wastewater treatment plants, both in terms of flow systems and in sequencing batch reactors (SBR). Diversified inflow of wastewater to the treatment plant has a significant impact on the technological efficiency of sequencing batch reactors. Additionally, this problem is intensified in technological systems in which there is no storage tank for raw wastewater. It is assumed, however, that the flexible operation of an SBR reactor allows it to be easily adapted to a variable load of pollutants. The aim of the article is to present the effects of uneven wastewater inflow on the operation of sequencing batch reactors using the example of the wastewater treatment plant in Rabka-Zdrój (Poland). The conducted research has shown that, in wastewater treatment plants, the use of sequencing batch reactors as an independent element of biological wastewater treatment does not always ensure a high degree of pollutant removal in the event of a very uneven wastewater inflow. Therefore, the use treated wastewater equalizing tanks is recommended, which can additionally clean residual contaminants from wastewater

Wspomaganie technologii osadu czynnego pylistym keramzytem w sekwencyjnym reaktorze porcjowym /

Promotor: Janusz Tomaszek.Recenzent: Mirosław Krzemieniewski, Elena Neverova-Dziopak.Niepublikowana praca doktorska.Praca doktorska. Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica (Kraków). Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, 2013.Bibliogr. s. 177-197.oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego, podstawa technologii osadu czynnego, charakterystyka osadu czynnego, usuwanie związków biogennych w technologii osadu czynnego, wpływ czynników środowiskowych na technologię osadu czynnego, sekwencyjne reaktory porcjowe, charakterystyka ogólna technologii SBR, porównanie systemów przepływowych i porcjowego działania, zastosowanie sekwencyjnych reaktorów porcjowych w oczyszczaniu ścieków, niekonwencjonalne rozwiązania sekwencyjnych reaktorów porcjowych, problemy eksploatacyjne technologii osadu czynnego, bakterie nitkowate w osadzie czynnym, pęcznienie i pienienie osadu czynnego, zwalczanie bakterii nitkowatych, wspomaganie technologii osadu czynnego, wpływ pylistych substancji mineralnych na technologię osadu czynnego, mineralne substancje pyliste w technologii osadu czynnego, poprawa struktury i właściwości osadu czynnego w aspekcie poprawy charakterystyki sedymentacyjnej, połączenie sorpcji z biodegradacją zanieczyszczeń, substancje pyliste jako mikronośniki błony biologicznej, mechanizm wspomagania osadu czynnego pylistymi materiałami mineralnymi, keramzyt - charakterystyka i właściwości, keramzyt w technologii ścieków, systemy filtracyjne i hydrofitowe oczyszczanie ścieków, systemy z błoną biologiczną, badania właściwości fizyczno-chemicznych pylistego keramzytu, uziarnienie pylistego keramzytu, gęstość rzeczywista, powierzchnia właściwa SBET, objętość i wielkość porów, mikroskopia skaningowa, skład chemiczny, wymywanie pierwiastków z pylistej frakcji keramzytu, pH i przewodnictwo wyciągu wodnego, pojemność sorpcyjna, metodyka badań wpływu mineralnych substancji pylistych i koagulantów, przemysłowych na właściwości sedymentacyjne osadu czynnego, badania wpływu mineralnych substancji pylistych na właściwości sedymentacyjne osadu czynnego, badania wpływu koagulantów przemysłowych na właściwości sedymentacyjne osadu czynnego, metodyka badań wstępnych nad doborem dawki keramzytu pylistego celem aplikacji w reaktorze porcjowym, metodyka badań nad oceną efektywności biologicznego oczyszczania ścieków, metodyka badań w skali laboratoryjnej, metodyka badań w skali technicznej, metodyka badań fizyko-chemicznych ścieków i osadu czynnego, metodyka oznaczeń jakości ścieków, metodyka oznaczeń parametrów osadu czynnego, odczyn osadu czynnego i potencjał redox, sucha masa osadu czynnego, Indeks objętościowy Mohlmana, rozkład wielkości kłaczków osadu czynnego, metodyka testów aktywności osadu czynnego, badania mikroskopowe i mikrobiologiczne osadu czynnego, metodyka obliczeń, metodyka obliczeń statystycznych, właściwości fizyczno-chemiczne pylistej formy keramzytu w aspekcie przydatności w technologii osadu czynnego, analiza wpływu wybranych mineralnych substancji pylistych i koagulantów przemysłowych na właściwości sedymentacyjne osadu czynnego, analiza porównawcza wpływu keramzytu oraz wybranych materiałów pylistych i koagulantów przemysłowych na poprawę właściwości osadu czynnego w aspekcie technologicznym i ekonomicznym, dobór dawki pylistego keramzytu celem jego aplikacji w sekwencyjnym reaktorze porcjowym, ocena efektywności biologicznego oczyszczania ścieków w sekwencyjnym reaktorze porcjowym wspomaganym dodatkiem pylistego keramzytu w warunkach laboratoryjnych, charakterystyka osadu czynnego, efektywność i stabilność usuwania węgla organicznego, azotu i fosforu w warunkach laboratoryjnych, oczyszczanie ścieków w sekwencyjnym reaktorze porcjowym wspomaganym dodatkiem pylistego keramzytu w warunkach technicznych, charakterystyka osadu czynnego w warunkach technicznych, ocena efektywności biologicznego oczyszczania ścieków w sekwencyjnym reaktorze porcjowym wspomaganym dodatkiem pylistego keramzytu w warunkach technicznych, wpływ pylistego keramzytu na pojemność cieplną w bioreaktorze w warunkach technicznych, analiza ekonomiczna stosowania pylistego keramzytu w aspekcie wspomagania technologii osadu czynneg

Efficiency of Brick Dust and Powdered Ceramsite in the Phosphorus Removal from Wastewater

The biological methods of removing the phosphorus compounds from wastewater as applied currently at treatment plants may no longer be regarded as sufficient. They can therefore be augmented with physicochemical methods, raising the efficiency of the wastewater treatment system. Indeed, almost all large urban wastewater treatment plants practice precipitation of phosphorus using salts of iron and aluminum in the form of chemical coagulants. Nevertheless, the search for new ways of assisting with the removal of the biogenic element from wastewater, e.g. by dosing bentonites, fly ash and post-technological sludge from water treatment stations, or even unconventional organic sorbents such as rice husks, is ongoing. A further unconventional material in the P-removal from wastewater may take the form of powdered mineral materials. The work presented here shows the results of laboratory scale trials on the P-removal using brick dust and powdered ceramsite (expanded clay)

Ocena efektywności działania oczyszczalni ścieków z technologią MBBR

The MBBR technology base on the idea of bringing together, within a single system, the best characteristics of the activated sludge and biofilm processes. With biomass immobilised on free-support media, the retention of solids in the biological reactor is enhanced. The advantages of this technology as compared with activated-sludge systems are: a higher effective sludge retention time (SRT) that favours nitrification, more limited production of sludge, more limited requirements as regards area, and resilience to toxic shock. The MMBR technology does not need recirculation of sludge, which is the case with activated-sludge systems, so process performance is independent of a secondary clarifier. Wastewater treatment based on the MBBR process in the same tank favours nitrification, since the issue of the retention time for solids becomes partly uncoupled from the hydraulic retention time. This is particularly important where a WWTP is operating at low temperatures, as under these conditions, the sludge age needed to support nitrification is relatively great, due to the low growth rates achieved by nitrifying bacteria. The aim of the paper is the evaluation of the effectiveness of a wastewater treatment plant in Nowa Wieś (Poland). The technological system of the Nowa Wieś WWTP consists of an sieve, grit chamber, two reactors with moving bed biofilm (MBBR reactors with the EvU-Perl carriers) and two secondary settling tanks. The study includes an analysis of the efficiency of operation of the Nowa Wieś WWTP in the 2016-2018 period. The assessment of the plant’s efficiency was based on values for pollution indicators in raw and treated sewage made available by the plant operator (i.e. in relation to BOD5, COD, TSS, TN and TP), as well as on the calculated efficiency of removal of particular pollutants. The average level of efficiency determined for the removal of organic compounds from sewage was 98.9±0.6% (BOD5) and 95.3±2.1% (COD), denoting that the average concentration of these compounds in outflow was of 4.3±2.1 and 43.3±16.7 mg O2∙dm-3 respectively. The average value for the efficiency of removal of total suspended solids was in turn 97.6±1.5%, with the average concentration on discharge equal to 8.3±4.3 mg∙dm-3. Unfortunately, in the analysed years, a dozen or so times (in about 36% of the results) the reduction of biogenic compounds proving achievable was below the level laid down by the permit, i.e. 80.0% for TN and 85.0% for TP. The average efficiencies of removal of nitrogen and phosphorus compounds from wastewater in the analysed period were in fact of 73.7±25.3% and 87.4±10.8% respectively. This denotes that the average concentration of biogenic compounds in treated wastewater was 25.4±24.4 mg TN∙dm dm-3 and 2.5±3.1 mg TP dm-3.Technologia złoża ruchomego (MBBR) opiera się na idei połączenia w ramach jednego systemu najlepszych cech osadu czynnego i błony biologicznej. W wyniku unieruchomienia mikroorganizmów na ruchomych nośnikach, retencja biomasy w reaktorze biologicznym jest zwiększona. Zaletami tej technologii w porównaniu do klasycznego osadu czynnego są: wyższy efektywny wiek osadu, który intensyfikuje proces nitryfikacji, mniejszy przyrost osadu nadmiernego oraz odporność układu na dopływ substancji toksycznych. Technologia MBBR nie wymaga recyrkulacji osadu czynnego, co ma miejsce w przypadku systemów osadu czynnego, więc wydajność procesu jest niezależna od osadnika wtórnego. Oczyszczanie ścieków w oparciu o proces MBBR sprzyja nitryfikacji, ponieważ kwestia czasu retencji biomasy zostaje częściowo niezależna od hydraulicznego czasu retencji. Jest to szczególnie ważne, gdy oczyszczalnia ścieków działa w niskich temperaturach, ponieważ w tych warunkach wiek osadu potrzebny do podtrzymania nitryfikacji jest stosunkowo duży, ze względu na niskie tempo wzrostu osiągane przez bakterie nitryfikacyjne. Celem pracy jest ocena efektywności oczyszczalni ścieków w Nowej Wsi (Polska). Układ technologiczny oczyszczalni w Nowej Wsi składa się z sita i piaskownika, dwóch reaktorów z osadem czynnym i złożem ruchomym w postaci kształtek EvU-Perl oraz dwóch osadników wtórnych. Opracowanie obejmuje analizę efektywności działania oczyszczalni ścieków w Nowej Wsi w latach 2016-2018. Ocenę efektywności przedmiotowej oczyszczalni dokonano w oparciu o wartości wskaźników zanieczyszczeń w ściekach surowych i oczyszczonych udostępnionych przez eksploatatora oczyszczalni (BZT5, ChZT, zawiesina ogólna, azot ogólny, fosfor ogólny), a także obliczonej efektywności usuwania poszczególnych zanieczyszczeń. Średnia efektywność usunięcia ze ścieków związków organicznych wyniosła 98.9±0.6% (BZT5) oraz 95.3±2.1% (ChZT), efektem czego średnie stężenie tych związków w odpływie wynosiło odpowiednio 4.3±2.1 mg O2∙dm-3 oraz 43.3±16.7 mg O2∙dm-3 . Wartość średnia efektywności usuwania zawiesiny ogólnej była na poziomie 97.6±1.5%, przy średnim stężeniu równym 8.3±4.3 mg∙dm-3. Niestety w analizowanych latach kilkanaście razy (ok. 36% wyników) odnotowano niższy stopień redukcji związków biogennych, niż ten określony pozwoleniem wodno-prawnym tj. 80.0% dla Nog i 85.0% dla Pog. Wyznaczona średnia efektywność usunięcia związków azotu i fosforu ze ścieków w rozpatrywanym okresie wyniosła odpowiednio 73.7±25.3% oraz 87.4±10.8%. Średnia wartość stężenia związków biogennych w ściekach oczyszczonych była równa 25.4±24.4 mg N∙dm-3 oraz 2.5±3.1 mg P∙dm-3

Biogranulation and Physical Properties of Aerobic Granules in Reactors at Low Organic Loading Rate and with Powdered Ceramsite Added

In wastewater treatment, aerobic granular sludge (AGS) technology is a relatively new alternative to the activated sludge method. The biogranulation of biomass ensues when appropriate environmental conditions in a reactor are ensured, and one of the factors determining this is the organic loading rate (OLR). As a literature review suggests, the optimal values of OLR for AGS technology are in the range of 2.50–7.50 g COD/(dm3∙d), the aim of the work detailed here was to evaluate the impact of powdered ceramsite on biogranulation in two Granular Sequencing Batch Reactors (GSBRs) in which OLR was equal to just 2.10 g COD/(dm3∙d) (R1) and 1.0 g COD/(dm3∙d) (R2). The research was carried out in laboratory scale with using synthetic wastewater containing different concentration of organic compounds. In the course of the research, a more intensive process of biogranulation was noted in reactor R1, and mean diameters of granules on the last day of experimentation were 962 and 274 µm for R1 and R2, respectively. While the organic loading rate equal to 2.10 g COD/(dm3∙d) could allow granule formation, the results also pointed that lower food-to-microorganism (F/M) ratios favour biogranulation. This parameter was indirectly affected by the application of powdered ceramsite, because the powdered material improved the sludge sedimentation properties (average values of SVI30 being 30.1±12.8 and 36.9±10.9 cm3/g). The result of this was more-limited leaching of biomass from reactors (with average values for MLVSS at 4.37±1.23 and 3.03±0.67 g/dm3)

The use of biogas from the anaerobic digestion of sewage sludge to improve the energy balance of wastewater treatment plants

A rational way to treat and disposal sewage sludge is to use it as a substrate for biogas production in the anaerobic digestion process, doing so can lead to an improvement in the energy efficiency of the entire wastewater treatment plant, and even enable it to become energy self-sufficient. The article analyses the amount of energy consumption in wastewater treatment plants, the course of the biogas production process and examples of wastewater treatment plants that are close to becoming, or have managed to become, "ecologically sustainable" facilities thanks to the production of green energy

Powdered keramsite as unconventional method of AGS technology support in GSBR reactor with minimum-optimum OLR

Aerobic Granular Sludge (AGS) technology becomes a very competitive method to activated sludge system. Its main advantages include: high energy efficiency and low investment costs. Despite this fact, intensive research on biogranulation optimization are still carried out, both at laboratory and technical scale. In order to intensify the AGS technology, new methods of biogranulation and ways of improving the stability of aerobic granules are sought. So far, several studies have been conducted in this area, with using among others: chemical coagulants, dosage fragments of granules and powdered materials. The aim of this study was to evaluate the impact of powdered keramsite on the feasibility of rapid aerobic granulation in a GSBR reactor with a minimum-optimum organic loading rate (OLR). The research presents an effective way of cultivating stable aerobic granules in a Granular Sequencing Batch Reactor (GSBR) under specific technological parameters

The Use of Waste to Produce Liquid Fertilizers in Terms of Sustainable Development and Energy Consumption in the Fertilizer Industry—A Case Study from Poland

The topical challenge for the Polish, European, and global fertilizer industry is to produce sufficient nutrients for growing plants using more energy-efficient and environmentally friendly methods. The appropriate course of action, in terms of the challenges posed, could be the production of liquid fertilizers, made from waste materials that exhibit fertilizer properties. This solution makes it possible not only to reduce the exploitation of natural resources but above all, to implement elements of a circular economy and reduce the energy intensity of the fertilizer industry. This study shows that both in Poland and the European Union, there are current regulations aimed at elements of a circular economy and indicating the need to obtain fertilizers containing valuable plant nutrients from organic waste or recycled materials. The recognition carried out for the Polish market clearly indicates that to produce liquid organic fertilizers and soil conditioners, the most used is the digestate from the fermentation process. The preparation of liquid organic–mineral fertilizers is mainly based on algae extracts. Mine minerals are used in the production of mineral–liquid fertilizers. An analysis of data has shown that the above-mentioned waste materials, used as substrates to produce fertilizers, contain chemical substances and elements important for, among other things, stimulation of proper plant development, growth of aboveground and underground parts of plants, increased resistance to diseases and pests, and regulation of plant water management. Referring to the above information, the production of liquid fertilizers from waste materials seems reasonable and is an alternative to mineral–solid fertilizers, whose production process is energy-intensive and produces air emissions. Detailed identification of the properties of the various components made it possible to demonstrate their usefulness in terms of fertilizing plants and soils, but also to emphasize the importance of this line of research and the need to look for other groups of waste for reuse within the framework of a circular economy

Sewage sludge conditioning with the application of ash from biomass-fired power plant

During biomass combustion, there are formed combustion products. Available data indicates that only 29.1 % of biomass ashes were recycled in Poland in 2013. Chemical composition and sorptive properties of ashes enable their application in the sewage sludge treatment. This paper analyses the impact of ashes from biomass-combustion power plant on sewage sludge dewatering and higienisation. The results obtained in laboratory tests proved the possitive impact of biomass ashes on sewage sludge hydration reduction after dewatering and the increase of filtrate volume. After sludge conditioning with the use of biomass combustion by-products, the final moisture content decreased by approximatelly 10÷25 % in comparison with raw sewage sludge depending on the method of dewatering. The application of biomass combustion products in sewage sludge management could provide an alternative method of their utilization according to law and environmental requirements